[논문]대구의 여름철 도로 열 환경과 클린로드 시스템의 효과 조사를 위한 관측연구

김성락; 정응호; 김해동

doi:10.5322/jesi.2015.24.9.1171

대구의 여름철 도로 열 환경과 클린로드 시스템의 효과 조사를 위한 관측연구
Observational Study to Investigate Thermal Environment and Effect of Clean- Road System over a Broad Way of Daegu in Summer 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.24 no.9, 2015년, pp.1171 - 1180

김성락 (계명대학교 환경대학) , 정응호 (계명대학교 환경대학) , 김해동 (계명대학교 환경대학)

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate thermal environment and effect of clean-road system over a broad way, we conducted the filed meteorological observation during 12~13 August 2014. The clean-road system was employed over a part of the broad way of Dalgubul(Dalgubul-Daero) by Daegu Metropolitan city in 2011. The clean-road system in general is operated two times(4 am, 2 pm) during summertime. In case of scorching alert, the system is operated 3 times a day(4 am, 2 pm and 4 pm). To evaluate the present thermal condition and the improvement effects due to the system, we analyzed the time variation of discomfort index and WBGT(wet-bulb and globe temperature). WBGT was more than 25 during 8 a.m. ~ 9 p.m. And discomfort index was more than 75 during 8 a.m. ~ 11 p.m. The thermal improvement effect of the clean-road system was restrictive during daytime.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

우리나라에서는 불쾌지수에 대한 일반인의 체감도가 확립되어 있지 않다(김 등, 2001). 그래서 지리적으로 인접해 있고 인종적으로 같은 몽골리언에 속하여 우리나라와 유사한 체감을 보일 것으로 판단되는 일본의 자료(Table 2)를 이용하여, 도로의 열적 환경평가를 수행하고자 한다.
한국도로공사에서는 2005~2010년에 걸쳐서 기존의 아스팔트도로가 도시열섬에 큰 영향을 미치고 있다는 사실에 주목하여 친환경 신도로포장재 개발 사업을 수행하였다. 이 연구의 일환으로 더운 여름철에 도로에 물을 뿌려주었을 시에 예상되는 열적 특성을 평가한 바 있다. 이 연구결과는 신도로포장재 중에서 보수성 포장재의 기대효과를 평가하는 데에도 활용되었다(이 등, 2008).
이러한 배경에서 이 연구에서는 대구의 클린로드에 따른 도시의 열 환경과 대기 질 개선효과 중에서 열 환경 개선효과를 정량적으로 파악하는 것을 목적으로 한다. 이 연구의 필요성은 현장관측을 통한 객관적 자료를 바탕으로 대구의 클린로드 사업 정책이 보다 효과적으로 추진되도록 뒷받침하고, 장래에는 더욱 확대되어 갈 수 있는 근거를 제공한다는 점에서 찾을 수 있다.

가설 설정

Sailor(1995)는 CSUMM(Colorado State University Mesoscale Model)을 LA 지역에 적용해서 옥상과 도로면의 알베도 변화와 녹지 면적 변화가 열섬경감에 미치는 영향을 평가하였다. 이 연구에서는, 보통 알베도가 0.1인 기존 아스팔트 도로면의 알베도를 0.35까지 증가시킬 수 있을 것으로 가정하여 각 격자 규모에서 알베도를 최대 0.15까지 증가시켰을 때의 효과를 평가하였다. 그 결과에 의하면 LA에서 도로면 알베도 증가로 1.

제안 방법

이 연구에서는 관측의 편의성과 비교 관측 지점간의 거리를 고려하여 24시간 연속관측을 수행하였다. Fig. 1에 1차 구간(두류 역)에서 클린로드 시스템이 운영되고 있는 전경을, Fig. 2 에 여름철 아스팔트 포장 면 위에서의 열 환경 특성을 조사할 목적으로 계명대학교 동문 학생주차장에 설치한 자동기상관측장치를 제시하였다.
관측 항목은 지표면온도, 기온, 습구온도, 습도, 풍향, 풍속, 일사량, 순복사량 및 흑구온도이다. 흑구온도는 매시간 목측관측으로 수행하였고, 나머지 요소들은 자료 집적장치(CR-1000, 미국 Campbell사 제작)를 이용하여 매분 간격으로 관측 자료를 자동 저장하는 방식으로 얻어졌다.
매분 도로에서 관측된 각종 기상요소들로부터 1시간 평균자료를 계산하여 분석에 사용하였다. 이들 1시간 평균자료를 이용하여, 클린로드가 실시되고 있는 곳과 그렇지 않은 곳간의 열적 환경의 차이를 WBGT와 불쾌지수를 이용하여 비교분석하였다.
클린로드가 실시되고 있는 현장에서의 관측은 2014년 8월 12일 13시부터 24시간 연속으로 이루어졌다. 아울러 계명대학교 동문 학생 주차장에 자동기상관측 장치를 설치하여 2014년 7월 1일부터 2개월간 연속관측을 수행하였다.
이들 1시간 평균자료를 이용하여, 클린로드가 실시되고 있는 곳과 그렇지 않은 곳간의 열적 환경의 차이를 WBGT와 불쾌지수를 이용하여 비교분석하였다. 아울러 계명대학교 동문학생 주차장에서 관측된 기상자료로부터 WBGT를 계산하여 도로의 열적 환경개선을 위해 클린로드 실시될 필요성이 있는 기간을 평가해 보았다. 여기서 WBGT란 ISO(국제표준기구) 규격 지표로 노동환경에 있어서 작업자가 받는 더위로 인한 열적인 스트레스를 간단하게 평가할 수 있는 지표인데, 다음과 같이 정의된다.
이 연구에서는 관측의 편의성과 비교 관측 지점간의 거리를 고려하여 24시간 연속관측을 수행하였다. Fig.
매분 도로에서 관측된 각종 기상요소들로부터 1시간 평균자료를 계산하여 분석에 사용하였다. 이들 1시간 평균자료를 이용하여, 클린로드가 실시되고 있는 곳과 그렇지 않은 곳간의 열적 환경의 차이를 WBGT와 불쾌지수를 이용하여 비교분석하였다. 아울러 계명대학교 동문학생 주차장에서 관측된 기상자료로부터 WBGT를 계산하여 도로의 열적 환경개선을 위해 클린로드 실시될 필요성이 있는 기간을 평가해 보았다.
흑구온도는 매시간 목측관측으로 수행하였고, 나머지 요소들은 자료 집적장치(CR-1000, 미국 Campbell사 제작)를 이용하여 매분 간격으로 관측 자료를 자동 저장하는 방식으로 얻어졌다. 지표면온도는 CR-1000에 열전대를 연결하여 측정하였으며, 야외 관측기간 중에는 적외선 온도계를 이용하여 비교 관측하였다. 클린로드가 실시되고 있는 현장에서의 관측은 2014년 8월 12일 13시부터 24시간 연속으로 이루어졌다.
지표면온도는 CR-1000에 열전대를 연결하여 측정하였으며, 야외 관측기간 중에는 적외선 온도계를 이용하여 비교 관측하였다. 클린로드가 실시되고 있는 현장에서의 관측은 2014년 8월 12일 13시부터 24시간 연속으로 이루어졌다. 아울러 계명대학교 동문 학생 주차장에 자동기상관측 장치를 설치하여 2014년 7월 1일부터 2개월간 연속관측을 수행하였다.
관측 항목은 지표면온도, 기온, 습구온도, 습도, 풍향, 풍속, 일사량, 순복사량 및 흑구온도이다. 흑구온도는 매시간 목측관측으로 수행하였고, 나머지 요소들은 자료 집적장치(CR-1000, 미국 Campbell사 제작)를 이용하여 매분 간격으로 관측 자료를 자동 저장하는 방식으로 얻어졌다. 지표면온도는 CR-1000에 열전대를 연결하여 측정하였으며, 야외 관측기간 중에는 적외선 온도계를 이용하여 비교 관측하였다.

대상 데이터

2. Automatic weather observation system used in this study installed at a parking lot of Keimyung university.

성능/효과

15까지 증가시켰을 때의 효과를 평가하였다. 그 결과에 의하면 LA에서 도로면 알베도 증가로 1.5℃ 가까이 기온을 저하시킬 수 있고, 녹지 비율 증가 대책(대책지역 평균으로는 0.07, LA에서는 0.124)을 시행하면 LA에서 지상 기온을 1.3℃ 정도 저감할 수 있는 것으로 평가되었다. Taha(1996, 1997)는 Sailor와 마찬가지로 CSUMM을 같은 지역에 적용하여, 녹지를 증가시킨 경우와 알베도를 높인 경우의 기온저감 효과를 추정하였다.
4 에서 볼 수 있듯이 일사량이 강한 13시경부터 두 관측지점 모두 낮 동안에 30℃ 를 웃돌며 점차적으로 기온이 상승하는 양상을 보인다. 그러나 차량 통행량이 많아 배기 열과 차량 갑판의 고열로 인한 열적 부하가 높은 두류 역 지점이 계명대학교 동문주차장 지점에 비해 낮 동안의 기온이 3~4℃ 가량 더 높은 것으로 나타났다. 그리고 두 지점 모두 해가 질 무렵인 18시부터 기온이 하강하는 것을 볼 수 있는데, 밤 10시경에도 두류 역 지점의 기온이 계명대학교 동문 주차장보다 1℃ 이상 높았다.
9에 두 지점에서 관측한 기온과 상대습도를 이용하여 계산한 불쾌지수의 시간변화를 나타내었다. 낮 시간대에 고온의 영향으로 두 지점 모두 높은 수준(50% 이상의 사람이 불쾌감 느낌)의 불쾌지수(75 이상)가 나타났다. 특히 두류 역은 아침 8시경부터 밤 11시경까지 75이상의 수준을 유지하여 아침 10시부터 저녁 8시경까지 75 이상을 나타낸 계명대학교 동문주차장보다도 하루에 5시간 정도 더 오래 지속되었다.
둘째, 불쾌지수를 이용하여 평가해 보면 50%정도의 사람들이 무더위로 인한 불쾌감을 느낀다는 불쾌지수 75이상의 값이 도로변인 두류역 부근에서는 오전 8시경부터 밤 11시경까지, 교외지역에 가까운 계명대학교 동문 주차장에서는 오전 10시경부터 저녁 8시경에 걸쳐서 나타났다.
셋째, 운동자제 경보 수준인 WBGT 25 이상이 나타나는 시간대에 불쾌지수 값은 대체로 75 이상을 보였고, 운동자제 주의보 수준인 WBGT 21 이상이 나타난 시간대는 불쾌지수 70(10%의 사람들이 무더위로 인한 불쾌감을 감지하는 수준) 이상이 나타나는 시간대로 대체로 일치하였다. 이러한 사실로부터 불쾌지수 75 이상은 운동을 자제해야 하는 기준으로 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
Taha(1996, 1997)는 Sailor와 마찬가지로 CSUMM을 같은 지역에 적용하여, 녹지를 증가시킨 경우와 알베도를 높인 경우의 기온저감 효과를 추정하였다. 이 연구에서 알베도 조절이 가능한 지역에서 알베도를 0.07 증가시키면 영역의 중심부에서 최대 2.0℃ 의 기온이 저하되고, 알베도를 0.13 증가시키면 영역의 중심부에서는 기온을 최대 4.5℃ 낮출 수 있는 것으로 추정되었다.
이러한 사실로부터 대구의 여름철 열적 환경을 평가할 수 있는데, 특히 도로변의 열적 환경은 0시부터 아침 7시경까지를 제외한 모든 시간대에서 운동자제 경보수준 또는 50%의 사람들이 무더위로 인한 불쾌감을 느끼는 심각한 수준에 있어서 이를 해결하기 위한 대책수립이 필요함을 알 수 있었다.
특히 두류 역은 아침 8시경부터 밤 11시경까지 75이상의 수준을 유지하여 아침 10시부터 저녁 8시경까지 75 이상을 나타낸 계명대학교 동문주차장보다도 하루에 5시간 정도 더 오래 지속되었다. 정오경부터 저녁 8시경까지는 거의 모든 사람들이 불쾌감을 느낀다는 80 이상의 값을 보여, 도로변의 여름철 열적 환경 쾌적성이 매우 낮다는 것을 확인할 수 있었다. 두류 역에서 클린로드 시스템이 운영된 오후 2시 이후에도 불쾌지수가 오히려 상승하는 경향을 보였는데, 이는 클린로드 시스템 운영으로 기온상승은 약간 낮추었지만 수증기 증발에 따른 상대습도의 상승이 불쾌지수를 높이는 방향으로 기여하였기 때문이다.
첫째, 관측기간 중에 대구의 여름철 도로변(두류역 부근) 열적 환경은 WBGT 값 25이상인 운동자제 경보의 수준을 만족하는 시간대가 오전 8시경부터 저녁 9시경까지 지속되었으며, 운동자제 주의수준인 WBGT 21 이상은 온종일 나타났다. 대구의 교외지역에 위치한 계명대학교 동문주차장은 WBGT 25이상은 오전 10시경부터 저녁 7시경까지 지속되었고, 운동자제 수준인 WBGT 21 이상은 온종일 지속되었다.
5에서 확인할 수 있다. 클린로드 시스템이 실시된 14시에서 15시 사이에 두류 역 지점의 상대습도가 33.3%에서 37.5%로 4.2%가량 증가함을 보였고, 다음날에도 클린로드 시스템이 가동된 4시에서 5시 사이에 73.1%에서 76.4%로 3.3% 증가했다. 그러나 미 수행 구간인 동문 주차장의 경우 한낮에 클린로드가 시행된 시간대에서 상대습도가 기온 상승의 영향으로 하강하였다.

후속연구

이러한 배경에서 이 연구에서는 대구의 클린로드에 따른 도시의 열 환경과 대기 질 개선효과 중에서 열 환경 개선효과를 정량적으로 파악하는 것을 목적으로 한다. 이 연구의 필요성은 현장관측을 통한 객관적 자료를 바탕으로 대구의 클린로드 사업 정책이 보다 효과적으로 추진되도록 뒷받침하고, 장래에는 더욱 확대되어 갈 수 있는 근거를 제공한다는 점에서 찾을 수 있다.
이러한 문제를 감안할 때에 클린로드 시스템운영 시간대를 조절할 필요가 있을 것으로 판단된다. 즉 일사량이 많아 살수된 물이 단시간에 증발해 버려 열 환경 개선효과가 크지 않으면서 민원발생의 소지가 높은 한낮의 클린로드 운영 빈도를 줄이고, 대신에 일몰 시간 이후에 클린로드시스템 작동을 늘려 도로표면 온도를 낮추어 야간의 열적 환경을 개선하고 도로의 미세먼지를 제거하는 방향으로 운영을 개선하는 것이 보다 효과적일 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대구의 클린로드 시스템 운영의 효과는?	대구의 클린로드 시스템운영은 도시의 열 환경과 대기 질 개선에 기여하고 있을 것이라는 점은 충분히 예상할 수 있다. 하지만 정책추진에 소요되는 비용을 지속적 으로 확보하고 클린로드 운행에 따른 불편을 시민들이 감수하도록 설득하기 위해서는 비용에 따른 편익을 정량적으로 파악하는 것이 필수적이다.
	도시열섬화의 가장 큰 원인으로 알려진 것은?	도시의 기온을 상승시키는 도시열섬화의 원인으로는, 도시의 지표면이 인공구조물로 포장되는 것이 가장 크다고 알려져 있다. 오늘 날 도시 지표면 면적의 상당한 부분이 아스팔트와 콘크리트로 덮여감으로써, 녹지와 습윤한 토양, 호수와 하천 등 천연의 지표면이 사라지고 있다.
	대구의 클린로드 시스템 정책추진에 소요되는 비용확보와 시민들의 설득을 위해 필요한 것은?	대구의 클린로드 시스템운영은 도시의 열 환경과 대기 질 개선에 기여하고 있을 것이라는 점은 충분히 예상할 수 있다. 하지만 정책추진에 소요되는 비용을 지속적 으로 확보하고 클린로드 운행에 따른 불편을 시민들이 감수하도록 설득하기 위해서는 비용에 따른 편익을 정량적으로 파악하는 것이 필수적이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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