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문제 정의
- 본 연구는 가로수가 가진 다양한 환경적 기능 중 녹음의 효과를 열쾌적성 지수인 WBGT 지수 분석과 보행자 행태 및 설문조사를 통해 녹음이 보행자 열쾌적성에 미치는 영향을 밝혀 열환경을 고려한 가로수 식재 정책 시사점을 제안하고자 한다.
- 본 연구는 도심 가로 보행공간에서 가로수 녹음에 의한 열쾌적성을 평가하였다. 다양한 열쾌적성 평가 지수 중 WBGT 지수를 활용하였고, 한국표준협회 KS A ISO 7243과 일본국립환경연구소 WBGT 지수와 지수별 작업/활동지침을 참고하였다.
- 연구의 내용적 범위는 첫째, 관련 문헌을 통해 가로수 및 WBGT 지수에 대해 고찰하고, 가로 녹음의 쾌적성 분석을 위한 WBGT 지수 적용가능성을 파악한다. WBGT 지수 도출을 위해 흑구, 습구, 건구 온도를 측정한 후, 산출공식을 이용해 WBGT 지수 값을 도출하여 보행공간에 대한 열쾌적성을 평가한다.
제안 방법
- 연구의 내용적 범위는 첫째, 관련 문헌을 통해 가로수 및 WBGT 지수에 대해 고찰하고, 가로 녹음의 쾌적성 분석을 위한 WBGT 지수 적용가능성을 파악한다. WBGT 지수 도출을 위해 흑구, 습구, 건구 온도를 측정한 후, 산출공식을 이용해 WBGT 지수 값을 도출하여 보행공간에 대한 열쾌적성을 평가한다. 둘째, 보행자 행태 및 설문조사를 통하여 실제 보행자가 느끼는 열쾌적성 정도를 파악하여 WBGT 결과와 비교한다.
- 각 구간별 측정지점은 녹음 형성 유무에 따라 일사 차폐 지점(shade)과 일사 영향 지점(sun)으로 구분하여 측정하였다. 구간별 태양 이동에 따른 녹음위치 변동을 고려하여 B구간을 제외한 나머지 구간의 일사(sun)지점 거치대는 이동하여(그림2 참조) 항상 일사를 받도록 하여 측정하였다.
- 각 구간별 측정지점은 녹음 형성 유무에 따라 일사 차폐 지점(shade)과 일사 영향 지점(sun)으로 구분하여 측정하였다. 구간별 태양 이동에 따른 녹음위치 변동을 고려하여 B구간을 제외한 나머지 구간의 일사(sun)지점 거치대는 이동하여(그림2 참조) 항상 일사를 받도록 하여 측정하였다.
- WBGT 지수 도출을 위해 흑구, 습구, 건구 온도를 측정한 후, 산출공식을 이용해 WBGT 지수 값을 도출하여 보행공간에 대한 열쾌적성을 평가한다. 둘째, 보행자 행태 및 설문조사를 통하여 실제 보행자가 느끼는 열쾌적성 정도를 파악하여 WBGT 결과와 비교한다. 셋째, 향후 가로수 식재정책 개선 시사점을 제안한다.
- 5m 높이에 위치하도록 설치하였다(그림 3 참조). 보행자 통행에 방해가 되지 않는 지점에 거치대를 설치하였고, 장비보호를 위해 측정 안내문을 장비에 부착하였다.
- 보행자 행태분석은 측정기간 동안 측정구간을 이용하는 보행자 행동을 관찰하여 측정일지에 기입하는 방식으로 진행하였으며, 설문조사는 보행자 중 무작위로 선별하여 설문지에 응답하는 방식으로 진행하였다. 설문조사는 2012년 8월 11일 오후 3 4시 사이 실시, 총 47부 수거하였다.
- 본 연구는 앞서 열거한 WBGT 지수 중 우리나라와 일본에서 사용하는 WBGT 지수에 따른 행동지침을 파악하여 보행환경 열쾌적성 해석에 원용하였다. 작업환경 WBGT 지수는 한국표준협회와 일본국립환경연구소가 동일하게 제시하고 있으며, 인체 신진대사율 등급을 기준으로 작성하였다.
- 연구 대상지는 서울시 강남구 삼성동 테헤란로 주변 보행로 중 네 개 구간으로 하루종일 그늘 영향을 받는 녹음(shade)지점과 태양 영향을 받는 일사(sun)지점을 선정하여 흑구, 습구, 건구 온도를 측정, WBGT 산출공식을 이용하여 지수값을 도출하고, 보행자가 느끼는 녹음에 대한 쾌적함 정도를 행태 분석 및 설문을 통해 조사하였다.
- 비, 바람, 폭염, 한파 등 극한 기후조건에서는 보행자 역시 예민한 행태를 보인다. 이러한 관점에서 여름철 고온 환경에서 보행자 행태를 파악하고, 보행자 설문을 통해 가로수 그늘이 제공하는 녹음 쾌적성 정도를 조사하였다.
- 총 5일에 걸쳐 측정한 데이터 중 운량변동이 심했던 8일과 태풍 영향으로 오후 측정을 중단했던 11일 데이터는 분석에서 제외하였으며, 20분 단위로 측정한 데이터는 온도 변화폭이 크지 않아 매 시간 측정값(60분 간격)만 분석하였다(표 5 참조)
- 측정 계절은 일사 영향을 많이 받는 여름철로 한정하여 2012년 8월 3일, 4일, 7일, 8일, 11일, 이상 5일 측정하였다. 측정일 대부분 기상청 AWS(Automatic Weather Station) 관측 결과, 기온이 31～37℃ 사이 고온으로 나타났으며, 평균풍속 2m/s 내외, 맑은 기상상태를 보였다.
- 다만 8월 8일은 운량 변동이 심하여 측정값 변화가 심하게 나타났으며, 8월 11일은 태풍 간접영향권에 들어 측정을 중단하였다. 측정시간은 매일 정오 12시부터 오후 5시까지 20분 간격으로 측정하였으며, 흑구온도계 열복사 시간을 고려하여 측정 한 시간 전 모든 장비를 설치하였다.
- 측정장비는 건습구 온도계와 흑구온도계를 사용하였으며, 건습구 온도계는 일사의 영향을 받지 않게 하기 위해 지붕이 있는 삼각 거치대를 제작하여 온도계 하부 센서 위치가 지상 1.5m 높이에 위치하도록 설치하였다(그림 3 참조). 보행자 통행에 방해가 되지 않는 지점에 거치대를 설치하였고, 장비보호를 위해 측정 안내문을 장비에 부착하였다.
- 연구의 공간적 범위는 서울시내 간선도로 보행공간을 대상으로 여름철 태양고도와 건물 그림자 등을 고려하고, 측정시간 동안 일사시간이 긴 곳 등 기준을 적용하여 서울시 강남구 삼성동 포스코 사거리 주변 보행가로를 선정하였다. 측정지점은 연구 특성상 일사 영향을 받는 구간(sun 지점)과 가로수에 의해 녹음이 형성되는 곳(shade 지점)을 선정해야 하므로 보행공간 방향(태양 이동 방향에 따른 녹음 위치), 주변 건물 방향(건물 그림자 영향), 식재 열(녹음형성 여부, 2열 식재)을 고려하여 선정하였다(그림 1, 2 참조)
대상 데이터
- 본 연구는 일사 영향을 받는 건물 외부 ‘일사(sun)지점’과 일사 영향을 받지 않는 건물 외부 ‘녹음(shade)지점’을 선정하여 측정하므로 (식 1)은 일사(sun)지점, (식 2)는 녹음(shade)지점 지수를 도출하는데 사용하였다.
- 보행자 행태분석은 측정기간 동안 측정구간을 이용하는 보행자 행동을 관찰하여 측정일지에 기입하는 방식으로 진행하였으며, 설문조사는 보행자 중 무작위로 선별하여 설문지에 응답하는 방식으로 진행하였다. 설문조사는 2012년 8월 11일 오후 3 4시 사이 실시, 총 47부 수거하였다.
- 설문조사는 대부분 응답이 녹음지점에서 이루어져 47부 중 일사지점에서 설문한 4부를 제외한 43부를 중심으로 분석하였다. 남녀 응답자 비율은 거의 유사하게 나타났으며(남 55.
- 연구의 공간적 범위는 서울시내 간선도로 보행공간을 대상으로 여름철 태양고도와 건물 그림자 등을 고려하고, 측정시간 동안 일사시간이 긴 곳 등 기준을 적용하여 서울시 강남구 삼성동 포스코 사거리 주변 보행가로를 선정하였다. 측정지점은 연구 특성상 일사 영향을 받는 구간(sun 지점)과 가로수에 의해 녹음이 형성되는 곳(shade 지점)을 선정해야 하므로 보행공간 방향(태양 이동 방향에 따른 녹음 위치), 주변 건물 방향(건물 그림자 영향), 식재 열(녹음형성 여부, 2열 식재)을 고려하여 선정하였다(그림 1, 2 참조)
이론/모형
- 본 연구는 도심 가로 보행공간에서 가로수 녹음에 의한 열쾌적성을 평가하였다. 다양한 열쾌적성 평가 지수 중 WBGT 지수를 활용하였고, 한국표준협회 KS A ISO 7243과 일본국립환경연구소 WBGT 지수와 지수별 작업/활동지침을 참고하였다.
성능/효과
- B구간 일사(sun)지점 WBGT 지수는 최하 30.60℃, 최고 34.20℃ 범위로 대부분 31℃를 초과하여 보행환경에 부적합한 열쾌적성을 보이는 것으로 나타났다. 녹음(shade)지점은 최하 28.
- C구간 일사(sun)지점 WBGT 지수는 최하 29.08℃, 최고 32.62℃로 8월 3일을 제외하고, 대부분 WBGT 31℃를 초과하여 보행에 적절하지 않은 열쾌적성을 나타내는 것으로 나타났고, 녹음(shade)지점 WBGT 지수는 최하 28.40℃, 최고 29.89℃로 보행환경은 가능한 열쾌적성을 보여 녹음에 의한 보행자 열쾌적성 향상 효과를 확인할 수 있다.
- D구간 일사(sun)지점 WBGT 지수는 최하 29.70℃, 최고 33.70℃로 다른 구간과 마찬가지로 대부분 WBGT 31℃를 초과하여 걷기에 부적합한 열환경을 보였고, 녹음(shade)지점 WBGT 지수는 최하 28.46℃, 최고 29.70℃로 가볍게 걷기에는 무난한 열환경을 나타냈다.
- 걷고 있는 보행공간의 쾌적 여부에 대한 응답으로 ‘보통 46.51%(20명), 쾌적 25.58%(11명), 매우 쾌적 4.65%(2명)’이라고 답하여 75%이상의 보행자가 녹음이 있는 보행공간을 쾌적하다고 느끼는 것으로 나타났다.
- 네 구간 WBGT 분석결과 일사지점 전 구간에서 보행자 열쾌적성이 매우 나쁘게 나타났으며, 특히 가로수 생육과 녹음 모두 불량한 B구간이 더 높은 지수값을 나타났다. 전체적인 WBGT 지수 분포는 가로수에 의한 녹음(shade)지점이 일사 (sun)지점에 비해 1～4℃ 정도 낮은 WBGT 지수를 나타내어 가로수 녹음이 보행공간 열쾌적성을 향상시키는 것으로 확인되었다.
- 70℃로 일사지점에 비해 최고 4℃ 낮은 WBGT 지수를 나타냈다. 둘째, 일사지점과 녹음지점 WBGT 지수가 3℃ 이상 차이가 나는 것은 WBGT 지침 상 한 등급 차이가 있어 활동범위가 변화하므로 가로수가 식재되어 형성하는 녹음은 여름철 보행공간 열환경을 크게 개선하는 것이다. 셋째, 보행자 이용행태 분석 결과, WBGT 지수가 낮은 녹음구간 이용이 잦으며, 더 쾌적하게 느끼는 것으로 나타났고, 체감온도 또한 실제 기온보다 낮게 분포하는 것으로 나타나, 녹음에 의해 개선된 WBGT 분포와 이용행태 사이에 연관이 있음을 확인할 수 있다.
- 둘째, 일사지점과 녹음지점 WBGT 지수가 3℃ 이상 차이가 나는 것은 WBGT 지침 상 한 등급 차이가 있어 활동범위가 변화하므로 가로수가 식재되어 형성하는 녹음은 여름철 보행공간 열환경을 크게 개선하는 것이다. 셋째, 보행자 이용행태 분석 결과, WBGT 지수가 낮은 녹음구간 이용이 잦으며, 더 쾌적하게 느끼는 것으로 나타났고, 체감온도 또한 실제 기온보다 낮게 분포하는 것으로 나타나, 녹음에 의해 개선된 WBGT 분포와 이용행태 사이에 연관이 있음을 확인할 수 있다.
- 연구결과, 일사(sun)지점 WBGT 지수는 최저 28.45℃～최고 34.20℃로 일부 시간대를 제외한 대부분 시간대에서 WBGT 31℃를 초과하는 것으로 나타나, 열쾌적성이 저하되는 지점으로 휴식을 취하거나 보행을 자제해야 하는 것으로 나타났다. 반면, 가로수 녹음(shade)지점 WBGT 지수는 최저 27.
- 연구결과를 종합해 보면, 첫째, 가로수에 의해 일사가 차단된 보행공간(녹음지점)의 열쾌적성 WBGT 지수는 최하 27.40℃, 최고 30.70℃로 일사지점에 비해 최고 4℃ 낮은 WBGT 지수를 나타냈다. 둘째, 일사지점과 녹음지점 WBGT 지수가 3℃ 이상 차이가 나는 것은 WBGT 지침 상 한 등급 차이가 있어 활동범위가 변화하므로 가로수가 식재되어 형성하는 녹음은 여름철 보행공간 열환경을 크게 개선하는 것이다.
- 우리나라와 일본에서 사용 중인 WBGT 지수를 보면 약 3℃차이에 따라 활동지침이 달라지는데, 본 연구 결과, 측정일 3~4시 사이 녹음지점과 일사지점 WBGT 지수가 대부분 3℃ 내외 차이 임을 알 수 있다. 이는 녹음지점에서는 보행이나 담화, 가벼운 활동이 가능할 정도로 일사지점에서 금할 것을 권장하는 활동 제약이 완화됨을 의미한다.
- 이춘석과 류남형(2010)은 조경공사에서 사용하는 다양한 종류의 포장(잔디, 석재잔디블럭, 중공잔디블럭, 석재블럭, 사고석, 소형고압블럭, 점토벽돌, 나지, 쇄석, 수밀콘크리트등 총 10종 인공 포장면)의 WBGT 지수를 측정한 결과, 포장재 종류에 따라 현실적으로 의미있는 차이가 도출되지 않음을 파악하고, 포장재 종류보다는 통풍이나 차광 영향이 외부 온열 환경에 더 중요함을 파악하였다. 이상 기존 연구를 종합하면 WBGT 지수는 흑구온도에 민감함을 알 수 있으며, 통풍이나 차광이 외부 온열환경에 더 많은 영향을 미침을 알 수 있다. 그러나 기존 연구에서 WBGT 지수 범위에 의한 일상생활 활동 지침을 고려한 연구는 부재한 것으로 나타났다.
- 이상의 WBGT 지수값을 해석하면 WBGT 지수 31℃ 이상이 되면 외출을 삼가고 휴식을 취해야 하며, 28～31℃ 범위 내에서는 가벼운 활동이나 산책, 휴식 및 수분섭취를 동반한 이동이 가능한 정도로 해석할 수 있다. 각 행동지침은 약 3℃ 차이로 변화한다.
- 일사지점과 녹음지점 WBGT 지수는 평균 1～4℃ 차이를 보이며, 특히 3 4시 일사지점과 녹음지점 WBGT는 3℃ 내외 이상 차이를 보여 복사열이 최고조에 달하는 시간에 녹음에 의한 열쾌적성 개선 효과가 가장 크다는 것을 알 수 있다. WBGT 활동지침 상 한 등급이 약 3℃ 기준으로 변화하므로, 녹음이 열쾌적성을 크게 향상시키는 것을 알 수 있다.
- 60℃로 나타나, WBGT 28～31℃ 범위에 포함되어 가벼운 보행 및 활동이 가능한 열환경을 보였다. 전체 분석 가로 중 B구간은 일사(sun) 및 녹음(shade)지점 모두 높은 WBGT 지수를 나타냈는데, 이는 태양 이동방향이 일치함과 동시에 북측에 위치한 가로 공간이 더 많은 일사에 노출되었고, 가로수 생육환경이 불량하여 녹음면적을 확보하지 못한 결과로 사료 되어 가로수 식재시 이러한 점을 고려해야 할 것으로 판단된다.
- 네 구간 WBGT 분석결과 일사지점 전 구간에서 보행자 열쾌적성이 매우 나쁘게 나타났으며, 특히 가로수 생육과 녹음 모두 불량한 B구간이 더 높은 지수값을 나타났다. 전체적인 WBGT 지수 분포는 가로수에 의한 녹음(shade)지점이 일사 (sun)지점에 비해 1～4℃ 정도 낮은 WBGT 지수를 나타내어 가로수 녹음이 보행공간 열쾌적성을 향상시키는 것으로 확인되었다.
- 측정 계절은 일사 영향을 많이 받는 여름철로 한정하여 2012년 8월 3일, 4일, 7일, 8일, 11일, 이상 5일 측정하였다. 측정일 대부분 기상청 AWS(Automatic Weather Station) 관측 결과, 기온이 31～37℃ 사이 고온으로 나타났으며, 평균풍속 2m/s 내외, 맑은 기상상태를 보였다. 다만 8월 8일은 운량 변동이 심하여 측정값 변화가 심하게 나타났으며, 8월 11일은 태풍 간접영향권에 들어 측정을 중단하였다.
후속연구
- 박수국(2012)은 현재 기상청과 조경 및 도시계획, 건축 등에서 활용가능한 열환경 지수는 체감온도(wind chill), 불쾌지수(humidex), 열지수(heat index), WBGT 지수 등이 있으며, 이지수들(체감, 불쾌, 열 지수)은 인간 열환경을 결정하는 기온과 습도, 풍속, 태양 복사에너지, 지구 복사에너지를 분석에 모두 포함시키지 않으므로 조경계획과 디자인에 적용하기에는 한계가 있으며, WBGT 지수는 모든 기후요소를 분석에 이용하지만 아직 건설되지 않은 미래의 공간에 대한 분석은 할 수 없다고 정리하고 있다. 그러나 본 연구는 이미 조성되어 있는 가로 보행공간을 중심으로 WBGT를 측정하므로 종합적인 변수를 고려한 적합한 연구방법이라 사료된다.
- 둘째, 보행자 행태 및 설문조사를 통하여 실제 보행자가 느끼는 열쾌적성 정도를 파악하여 WBGT 결과와 비교한다. 셋째, 향후 가로수 식재정책 개선 시사점을 제안한다.
- 연구의 정책적 시사점으로 여름철 보행공간 열쾌적성을 개선하기 위하여 가로수 식재 간격 기준을 일률적으로 6～8m로 규정하지 말고, 보행공간에 연속적인 녹음을 형성하도록 한다는 성능기준을 적용하는 것이 필요하다.
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