토지이용 유형별 공간특성을 고려한 ENVI-met 모델의 현장측정자료 기반의 검증 Validation of ENVI-met Model with In Situ Measurements Considering Spatial Characteristics of Land Use Types원문보기
본 연구는 미기후 분석 프로그램인 ENVI-met 모델의 정확도를 검증하기 위해 경상남도 창원시를 대상으로 도시지역의 주요 토지이용 유형별 공간특성을 고려하여 선정된 조사구역의 현장측정 기상자료와 비교하였다. 현장측정은 주간시간대 2일, 야간시간대 1일 총 3일간이동식으로 측정하였고, ENVI-met 모델링은 현장측정과 동일한 시간대로 설정하여 수행하였다. 측정항목별 분석결과에 따르면, 주간시간대의 순복사에너지는 ENVI-met 모델링이 현장측정값보다 약 $300Wm^{-2}$ 정도 높았고, 야간시간대는 현장측정값이 $200Wm^{-2}$ 정도 더 높았다. 기온은 주간 및 야간 시간대 모두 현장 측정값이 약 $3{\sim}6^{\circ}C$ 정도 더 높은 것으로 분석되었다. 표면온도도 현장측정값이 ENVI-met 모델링보다 약 $7{\sim}13^{\circ}C$ 더 높았다. 풍속은 ENVI-met 모델링과 현장측정값 간의 차이가 매우 큰 것으로 나타났다. 회귀분석 결과에서는 기온자료의 $R^2$값이 약 0.6정도로 비교적 높게 나타난 반면에, 나머지 순복사에너지와 표면온도, 풍속은 낮은 상관성을 보였다. 이는 ENVI-met 모델링이 태양 및 지구복사에너지를 과대 또는 과소 예측하고 있으며, 모델링 및 현장측정을 위해 선정된 조사구역들을 둘러싸고 있는 인접한 주변 지역의 공간구조적, 미기후적 특성 차이에 의한 영향으로 판단된다. 따라서 향후 이에 대한 보다 면밀한 실증적 연구가 필요할 것으로 판단된다.
본 연구는 미기후 분석 프로그램인 ENVI-met 모델의 정확도를 검증하기 위해 경상남도 창원시를 대상으로 도시지역의 주요 토지이용 유형별 공간특성을 고려하여 선정된 조사구역의 현장측정 기상자료와 비교하였다. 현장측정은 주간시간대 2일, 야간시간대 1일 총 3일간이동식으로 측정하였고, ENVI-met 모델링은 현장측정과 동일한 시간대로 설정하여 수행하였다. 측정항목별 분석결과에 따르면, 주간시간대의 순복사에너지는 ENVI-met 모델링이 현장측정값보다 약 $300Wm^{-2}$ 정도 높았고, 야간시간대는 현장측정값이 $200Wm^{-2}$ 정도 더 높았다. 기온은 주간 및 야간 시간대 모두 현장 측정값이 약 $3{\sim}6^{\circ}C$ 정도 더 높은 것으로 분석되었다. 표면온도도 현장측정값이 ENVI-met 모델링보다 약 $7{\sim}13^{\circ}C$ 더 높았다. 풍속은 ENVI-met 모델링과 현장측정값 간의 차이가 매우 큰 것으로 나타났다. 회귀분석 결과에서는 기온자료의 $R^2$값이 약 0.6정도로 비교적 높게 나타난 반면에, 나머지 순복사에너지와 표면온도, 풍속은 낮은 상관성을 보였다. 이는 ENVI-met 모델링이 태양 및 지구복사에너지를 과대 또는 과소 예측하고 있으며, 모델링 및 현장측정을 위해 선정된 조사구역들을 둘러싸고 있는 인접한 주변 지역의 공간구조적, 미기후적 특성 차이에 의한 영향으로 판단된다. 따라서 향후 이에 대한 보다 면밀한 실증적 연구가 필요할 것으로 판단된다.
This research measures and compares on-site net radiation energy, air temperature, wind speed, and surface temperature considering various spatial characteristics with a focus on land use types in urban areas in Changwon, Southern Gyeongsangnam-do, to analyze the accuracy of an ENVI-met model, which...
This research measures and compares on-site net radiation energy, air temperature, wind speed, and surface temperature considering various spatial characteristics with a focus on land use types in urban areas in Changwon, Southern Gyeongsangnam-do, to analyze the accuracy of an ENVI-met model, which is an analysis program of microclimate. The on-site measurement was performed for three days in a mobile measurement: two days during the daytime and one day during the nighttime. The analysis using the ENVI-met model was also performed in the same time zone as the on-site measurement. The results indicated that the ENVI-met model showed higher net radiation than the on-site measurement by approximately $300Wm^{-2}$ during the daytime whereas the latter showed higher net radiation energy by approximately $200Wm^{-2}$ during the nighttime. The temperature was found to be much higher by approximately $2-6^{\circ}C$ in the on-site measurement during both the daytime and nighttime. The on-site measurement also showed higher surface temperature than the ENVI-met by approximately $7-13^{\circ}C$. In terms of the wind speed, there was a significant difference between the results of the ENVI-met model and on-site measurement. As for the correlation between the results of the ENVI-met model and on-site measurement, the temperature showed significantly high correlation whereas the correlations for the net radiation energy, surface temperature, and wind speed were very low. These results appear to be affected by excessive or under estimation of solar and terrestrial radiation and climatic conditions of the surrounding areas and characteristics of land cover. Hence, these factors should be considered when applying these findings in urban and environment planning for improving the microclimate in urban areas.
This research measures and compares on-site net radiation energy, air temperature, wind speed, and surface temperature considering various spatial characteristics with a focus on land use types in urban areas in Changwon, Southern Gyeongsangnam-do, to analyze the accuracy of an ENVI-met model, which is an analysis program of microclimate. The on-site measurement was performed for three days in a mobile measurement: two days during the daytime and one day during the nighttime. The analysis using the ENVI-met model was also performed in the same time zone as the on-site measurement. The results indicated that the ENVI-met model showed higher net radiation than the on-site measurement by approximately $300Wm^{-2}$ during the daytime whereas the latter showed higher net radiation energy by approximately $200Wm^{-2}$ during the nighttime. The temperature was found to be much higher by approximately $2-6^{\circ}C$ in the on-site measurement during both the daytime and nighttime. The on-site measurement also showed higher surface temperature than the ENVI-met by approximately $7-13^{\circ}C$. In terms of the wind speed, there was a significant difference between the results of the ENVI-met model and on-site measurement. As for the correlation between the results of the ENVI-met model and on-site measurement, the temperature showed significantly high correlation whereas the correlations for the net radiation energy, surface temperature, and wind speed were very low. These results appear to be affected by excessive or under estimation of solar and terrestrial radiation and climatic conditions of the surrounding areas and characteristics of land cover. Hence, these factors should be considered when applying these findings in urban and environment planning for improving the microclimate in urban areas.
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문제 정의
따라서 본 연구는 우리나라 최초의 계획도시로서 토지이용 유형별 미기후 모델의 적용과 현장 측정자료의 비교가 가능한 경상남도 창원시 성산구 및 의창구 도심지역 대상으로 국내·외적으로 미기후 분석에서의 활용도가 높은 ENVI-met 모델링에 의한 기상요소 분석결과와 현장측정값을 상호 비교·분석하여 모델링 결과의 정확도를 검증하였다.
(2011)은 수공간 조성에 의한 열섬현상의 저감 효과를 ENVI-met 모델을 이용하여 분석 하였다. 이와 같이 많은 선행연구에서 미기후 모델을 이용하여 특정 공간에서의 복사에너지와 기온, 바람 등 다양한 미기후적 요소의 변화를 예측・분석하여 도시 및 환경계획에 적용하고자 하였다.
제안 방법
(2014), Taleghani et al.(2014) 등이 미기후 모델인 ENVI-met과 Rayman, CFD(Computational fluid dynamics) 등을 활용하여 현장측정을 통해 모델의 정확성을 검증한 후, 건물의 배치형태 변경, 추가적인 녹지공간 조성 등을 통한 미기후 변화 및 개선효과를 분석하였다. 또한 Yang et al.
정확한 건물형태를 나타내기 위해 도시공원지역과 저층아파트지역, 상업 지역, 단독주택지역은 35°로, 고층아파트지역는 78°로 방위각을 조정하였다. 그리고 현장측정 자료와 직접적인 비교를 위해 현장측정 지점과 동일한 위치에 Receptor를 설정하였다.
기온 측정항목은 도시공원지역에서 풍속이 강하여 주변 지역의 영향이 많은 것으로 분석된 8월 9일 측정지점을 제외하고 ENVI-met 모델링과 현장측정 간의 정확도를 분석하였다. R2는 8월 9일(0.
본 연구는 다양한 토지이용 및 공간적 특성을 가지는 경상남도 창원시 도심지역을 대상으로 국내・외적의 도시기후 관련 연구에 많이 활용되고 있는 ENVI-met 모델링 결과를 현장 측정자료 기반으로 순복사에너지, 기온, 표면온도, 풍속에 대해서 비교·검증하였다.
5m 높이에서 순복사 에너지와 기온, 풍속을 추출하였고, 표면온도는 지표면 레벨에서 획득하였다. 여기서 순복사에너지는 태양 및 지구복사에너지가 대기 중에서 직접적으로 유입되거나 건물이나 지표면에 의해 반사되어 유입 및 유출되는 복사에너지 흐름을 고려하여 산출하였다. ENVI-met 프로그램에서 기본적으로 제공하는 피복재질별 방사율과 반사율은 Song(2014)에 의해서 제시된 값을 적용하였다.
토지이용 유형별로 선정된 조사구역들의 공간적 특성은 그림 2와 같이 Song(2014)의 연구에서 구축된 피복재질분류도로 분석하였다. 이 자료는 창원시 환경지도 1:1,000 축척의 토지피복도(Changwon, 2009)를 기반으로 10cm 의 고해상도 항공사진 정사영상과 현장조사를 통해 구축하였으며, 토지피복재질의 색상 등을 고려하여 총 21개의 재질로 분류되었다. 피복재질분류도는 현장측정을 위한 지점의 선정과 ENVI-met 모델링의 입력데이터를 구축하는데 활용하였다.
이동식 현장측정은 도시공원지역의 가장 북쪽에 위치한 화강암 재질을 시점으로 도시공원 지역 → 저층아파트지역 → 상업지역 → 단독주택지역 → 고층아파트지역 순서로 약 5km 구간을 측정하였고, 시점인 도시공원지역 화강암 재질을 마지막으로 다시 측정하여 식 (1), 식 (2)와 같이 경과 시간에 따른 측정값을 보정하였다.
정확한 건물형태를 나타내기 위해 도시공원지역과 저층아파트지역, 상업 지역, 단독주택지역은 35°로, 고층아파트지역는 78°로 방위각을 조정하였다.
측정일시는 2013년 여름철을 대상으로 구름이 거의 없는 맑은 날씨를 고려하여 측정을 실시하였으며, 주간시간대는 6월 29일과 8월 9일, 야간시간대는 8월 14일에 각각 측정되었다. 주간시간대의 측정시간은 13시에서 15시 30분이고, 야간시간대는 0시부터 02시 30분까지 약 2시간 30분까지로 하였다.
측정항목은 미기후 형성에 중요한 영향을 미치는 요인을 고려하여 태양 및 지구복사에너지의 유입과 유출로 인해 지표면에 축적되는 순 복사에너지와 기온, 풍속, 표면온도를 선정하였으며, 그림 4와 같은 이동식 측정장비로 제작 및 측정하였다. 순복사에너지는 CNR4 순복사 측정계(Kipp and Zonen 사)를 이용하였고, 기온과 풍속은 기상측정장치(Davis Vantage Pro2), 표면온도는 열적외 온도계(Testo 831)를 각각 활용하였다.
토지이용 유형별로 선정된 조사구역들의 공간적 특성은 그림 2와 같이 Song(2014)의 연구에서 구축된 피복재질분류도로 분석하였다. 이 자료는 창원시 환경지도 1:1,000 축척의 토지피복도(Changwon, 2009)를 기반으로 10cm 의 고해상도 항공사진 정사영상과 현장조사를 통해 구축하였으며, 토지피복재질의 색상 등을 고려하여 총 21개의 재질로 분류되었다.
이 자료는 창원시 환경지도 1:1,000 축척의 토지피복도(Changwon, 2009)를 기반으로 10cm 의 고해상도 항공사진 정사영상과 현장조사를 통해 구축하였으며, 토지피복재질의 색상 등을 고려하여 총 21개의 재질로 분류되었다. 피복재질분류도는 현장측정을 위한 지점의 선정과 ENVI-met 모델링의 입력데이터를 구축하는데 활용하였다.
대상 데이터
Receptor에 분석된 ENVI-met 모델링 결과는 현장측정과 동일하게 1.5m 높이에서 순복사 에너지와 기온, 풍속을 추출하였고, 표면온도는 지표면 레벨에서 획득하였다. 여기서 순복사에너지는 태양 및 지구복사에너지가 대기 중에서 직접적으로 유입되거나 건물이나 지표면에 의해 반사되어 유입 및 유출되는 복사에너지 흐름을 고려하여 산출하였다.
95″ E)의 토지이용유형을 고려하여 그림 1과 같이 도시공원지역, 저층아파트지역, 상업지역, 단독주택지역, 고층아파트지역으로 구분·선정하였다. 연구대상지는 주변이 산지로 둘러싸여 있는 분지형태의 공간특성을 가지며(Song and Park, 2012; Song and Park, 2014), 우리나라 최초의 계획도시로 토지이용구획이 명확하게 구분되어 있다. 또한 주거와 상업시설, 공공시설이 밀집되어 분포하고 인접하여 대규모의 국가산업단지가 위치해 있다(Lee et al.
연구대상지는 창원시 성산구 및 의창구 도심지역(35°14′01.02″N, 128°41′19.95″ E)의 토지이용유형을 고려하여 그림 1과 같이 도시공원지역, 저층아파트지역, 상업지역, 단독주택지역, 고층아파트지역으로 구분·선정하였다.
현장측정은 연구대상지역의 피복재질과 건물의 밀집형태 등을 고려하여 27개의 측정지점(도시공원지역: 9개, 저층아파트지역: 6개, 상업지역: 3개, 단독주택지역: 4개, 고층아파트지역: 5개)을 선정한 후, 이동식으로 측정을 실시하였다(그림 3). 측정일시는 2013년 여름철을 대상으로 구름이 거의 없는 맑은 날씨를 고려하여 측정을 실시하였으며, 주간시간대는 6월 29일과 8월 9일, 야간시간대는 8월 14일에 각각 측정되었다. 주간시간대의 측정시간은 13시에서 15시 30분이고, 야간시간대는 0시부터 02시 30분까지 약 2시간 30분까지로 하였다.
현장측정은 연구대상지역의 피복재질과 건물의 밀집형태 등을 고려하여 27개의 측정지점(도시공원지역: 9개, 저층아파트지역: 6개, 상업지역: 3개, 단독주택지역: 4개, 고층아파트지역: 5개)을 선정한 후, 이동식으로 측정을 실시하였다(그림 3). 측정일시는 2013년 여름철을 대상으로 구름이 거의 없는 맑은 날씨를 고려하여 측정을 실시하였으며, 주간시간대는 6월 29일과 8월 9일, 야간시간대는 8월 14일에 각각 측정되었다.
이론/모형
여기서 순복사에너지는 태양 및 지구복사에너지가 대기 중에서 직접적으로 유입되거나 건물이나 지표면에 의해 반사되어 유입 및 유출되는 복사에너지 흐름을 고려하여 산출하였다. ENVI-met 프로그램에서 기본적으로 제공하는 피복재질별 방사율과 반사율은 Song(2014)에 의해서 제시된 값을 적용하였다.
측정항목은 미기후 형성에 중요한 영향을 미치는 요인을 고려하여 태양 및 지구복사에너지의 유입과 유출로 인해 지표면에 축적되는 순 복사에너지와 기온, 풍속, 표면온도를 선정하였으며, 그림 4와 같은 이동식 측정장비로 제작 및 측정하였다. 순복사에너지는 CNR4 순복사 측정계(Kipp and Zonen 사)를 이용하였고, 기온과 풍속은 기상측정장치(Davis Vantage Pro2), 표면온도는 열적외 온도계(Testo 831)를 각각 활용하였다. 측정장비의 높이는 순복사 측정계와 기상측정장치는 지표면에서 약 1.
성능/효과
ENVI-met 모델링에서 주간시간대는 아스팔트와 콘크리트 재질이 약 50 ℃ 이상으로 가장 높았고, 잔디와 모래는 35 ℃로 비교적 낮게 나타났다. 현장측정에서 가장 높았던 목재데크(6월 29일: 45.
전체적으로 순복사에너지의 모델링과 현장측정 자료의 선형회귀분석에 의한 설명력도 매우 낮게 나타났다. 기온은 주간 및 야간시간대 모두 현장측정이 모델링보다 높았고, 조사구역 주변 지역에 의한 영향이 반영된 것으로 판단되며, 회귀분석결과 6월 29일을 제외하고 8월 9일과 8월 14일에서 모두 R2가 0.6 이상으로 높게 나타났다. 표면온도의 경우도 현장측정이 모델링보다 높았으며, 이는 각종 구조물들의 피복재질 등의 특성 차이가 충분히 반영되지 못한 결과라 판단되며, 풍속도 모델링 구역의 주변 지역에서 형성되는 국지풍과 지역풍의 영향으로 모델링에 의한 예측값이 현장측정값과 큰 차이를 보였다.
7 ℃로 기온이 매우 높은 것으로 나타났다. 대상지역별로는 아스팔트와 콘크리트 같은 인공구조물이 밀집되어 있는 상업지역(6월 29일: 30.0 ℃, 8월 9일: 35.8 ℃, 8월 14일: 29.2 ℃)과 단독주택 지역(6월 29일: 29.9 ℃, 8월 9일: 35.8 ℃, 8월 14일: 28.9℃)에서 평균 기온이 가장 높은 것으로 나타났고, 다른 대상지역에 비해 녹지가 풍부하고 건물에 의해 그림자 지역이 많은 고층아파트지역(6월 29일: 29.4 ℃, 8월 9일: 34.7 ℃, 8월 14일: 28.4 ℃)은 기온이 다소 낮았다. ENVI-met 모델링에서는 6월 29일이 26.
8WM-2로 큰 차이를 보였다. 이러한 이유를 알아보고자 현장측정 및 ENVI-met 모델링 간의 태양 및 지구복사에너지의 유입 및 유출량을 비교해 본 결과, 주간시간대의 경우에 ENVI-met 모델링에서 대기로부터 유입되는 태양복사에너지의 양이 실제 현장에서 측정된 양보다 6월 29일은 259.1WM-2(현장측정:795.5WM-2, ENVI-met: 1,054.6WM-2), 8월 9일은 226.9WM-2(현장측정: 716.2WM-2, ENVI-met: 943.1WM-2 )정도 과다하게 예측되었으며, 야간시간에는 대기로부터 유입되는 지구복사에너지의 양이 약 300WM-2 정도 과소 예측되었기 때문에 현장측정과 ENVI-met 간의 순 복사에너지양의 차이가 발생하는 것으로 나타났다(표 3). 선행연구인 Park(2011)의 연구에서도 주간시간 동안 캐나다 Nanaimo와 창원시 도시지역을 대상으로 ENVI-met 모델링을 현장측정과 비교하였으며, ENVI-met 모델링의 태양 복사에너지의 유입양이 현장에서 실측된 양보다 약 200~300WM-2 정도 많은 것으로 분석되어 본 연구의 결과와 유사한 것으로 나타났다.
이상과 같이 ENVI-met 모델링에 의한 미기후 요소들의 예측결과를 현장측정자료 기반으로 검증한 결과, 기온을 제외하고 순복사에너지와 표면온도, 풍속은 많은 차이가 있는 것으로 나타났으며, 이는 모델링 구역을 둘러싸고 있는 주변 지역의 지형·지물, 토지이용 등에 의한 영향 정도와 모델링 구역 내의 입력자료 생성의 정밀도 등이 충분히 고려되지 못한 점이 주된 원인이라 판단된다.
이상과 같이 ENVI-met 모델링에 의해 예측된 순복사에너지와 기온, 표면온도, 풍속을 현장측정값과 비교한 결과, 기온은 모델링 구역의 공간적 특성에 따라 현장측정값과의 상관성이 비교적 높은 것으로 나타났으나 다른 측정항목에서는 낮은 것으로 분석되었다. 따라서 기온은 ENVI-met 모델링과 현장측정 자료와 큰 차이를 보였지만 보정 모형을 통해 활용이 가능할 것으로 판단된다.
이와 같이 ENVI-met 모델링에서 분석된 기온이 현장에서 측정된 자료와 차이가 발생하는 이유는 모델링 분석에서 건물 벽면과 지표면의 잘못된 예측실제 공간에서의 기온은 바람에 의해 대상지역 외부에서 유입되는 기온의 영향을 받거나 계절적인 영향이 크게 작용하였기 때문으로 판단되며, 본 연구의 기온 측정결과에서도 주간시간의 경우 풍속이 강하여 주변지역의 영향이 컸으며, 야간시간은 열대야 현상과 같은 이상기후 현상이 나타난 것으로 측정되었다. 하지만 ENVI-met 모델에서는 초기 기상상태를 입력한 후 비교적 짧은 기간과 좁은 공간에 대해 기후 현상을 예측하기 때문에 앞서 실제 공간에서 기온에 영향을 미칠 수 있는 요인들을 반영하지 못하기 때문에 실측 자료와 차이가 발생하는 것으로 생각된다.
표면온도의 경우도 현장측정이 모델링보다 높았으며, 이는 각종 구조물들의 피복재질 등의 특성 차이가 충분히 반영되지 못한 결과라 판단되며, 풍속도 모델링 구역의 주변 지역에서 형성되는 국지풍과 지역풍의 영향으로 모델링에 의한 예측값이 현장측정값과 큰 차이를 보였다. 전체적으로 표면온도와 풍속의 모델링과 현장 측정 간의 회귀분석에 의한 설명력도 매우 낮게 나타났다.
2m/s 의 바람이 부는 것으로 예측되었다. 조사구역별로 주간시간대는 도시공원지역(6월 29일:0.8m/s, 8월 9일: 0.4m/s)과 단독주택지역(6월 29일: 1.7m/s, 8월 9일: 1.9m/s)에서 바람이 비교적 강하게 불었으며, 현장측정과 동일하게 고층아파트지역(6월 29일: 0.5m/s, 8월 9일: 0.1m/s, 8월 14일: 0.4m/s)에서 풍속이 가장 약하게 나타났다. RMSE는 6월 29일 0.
조사구역의 피복재질별 표면온도를 현장 측정한 결과, 주간시간대는 목재데크가 6월 29일 67.3 ℃, 8월 9일 66.6 ℃로 가장 높았고, 다음으로 우레탄이 6월 29일 59.7 ℃, 8월 9일 59.8℃로 나타났다. 대체로 콘크리트와 아스팔트 같은 인공 피복재질은 55℃ 이상으로 높았고, 잔디와 모래는 45 ℃ 이하로 인공 피복 재질에 비해 낮게 나타났다.
9WM-2 로 현장측정에 비해 높게 나타났다. 특히 주간시간대의 순복사에너지량은 현장측정보다 다소 많은 반면에, 야간시간대는 ENVI-met 모델링이 보다 적은 것으로 예측되었다.
6 이상으로 높게 나타났다. 표면온도의 경우도 현장측정이 모델링보다 높았으며, 이는 각종 구조물들의 피복재질 등의 특성 차이가 충분히 반영되지 못한 결과라 판단되며, 풍속도 모델링 구역의 주변 지역에서 형성되는 국지풍과 지역풍의 영향으로 모델링에 의한 예측값이 현장측정값과 큰 차이를 보였다. 전체적으로 표면온도와 풍속의 모델링과 현장 측정 간의 회귀분석에 의한 설명력도 매우 낮게 나타났다.
현장측정과 모델링 간의 RMSE(Root Mean Square Error)를 분석한 결과, 6월 29일은 383.1WM-2, 8월 9일은 365.2WM-2, 8월 14일은 213.8WM-2로 큰 차이를 보였다. 이러한 이유를 알아보고자 현장측정 및 ENVI-met 모델링 간의 태양 및 지구복사에너지의 유입 및 유출량을 비교해 본 결과, 주간시간대의 경우에 ENVI-met 모델링에서 대기로부터 유입되는 태양복사에너지의 양이 실제 현장에서 측정된 양보다 6월 29일은 259.
후속연구
선행연구인 Park(2011)의 연구에서도 주간시간 동안 캐나다 Nanaimo와 창원시 도시지역을 대상으로 ENVI-met 모델링을 현장측정과 비교하였으며, ENVI-met 모델링의 태양 복사에너지의 유입양이 현장에서 실측된 양보다 약 200~300WM-2 정도 많은 것으로 분석되어 본 연구의 결과와 유사한 것으로 나타났다. 따라서 ENVI-met 모델링은 대기로부터 유입되는 태양 및 지구복사에너지의 양에서 실측값과 상당한 차이가 있기 때문에 이에 대한 선행적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
이상과 같이 ENVI-met 모델링에 의해 예측된 순복사에너지와 기온, 표면온도, 풍속을 현장측정값과 비교한 결과, 기온은 모델링 구역의 공간적 특성에 따라 현장측정값과의 상관성이 비교적 높은 것으로 나타났으나 다른 측정항목에서는 낮은 것으로 분석되었다. 따라서 기온은 ENVI-met 모델링과 현장측정 자료와 큰 차이를 보였지만 보정 모형을 통해 활용이 가능할 것으로 판단된다. 하지만 순복사에너지와 표면 온도, 풍속 등은 모델링 구역의 공간특성을 실제와 최대한 유사하게 반영된 입력데이터를 구축하거나, 모델링 주변 지역에 대한 영향을 충분히 고려할 필요가 있을 것으로 판단된다.
따라서 모델링의 정확성을 더욱 높이기 위해서는 분석하고자 하는 대상지역의 장기적인 기후 특성을 파악하거나, 국지적 규모 또는 중규모 기후모델을 통해 모델링 구역의 주변 지역에서 미치는 영향을 고려한 후 ENVI-met과 같은 미기후 모델링을 적용할 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 모델링 입력자료로 활용되는 토지피복재질의 유형과 그 특성들은 비교적 단순하게 설정되어 있기 때문에 복잡한 공간특성으로 구성된 도시지역에 적용하기 위해서는 대상지역의 피복재질과 수목 유형 등을 보다 상세하게 입력할 필요가 있다.
076로 각각 분석되어 모델링과 현장측정 간의 상관성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 피복재질별 내부 단면과 두께, 비열과 같은 특성을 ENVI-met 프로그램의 기본값을 실제의 조건에 맞도록 변경하여 모델링을 실시할 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 표면온도는 건물이나 수목 등에 의해 형성되는 그림자의 영향을 크게 받기 때문에 건물의 형태와 수목의 유형을 실제 공간과 최대한 유사하게 표현 할 필요가 있을 것으로 생각된다.
또한 모델링 입력자료로 활용되는 토지피복재질의 유형과 그 특성들은 비교적 단순하게 설정되어 있기 때문에 복잡한 공간특성으로 구성된 도시지역에 적용하기 위해서는 대상지역의 피복재질과 수목 유형 등을 보다 상세하게 입력할 필요가 있다. 이상과 같이, 도시 미기후 모델링의 문제점이 보완된다면 보다 신뢰성이 확보된 미기후 현상 파악이 가능할 것으로 판단되며, 도시 및 환경계획 차원에서 도시 미기후 개선을 위한 방안을 마련하는데 있어 더욱 객관적인 분석도구로 활용 가능할 것으로 사료된다.
하지만 미기후 모델은 입력데이터 구축시에 복잡한 도시공간을 현실세계와 동일하게 표현하는데 한계가 있기 때문에 모델링 결과가 정확성을 지니는지에 대한 검증이 필요하다. 국외 연구에서는 대부분 현장에서 실측 자료를 획득 하여 모델링 결과와 비교·검증한 후, 그 결과를 고려하여 결과값을 해석하는데 반해, 국내의 연구에서는 미기후 모델의 현장 측정값과의 비교를 통한 정확성 검토가 충분히 이루어지지 않고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미기후 모델의 활용처와 장점은 무엇인가?
미기후 모델은 녹지공간의 조성과 건물의 배치형태, 피복재질의 교체 등 다양한 공간설계기법의 적용에 따른 열환경 및 미기후적 개선효과를 사전에 비교하는데 효과적으로 활용되고 있다(Ozkeresteci et al., 2003; Chen et al., 2009). 또한 미기후 모델은 특정한 지역 및 지점에서 보다 정확한 기상 및 기후 자료를 획득할 수 있는 현장 측정 방법의 한계점인 미측정 지역 및 지점의 자료를 예측하는데 활용할 수 있다는 장점도 있다(Sun et al., 2005).
ENVI-met이란 무엇인가?
ENVI-met은 도시의 공간을 지표면, 구조물, 식생에 대한 정보를 격자형태로 입력하여 기류, 유체의 흐름, 온도, 습도, 복사에너지 등의 분포를 3차원으로 예측할 수 있는 미기후 분석 프로그램이다(Yu and Hien, 2006; Winston et al., 2011).
ENVI-met의 공간적 및 시간적 해상도는 각각 어떠한가?
, 2011). 공간적 해상도는 0.5~10m이고, 시간적 해상도는 10초이며, 24~48시간을 예측할 수 있다(Ng et al., 2012; Bruse and Fleer, 1998).
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