본 연구는 창원시 도시지역을 대상으로 다양한 물리적 환경요인과 복사에너지 간의 관계성을 분석함으로서 열쾌적성을 개선하기 위한 계획 방안을 마련하는데 목적이 있다. 물리적 환경요인은 건물의 배치형태를 고려한 Sky view factor(SVF)와 토지피복 및 토지이용유형을 고려하였고, 복사에너지는 여름철에 주간 및 야간으로 3일 동안 이동식으로 태양 및 지구복사에너지의 유입과 유출량을 측정하였다. SVF를 분석한 결과 주변에 건물이 거의 존재하지 않는 도시공원에서 높았고, 반면에 고층의 건물이 밀집된 고층아파트와 상업지역은 매우 낮은 수치를 보였다. 복사에너지는 주간시간은 지표면으로 유입되는 태양복사에너지가 약 $700W/m^2$로 가장 높았고, 야간시간에는 지구복사에너지의 유입과 유출만 있고, 그 양은 약 $450W/m^2$이였다. 지표면으로 유입되는 태양복사에너지는 건물이 밀집된 공간형태일수록 감소하는 경향을 보였고, 대기중으로 향하는 태양 및 지구복사에너지는 반사율과 방사율, 그리고 열용량과 같은 열적특성에 따른 영향이 큰 것으로 나타났다. 그러므로 도시지역의 열쾌적성을 개선하기 위해서는 건물이 밀집된 지역에 대해 배치형태를 조정하거나 벽면녹화를 조성하고, 지표면에 자연적 피복재질로 교체하는 계획방안이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구는 창원시 도시지역을 대상으로 다양한 물리적 환경요인과 복사에너지 간의 관계성을 분석함으로서 열쾌적성을 개선하기 위한 계획 방안을 마련하는데 목적이 있다. 물리적 환경요인은 건물의 배치형태를 고려한 Sky view factor(SVF)와 토지피복 및 토지이용유형을 고려하였고, 복사에너지는 여름철에 주간 및 야간으로 3일 동안 이동식으로 태양 및 지구복사에너지의 유입과 유출량을 측정하였다. SVF를 분석한 결과 주변에 건물이 거의 존재하지 않는 도시공원에서 높았고, 반면에 고층의 건물이 밀집된 고층아파트와 상업지역은 매우 낮은 수치를 보였다. 복사에너지는 주간시간은 지표면으로 유입되는 태양복사에너지가 약 $700W/m^2$로 가장 높았고, 야간시간에는 지구복사에너지의 유입과 유출만 있고, 그 양은 약 $450W/m^2$이였다. 지표면으로 유입되는 태양복사에너지는 건물이 밀집된 공간형태일수록 감소하는 경향을 보였고, 대기중으로 향하는 태양 및 지구복사에너지는 반사율과 방사율, 그리고 열용량과 같은 열적특성에 따른 영향이 큰 것으로 나타났다. 그러므로 도시지역의 열쾌적성을 개선하기 위해서는 건물이 밀집된 지역에 대해 배치형태를 조정하거나 벽면녹화를 조성하고, 지표면에 자연적 피복재질로 교체하는 계획방안이 필요할 것으로 판단된다.
The purpose of this study is to develop urban planning for mitigating thermal comfort by analyzing the relationship between various physical environmental factors and radiation fluxes focused on urban areas of Changwon city, Gyeongsangnam-do. Physical environmental factors were analyzed by sky view ...
The purpose of this study is to develop urban planning for mitigating thermal comfort by analyzing the relationship between various physical environmental factors and radiation fluxes focused on urban areas of Changwon city, Gyeongsangnam-do. Physical environmental factors were analyzed by sky view factor (SVF), land cover and land use types using GIS program. Radiation fluxes were measured upward and downward in solar and terrestrial radiation by mobile measurement during 3 days (2 daytime and 1 nighttime) in summer season. SVF is high in urban park less around buildings. High dense building sites were low. Downward solar radiation fluxes were the highest about $700W/m^2$ at daytime, and decreased in spatial type arranged dense buildings. Upward solar and terrestrial radiations was affected by land cover types that have thermal features such as reflectivity, emissivity, and heat capacity. Therefore, urban space needs appropriate planning with building arrangement, green walls and land cover replacement for mitigating thermal comfort in urban area.
The purpose of this study is to develop urban planning for mitigating thermal comfort by analyzing the relationship between various physical environmental factors and radiation fluxes focused on urban areas of Changwon city, Gyeongsangnam-do. Physical environmental factors were analyzed by sky view factor (SVF), land cover and land use types using GIS program. Radiation fluxes were measured upward and downward in solar and terrestrial radiation by mobile measurement during 3 days (2 daytime and 1 nighttime) in summer season. SVF is high in urban park less around buildings. High dense building sites were low. Downward solar radiation fluxes were the highest about $700W/m^2$ at daytime, and decreased in spatial type arranged dense buildings. Upward solar and terrestrial radiations was affected by land cover types that have thermal features such as reflectivity, emissivity, and heat capacity. Therefore, urban space needs appropriate planning with building arrangement, green walls and land cover replacement for mitigating thermal comfort in urban area.
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문제 정의
따라서 본 연구는 경상남도 창원시 도심지역을 대상으로 열쾌적성에 영향을 미치는 다양한 물리적 환경요소에 대해 복사에너지 흐름과의 관계성을 파악하고자 하였으며, 이를 토대로 도시 환경계획 차원에서 열쾌적성을 개선하기 위한 방안에 대해 알아보고자 하였다.
따라서 본 연구는 도시지역의 열쾌적성을 개선하기 위해 우선적으로 도시공간의 다양한 물리적 환경요소에 따른 복사에너지 흐름 특성을 파악하였으며, 이를 바탕으로 건물의 배치형태와 토지피복재질을 개선함으로서 지표면에 축적되는 복사에너지를 줄이고, 이와 더불어 표면온도 및 기온 저감을 통해 도시지역의 열쾌적성을 개선할 수 있는 공간계획 방안을 마련할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 건물이 밀집된 지역은 건물 벽면에서 방출되는 복사에너지의 영향이 크게 작용하지만 본 연구에서는 이러한 부분을 반영하지 못하였다.
도시지역의 열 쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요소는 건물의 다양한 배치형태 및 밀집도와 토지 이용 및 토지피복 유형 등이 있다(송봉근과 박경훈, 2011). 따라서 본 연구에서는 물리적 환경요소와 복사에너지 흐름과의 관계성을 분석하기 위해 건물의 밀집도와 토지이용 및 토지피복유형을 GIS 공간분석 기법을 활용하여 자료를 구축하였다. 우선 건물의 밀집도는 Sky view factor(SVF)를 통해 분석하였다.
본 연구는 경상남도 창원시 도시지역을 대상으로 SVF과 토지피복 및 토지이용유형의 물리적 환경요소와 현장에서 측정된 복사에너지 흐름 간의 관계성을 분석하여 도시 및 환경계획 차원에서 도시공간의 열쾌적성을 개선할 수 있는 방안에 대해 알아보았다. 도시공간형태 분석은 GIS 프로그램을 활용하였고, 복사에너지 흐름은 태양 및 지구복사에너지의 유입 및 유출량을 현장에서 이동식 측정 장비를 통해 측정하였다.
이와 같이 도시지역의 다양한 물리적 환경요소와 복사에너지 흐름 간의 관계성 분석을 통해 도시환경계획 차원에서 열쾌적성을 개선하기 위한 방안을 고찰해 보았다. 우선 건물의 배치형태와 높이에 대한 적절한 조성 방안이 필요하다고 판단된다.
현장측정에서는 지표면 부근에서 발생되는 복사에너지의 흐름을 파악하고자 하였다. 복사에너지의 흐름은 Figure 2와 같이 하늘에서 지표면으로 유입되는 태양(K ↓ ) 및 지구복사에너지(L ↓ )와 지표면에서 반사되어 하늘로 방출되는 태양(K ↑ ) 및 지구복사에너지(L ↑ )의 총 4가지 방향으로 이루어진다.
제안 방법
SAGA 프로그램은 Gottingen 대학의 연구진에 의해 개발된 GIS 공간분석 프로그램이며(http://www.saga-gis.org), 본 연구에서는 입력 데이터를 Figure 5와 같이 공간해상도 1m의 LiDAR(Light detection and ranging)로 촬영된 Digital Terrain Models(DTM)을 이용하여 주변 공간 범위를 300m, 각도를 1°로 설정하여 분석하였다.
그리고 순복사량 측정계의 측정 시간 간격을 5초 단위로 설정하였고, 각 측정 지점마다 이동식 측정 장비를 위치시킨 후에 순복사량 측정계의 수평을 맞춰 2분 동안 고정하여 측정하였으며, 측정 시작 시간과 종료 시간을 야장에 기입하였다. 측정을 마친 후, 순복사량 측정계 데이터로거에서 데이터를 추출한 후에 야장에 기입된 측정 시간에 맞추어 측정 결과를 편집하여 결과를 도출하였다.
본 연구는 경상남도 창원시 도시지역을 대상으로 SVF과 토지피복 및 토지이용유형의 물리적 환경요소와 현장에서 측정된 복사에너지 흐름 간의 관계성을 분석하여 도시 및 환경계획 차원에서 도시공간의 열쾌적성을 개선할 수 있는 방안에 대해 알아보았다. 도시공간형태 분석은 GIS 프로그램을 활용하였고, 복사에너지 흐름은 태양 및 지구복사에너지의 유입 및 유출량을 현장에서 이동식 측정 장비를 통해 측정하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
복사에너지의 측정은 Figure 3와 같이 순복사량 측정계(CNR4 Net-radiometer, Kipp & Zonen Int.)와 데이터로거(CR1000)가 탑재된 측정 장비를 이용하여 이동식으로 측정하였다.
측정 일시는 열쾌적성이 취약한 여름철을 대상으로 하였고, 2013년에 구름이 거의 없고 날씨가 맑은 날을 선정하여 주간시간은 6월 29일과 8월 9일, 야간시간은 8월 14일에 측정을 실시하였다. 측정시간은 주간시간은 13시부터 15시 30분까지, 야간시간은 0시부터 2시 30분까지 약 2시간 30분 동안 측정하였다.
그리고 순복사량 측정계의 측정 시간 간격을 5초 단위로 설정하였고, 각 측정 지점마다 이동식 측정 장비를 위치시킨 후에 순복사량 측정계의 수평을 맞춰 2분 동안 고정하여 측정하였으며, 측정 시작 시간과 종료 시간을 야장에 기입하였다. 측정을 마친 후, 순복사량 측정계 데이터로거에서 데이터를 추출한 후에 야장에 기입된 측정 시간에 맞추어 측정 결과를 편집하여 결과를 도출하였다.
토지이용유형은 “창원시 환경지도 제작 및 GIS구축” 사업에서 제작된 토지이용현황도를 활용하였으며(창원시 2009), 현 시점으로 변경된 토지이용유형으로 갱신하였다.
대상 데이터
상업시설은 건물의 밀집도와 보도블록, 아스팔트, 콘크리트, 자갈의 토지피복재질을 선정하였고, 단독주택에서는 대부분 아스팔트 재질로 건물의 밀집 정도를 고려하였다. 고층아파트는 아스팔트와 모래, 타일, 인조잔디와 같은 다양한 피복재질을 고려하였다.
측정 지점은 Figure 3과 같이 열 쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요소와 측정 이동시간 및 거리를 고려하여 도시공원은 10개 지점, 저층아파트는 7개 지점, 상업시설은 9개 지점, 단독주택은 7개 지점, 고층아파트는 11개 지점으로 총 45개 지점을 선정하였다. 대상지역별로 측정지점의 특성을 살펴보면, 도시공원은 보도블록과 잔디, 목재데크, 시멘트, 화강암 등 국내의 도시공원에서 조경재료로 많이 활용되고 있는 토지피복재질을 측정지점으로 선정하였다. 저층아파트는 주로 건물의 밀집도를 고려하였다.
본 연구의 대상지역은 대한민국 창원시 도심지역(35°14’01.02”N, 128°41’19.95”E) 중에서 토지이용유형을 고려한 도시공원과 저층아파트, 상업시설, 단독주택, 고층아파트의 5개 지역이다(Figure 1).
2m를 기준으로 위쪽과 아래쪽 방향에서 유입되는 태양 및 지구복사에너지를 측정하게 되며, 지표면에 축적되는 순복사에너지량을 산출하게 된다. 측정 일시는 열쾌적성이 취약한 여름철을 대상으로 하였고, 2013년에 구름이 거의 없고 날씨가 맑은 날을 선정하여 주간시간은 6월 29일과 8월 9일, 야간시간은 8월 14일에 측정을 실시하였다. 측정시간은 주간시간은 13시부터 15시 30분까지, 야간시간은 0시부터 2시 30분까지 약 2시간 30분 동안 측정하였다.
측정 지점은 Figure 3과 같이 열 쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요소와 측정 이동시간 및 거리를 고려하여 도시공원은 10개 지점, 저층아파트는 7개 지점, 상업시설은 9개 지점, 단독주택은 7개 지점, 고층아파트는 11개 지점으로 총 45개 지점을 선정하였다. 대상지역별로 측정지점의 특성을 살펴보면, 도시공원은 보도블록과 잔디, 목재데크, 시멘트, 화강암 등 국내의 도시공원에서 조경재료로 많이 활용되고 있는 토지피복재질을 측정지점으로 선정하였다.
측정방법은 도시공원에서 가장 북쪽에 위치한 지점을 시작 지점으로 선정하여 저층아파트, 상업시설, 단독주택, 고층아파트 순으로 측정하였고, 도시공원의 시작지점을 마지막으로 측정하여 총 5km를 이동하였다(Figure 4). 그리고 측정시간이 약 2시간 30분이기 때문에 경과시간에 따라 측정값이 변화할 수 있어 식(1)과 식(2)의 보정식을 적용하였다.
이론/모형
SVF는 0에서 1사이의 값을 가지며, 높은 값일수록 하늘이 보이는 면적이 넓은 오픈된 공간이고, 반대로 낮을수록 건물 또는 수목이 밀집된 공간형태를 나타낸다(Svensson, 2004). SVF 분석은 SAGA(System for Automated Geoscientific Analyses) 프로그램을 활용하였다. SAGA 프로그램은 Gottingen 대학의 연구진에 의해 개발된 GIS 공간분석 프로그램이며(http://www.
따라서 본 연구에서는 물리적 환경요소와 복사에너지 흐름과의 관계성을 분석하기 위해 건물의 밀집도와 토지이용 및 토지피복유형을 GIS 공간분석 기법을 활용하여 자료를 구축하였다. 우선 건물의 밀집도는 Sky view factor(SVF)를 통해 분석하였다. SVF는 지표면에서 하늘이 보이는 면적의 비율을 분석하여 건물이 밀집된 정도를 나타내는 지표로서 도시공간에서 지표면으로 복사에너지가 유입 및 유출되는 공간의 넓이를 결정하여 도시 미기후 형성에 중요한 영향을 미치는 요인으로 작용한다(Chen et al.
성능/효과
야간시간의 경우에는 태양 복사에너지의 영향은 거의 없고 지구복사에너지의 유입 및 유출만 있으며, 주차시설이 있는 저층아파트 일대를 제외하고 나머지 측정지점에 대해 복사에너지의 차이가 거의 없었다. 다음으로 SVF를 분석한 결과, 건물이 거의 없는 도시공원은 SVF가 거의 1에 가까웠으며, 반면에 건물이 밀집된 고층아파트와 상업지역은 SVF가 매우 낮았다. 이와 같이 현장에서 측정된 복사에너지 흐름과 SVF 및 토지피복재질 간의 관계성을 분석한 결과, 하늘로부터 유입되는 태양복사에너지는 건물의 높이와 밀집도에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다.
또한 하늘로부터 유입되는 지구복사에너지도 건물에서 방출되는 양이 많기 때문에 건물이 밀집된 공간일수록 복사량도 증가하는 것으로 측정되었다. 대기 중으로 방출되는 태양 및 지구복사에너지의 양은 건물의 밀집도 보다는 토지피복재질이 지닌 반사율과 방사율, 그리고 열용량과 같은 열적 특성에 의한 영향이 큰 것으로 확인되었으며, 목재데크와 아스팔트, 콘크리트와 같은 인공적인 피복재질은 태양 복사에너지의 방출량이 적은 반면에, 지구복사에너지의 방출량은 많은 것으로 측정되었다. 이는 지표면에 축적되는 순복사에너지량과 지구복사에너지의 유출량에 많은 영향을 미치게 되며, 특히 지구복사에너지 유출량은 지표면의 온도와 밀집한 관련성이 있기 때문에 도시지역의 열쾌적성을 개선하기 위해서는 지구복사에너지 유출량을 감소시킬 수 있는 공간계획 방안이 필요할 것으로 판단된다.
이와 같이 현장에서 측정된 복사에너지 흐름과 SVF 및 토지피복재질 간의 관계성을 분석한 결과, 하늘로부터 유입되는 태양복사에너지는 건물의 높이와 밀집도에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 하늘로부터 유입되는 지구복사에너지도 건물에서 방출되는 양이 많기 때문에 건물이 밀집된 공간일수록 복사량도 증가하는 것으로 측정되었다. 대기 중으로 방출되는 태양 및 지구복사에너지의 양은 건물의 밀집도 보다는 토지피복재질이 지닌 반사율과 방사율, 그리고 열용량과 같은 열적 특성에 의한 영향이 큰 것으로 확인되었으며, 목재데크와 아스팔트, 콘크리트와 같은 인공적인 피복재질은 태양 복사에너지의 방출량이 적은 반면에, 지구복사에너지의 방출량은 많은 것으로 측정되었다.
이와 같은 분석을 통해 주간시간 지표면에 축적되는 순 복사에너지는 하늘로부터 유입되는 복사에너지의 양에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타나, 열쾌적성 개선을 위해서는 건물과 수목을 적절히 배치하여 그늘 지역을 형성할 수 있는 공간계획 방안이 필요할 것으로 판단된다. 야간시간에도 태양복사에너지 유입량이 증가할수록 순 복사에너지양도 증가하는 것으로 나타났으나 복사에너지가 극히 적기 때문에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었으며, 반면에 지구복사에너지 유입량은 순 복사에너지의 증가에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러므로 야간시간에는 건물이 밀집된 형태와 토지피복유형에 따른 지구복사에너지와의 관계성을 파악하여 열 쾌적성을 개선할 수 있는 방안이 필요할 것으로 판단된다.
01)으로 나타났으며, 나머지 복사에너지는 순 복사에너지와 상관성이 낮았다. 야간시간의 경우에는 유의확률 1% 이내에서 태양복사에너지 유입량(0.526)과 지구복사에너지 유입량(0.636)이 순 복사에너지에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
우선 복사에너지 흐름을 측정한 결과를 살펴보면, 주간시간은 하늘로부터 유입되는 태양복사에너지의 양이 약 700~800W/m2정도로 가장 많았으며, 주변에 건물이 거의 없는 도시공원에서 가장 높았고 건물이 밀집된 고층아파트 일대에서 가장 적은 양을 보였다. 야간시간의 경우에는 태양 복사에너지의 영향은 거의 없고 지구복사에너지의 유입 및 유출만 있으며, 주차시설이 있는 저층아파트 일대를 제외하고 나머지 측정지점에 대해 복사에너지의 차이가 거의 없었다.
우선, 건물이 밀집된 정도를 나타내는 SVF와 복사에너지 흐름 간의 산점도를 분석한 결과, 태양복사에너지 유입량(K ↓ )의 경우 6월 29일은 모든 대상지역에서 SVF와의 상관성이 매우 낮았으나, 8월 9일은 건물이 비교적 밀집된 고층아파트와 단독주택에서 R2가 각각 0.6798과 0.7860으로 양(+)의 상관성을 보여 건물이 밀집될수록 태양복사에너지 유입량은 줄어드는 것으로 나타났다.
다음으로 SVF를 분석한 결과, 건물이 거의 없는 도시공원은 SVF가 거의 1에 가까웠으며, 반면에 건물이 밀집된 고층아파트와 상업지역은 SVF가 매우 낮았다. 이와 같이 현장에서 측정된 복사에너지 흐름과 SVF 및 토지피복재질 간의 관계성을 분석한 결과, 하늘로부터 유입되는 태양복사에너지는 건물의 높이와 밀집도에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 하늘로부터 유입되는 지구복사에너지도 건물에서 방출되는 양이 많기 때문에 건물이 밀집된 공간일수록 복사량도 증가하는 것으로 측정되었다.
주간시간 순 복사에너지와 상관성이 가장 높은 복사에너지는 태양복사에너지 유입량(0.762, p<0.01)으로 나타났으며, 나머지 복사에너지는 순 복사에너지와 상관성이 낮았다.
지표면으로 유입되는 지구복사에너지(L ↓ )과 SVF 간의 산점도를 분석한 결과는 Figure 11(c)와 같다. 주간시간의 경우에는 R2가 고층 건물이 밀집된 상업지역(06/29: 0.7823, 08/09: 0.7890)과 고층아파트지역(06/29: 0.8230, 08/09: 08351)에서 음(-)의 상관성이 매우 높은 것으로 나타났으며, 저층아파트와 단독주택도 R2가 0.3 정도로 음(-) 상관성이 있는 것으로 분석되었다. 이러한 이유는 건물에서는 지구복사에너지가 방출하여 건물이 밀집된 지역일수록 지구복사에너지 유입량은 증가하기 때문이다.
태양복사 에너지의 유출량(K ↑ )을 살펴보면, 주간시간은 약 150W/m2 이하(06/29: 143.9W/m2, 08/09: 123.2W/m2)로 태양복사에너지 유입량보다 월등히 낮았으며, 야간시간은 주간시간과 유사하게 복사에너지가 거의 없었다.
태양복사에너지 유출량(K ↑ )과 SVF 간의 산점도를 분석한 결과를 살펴보면, 주간시간인 6월 29일과 8월 9일에는 상업지역에서 각각 R2가 0.4846과 0.5510로 높은 양의 상관성을 보였으나, 나머지 지역은 건물의 밀집도와 상관성이 매우 낮은 것으로 분석되었다.
송봉근(2014)의 연구에 따르면, 지표면에서 방출되는 지구복사에너지는 지표면의 온도와 밀접한 관련성이 있으며, 토지피복 재질이 지닌 색상과 재질에 의해 고유의 반사율과 방사율, 그리고 열용량과 같은 열적 특성에 의해 큰 영향을 받는다고 하였다. 특히 어두운 색 계통의 인공적인 토지피복재질은 반사율이 낮기 때문에 지표면에 축적되는 복사에너지와 지구복사에너지 형태로 방출되는 양이 많아 표면온도가 매우 높은 것으로 나타났다. 따라서 이러한 특성을 이용하여 지표면의 온도를 저감하기 위해 지구복사에너지의 방출이 많은 인공적인 토지피복재질보다 자연적인 재질과 반사율 및 방사율이 높은 재질로 교체할 필요가 있을 것으로 사료된다.
후속연구
야간시간에도 태양복사에너지 유입량이 증가할수록 순 복사에너지양도 증가하는 것으로 나타났으나 복사에너지가 극히 적기 때문에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었으며, 반면에 지구복사에너지 유입량은 순 복사에너지의 증가에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러므로 야간시간에는 건물이 밀집된 형태와 토지피복유형에 따른 지구복사에너지와의 관계성을 파악하여 열 쾌적성을 개선할 수 있는 방안이 필요할 것으로 판단된다.
그러므로 건물이 밀집된 지역은 벽면녹화를 조성하여 건물에서 방출되는 지구복사에너지의 양을 줄이거나, 지표면에 축적되는 복사에너지의 양을 최소화 할 수 있는 건물의 높이와 폭의 설계 방안이 마련되어야 할 것으로 생각된다. 그리고 지표면의 피복재질 또한 투수성 포장재질이나 자연적 피복재질로 교체하여 지구복사에너지의 방출량을 저감할 수 있는 계획방안이 필요할 것으로 판단된다.
상업지역과 고층아파트, 그리고 저층아파트에서 상관성이 낮은 이유는 야간 시간의 경우 물리적 환경요소 보다는 가정과 산업 활동으로 인한 전력사용과 같은 인위적인 요소의 영향이 작용하였기 때문으로 판단된다. 따라서 각 건물에서 발생되는 전력사용에 따른 지구복사에너지의 방출 특성도 추후에 규명할 필요가 있을 것으로 보인다.
향후에는 건물 벽면에서 방출되는 복사에너지 흐름과 열쾌적성 지수, 그리고 지역 주민들의 설문조사를 실시하여 이들 간의 관계성을 분석하고, 열쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요인을 추가적으로 파악할 필요가 있을 것으로 보인다. 또한 건물의 폭과 너비, 다양한 토지피복재질유형을 적용한 공간 설계를 고려하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 열쾌적성을 개선할 수 있는 방안을 도출할 것이며, 여름철뿐만 아니라 겨울철의 열쾌적성을 고려하여 최적의 도시공간을 설계할 수 있는 연구를 진행할 계획이다.
대기 중으로 방출되는 태양 및 지구복사에너지의 양은 건물의 밀집도 보다는 토지피복재질이 지닌 반사율과 방사율, 그리고 열용량과 같은 열적 특성에 의한 영향이 큰 것으로 확인되었으며, 목재데크와 아스팔트, 콘크리트와 같은 인공적인 피복재질은 태양 복사에너지의 방출량이 적은 반면에, 지구복사에너지의 방출량은 많은 것으로 측정되었다. 이는 지표면에 축적되는 순복사에너지량과 지구복사에너지의 유출량에 많은 영향을 미치게 되며, 특히 지구복사에너지 유출량은 지표면의 온도와 밀집한 관련성이 있기 때문에 도시지역의 열쾌적성을 개선하기 위해서는 지구복사에너지 유출량을 감소시킬 수 있는 공간계획 방안이 필요할 것으로 판단된다. 이러한 공간계획 방안은 본 연구에서 지구복사에너지 유출량이 비교적 적게 측정된 잔디 및 모래와 같은 재질을 활용할 수 있으며, 건물에 벽면녹화를 하거나 투수성 포장재질 또는 자연적 토지피복 재질로 교체하는 방안이 있다.
이는 지표면에 축적되는 순복사에너지량과 지구복사에너지의 유출량에 많은 영향을 미치게 되며, 특히 지구복사에너지 유출량은 지표면의 온도와 밀집한 관련성이 있기 때문에 도시지역의 열쾌적성을 개선하기 위해서는 지구복사에너지 유출량을 감소시킬 수 있는 공간계획 방안이 필요할 것으로 판단된다. 이러한 공간계획 방안은 본 연구에서 지구복사에너지 유출량이 비교적 적게 측정된 잔디 및 모래와 같은 재질을 활용할 수 있으며, 건물에 벽면녹화를 하거나 투수성 포장재질 또는 자연적 토지피복 재질로 교체하는 방안이 있다.
이와 같은 분석을 통해 주간시간 지표면에 축적되는 순 복사에너지는 하늘로부터 유입되는 복사에너지의 양에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타나, 열쾌적성 개선을 위해서는 건물과 수목을 적절히 배치하여 그늘 지역을 형성할 수 있는 공간계획 방안이 필요할 것으로 판단된다. 야간시간에도 태양복사에너지 유입량이 증가할수록 순 복사에너지양도 증가하는 것으로 나타났으나 복사에너지가 극히 적기 때문에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었으며, 반면에 지구복사에너지 유입량은 순 복사에너지의 증가에 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다.
따라서 본 연구는 도시지역의 열쾌적성을 개선하기 위해 우선적으로 도시공간의 다양한 물리적 환경요소에 따른 복사에너지 흐름 특성을 파악하였으며, 이를 바탕으로 건물의 배치형태와 토지피복재질을 개선함으로서 지표면에 축적되는 복사에너지를 줄이고, 이와 더불어 표면온도 및 기온 저감을 통해 도시지역의 열쾌적성을 개선할 수 있는 공간계획 방안을 마련할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 건물이 밀집된 지역은 건물 벽면에서 방출되는 복사에너지의 영향이 크게 작용하지만 본 연구에서는 이러한 부분을 반영하지 못하였다. 향후에는 건물 벽면에서 방출되는 복사에너지 흐름과 열쾌적성 지수, 그리고 지역 주민들의 설문조사를 실시하여 이들 간의 관계성을 분석하고, 열쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요인을 추가적으로 파악할 필요가 있을 것으로 보인다.
하지만 건물이 밀집된 지역은 건물 벽면에서 방출되는 복사에너지의 영향이 크게 작용하지만 본 연구에서는 이러한 부분을 반영하지 못하였다. 향후에는 건물 벽면에서 방출되는 복사에너지 흐름과 열쾌적성 지수, 그리고 지역 주민들의 설문조사를 실시하여 이들 간의 관계성을 분석하고, 열쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요인을 추가적으로 파악할 필요가 있을 것으로 보인다. 또한 건물의 폭과 너비, 다양한 토지피복재질유형을 적용한 공간 설계를 고려하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 열쾌적성을 개선할 수 있는 방안을 도출할 것이며, 여름철뿐만 아니라 겨울철의 열쾌적성을 고려하여 최적의 도시공간을 설계할 수 있는 연구를 진행할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
물리적 환경요인과 복사에너지 간의 관계성을 분석하는 목적은?
본 연구는 창원시 도시지역을 대상으로 다양한 물리적 환경요인과 복사에너지 간의 관계성을 분석함으로서 열쾌적성을 개선하기 위한 계획 방안을 마련하는데 목적이 있다. 물리적 환경요인은 건물의 배치형태를 고려한 Sky view factor(SVF)와 토지피복 및 토지이용유형을 고려하였고, 복사에너지는 여름철에 주간 및 야간으로 3일 동안 이동식으로 태양 및 지구복사에너지의 유입과 유출량을 측정하였다.
도시환경 계획 차원에서 열쾌적성을 개선하기 위한 방안은 무엇인가?
이와 같이 도시지역의 다양한 물리적 환경요소와 복사에너지 흐름 간의 관계성 분석을 통해 도시환경 계획 차원에서 열쾌적성을 개선하기 위한 방안을 고찰해 보았다. 우선 건물의 배치형태와 높이에 대한 적절한 조성 방안이 필요하다고 판단된다. 건물의 밀집도가 높을수록 태양복사에너지의 유입량이 적고 그림자가 형성되는 지역이 증가하지만, 건물에서 방출되는 지구복사에너지의 양도 증가하기 때문에 오히려 역효과를 낳을 수도 있다. 또한 Erell(2012)에 따르면, 건물이 밀집된 도시협곡지역일수록 지표면에서 방출되는 복사에너지가 대기 중으로 빠져나갈수 있는 공간이 줄어들기 때문에 복사에너지가 지표면에 축적될 수 있다고 하였다. 그러므로 건물이 밀집된 지역은 벽면녹화를 조성하여 건물에서 방출되는 지구복사에너지의 양을 줄이거나, 지표면에 축적 되는 복사에너지의 양을 최소화 할 수 있는 건물의 높이와 폭의 설계 방안이 마련되어야 할 것으로 생각 된다. 그리고 지표면의 피복재질 또한 투수성 포장재질이나 자연적 피복재질로 교체하여 지구복사에너지의 방출량을 저감할 수 있는 계획방안이 필요할 것으로 판단된다.
도시지역의 열 쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요소는?
도시지역의 열 쾌적성에 영향을 미치는 물리적 환경요소는 건물의 다양한 배치형태 및 밀집도와 토지 이용 및 토지피복 유형 등이 있다(송봉근과 박경훈, 2011). 따라서 본 연구에서는 물리적 환경요소와 복사에너지 흐름과의 관계성을 분석하기 위해 건물의 밀집도와 토지이용 및 토지피복유형을 GIS 공간분석 기법을 활용하여 자료를 구축하였다.
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