[논문]고층건물 도로협곡의 바람특성

정해연; 김문성; 이성희; 이규석

doi:10.13087/kosert.2012.15.2.009

Abstract ▼ AI-Helper

The street canyon forms the geometric unit of the built environment. The geometry makes up urban canyons and it influences the urban climate. In order to investigate the wind characteristics of urban street canyon at Dogok-dong, Gangnam-gu in Seoul, the wind direction and wind speed data were observ...

The street canyon forms the geometric unit of the built environment. The geometry makes up urban canyons and it influences the urban climate. In order to investigate the wind characteristics of urban street canyon at Dogok-dong, Gangnam-gu in Seoul, the wind direction and wind speed data were observed and analyzed by using 2-D ultra sonic and propeller wind monitor from May 5, 2010 to May 4, 2011. The results show that the prevailing wind direction was west at Station A(Military Mutual Aid Association Building), southwest at Station B(Sookmyung Girls' High School) and the wind speed of Station B was higher than Station A. There were diurnal differences about prevailing wind direction between two stations : it was westerly wind at Station A for a whole day, but at Station B only from 22 : 00 to 04 : 00. However, Station B is different from Station A at other time. At Station B, it was easterly wind from 04 : 00 to 12 : 00, southwesterly wind from 12 : 00 to 22 : 00. In terms of seasonal(except winter) frequency, the spring shows the highest frequency and fall was the next.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

김재철과 이규석(2008)은 초고층 건물 주변 겨울철 탁월풍이 도로협곡풍보다 강도와 빈도가 훨씬 높다고 하였다. 그러므로 본 연구에서는 동절기가 아닌 다른 계절의 자료를 대상으로 도로협곡풍의 일중, 계절별 풍향, 풍속의 변화를 파악하여 도심지 고층건물 계획 시 단지 계획에 도움이 되는 정보를 도출하는 데에 목적이 있다.
본 연구는 고층건물 주변 도로협곡에서의 바람 특성을 파악하기 위하여 고층건물 인접한 Station A와 도로 건너편 30m 떨어진 Station B에서 순간 최대풍속 풍향을 10분 간격으로 관측하여 일중, 계절별(겨울철 제외) 변화를 파악하여 도출한 결과는 다음과 같다.

제안 방법

바람관측을 위해 도로협곡 내 마주 보는 곳에 두 개의 관측 Station을 설치하였으며, Station A는 타워팰리스 2차(264m), 군인공제회관(102m), 아카데미스위트(153m), 대림아크로빌(138m)등 초고층건물단지 바로 앞 도로변에 위치하였고 Station B는 Station A 앞 차도 반대편인 숙명여고 앞 보도에 위치하고 있으며 차도 폭은 30m이다. Station A는 2-D ultrasonic wind monitor를, Station B는 RM-Young propeller wind monitor (Model 05103)를 6m 높이 타워의 상단에 설치하여 2010년 5월 5일부터 2010년 10월 23일, 2011년 1월 28일부터 2011년 5월 4일까지 총 269일간 10분 간격으로 평균풍향과 순간풍속을 관측하였다(Figure 3; Table 1).
풍향과 풍속의 일중, 계절별(겨울철 제외) 변화를 분석하였고 Station A와 B의 5등급 이상 강풍의 빈도와 발생 시간을 비교분석하였다. 또한 주변 바람과의 비교는 도로협곡의 영향을 받지 않는 연구대상지에서 약 800m 떨어진 양재천 Station(Yangjae Left Dike, YJL)과 약 300m 떨어진 15층 아파트옥상 Station(Woosung Apt, WSA)에서 관측한 풍향, 풍속을 참고하였다.
org/ wiki/Beaufort_scale)에 따라 0～9등급으로 분류하고 풍향 및 등급별 발생빈도를 바람장미를 이용해 분석하였으며 Station A와 Station B의 최대 순간풍속이 관측되었을 때의 종관기상상태는 기상청의 일기도를 참조하였다. 풍향과 풍속의 일중, 계절별(겨울철 제외) 변화를 분석하였고 Station A와 B의 5등급 이상 강풍의 빈도와 발생 시간을 비교분석하였다. 또한 주변 바람과의 비교는 도로협곡의 영향을 받지 않는 연구대상지에서 약 800m 떨어진 양재천 Station(Yangjae Left Dike, YJL)과 약 300m 떨어진 15층 아파트옥상 Station(Woosung Apt, WSA)에서 관측한 풍향, 풍속을 참고하였다.

대상 데이터

대상지가 위치한 서울지방의 기후특성은 온대성 계절풍의 영향을 받고 사계절이 뚜렷하며 겨울에는 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받아 춥고 건조하며, 여름에는 고온 다습한 북태평양의 고기압의 영향으로 무더운 날씨를 보이고 봄에는 이동성 고기압과 저기압이 교차하여 일기 변화가 심하여 바람이 강한 특성이 있다.
바람관측을 위해 도로협곡 내 마주 보는 곳에 두 개의 관측 Station을 설치하였으며, Station A는 타워팰리스 2차(264m), 군인공제회관(102m), 아카데미스위트(153m), 대림아크로빌(138m)등 초고층건물단지 바로 앞 도로변에 위치하였고 Station B는 Station A 앞 차도 반대편인 숙명여고 앞 보도에 위치하고 있으며 차도 폭은 30m이다. Station A는 2-D ultrasonic wind monitor를, Station B는 RM-Young propeller wind monitor (Model 05103)를 6m 높이 타워의 상단에 설치하여 2010년 5월 5일부터 2010년 10월 23일, 2011년 1월 28일부터 2011년 5월 4일까지 총 269일간 10분 간격으로 평균풍향과 순간풍속을 관측하였다(Figure 3; Table 1).
연구대상지는 타워팰리스 2차(264m), 군인공제회관(102m), 아카데미스위트 (153m), 대림아크로빌(138m) 등 고층건물로 인하여 서남-동북 방향의 도로협곡(Urban street canyon)을 형성하고 있다(Figure 2). 본 연구대상지는 강남 테헤란로와 같이 도로 양변에 비슷한 높이의 고층건물이 배열한 도로라기보다는 남쪽은 200m 이상의 고층건물이 배열되고 북쪽은 서쪽으로 7～80m의 아파트 단지와 동쪽은 숙명여고가 위치한 남과 북의 건물 높이가 차이가 나는 지역으로서 빌딩바람 중 박리류의 특성을 보이는 곳이다. 연구 대상지의 도로 포장율은 100%이고 도로 폭은 30m + 양쪽 보도폭 5m, 포장자재는 아스팔트와 보도블록으로 구성되었다.
본 연구대상지는 강남 테헤란로와 같이 도로 양변에 비슷한 높이의 고층건물이 배열한 도로라기보다는 남쪽은 200m 이상의 고층건물이 배열되고 북쪽은 서쪽으로 7～80m의 아파트 단지와 동쪽은 숙명여고가 위치한 남과 북의 건물 높이가 차이가 나는 지역으로서 빌딩바람 중 박리류의 특성을 보이는 곳이다. 연구 대상지의 도로 포장율은 100%이고 도로 폭은 30m + 양쪽 보도폭 5m, 포장자재는 아스팔트와 보도블록으로 구성되었다.
연구대상지는 서울시 강남구 도곡동 남부순환 도로 양편에 위치한 군인공제회관 앞(Station A)과 숙명여고 앞(Station B)이며 교통량이 많고 출퇴근 시 인구 이동이 많은 곳이다(Figure 1, http：// www.google.com). 연구대상지는 타워팰리스 2차(264m), 군인공제회관(102m), 아카데미스위트 (153m), 대림아크로빌(138m) 등 고층건물로 인하여 서남-동북 방향의 도로협곡(Urban street canyon)을 형성하고 있다(Figure 2).
com). 연구대상지는 타워팰리스 2차(264m), 군인공제회관(102m), 아카데미스위트 (153m), 대림아크로빌(138m) 등 고층건물로 인하여 서남-동북 방향의 도로협곡(Urban street canyon)을 형성하고 있다(Figure 2). 본 연구대상지는 강남 테헤란로와 같이 도로 양변에 비슷한 높이의 고층건물이 배열한 도로라기보다는 남쪽은 200m 이상의 고층건물이 배열되고 북쪽은 서쪽으로 7～80m의 아파트 단지와 동쪽은 숙명여고가 위치한 남과 북의 건물 높이가 차이가 나는 지역으로서 빌딩바람 중 박리류의 특성을 보이는 곳이다.

이론/모형

풍속은 Beaufort scale(http：//en.wikipedia.org/ wiki/Beaufort_scale)에 따라 0～9등급으로 분류하고 풍향 및 등급별 발생빈도를 바람장미를 이용해 분석하였으며 Station A와 Station B의 최대 순간풍속이 관측되었을 때의 종관기상상태는 기상청의 일기도를 참조하였다. 풍향과 풍속의 일중, 계절별(겨울철 제외) 변화를 분석하였고 Station A와 B의 5등급 이상 강풍의 빈도와 발생 시간을 비교분석하였다.

성능/효과

1. 관측 기간 중 Station A는 일 중 주풍향은 서풍으로 일정한 반면 Station B는 22：00～04：00만 서풍이 주 풍향인 것으로 관측되어 건물 박리류는 고층건물 인접한 곳에 국한됨을 보여주고 있다.
2. 연중 평균풍속은 Station A는 3.1m/sec로서 Station B보다 0.5m/sec 더 높았으며 강풍의 일 중 변화는 밤보다 낮에, 특히 14：00～18：00에 많이 관측되었다.
3. 겨울철을 제외한 계절별 강풍 빈도는 봄, 가을, 여름의 순이었으며 이는 종관기상 상태의 영향을 받은 것으로 판단된다.
WSA는 태풍으로 인해 기상관측타워가 넘어지면서 풍향풍속이 기록되지 않았고 YJL은 10m/sec인 남서풍이 불었다. 관측 결과 WSA는 고층건물의 풍하면으로서 연구 대상지의 도로협곡풍인 Station A와 B보다 풍속이 훨씬 강함을 알 수 있었다.
도로협곡풍 중 박리류가 맞은 편 30m 거리의 도로 협곡풍보다 풍속이 강함을 통계 검정하고자 쌍체 비교분석을 사용하였으며 그 결과 유의수준 0.05에서 Station A의 풍속이 Station B 풍속보다 높지 않다는 귀무가설은 t-값이 133.495026으로서 단측 검정 임계값 1.64489297을 훨씬 초과하여 기각됨으로써 고층건물 인접한 Station A의 박리류가 30m 떨어진 Station B 도로협곡풍보다 풍속이 높음을 알 수 있었다(Table 3).
박리류은 고층건물 바로 옆에서는 강한 영향을 받으나 30m 도로 건너편에서는 그 영향이 현저히 감소돼 도로가 고층건물 주변 풍향, 풍속에 큰 영향을 미치고 있음을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	도로협곡풍(Street canyon wind)은 어디서 발생하는가?	고층건물이 도로 양옆으로 배열돼 형성된 도로 협곡(Street canyon)에서는 도로협곡풍(Street canyon wind)이 발생한다. 이러한 도로협곡풍은 지형 뿐만 아니라 건물의 형태와 크기, 거리, 교통및 기타 지역적 특성의 영향을 받는다(Georgakis et al.
	고층건물에 의한 빌딩바람으로는 무엇이 있는가?	초고층 건물은 주변 도시미기후에 많은 영향을 끼치고 있으며 이중에서도 바람에 의한 영향이 가장 심각하다(Oke, 1987). 고층건물에 의한 빌딩바람은 고층건물 옆을 스쳐 지나가는 박리류, 골짜기바람, 역류 등이 있다(풍공학연구소, 1995). 한국에서의 고층건물의 주변 환경에 관한 미기후 변화 연구는 고층건물에 의한 일조권의 영향(이상화와 이규석, 2009), 풍하면에서의 기온역전 현상(정해연 등, 2010), 초고층건물 탁월풍방향의 바람 특성(김재철과 이규석, 2007)에 관한 연구가 수행되었다.

참고문헌 (19)

김성후.박성규. 2004. 도시거리 협곡 내 대기오염물질 확산에 대한 풍동실험 연구(1) -도로와 풍향각의 영향을 중심으로-. 환경관리학회지 10(2) : 111-118.
김재진.백종진. 2005. CFD 모형을 이용한 도시 도로 협곡에서의 흐름 체계 분류. 한국대기한경학회지 21(5) : 525-535.
김재철.이규석. 2007. 초고층건물 탁월풍 방향의 바람 특성에 관한 연구. 환경영향평가 16(6) : 503-510.

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김재철.이규석. 2008. 초고층건물 주변 겨울철 탁월풍과 도로협곡풍 특성에 관한 비교연구. 환경복원녹화 11(1) : 33-38.

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박승부.백종진. 2007. CFD 모형을 이용한 3차원 비대칭 도로 협곡에서의 흐름 및 오염물질 분산연구. 한국대기환경학회지 23(2) : 214-224.

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이상화.이규석. 2009. 상업지역내 고층건물의 인접주거 지역 일조권 영향에 관한 연구. 환경복원녹화 12(2) : 10-18.

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정해연.이규석. 2010. 동절기 도심지 기온역전에 관한 연구. 환경복원녹화 13(1) : 40-46.

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풍공학연구소 편.편집부 역. 1995. 국내최초로 소개되는 빌딩풍의 지식. 일광 p.66.
Depaul, F. T., Sheih C. H. 1986. Measurements of wind velocities in a street canyon. Atmospheric Environment 20(3) : 455-459.

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Eliasson, I., Offerle B., Grimmond C.S.B., Lindqvist S. 2006. Wind fields and turbulence statistics in an urban street canyon. Atmospheric Environment 40 : 1-16.
Georgakis, C., Santamouris M. 2008. On the estimation of wind speed in urban canyons for ventilation purposes- Part 1 : Coupling between the undisturbed wind speed and the canyon wind. Building and Environment 43 : 1404-1410.

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Kim, J. J., Baik J. J. 2003. Effects of inflow turbulence intensity on flow and pollutant dispersion in and urban street canyon. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics 91 : 309-329.

상세보기
Nakamura, Y., Oke T. R. 1988. Wind, temperature and stability conditions in an east-west oriented urban canyon. Atmospheric Environment 22(12) : 2691-2700.

상세보기
Oke, T. R. 1987. Boundary Layer Climates, 2nd ed. Routledge
Pavageau, M. Schatzmann M.. 1999. Wind tunnel measurements of concentration fluctuations in an urban street canyon. Atmospheric Environment 33 : 3961-3971.

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Salizzoni, P., Soulhac L., Mejean P. 2009. Street canyon ventilation and atmospheric turbulence. Atmospheric Environment 43 : 5056-5067.

상세보기
http : //en.wikipedia.org/wiki/Beaufort_scale
http : //www.kma.go.kr/weather/climate/average_regional.jsp
http : //www.google.com

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