태양광 적지분석에 기반한 친환경 주거단지 계획 - 대구광역시를 대상으로 - Eco-Friendly Residential District Plan Based on Site Suitability Analysis for Solar Energy - A Case Study of Daegu -원문보기
본 연구에서는 솔라시티를 지향하고 있는 대구광역시를 대상으로 GIS 프로그램을 이용한 태양광 적지분석을 통해 적지유형을 분류하고, 구군별 적지현황을 알아보고자 하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 실제 대상지를 선정하여 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지를 계획하였다. 이를 위해서 기존 사례연구 고찰을 통해 태양광시설 설치 조건 및 기준을 확립하여, 적지 지표를 선정하였고, 선정한 지표를 입지조건, 배제조건, 등급조건으로 구분하였다. 분석 결과 대구광역시 태양광 적지면적은 총 $153.95km^2$로 대구광역시 면적 대비 17.6%를 차지하고 있었으며, 달성군에서 가장 크게 나타났다. 적지 지도를 바탕으로 대구광역시 동구 신서동에 위치한 단독주택단지를 대상지로 선정하여 솔라에너지를 중심으로 한 단지계획을 제시하였다. 본 연구는 대구광역시 태양광 적지분석에 있어 다양한 지표를 고려하고, 분석함으로써 향후 대구광역시 태양광 사업 및 정책에 기초자료로 활용될 수 있을 것이며, 계획한 친환경 주거단지는 솔라시티 대구광역시의 이미지를 명확하게 홍보하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 솔라시티를 지향하고 있는 대구광역시를 대상으로 GIS 프로그램을 이용한 태양광 적지분석을 통해 적지유형을 분류하고, 구군별 적지현황을 알아보고자 하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 실제 대상지를 선정하여 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지를 계획하였다. 이를 위해서 기존 사례연구 고찰을 통해 태양광시설 설치 조건 및 기준을 확립하여, 적지 지표를 선정하였고, 선정한 지표를 입지조건, 배제조건, 등급조건으로 구분하였다. 분석 결과 대구광역시 태양광 적지면적은 총 $153.95km^2$로 대구광역시 면적 대비 17.6%를 차지하고 있었으며, 달성군에서 가장 크게 나타났다. 적지 지도를 바탕으로 대구광역시 동구 신서동에 위치한 단독주택단지를 대상지로 선정하여 솔라에너지를 중심으로 한 단지계획을 제시하였다. 본 연구는 대구광역시 태양광 적지분석에 있어 다양한 지표를 고려하고, 분석함으로써 향후 대구광역시 태양광 사업 및 정책에 기초자료로 활용될 수 있을 것이며, 계획한 친환경 주거단지는 솔라시티 대구광역시의 이미지를 명확하게 홍보하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
The purpose of this study was to determine a suitable site using GIS for solar energy harvesting for an administrative district in Daegu, which aims at becoming a solar-powered city. From this result, the ecological housing complex was planned on a solar theme in the real site. For this analysis, va...
The purpose of this study was to determine a suitable site using GIS for solar energy harvesting for an administrative district in Daegu, which aims at becoming a solar-powered city. From this result, the ecological housing complex was planned on a solar theme in the real site. For this analysis, various indicators and standards were selected based on previous studies and the indicators were divided into the location, exclusion, and class condition. The results showed that the suitable area was $153.95km^2$ and 17.6% for Daegu area, and the highest suitable area appeared to Dalseong-gun. Finally, using suitable site analysis results, we selected the site of Sinseo housing area in Dong-gu and we planned the ecological housing complex for solar energy. This study can be used as base data for the Daegu solar business and its establishment by considering various indicators for analysis of suitable areas in solar energy. Also, the result of the ecological housing complex plan would be helpful in promoting Daegu as a solar-powered city.
The purpose of this study was to determine a suitable site using GIS for solar energy harvesting for an administrative district in Daegu, which aims at becoming a solar-powered city. From this result, the ecological housing complex was planned on a solar theme in the real site. For this analysis, various indicators and standards were selected based on previous studies and the indicators were divided into the location, exclusion, and class condition. The results showed that the suitable area was $153.95km^2$ and 17.6% for Daegu area, and the highest suitable area appeared to Dalseong-gun. Finally, using suitable site analysis results, we selected the site of Sinseo housing area in Dong-gu and we planned the ecological housing complex for solar energy. This study can be used as base data for the Daegu solar business and its establishment by considering various indicators for analysis of suitable areas in solar energy. Also, the result of the ecological housing complex plan would be helpful in promoting Daegu as a solar-powered city.
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문제 정의
한편, Joo and Choi(2012)와 Lee and Lee(2015)의 선행연구에서는 각각 대구광역시와 경상북도를 중심으로 태양광 발전시설 최적입지를 도출하였는데, 시설의 입지요건 중 일부만을 고려하였으며, 각 입지요소에 대해 동일한 가중치를 두고 분석함에 따라 객관성에 대한 고려가 부족했다. 따라서 본 연구에서는 다양한 적지 지표를 선정하여 적지 분석을 체계적으로 수행하고자 하며, 최종적으로 솔라시티를 대표할만한 주거단지 계획을 위해서 솔라에너지 계획 요소를 살펴보고, 바람길 분석, 유수 분석 등을 추가하여 친환경적 주거단지 계획을 목표로 하였다.
, 2008; Jang, 2011). 모든 사면에 태양광 시설 설치가 가능하지만, 효율을 극대화 할 수 있는 방향과 비교적 효율이 떨어지는 방향을 구분하여 지도로 구축함으로써 적지분석 결과를 보다 체계적으로 제시하고자 하였다. 따라서 태양광 활용에 있어 적합한 방향인 112.
본 연구에서 계획하고자 하는 주거단지의 방향은 솔라에너지를 적극 활용하면서 솔라시티의 요소인 지속가능한 교통수단, 건축물의 혁신, 친환경적 디자인, 그리고 새로운 도시계획의 개념을 목표로 하였다. 이에 따라, 앞서 분석한 현황을 바탕으로 하여 부문별 계획방향을 제시하였고, 공간 및 활동 프로그램, 동선 및 포장, 건축배치, 에너지 활용 및 시설물로 구분하여 계획을 마련 후 최종 마스터플랜을 제시하였다(그림10(a)).
본 연구에서는 대구광역시의 솔라시티 정책 및 사업의 효율성을 높이고, 지방정부 최초로 선정된 솔라시티의 이미지를 명확히 하고자 대구광역시 태양광 적지 분석을 수행하고, 실제 대상지에 솔라에너지를 중심으로 한 주거단지를 계획하였다.
최종적으로 대구광역시를 대표할만한 솔라에너지 중심의 친환경 주거단지를 계획하기 위해 앞서 분석한 적지 결과를 바탕으로 하여 대구광역시 동구 신서동 신서혁신도시 내 단독주택단지를 대상지로 선정하였다. 이곳은 친환경 주거 지구로 지정되어 향후 개발될 예정인 곳으로 본 연구의 설계 목적과 부합하였으며, 친환경 주거 단지 계획을 위하여 고도, 바람 흐름, 유역 등의 환경 분석을 실시하였다.
이에 본 연구에서는 대구광역시 태양광 보급 확대를 위한 객관적인 방안을 확보하고자 태양광 활용 적지를 분석하고, 적지분석 결과를 바탕으로 실제 대상지를 선정하여 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지를 계획하고자 한다. 특히, 최근 산림 부지를 훼손하고 태양광 발전시설을 설치하는 사례가 태양광 발전시설의 보급 취지와 반대된다는 지적을 받고 있기 때문에(Joo and Choi, 2012), 본 연구에서는 자연 환경을 훼손하지 않는 범위 내에서 사람들이 거주하는 친환경 주거단지를 적지분석의 목표로 하였으며, 이를 위해 시가화 지역 및 농림지역과 같이 주거단지 입지가 가능한 지역을 중심으로 적지 분석을 실시하였다.
이에 본 연구에서는 대구광역시 태양광 보급 확대를 위한 객관적인 방안을 확보하고자 태양광 활용 적지를 분석하고, 적지분석 결과를 바탕으로 실제 대상지를 선정하여 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지를 계획하고자 한다. 특히, 최근 산림 부지를 훼손하고 태양광 발전시설을 설치하는 사례가 태양광 발전시설의 보급 취지와 반대된다는 지적을 받고 있기 때문에(Joo and Choi, 2012), 본 연구에서는 자연 환경을 훼손하지 않는 범위 내에서 사람들이 거주하는 친환경 주거단지를 적지분석의 목표로 하였으며, 이를 위해 시가화 지역 및 농림지역과 같이 주거단지 입지가 가능한 지역을 중심으로 적지 분석을 실시하였다.
제안 방법
이를 위해, 독일에서 개발된 찬공기 분석 모형인 KALM(Kaltluftabflussmodell)을 활용하여 바람길을 분석하였다. KALM 분석시 사용되는 입력자료로는 토지피복 및 지형 자료이며, ArcGIS를 이용하여 구축 및 가공하였다. 또한, 대상지 내 수문분석은 DEM(Digital Elevation Model)자료를 바탕으로 ArcGIS의 Hydrology 기능을 활용하여 수행하였다.
대상지에 대한 환경적 특성을 알아보고자 먼저 표고 분석을 실시하였다. 그 결과, 대상지는 50~120m의 분포가 나타났다.
도로 및 수환경은 대구광역시에서 데이터를 제공받았는데, 도로의 경우 폭 10m 이상을 포함한 자료로 대구광역시에서 구축된 도로 자료 중 가장 세분화된 자료이며, 수환경의 경우 하천과 저수지를 포함한 자료이다. 도로의 이격거리 분석을 위해서 ArcGIS의 Buffer 기능을 활용하여 50m 반경을 산정하였다. 또한, 일사량 분석을 위해서 대구광역시 기상청에서 제작한 태양자원지도를 활용하였는데, 이 지도는 수치가상자원지도로 CSV(Comma Separated Value) 형태로 제공되기 때문에 ArcGIS의 Geoprocessing을 이용해 가공할 수 있는 데이터로 1차 변환 후, IDW(Inverse Distance Weight) 보간법을 통해 대구시 일사량 자료를 구축하였다.
또한 단지 내 지하주차장을 설치하여 차량의 진입 및 이동을 최소화하였다. 동선 및 포장계획으로는 기존 필지를 따라 보행자 전용도로를 지정하고 투수성 포장을 통해 유수 확보가 가능하도록 하였다. 지하 및 지상 출입구는 광장 부근에 세 군데를 마련하여 편리함을 도모하였다.
두 번째, 동선 및 포장계획으로는 먼저 기존의 필지를 따라 설계되어 있는 길을 보행자 전용도로로 지정하고, 투수성 포장을 하여 빗물 등 유수가 저장되는 친환경적 설계를 지향하였다. 지하에서 지상으로 올라오는 출입구는 중심 광장에 설치하고 동선을 최소화할 수 있도록 세 군데로 설계하였다.
따라서 본 연구에서는 위의 기존 사례 연구 고찰을 통해 분석된 주요 인자를 지표로 선정하고, 그 지표들을 입지조건, 배제조건, 그리고 등급조건으로 구분하였다. 선정한 지표는 총 8가지로 입지조건에는 3가지(고도, 경사도, 도로와의 이격거리), 배제조건에는 3가지(국토환경성평가지도, 생태자연도, 수환경), 그리고 등급조건에는 2가지(사면방향, 일사량)을 포함하여 선정하였다(표 2).
본 연구에서는 상대적으로 더 많은 태양광 발전 가능지역을 구분하고자, GIS의 자연적 구분법(Jenks)에 의해 일사량을 1등급(4,700~4,800MJ/㎡), 2등급(4,600~4,700MJ/㎡), 3등급(4,500~4,600MJ/㎡), 4등급(4,400~4,500MJ/㎡)으로 구분하였다. 따라서 태양광 발전 효율에 중요한 영향을 미치는 요인인 사면방향과 일사량은 등급을 구분하여 적지 내 분포를 파악하였다.
유수가 모이는 곳은 생태하천을 조성하였다. 또한 단지 내 지하주차장을 설치하여 차량의 진입 및 이동을 최소화하였다. 동선 및 포장계획으로는 기존 필지를 따라 보행자 전용도로를 지정하고 투수성 포장을 통해 유수 확보가 가능하도록 하였다.
KALM 분석시 사용되는 입력자료로는 토지피복 및 지형 자료이며, ArcGIS를 이용하여 구축 및 가공하였다. 또한, 대상지 내 수문분석은 DEM(Digital Elevation Model)자료를 바탕으로 ArcGIS의 Hydrology 기능을 활용하여 수행하였다. 친환경 주거단지계획 분석시 사용한 자료의 해상도는 10m×10m이다.
도로의 이격거리 분석을 위해서 ArcGIS의 Buffer 기능을 활용하여 50m 반경을 산정하였다. 또한, 일사량 분석을 위해서 대구광역시 기상청에서 제작한 태양자원지도를 활용하였는데, 이 지도는 수치가상자원지도로 CSV(Comma Separated Value) 형태로 제공되기 때문에 ArcGIS의 Geoprocessing을 이용해 가공할 수 있는 데이터로 1차 변환 후, IDW(Inverse Distance Weight) 보간법을 통해 대구시 일사량 자료를 구축하였다. 제공받은 태양자원지도는 해상도가 1,700m×1,700m이기 때문에, 다른 자료와 해상도를 일치시키기 위해 최종적으로 25m×25m의 해상도로 분석을 수행하였다.
마지막으로 에너지 활용 및 시설물 계획으로는 건축물에 태양광 패널을 설치하는 방법, 태양광 에너지를 저장하여 밤에 활용할 수 있는 태양광 가로등, 태양광 벤치 등을 설치하는 방법을 통해 에너지를 확보하였고, 단지의 북서쪽 부근에 추가 패널 설치 장소를 마련하여 대규모태양광 패널인 ESS 설치를 통해 부족한 전력을 해결하고자 하였다.
분석을 근거로 한 상세 계획은 다음과 같다. 먼저 공간 및 활동프로그램으로는 크게 주거자를 위한 공간, 방문자를 위한 공간으로 구분하였고, 완충 녹지를 통해 이를 분리시켜 주었다. 표고가 높은 남쪽에 전망대를 설치하고, 비교적 높은 북동쪽에는 산책로를 설치하였으며, 바람이 모이는 곳에 광장을 조성하였다.
주거자들을 위한 공간으로 광장, 어린이공원, 산책로 등을 조성하였고, 관광목적인 방문자를 위한 공간으로는 태양광을 체험할 수 있는 시범주택 및 방문자 센터를 두어 친환경 주거단지에 대한 정보를 얻을 수 있도록 하였고, 생태단지 등의 조성을 통해 다양한 활동을 할 수 있도록 하였다. 바람이 모이는 곳에 광장을 설치하고, 완충녹지를 선형으로 배치함으로써 현재 대상지의 원활한 바람 흐름을 유지할 수 있도록 설계 하였다. 기존 실개천이 위치한 곳이자 유역이 형성된 곳을 생태하천으로 조성하였으며, 표고가 가장 높은 남쪽의 산지에 전망대를 설치하고, 비교적 낮은 표고차를 가진 북동쪽에는 산책로를 설치하였다.
태양광 발전에 적합한 일사량의 기준은 4,000MJ/㎡로, 대구광역시는 모든 지역이 기준에 적합하였다. 본 연구에서는 상대적으로 더 많은 태양광 발전 가능지역을 구분하고자, GIS의 자연적 구분법(Jenks)에 의해 일사량을 1등급(4,700~4,800MJ/㎡), 2등급(4,600~4,700MJ/㎡), 3등급(4,500~4,600MJ/㎡), 4등급(4,400~4,500MJ/㎡)으로 구분하였다. 따라서 태양광 발전 효율에 중요한 영향을 미치는 요인인 사면방향과 일사량은 등급을 구분하여 적지 내 분포를 파악하였다.
따라서 본 연구에서는 위의 기존 사례 연구 고찰을 통해 분석된 주요 인자를 지표로 선정하고, 그 지표들을 입지조건, 배제조건, 그리고 등급조건으로 구분하였다. 선정한 지표는 총 8가지로 입지조건에는 3가지(고도, 경사도, 도로와의 이격거리), 배제조건에는 3가지(국토환경성평가지도, 생태자연도, 수환경), 그리고 등급조건에는 2가지(사면방향, 일사량)을 포함하여 선정하였다(표 2).
수치지형도에서 주곡선 및 계곡선 레이어를 추출한 후 TIN(Triangulated irregular network)과 DEM(Digital Elvation Model)을생성하여 구축하였으며(Joo and Choi, 2012), 해상도는 25m×25m로 하여 분석하였다.
완충 녹지 설치를 통해 녹지를 기준으로 위쪽은 주거자를 위한 공간, 아래쪽은 방문자를 위한 곳으로 설계하면서 공간을 분리시켜 주거자의 사적 생활 보호를 가능하게 하였다. 앞서 분석한 결과로 나타난 환경조건에 부합하면서, 다양한 활동프로그램을 구성하였다. 주거자들을 위한 공간으로 광장, 어린이공원, 산책로 등을 조성하였고, 관광목적인 방문자를 위한 공간으로는 태양광을 체험할 수 있는 시범주택 및 방문자 센터를 두어 친환경 주거단지에 대한 정보를 얻을 수 있도록 하였고, 생태단지 등의 조성을 통해 다양한 활동을 할 수 있도록 하였다.
77%를 차지하며, 동구와 달성군 지역에 넓은 면적으로 위치하고 있다. 이 결과를 바탕으로 1등급 내에 분포하는 곳 중 본 연구에서 계획하고자 하는 솔라에너지 단지의 대상지를 선정하여 친환경 주거단지를 계획하였다.
특히 실제 사람들이 이용할 예정인 주요 지역은 주변보다 낮고 평평한 지형을 가지고 있으며, 주변을 둘러싼 산 중 가장 높은 산이 120m 높이로 남쪽에 위치하고 있었다(그림 9(b)). 이러한 지형적 특징을 이용하고자 바람, 즉 찬공기 분석 및 유역 분석을 실시하였다. 주변 산지에서 생성된 찬공기가 주거지역 내로 흘러들어와 남동쪽으로 그 흐름이 강해지고 있었으며, 전반적으로 원활한 흐름을 보이고 있었다(그림 9(c)).
따라서 본 연구에서 솔라시티 대구를 위해 계획하고자 하는 솔라에너지 중심의 친환경 주거 단지는 태양광에너지를 적극 활용하면서 친환경적인 요소를 도입한 주가딘지를 의미한다. 이를 위해, 태양광 발전을 기초한 적지를 대상으로 바람길, 수문 등 다양한 환경요소를 분석하였고, 그 결과를 바탕으로 친환경 주거단지의 계획사례를 제시하였다.
본 연구에서 계획하고자 하는 주거단지의 방향은 솔라에너지를 적극 활용하면서 솔라시티의 요소인 지속가능한 교통수단, 건축물의 혁신, 친환경적 디자인, 그리고 새로운 도시계획의 개념을 목표로 하였다. 이에 따라, 앞서 분석한 현황을 바탕으로 하여 부문별 계획방향을 제시하였고, 공간 및 활동 프로그램, 동선 및 포장, 건축배치, 에너지 활용 및 시설물로 구분하여 계획을 마련 후 최종 마스터플랜을 제시하였다(그림10(a)).
이와 같이 구축된 기초데이터를 ‘입지조건’과 ‘배제조건’에 따라 중첩분석을 실시하여 태양광 적지를 1차적으로 파악하고, 적지 지역에 해당하는 ‘등급조건’인 사면방향 및 일사량 분석을 통해 태양광 발전을 고려한 친환경 주거단지의 최종 적지를 선정하였다.
적지분석을 위한 방법으로 국내의 기존사례 연구 고찰을 통하여 적지지표 및 기준을 선정하고, 입지조건, 배제조건, 등급조건으로 구분하여 분석하였다. 입지조건의 지표로써 고도, 경사도, 도로와의 이격거리를 선정하였고, 배제조건의 지표로써 국토환경성평가지도, 생태자연도, 수환경을 선정하였으며, 등급조건으로 사면방향 및 일사량을 선정하여 분석을 수행하였다.
적지분석을 위한 방법으로 국내의 기존사례 연구 고찰을 통하여 적지지표 및 기준을 선정하고, 입지조건, 배제조건, 등급조건으로 구분하여 분석하였다. 입지조건의 지표로써 고도, 경사도, 도로와의 이격거리를 선정하였고, 배제조건의 지표로써 국토환경성평가지도, 생태자연도, 수환경을 선정하였으며, 등급조건으로 사면방향 및 일사량을 선정하여 분석을 수행하였다.
제공받은 태양자원지도는 해상도가 1,700m×1,700m이기 때문에, 다른 자료와 해상도를 일치시키기 위해 최종적으로 25m×25m의 해상도로 분석을 수행하였다.
앞서 분석한 결과로 나타난 환경조건에 부합하면서, 다양한 활동프로그램을 구성하였다. 주거자들을 위한 공간으로 광장, 어린이공원, 산책로 등을 조성하였고, 관광목적인 방문자를 위한 공간으로는 태양광을 체험할 수 있는 시범주택 및 방문자 센터를 두어 친환경 주거단지에 대한 정보를 얻을 수 있도록 하였고, 생태단지 등의 조성을 통해 다양한 활동을 할 수 있도록 하였다. 바람이 모이는 곳에 광장을 설치하고, 완충녹지를 선형으로 배치함으로써 현재 대상지의 원활한 바람 흐름을 유지할 수 있도록 설계 하였다.
두 번째, 동선 및 포장계획으로는 먼저 기존의 필지를 따라 설계되어 있는 길을 보행자 전용도로로 지정하고, 투수성 포장을 하여 빗물 등 유수가 저장되는 친환경적 설계를 지향하였다. 지하에서 지상으로 올라오는 출입구는 중심 광장에 설치하고 동선을 최소화할 수 있도록 세 군데로 설계하였다.
친환경 주거단지 선정을 위한 최종적지 선정을 위해 사면방향과 일사량 모두 1등급으로 나타난 지역을 대상으로 최종 적지를 분석하였다(그림 7). 최종 적지는 42.
먼저 공간 및 활동프로그램으로는 크게 주거자를 위한 공간, 방문자를 위한 공간으로 구분하였고, 완충 녹지를 통해 이를 분리시켜 주었다. 표고가 높은 남쪽에 전망대를 설치하고, 비교적 높은 북동쪽에는 산책로를 설치하였으며, 바람이 모이는 곳에 광장을 조성하였다. 유수가 모이는 곳은 생태하천을 조성하였다.
대상 데이터
2를 사용하여 기본 데이터 구축 및 분석을 실시하였다. 국토환경성평가지도 및 생태자연도는 환경부에서 제공받아 사용했으며, 표고, 경사도, 사면방향은 국토교통부에서 제공하고 있는 대구광역시의 1/25,000 수치지형도를 활용하여 가공하였다. 수치지형도에서 주곡선 및 계곡선 레이어를 추출한 후 TIN(Triangulated irregular network)과 DEM(Digital Elvation Model)을생성하여 구축하였으며(Joo and Choi, 2012), 해상도는 25m×25m로 하여 분석하였다.
대구광역시 태양광 적지 분석을 위하여 다음과 같은 선행연구 고찰을 통해 지표 및 기준을 선정하였다. Kwon et al.
대구광역시 태양광 적지분석 결과를 바탕으로 선정한 친환경 주거단지 계획의 대상지는 동구 신서동 신서혁신도시 내 단독주택단지이다(그림 8). 적지인 대상지 내 사면방향 및 일사량의 분포가 모두 1등급으로 대부분 차지하고 있으며, 이곳은 친환경 주거지구로 지정이 되어 향후 새롭게 개발될 예정으로, 본 연구에서 계획하고자 하는 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지를 실질적으로 계획할 수 있는 대상지로 판단이 되었다.
7%를 차지함으로써 풍부한 자연환경을 활용하고, 태양광에너지를 이용하는 솔라시티를 지향하고 있다는 점에서, 신서혁신도시 내 위치한 단독주택단지를 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지로 계획하는 대상지로써 적합하였다. 대상지는 가로 470m, 세로 380m, 면적 약 100,000㎡이다.
수치지형도에서 주곡선 및 계곡선 레이어를 추출한 후 TIN(Triangulated irregular network)과 DEM(Digital Elvation Model)을생성하여 구축하였으며(Joo and Choi, 2012), 해상도는 25m×25m로 하여 분석하였다. 도로 및 수환경은 대구광역시에서 데이터를 제공받았는데, 도로의 경우 폭 10m 이상을 포함한 자료로 대구광역시에서 구축된 도로 자료 중 가장 세분화된 자료이며, 수환경의 경우 하천과 저수지를 포함한 자료이다. 도로의 이격거리 분석을 위해서 ArcGIS의 Buffer 기능을 활용하여 50m 반경을 산정하였다.
본 연구의 대상지인 대구광역시(그림 1)은 면적 884㎢으로 인구 2,511,050명이 거주하는 지역(Daegu Metropolitan City, 2016)이다. 경남 진주, 경북 안동 등과 함께 우리나라에서 일사량이 풍부한 도시로서 태양광에너지의 확보가 뛰어난 지역으로 알려져 있다.
최종적으로 대구광역시를 대표할만한 솔라에너지 중심의 친환경 주거단지를 계획하기 위해 앞서 분석한 적지 결과를 바탕으로 하여 대구광역시 동구 신서동 신서혁신도시 내 단독주택단지를 대상지로 선정하였다. 이곳은 친환경 주거 지구로 지정되어 향후 개발될 예정인 곳으로 본 연구의 설계 목적과 부합하였으며, 친환경 주거 단지 계획을 위하여 고도, 바람 흐름, 유역 등의 환경 분석을 실시하였다.
친환경 주거단지계획 분석시 사용한 자료의 해상도는 10m×10m이다.
신서혁신도시는 11개의 공공기관이 입주하고, 총 이전 인구가 22,000여 명에 달할 것으로 기대되는 대규모 신도시로 쾌적하고 친자연적인 환경조성을 목적으로 하고 있다. 특히 녹지면적이 신도시 전체의 26.7%를 차지함으로써 풍부한 자연환경을 활용하고, 태양광에너지를 이용하는 솔라시티를 지향하고 있다는 점에서, 신서혁신도시 내 위치한 단독주택단지를 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지로 계획하는 대상지로써 적합하였다. 대상지는 가로 470m, 세로 380m, 면적 약 100,000㎡이다.
데이터처리
본 연구를 위해 ESRI사의 ArcGIS ver. 10.2를 사용하여 기본 데이터 구축 및 분석을 실시하였다. 국토환경성평가지도 및 생태자연도는 환경부에서 제공받아 사용했으며, 표고, 경사도, 사면방향은 국토교통부에서 제공하고 있는 대구광역시의 1/25,000 수치지형도를 활용하여 가공하였다.
이론/모형
이를 위해, 독일에서 개발된 찬공기 분석 모형인 KALM(Kaltluftabflussmodell)을 활용하여 바람길을 분석하였다. KALM 분석시 사용되는 입력자료로는 토지피복 및 지형 자료이며, ArcGIS를 이용하여 구축 및 가공하였다.
성능/효과
67%를 차지하였다. 구군별 면적으로 비교해 본 결과, 달성군 56.65㎢, 달서구 23.04㎢, 북구 20.66㎢, 동구 18.52㎢, 수성구 13.51㎢, 서구 10.57㎢, 남구 6.79㎢, 중구 4.21㎢ 순으로 적지면적이 많은 것으로 나타났다(표 3).
이와 같이 선행연구 고찰을 통해 살펴본 태양광적지 분석에 활용된 지표를 종합하여 표 1로 정리하였다. 그 결과 연구 목적에 따라 사용한 인자가 달랐지만 태양광시설 입지 선정에 있어 표고, 사면방향, 경사, 토지이용, 도로와의 이격 거리, 일조량, 일사량 등의 요소가 주요 인자로 분석되었다.
대구광역시 내 태양광 적지면적은 총 153.95㎢로, 대구광역시 면적 대비 17.67%를 차지하였다. 구군별 면적으로 비교해 본 결과, 달성군 56.
건물배치 계획으로 주거지역 내 건축물은 남향의 배치를 통해 태양광 확보 및 현재의 원활한 바람흐름을 유지할 수 있도록 하였다. 마지막으로 에너지 활용 및 시설물 계획으로 건물에 기본적으로 태양광 패널을 설치하고, 다양한 태양광시설물을 배치하고자 했으며, 부족한 전력 해결을 위해 단지 북서쪽 부근에 대규모 태양광 설치 장소를 마련하였다.
분석 결과 대구광역시 태양광 적지는 총 153.95㎢로 대구광역시 면적 대비 17.6%를 차지하고 있었다. 또한 달성군에서 56.
생태 자연도 역시 보전지역인 1등급 및 2등급, 별도관리지역은 산지가 주로 위치한 곳에서 분포하고 있었으며, 개발을 허용하는 등급인 3등급은 대구광역시 중심부를 기준으로 밀집되어 있었다(그림 2(e)). 일사량의 경우 4489.62~4799.24MJ/㎡로 분포하고 있으며, 고도가 높을수록 일사량의 분포가 더 낮게 나타나 고도가 높아질수록 기온이 낮아지고 일조량이 줄어든 것으로 판단되었다.
21㎢ 순으로 나타났다. 적지내 사면방향 및 일사량의 분포는 각각 4등급, 1등급이 가장 높게 나타났으며, 모두 1등급으로 나타난 적지의 면적은 총 42.11㎢ 였다.
5~270°), 4등급(0~90°, 270~360°) 순으로 나누었다. 태양광 발전에 적합한 일사량의 기준은 4,000MJ/㎡로, 대구광역시는 모든 지역이 기준에 적합하였다. 본 연구에서는 상대적으로 더 많은 태양광 발전 가능지역을 구분하고자, GIS의 자연적 구분법(Jenks)에 의해 일사량을 1등급(4,700~4,800MJ/㎡), 2등급(4,600~4,700MJ/㎡), 3등급(4,500~4,600MJ/㎡), 4등급(4,400~4,500MJ/㎡)으로 구분하였다.
후속연구
찬공기가 비교적 약한 곳에서는 향후 들어설 건물 등의 높이와 배치가 중요할 것으로 판단되었고, 현재 찬공기의 흐름을 유지할 수 있도록 설계하는 것이 중요할 것으로 판단되었다. 하천이 위치한 곳은 약 10°의 경사가 나타나 실개천 쪽으로 유역이 형성되고 있는 것을 알 수 있었는데(그림 9(d)), 이를 통해 찬공기, 유수 등 친환경적 설계를 위한 요소를 설계에 적극 활용할 수 있을 것으로 판단되었다.
그럼에도 불구하고 본 연구는 과학적이고 체계적인 근거를 바탕으로 대구광역시 태양광 적지 분석을 수행하고, 적지지도를 구축함으로써 대구광역시의 효율적인 태양광 사업을 위한 기초 자료 및 정책 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단한다. 이와 더불어 본 연구에서 계획한 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지는 태양광 에너지의 활용, 바람흐름을 고려한 건축 배치, 친환경적인 설계 등을 계획에 도입함으로써 실질적인 주거단지계획의 한 사례로써 그 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
향후 연구에서는 국외 사례 고찰을 통해 더 다양한 지표를 고려하고, AHP 기법과 같이 중요도에 따라 가중치를 부여해 분석하는 방법이 필요할 것이다. 뿐만 아니라 등급조건으로 선정한 일사량 지표에서 있어서 국가에서 구축한 태양광 자원지도는 격자크기가 다른 자료에 비해서 크기 때문에 더 높은 해상도의 자료가 구축된다면 태양광 적지에 영향을 미치는 일사량 비교에 있어 더 효과적일 것으로 판단된다.
이와 더불어 본 연구에서 계획한 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지는 태양광 에너지의 활용, 바람흐름을 고려한 건축 배치, 친환경적인 설계 등을 계획에 도입함으로써 실질적인 주거단지계획의 한 사례로써 그 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 기초 자료와 사례연구를 바탕으로 한 친환경 주거단지 계획이 활성화된다면, 솔라시티를 지향하고 있는 대구광역시의 이미지를 구축하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
이와 같이, 태양광에너지의 활용, 바람흐름을 고려한 건축 배치, 친환경적인 설계 등을 통해 체계적인 단지계획을 마련함으로써 솔라시티 대구를 대표할만한 실질적인 친환경 주거단지의 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다.
그럼에도 불구하고 본 연구는 과학적이고 체계적인 근거를 바탕으로 대구광역시 태양광 적지 분석을 수행하고, 적지지도를 구축함으로써 대구광역시의 효율적인 태양광 사업을 위한 기초 자료 및 정책 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단한다. 이와 더불어 본 연구에서 계획한 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지는 태양광 에너지의 활용, 바람흐름을 고려한 건축 배치, 친환경적인 설계 등을 계획에 도입함으로써 실질적인 주거단지계획의 한 사례로써 그 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 기초 자료와 사례연구를 바탕으로 한 친환경 주거단지 계획이 활성화된다면, 솔라시티를 지향하고 있는 대구광역시의 이미지를 구축하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
대구광역시 태양광 적지분석 결과를 바탕으로 선정한 친환경 주거단지 계획의 대상지는 동구 신서동 신서혁신도시 내 단독주택단지이다(그림 8). 적지인 대상지 내 사면방향 및 일사량의 분포가 모두 1등급으로 대부분 차지하고 있으며, 이곳은 친환경 주거지구로 지정이 되어 향후 새롭게 개발될 예정으로, 본 연구에서 계획하고자 하는 솔라에너지를 중심으로 한 친환경 주거단지를 실질적으로 계획할 수 있는 대상지로 판단이 되었다. 신서혁신도시는 11개의 공공기관이 입주하고, 총 이전 인구가 22,000여 명에 달할 것으로 기대되는 대규모 신도시로 쾌적하고 친자연적인 환경조성을 목적으로 하고 있다.
주변 산지에서 생성된 찬공기가 주거지역 내로 흘러들어와 남동쪽으로 그 흐름이 강해지고 있었으며, 전반적으로 원활한 흐름을 보이고 있었다(그림 9(c)). 찬공기가 비교적 약한 곳에서는 향후 들어설 건물 등의 높이와 배치가 중요할 것으로 판단되었고, 현재 찬공기의 흐름을 유지할 수 있도록 설계하는 것이 중요할 것으로 판단되었다. 하천이 위치한 곳은 약 10°의 경사가 나타나 실개천 쪽으로 유역이 형성되고 있는 것을 알 수 있었는데(그림 9(d)), 이를 통해 찬공기, 유수 등 친환경적 설계를 위한 요소를 설계에 적극 활용할 수 있을 것으로 판단되었다.
한편, 본 연구에서는 태양광 적지 분석을 수행하기 위하여 관련한 기존 사례 연구 고찰을 통해 다양한 지표를 선정하였지만, 국외 사례 연구를 고찰하지 못한 데에 한계가 있다. 또한 각 지표별 동일한 가중치를 두고 분석을 수행함으로써 객관성에 대한 고려가 부족하다고 판단된다.
또한 각 지표별 동일한 가중치를 두고 분석을 수행함으로써 객관성에 대한 고려가 부족하다고 판단된다. 향후 연구에서는 국외 사례 고찰을 통해 더 다양한 지표를 고려하고, AHP 기법과 같이 중요도에 따라 가중치를 부여해 분석하는 방법이 필요할 것이다. 뿐만 아니라 등급조건으로 선정한 일사량 지표에서 있어서 국가에서 구축한 태양광 자원지도는 격자크기가 다른 자료에 비해서 크기 때문에 더 높은 해상도의 자료가 구축된다면 태양광 적지에 영향을 미치는 일사량 비교에 있어 더 효과적일 것으로 판단된다.
대상지 현황을 분석한 종합 결과는 그림 9(a)와 같다. 현재 대상지는 남쪽에서 출입이 가능하며 필지를 따라 자동차 이동 및 보행이 가능한 도로로 계획되어 있으며, 사람들이 생활하는 주거지역 및 어린이공원이 들어설 예정이다. 그리고 산으로 둘러싸여 있으며, 하천이 하나 흐르고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
최근 기술의 발전으로 인해 형성된 태양광 발전의 장점은 무엇인가?
특히 신재생에너지 중 하나인 태양광 발전은 태양전지를 활용하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 직접 변환함으로써 전력을 생산하기 때문에 다른 신재생에너지 활용에 비해 발전효율이 비교적 낮고, 초기 높은 설치비 때문에 경쟁력이 낮은 것으로 인식되어 왔다. 하지만 최근 설비 기술이 발달하고 설치 규모가 증대됨에 따라 다른 신재생에너지에 비해 태양광발전시설의 원가가 뚜렷하게 감소하고 있고, 무한한 사용이 가능하다는 장점으로 크게 주목받고 있다(Kim and Han, 2007; Na, 2016). 이에 따라 태양광 에너지를 중심으로 하여 기후변화에 대응하기 위한 사업이 활발히 시행되고 있는데, 바로 솔라시티(Solar City) 사업이다.
솔라시티란 무엇인가?
“솔라시티”란「대구광역시 솔라시티 조례」 제3조 제2호에 따라 지구의 온난화로 야기되는 지구환경변화를 안정시키기 위하여 태양에너지를 비롯한 신·재생에너지를 도입·활용하여 에너지의 효율성을 높이는 환경친화적인 도시를 말하며, 솔라시티 프로젝트는 태양광 시스템을 핵심으로 하여 온실가스 배출 감축과 이와 관련된 정책 및 기술 등을 도시에 반영하고, 지역의 에너지 자립을 위한 기반을 마련하는 것을 의미한다(Joo and Choi, 2012). 세계적으로 많은 도시들이 이 솔라시티 사업에 참여하고 있는데, 그중에서도 대구광역시는 우리나라 지방정부 최초로 솔라시티로 선정되어 사업에 적극적으로 참여하고 있다.
대구 솔라시티 프로젝트의 문제점으로 지목되는 것은 무엇인가?
하지만 이러한 대구광역시의 솔라시티 프로젝트는 단순한 홍보 사업이나 태양광의 효율적인 생산에 대한 근거 없이 무조건적인 태양광 보급 확대에 치중되어 있어 효율적이지 않다는 지적을 받고 있으며, 태양광시설 설치 시 환경적인 측면과 입지성을 고려하지 않은 채, 일조량만을 고려하여 난개발의 사례도 발생하고 있다(Jung, 2008; Joo and Choi, 2012). 뿐만 아니라 Kim and Han(2007)은 대구광역시 태양광 발전시설의 경제성이 비용편익비율에서 매우 낮게 나타났다고 밝히면서, 단순한 태양광 시범 보급과 홍보 차원에서 나아가 도시 차원에서 재원을 마련하여 솔라시티 사업의 장기적 지속성을 확보하도록 제안하고 있으며, Jung(2008) 역시 지역적 특색을 반영하고 시민 참여 등의 내용을 도입한 정책 및 계획 수립의 필요성을 강조하고 있다.
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