[논문]여의도 공원 조성에 따른 바람장 변화 수치실험

부경은; 오성남; 전영신

[국내논문] 여의도 공원 조성에 따른 바람장 변화 수치실험
A Numerical Experiment of the Wind Field Change related with Youido Park Establishment 원문보기

부경은 (기상연구소 응용기상연구실) , 오성남 (기상연구소 응용기상연구) , 전영신 (기상연구소 응용기상연구실)

최근 도시계획으로 인해 변화되는 도시기후에 대한 관심이 집중되면서 도시 환경 문제와 관련되어 중요시되는 기상변수중 하나가 바람이라 할 수 있다. 도시 바람장에 대한 연구는 향후 2000년대에는 전세계 인구의 60%가 5000명 이상이 거주하는 도시에 밀집될 것이라는 예측(Sievers and Zdunkowski, 1986) 과 더불어 도시민의 생활 환경 개선에 미치는 영향이 매우 클 것으로 생각된다. 도시 바람장 연구를 위해서는 3차원적인 순환구조에 대한 파악이 필요한데 이는 모델을 이용한 수치모의로서 가능하다. (중략)

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문제 정의

그리고 이 풍속의 변화가 오염 물질 확산에 미치는 영향을 살펴보기 위해 여의도 공원 남쪽 도로를 대상으로 가상의 선 오염원 실험올 하였디..

가설 설정

이 모델에서는 비발산, 비압축인 중립 대기를 가정한다. 지상의 온도는 모든 지역에서 동일하게 가정하며 연직 기온감율은 건조 기온감률을 사용한다.
이 모델에서는 비발산, 비압축인 중립 대기를 가정한다. 지상의 온도는 모든 지역에서 동일하게 가정하며 연직 기온감율은 건조 기온감률을 사용한다. 그리고 모델의 연직 좌표 계는 고도별로 23층이고 모델 하층을 자세히 보기 위해 지상에서 상층으로 갈수록 4 m, 7 m, 10 m, 15 m로 간격을 중가시키었다.

제안 방법

도시 바람장 연구를 위해서는 3차원적인 순환구조에 대한 파악이 필요한데 이는 모델을 이용한 수치 모의로서 가능하다. 수치 모의에서는 도시의 캐노피(canopy) 특성 반영 여부가 매우 중요한데 이 연구를 위해 독일에서 미세규모 바람장 모의에 사용되는 수치모형(Sievers, 1995)을 이용하여 수 m 격자 규모 의미 세 기상장을 모의하되 토지 이용변경에 따른 바람장 변화를 살펴보았다. 실험 대상 지역은 여의도로 선정하였는데 이는 여의도 지역이 1996년에 서울시의 환경친화적 도시시책의 일환으로 아스팔트의 광장이 시민 공원으로 조성된 바 있기 때문이었다.
실험 대상 지역은 여의도로 선정하였는데 이는 여의도 지역이 1996년에 서울시의 환경친화적 도시시책의 일환으로 아스팔트의 광장이 시민 공원으로 조성된 바 있기 때문이었다. 이 넓은 규모( 229, 539 m2 )의 지표 피복 변경이 가져오는 바람장 변화를 조사하였다. 먼저 자동기상관측장 치(Automatic Weather Station)를 공원 내에 설치하여 이 지역의 바람장 특성을 알아보고, 모델을 사용하여 공원 조성 전과 후의 바람장 변화를 수치 실험하였으며 이 바람장 변화가 오염물질 확산장에 미치는 영향에 대해서도 살펴보았다.
이 넓은 규모( 229, 539 m2 )의 지표 피복 변경이 가져오는 바람장 변화를 조사하였다. 먼저 자동기상관측장 치(Automatic Weather Station)를 공원 내에 설치하여 이 지역의 바람장 특성을 알아보고, 모델을 사용하여 공원 조성 전과 후의 바람장 변화를 수치 실험하였으며 이 바람장 변화가 오염물질 확산장에 미치는 영향에 대해서도 살펴보았다. 사용된 수치 모델은 MUKLIMO (Micro-scale Urban Climate model)이며 이에 대한 것은 다음과 같다.
MUKLIMO를 이용하여 서울시가 조성한 여의도 광장의 공원화 사업이 가져온 도시 바람장 변화를 살펴보았다. 먼저 여의도 지역의 자동기상관측 장치 자료를 이용하여 주 풍 계열을 조사하여 이를 초기자료로 사용하였다.
MUKLIMO를 이용하여 서울시가 조성한 여의도 광장의 공원화 사업이 가져온 도시 바람장 변화를 살펴보았다. 먼저 여의도 지역의 자동기상관측 장치 자료를 이용하여 주 풍 계열을 조사하여 이를 초기자료로 사용하였다. 초기자료로 사용된 주 풍향은 80。와 280。이고 풍속은 평균값 L6m/s를 표준편차량만 큼 변화시켜가면서 실험하였다.
먼저 여의도 지역의 자동기상관측 장치 자료를 이용하여 주 풍 계열을 조사하여 이를 초기자료로 사용하였다. 초기자료로 사용된 주 풍향은 80。와 280。이고 풍속은 평균값 L6m/s를 표준편차량만 큼 변화시켜가면서 실험하였다. 그 결과 중립대기의 바람 구조가 모의 되었는데 지표층의 바람 장의 특성과 빌딩으로 인한 바람 장의 장애 효과가 잘 반영되는 것을 볼 수 있었다.

대상 데이터

수치 모의에서는 도시의 캐노피(canopy) 특성 반영 여부가 매우 중요한데 이 연구를 위해 독일에서 미세규모 바람장 모의에 사용되는 수치모형(Sievers, 1995)을 이용하여 수 m 격자 규모 의미 세 기상장을 모의하되 토지 이용변경에 따른 바람장 변화를 살펴보았다. 실험 대상 지역은 여의도로 선정하였는데 이는 여의도 지역이 1996년에 서울시의 환경친화적 도시시책의 일환으로 아스팔트의 광장이 시민 공원으로 조성된 바 있기 때문이었다. 이 넓은 규모( 229, 539 m2 )의 지표 피복 변경이 가져오는 바람장 변화를 조사하였다.

이론/모형

먼저 자동기상관측장 치(Automatic Weather Station)를 공원 내에 설치하여 이 지역의 바람장 특성을 알아보고, 모델을 사용하여 공원 조성 전과 후의 바람장 변화를 수치 실험하였으며 이 바람장 변화가 오염물질 확산장에 미치는 영향에 대해서도 살펴보았다. 사용된 수치 모델은 MUKLIMO (Micro-scale Urban Climate model)이며 이에 대한 것은 다음과 같다.

성능/효과

초기자료로 사용된 주 풍향은 80。와 280。이고 풍속은 평균값 L6m/s를 표준편차량만 큼 변화시켜가면서 실험하였다. 그 결과 중립대기의 바람 구조가 모의 되었는데 지표층의 바람 장의 특성과 빌딩으로 인한 바람 장의 장애 효과가 잘 반영되는 것을 볼 수 있었다. 그리고 공원 조성으로 인해 모델 하층에서는 뚜렷한 풍속의 감속이 일어나는데 이는 풍속과 풍향올 변화시켜도 동일한 양상을 보였다.
그리고 공원 조성으로 인해 모델 하층에서는 뚜렷한 풍속의 감속이 일어나는데 이는 풍속과 풍향올 변화시켜도 동일한 양상을 보였다. 즉 공원 내 수목을 고려한 경우 수목이 없을 경우의 풍속이 지상 6 m 고도에서 최대 47% 정도까지 감속由는 것이 공통적으로 모사되었다.
. 그 결과 공원 내 수목이 없올 경우 풍 하측으로의 오염물질 확산량이 증가하는 것을 볼 수 있었다.

후속연구

이 연구에서는 건물과 공원 조성 둥 건축 구조물로 인해 풍속에 미치는 영향을 좀 더 고해상도로 자세히 알 수 있었으며 앞으로 다양한 사례 실험올 통하여 미세 규모의 3차원 바람장 순환 구조에 대한 이 해를 넓히기 위한 연구가 지속될 것이다.

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