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문제 정의
- 기존 기후변화 대응형 도시의 개념들은 탄소의 저감과 흡수의 관점에 맞추어져 있지만, 본 연구는 에너지의 소비, 생산, 관리의 관점으로 도시계획체계를 수립하고 있다는 점에서 연구의 의의가 있다. 또한 계획체계의 상관관계를 규명하고, ANP분석을 통해 상대적 중요도를 도출함으로써 효율적인 적용을 도모하고 있다.
- 따라서 본 연구는 화석에너지 소비를 절감하여 도시의 탄소배출 줄이고, 신재생에너지에 의해 에너지자립을 달성 할 수 있는 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 계획체계를 설정하고 계획요소들의 관계 및 우선순위를 파악하여 적용의 방향성을 제안하고자 한다.
- 본 연구는 기후변화 및 에너지 문제에 대응하고자 도시의 에너지 자립을 목표로 하여 도시의 계획체계를 에너지 관점에서 접근하고 있다. 하지만 계획체계의 관계 및 상대적 중요도가 정성적 분석에 그치고 있다는 한계를 갖는다.
- 본 연구는 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 개념과 계획체계를 정의하고 계획체계의 분석을 통해 효율적인 적용방안을 도출하고자 연구의 진행을 3단계로 한다.
- 본 연구는 기후변화와 에너지 문제에 도시계획적 대응을 위해 기후변화대응 에너지 자립형 도시를 정의하고 계획체계를 설정하였다. 또한 적용의 효율성을 위해 ANP기법을 활용하여 계획체계의 상관관계와 상대적 중요도를 도출하였다.
제안 방법
- 둘째, 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 계획요소를 도출하고, 계획측면과 계획부문으로 구분한 계획체계를 정립한다.2) 셋째, 도출된 계획체계의 효율적인 적용방안을 모색하기 위해 계획부문간 상관관계를 파악하고, ANP분석을 통해 상대적 중요도를 도출한다.
- 그 중 이브라임 딘서와 앱딘 머스타파 오머는 에너지 효율성을 위해 엑서지(Exergy)17)의 개념을 도입하였으며, 특히 앱딘 머스타파 오머의 모델을 다른 선행연구의 개념들을 포괄하면서도 물리학적 개념의 에너지를 경제적·사회적 측면이 연결된 인간정주환경으로 해석하고 있기 때문에 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 관점과 유사하여 본 연구에 주요하게 반영하였다.
- 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 효율적인 적용을 위해서는 계획측면과 계획부문의 상관관계와 중요도에 따른 적용의 우선순위를 고려해야하며, 이를 위해 ANP기법(Analytic Network Process)22)을 이용한 전문가 설문을 실시하였다.
- 첫 번째로 선행연구들이 설정하고 있는 주요 요소들을 살펴보고 종합하였다. 두 번째로 종합된 에너지 차원의 구성요소들을 도시차원의 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 구조와 원리의 개념을 적용하여 재해석한후, 마지막으로 재해석된 특성에 따라서 용어를 설정하였다.
- 종합된 계획측면들은 도시계획의 분야와 저탄소 관점이 계획요소들을 분류하고 있기 때문에 에너지 관점으로 계획요소를 재분류하여 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 계획부문으로 설정하였다. 따라서 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 계획부문을 토지이용, 교통, 수자원, 폐기물, 에너지회수, 신재생에너지, 그린IT, 네트워크, 건축, 미기후, 커뮤니티로 도출하였다.
- 앱딘 머스타파 오머가 설정하고 있는 5개의 요소에 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 구조와 원리로 재해석하고 계획측면으로 정립하였다. 따라서 에너지 공급(Energy Supply), 에너지 효용가치(Energy values), 에너지 억제(Energy Constrains), 에너지 손실 최소화(Energy Destruction Minimisation), 에너지 이용(Energy Uses)을에너지 공급, 에너지 조절, 에너지 손실, 에너지 환경, 에너지 수요로 정립하였으며, 계획특성은 다음과 같이 정의하였다.
- 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 원리와 구조는 에너지 관점으로 정의되고 있으므로 도시계획에 적용하기 위해서는 에너지계획과 도시계획의 연관관계가 정리되어야한다. 따라서 에너지 자립형 도시의 계획체계를 설정하는데 있어서, 에너지계획 관점과 도시계획 관점의 선행연구를 각각 종합하고 상호관계를 정리하는 과정으로 진행하였다.
- 본 연구는 기후변화와 에너지 문제에 도시계획적 대응을 위해 기후변화대응 에너지 자립형 도시를 정의하고 계획체계를 설정하였다. 또한 적용의 효율성을 위해 ANP기법을 활용하여 계획체계의 상관관계와 상대적 중요도를 도출하였다.
- 본 연구가 지향하는 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 개념 정의를 위해 선행연구에서 지속가능한 에너지와 기후변화 대응형 도시의 개념을 살펴보았으며, 이 두 가지 개념을 통합하여 다음과 같이 개념을 정의하였다.
- 선행연구에서 분류하고 있는 계획측면들 종합하여 토지이용, 녹색교통, 그린·블루 네트워크, 미활용에너지, 자원순환, 에너지, 그린 빌딩으로 정리하였다.
- 앱딘 머스타파 오머가 설정하고 있는 5개의 요소에 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 구조와 원리로 재해석하고 계획측면으로 정립하였다. 따라서 에너지 공급(Energy Supply), 에너지 효용가치(Energy values), 에너지 억제(Energy Constrains), 에너지 손실 최소화(Energy Destruction Minimisation), 에너지 이용(Energy Uses)을에너지 공급, 에너지 조절, 에너지 손실, 에너지 환경, 에너지 수요로 정립하였으며, 계획특성은 다음과 같이 정의하였다.
- 에너지계획의 선행연구로는 지속가능한 에너지와 관련한 헨릭 런드(Henric Lund), 이브라힘 딘서(Ibrahim Dincer), 앱딘 머스타파 오머(Abdeen Mustafa Omer)의 계획개념 및 모델을 살펴보았다. 이브라힘 딘서13)는 지속가능한 개발을 위해서는 에너지와 환경사이에서 지속가능한 개발을 위해서는 지속가능한 엑서지(Exergy)를 효율적으로 이용하고 환경적 파괴를 줄이는 것이라고 설명하고 있으며, 엑서지의 생산과 투입, 손실 사이의 관계로 엑서지의 효율성을 정의하고 있다.
- 1차 설문에 의한 상관관계 네트워크를 구축 시에 상관 관계의 성립이 많을수록 2차 설문에서 항목 간의 쌍대비교가 많아져서 설문의 용이성과 신뢰도가 낮아질 수 있는 반면에 상관관계에 대한 고려가 높아지는 장점이 있다. 이러한 관계를 고려하여 상관관계의 유무의 기준을 1.8 이상으로 설정하고, 네트워크 구조를 구축하였다.25) [그림 10]는 ANP기법의 구현에 사용되는 프로그램인 Super Decisions 1.
- 선행연구에서 분류하고 있는 계획측면들 종합하여 토지이용, 녹색교통, 그린·블루 네트워크, 미활용에너지, 자원순환, 에너지, 그린 빌딩으로 정리하였다. 종합된 계획측면들은 도시계획의 분야와 저탄소 관점이 계획요소들을 분류하고 있기 때문에 에너지 관점으로 계획요소를 재분류하여 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 계획부문으로 설정하였다. 따라서 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 계획부문을 토지이용, 교통, 수자원, 폐기물, 에너지회수, 신재생에너지, 그린IT, 네트워크, 건축, 미기후, 커뮤니티로 도출하였다.
- 에너지 관점에 의한 계획측면의 설정은 크게 3단계로 진행하였다. 첫 번째로 선행연구들이 설정하고 있는 주요 요소들을 살펴보고 종합하였다. 두 번째로 종합된 에너지 차원의 구성요소들을 도시차원의 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 구조와 원리의 개념을 적용하여 재해석한후, 마지막으로 재해석된 특성에 따라서 용어를 설정하였다.
대상 데이터
- 석사이상, 기후변화대응 에너지 자립형 도시와 관련된 분야의 실무 및 연구에 참여하고 있는 학계전문가 및 연구원, 엔지니어를 대상으로 2011년 10월 10일에서 14일까지 1차 설문을 실시한 후, 1차 설문에 응답자를 대상으로 2011년 10월 23일～11월 12일까지 2차 설문을 실시하였다. 1차 설문의 최종 응답자는 32명(학계 전문가 및 연구원 29명, 엔지니어 3명)이었으며, 2차 설문의 최종응답자는 30명(학계 전문가 및 연구원 29명, 엔지니어 1명)이었다.24)
- 석사이상, 기후변화대응 에너지 자립형 도시와 관련된 분야의 실무 및 연구에 참여하고 있는 학계전문가 및 연구원, 엔지니어를 대상으로 2011년 10월 10일에서 14일까지 1차 설문을 실시한 후, 1차 설문에 응답자를 대상으로 2011년 10월 23일～11월 12일까지 2차 설문을 실시하였다. 1차 설문의 최종 응답자는 32명(학계 전문가 및 연구원 29명, 엔지니어 3명)이었으며, 2차 설문의 최종응답자는 30명(학계 전문가 및 연구원 29명, 엔지니어 1명)이었다.
이론/모형
- ANP기법은 인자 간의 상관관계를 고려하여 상대적 중요도를 도출할 수 있는 의사결정방법으로 계획부문간 상관관계를 파악하는 1차 설문과 계획부문의 상대적 중요도를 도출하는 2차 설문으로 구성하였다. 1차 설문에서는 계획부문간의 상관관계의 정도를 4단계로 구분하여 점수로 표기하도록 하였으며23), 2차 설문에서는 쌍대비교 방식을 사용하였다.
성능/효과
- 또한 선진국으로 갈수록 도시 부문의 에너지 소비 비중이 커지는 경향이 있으며 도시화가 진행되고 소득이 증가할수록 도시 에너지 소비 비중은 증가한다.1) 즉, 인류를 위협하는 지구온난화와 도시의 에너지 소비는 밀접한 관계가 있다. 이에 선진국들은 다양한 해결책과 기후협약에 대한 논의를 진행하고 있으며, 도시의 에너지 소비를 절감하기위해 건축물 단위부터 도시차원까지 관련분야의 연구를 활발히 진행하고 있다.
- 11개의 계획부문의 평균중요도 인 0.909로 구분하면, 신재생에너지, 미기후, 건축이 평균보다 높은 상대적 중요도를 갖고 있었다. 특히 건축부문과 토지이용 계획부문이 매우 높은 중요도를 보여 가장 우선적이고 주요하게 다룰 필요성이 있다고 판단되며, 그 중에서 에너지 환경 토지이용과 건축, 미기후 계획부문은 도시의 물리적 환경계획과 관련성이 높아 물리환경에 대한 계획이 우선시되어야 할 것으로 판단된다.
- 2차 설문의 실시하고 ANP기법에 따라 분석한 결과, 계획측면의 상대적 중요도가 에너지 환경(0.291853), 에너지 소비(0.259706), 에너지 공급(0.1895), 에너지 운영(0.141945), 에너지 손실(0.116997)의 순으로 도출되었다. 5개의 측면들의 평균중요도인 0.
- 각 계획측면 별로 계획부문간의 상대적 중요도를 비교하여 보면, 에너지 공급에서는 신재생에너지(0.40973), 에너지 회수(0.59027), 에너지 환경에서는 토지이용(0.37501), 커뮤니티(0.05279), 에너지 손실에서는 폐기물(0.64131), 수자원(0.35869), 에너지 운영에서는 네트워크(0.58239), 그린IT(0.41761), 에너지 소비에서는 건축(0.58239), 교통(0.41761)로 확인되었다.
- 계획부문간의 상과관계의 분석과 네트워크의 구축을 통해 계획부문간 상호 복잡한 관계가 있음을 확인하였다. 이러한 관계는 각 계획측면에서 내부존성적인 경향보다 외부의존성적인 경향이 강하며, 대부분 계획부문간 피드백 관계가 있음을 보이고 있다.
- 넷째, ANP기법을 활용하여 상대적 중요도를 도출한결과, 계획측면은 에너지 환경, 에너지 소비, 에너지 공급, 에너지 운영, 에너지 손실의 순서로 확인되었으며, 계획부문은 건축, 토지이용, 신재생에너지 생산, 미기후, 네트워크, 에너지 회수, 수자원, 교통, 그린IT, 폐기물, 커뮤니티의 순서로 나타났다. 상대적 중요도에 따라서 계획측면에서는 에너지 환경, 에너지 소비를 우선적으로 고려해야 하며, 계획부문에서는 건축, 토지이용, 신재생에너지 생산, 미기후를 우선적으로 고려해야 할 것으로 판단된다.
- 둘째, 기후변화대응 에너지 자립형 도시의 계획체계는 계획측면과 계획부문으로 나뉜다. 계획측면에는 에너지 생산, 에너지 환경, 에너지 운영, 에너지 손실, 에너지 소비로 구분되며 계획부문에는 신재생에너지 생산, 에너지 회수, 토지이용, 커뮤니티, 미기후, 수자원, 폐기물, 그린IT, 네트워크, 건축, 교통으로 구성된다.
- 셋째, 계획부문은 서로 복잡한 상관관계에 있어, 상관관계가 높은 부문들을 그룹화화여 계획할 필요가 있다. 상관관계가 강한 건축과 그린IT, 건축과 토지이용과 교통, 신재생에너지와 에너지 회수와 폐기물은 그룹화 하여 통합적인 계획과 적용을 해야 한다.
- 수자원과 폐기물은 에너지 회수, 신재생에너지와 상호영향이 큰 것으로 결과가 도출되었으며, 이는 수자원과 폐기물이 에너지 공급을 위한 요소로서 활용되는 특성이 반영된 것으로 판단된다.
- 에너지 공급의 에너지 회수와 신재생에너지는 에너지 손실의 수자원과 폐기물, 에너지 운영의 네트워크, 에너지 소비의 건축과 교통에 밀접한 상호 영향력을 주고받는 경향이 나타났으며, 이는 에너지의 생산에서 소비과정의 연관성을 반영하는 것이다.
- 에너지 환경에 속한 계획측면들은 거의 대부분의 계획 부문에 간접적인 영향을 미친다는 결과가 확인되었다. 이러한 결과는 에너지 환경의 제도와 시민의식 등으로 다른 계획부문에 간접적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다.
- 신재생에너지와 에너지 회수의 계획부문은 서로 1차 관계에 있어 상호 영향력이 높으며, 신재생에너지의 경우 수자원과 폐기물, 건축과 2차 관계이고, 그 외의 계획부문과 모두 3차 관계이다. 에너지 회수는 폐기물에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 보이며, 그린커뮤니티와 그린IT, 네트워크와는 3차관계이다. 에너지 회수는 교통과 토지이용, 미기후에는 영향력이 없는 것으로 나타났다.
후속연구
- 넷째, ANP기법을 활용하여 상대적 중요도를 도출한결과, 계획측면은 에너지 환경, 에너지 소비, 에너지 공급, 에너지 운영, 에너지 손실의 순서로 확인되었으며, 계획부문은 건축, 토지이용, 신재생에너지 생산, 미기후, 네트워크, 에너지 회수, 수자원, 교통, 그린IT, 폐기물, 커뮤니티의 순서로 나타났다. 상대적 중요도에 따라서 계획측면에서는 에너지 환경, 에너지 소비를 우선적으로 고려해야 하며, 계획부문에서는 건축, 토지이용, 신재생에너지 생산, 미기후를 우선적으로 고려해야 할 것으로 판단된다.
- 하지만 계획체계의 관계 및 상대적 중요도가 정성적 분석에 그치고 있다는 한계를 갖는다. 이를 보완하는 향후 연구와 더불어 계획부문에 속하는 세부계획요소의 분석을 통해 구체적인 도시계획의 전략을 도출하는 연구가 진행되어 할 것이다.
- 909로 구분하면, 신재생에너지, 미기후, 건축이 평균보다 높은 상대적 중요도를 갖고 있었다. 특히 건축부문과 토지이용 계획부문이 매우 높은 중요도를 보여 가장 우선적이고 주요하게 다룰 필요성이 있다고 판단되며, 그 중에서 에너지 환경 토지이용과 건축, 미기후 계획부문은 도시의 물리적 환경계획과 관련성이 높아 물리환경에 대한 계획이 우선시되어야 할 것으로 판단된다.
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