Urbanization has caused population influx into cities, creating housing problems, and housing developmental plans have often resulted in high-rise and high-density housing complexes. Such development have seldom incorporated the environmental factors associated with the complexes and the surrounding...
Urbanization has caused population influx into cities, creating housing problems, and housing developmental plans have often resulted in high-rise and high-density housing complexes. Such development have seldom incorporated the environmental factors associated with the complexes and the surroundings, just being busy in increasing the volume of the housing supplies, and as a result, various environmental problems, such as disruption of the air flow, reduction of sunlight exposure amount, and temperature rise, have occurred, deteriorating the living environments. Accordingly, the objectives of this paper are to find out the causes of the problems in the contemporary complex development plans from the urban environmental viewpoint through the investigative analysis of microclimate environment in those complexes, and, further, to present a residential complex planning technique and developmental direction so as to remedy the problems described above. Then a 3-D microclimate model 'Envi-Met' was employed to analyze and predict on the related issues, per the selected planning factors.
Urbanization has caused population influx into cities, creating housing problems, and housing developmental plans have often resulted in high-rise and high-density housing complexes. Such development have seldom incorporated the environmental factors associated with the complexes and the surroundings, just being busy in increasing the volume of the housing supplies, and as a result, various environmental problems, such as disruption of the air flow, reduction of sunlight exposure amount, and temperature rise, have occurred, deteriorating the living environments. Accordingly, the objectives of this paper are to find out the causes of the problems in the contemporary complex development plans from the urban environmental viewpoint through the investigative analysis of microclimate environment in those complexes, and, further, to present a residential complex planning technique and developmental direction so as to remedy the problems described above. Then a 3-D microclimate model 'Envi-Met' was employed to analyze and predict on the related issues, per the selected planning factors.
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문제 정의
본 연구는 국내 도시의 대표적인 주거형태인 공동주택단지의 미기후 환경을 개산하여 단지 및 주변의 쾌적한 주거환경을 조성하기 위하여 수행하였다.
이에 본 연구는 공동택단지의 미기후 환경의 개선을 위해 공동주택단지에서의 미기후 조절요인을 조사하고, 파악된 요소를 사례대상지의 공동주택단지에 적용시켜 모의실험을 통해 분석하고 그 결과를 바탕으로 단지계획 및 개선방안에 대해서 제안하고자 한다.
도시의 미기후 개선에 관한 연구는 여러 요소별로 다양하게 이루어지고 있다. 이에 본 연구는 주거단지계획에 있어 주요한 미기후 요소를 선행연구를 통해 알아보고 이를 바탕으로 본 연구의 모의실험을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
또한 오른편에는 피복이 모래로 이루어진 학교 운동장이 있고 대상지 왼편으로 신천이 흐르고 있다. 판상형 형태의 공동주택단지가 미기후환경에 어떠한 변화를 일으키는지 알아보고 형태와 피복의 종류를 변경하였을 경우 공동주택단지에 어떠한 영향을 미치는지 모의실험을 통해 알아보았다.
가설 설정
선행연구에서도 살펴보았듯이 공동주택단지에서의 미기후환경에 영향을 주는 요소는 다양하며 요소별로 모든 특성을 고려하여 분석한다는 것은 어려운점이 많다. 따라서 본 연구에서는 공동주택단지의 배치와 형태 그리고 토지의 피복에 의해서만 공동주택단지의 미기후 환경에 영향을 주는 것으로 가정하였고 다른 요소들은 아무런 영향을 주지 않는 것으로 가정하였다. 각 대상지 별로 현재의 토지피복과 건물의 형태에 따른 미기후 환경변화와 판상형의 단지를 탑상형으로 변경하였을 경우, 판상형 단지형태에서 현 주차공간인 아스팔트재질의 피복을 전면 공원화(녹화-50Cm의 관목류)하였을 경우의 모의실험을 진행하였다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 공동주택단지의 배치와 형태 그리고 토지의 피복에 의해서만 공동주택단지의 미기후 환경에 영향을 주는 것으로 가정하였고 다른 요소들은 아무런 영향을 주지 않는 것으로 가정하였다. 각 대상지 별로 현재의 토지피복과 건물의 형태에 따른 미기후 환경변화와 판상형의 단지를 탑상형으로 변경하였을 경우, 판상형 단지형태에서 현 주차공간인 아스팔트재질의 피복을 전면 공원화(녹화-50Cm의 관목류)하였을 경우의 모의실험을 진행하였다.
우선 문헌조사를 통해 쾌적한 주거단지의 개념과 공동주택단지의 미기후 환경관련 연구동향을 파악하여 공동주택단지가 미기후 환경에 영향을 주는 요소를 조사하였다. 그리고 사례대상지로 선정한 공동주택단지의 건축물 및 주변 환경의 현황과 자동기상관측장치(AWS: Automatic Weather Station)의 데이터를 활용하여 사례대상지와 그 주변의 미기후 환경을 조사하였다. 미기후 환경 시뮬레이션의 수행과 분석에서는 3차원 미기후 모델인 Envi -Met을 이용해 사례대상지의 건축물과 선정된 계획요소를 적용시킨 시뮬레이션을 수행하였으며 그 결과를 비교·분석하여 공동주택단지와 그 주변지역에 쾌적한 주거환경을 제공할 수 있도록 미기후 환경을 개선할 수 있는 단지계획기법과 방안을 제시하였다.
대구시의 주요한 바람길로 판단되는 신천 주변 2곳의 공동주택단지를 사례 대상지로 선정하여 현재의 미기후 현황을 시뮬레이션을 통해 분석하고 미기후 환경 개선의 조절요소로 선정된 건축물의 형태의 변화와 녹지의 도입을 시뮬레이션하여 분석하였다.
미기후 환경 시뮬레이션의 수행과 분석에서는 3차원 미기후 모델인 Envi -Met을 이용해 사례대상지의 건축물과 선정된 계획요소를 적용시킨 시뮬레이션을 수행하였으며 그 결과를 비교·분석하여 공동주택단지와 그 주변지역에 쾌적한 주거환경을 제공할 수 있도록 미기후 환경을 개선할 수 있는 단지계획기법과 방안을 제시하였다.
본 연구의 연구방법으로는 문헌조사, 사례대상지의 특성 및 주변 기초조사 그리고 미기후 환경 시뮬레이션의 수행 및 분석으로 구성된다. 우선 문헌조사를 통해 쾌적한 주거단지의 개념과 공동주택단지의 미기후 환경관련 연구동향을 파악하여 공동주택단지가 미기후 환경에 영향을 주는 요소를 조사하였다.
본 연구의 연구방법으로는 문헌조사, 사례대상지의 특성 및 주변 기초조사 그리고 미기후 환경 시뮬레이션의 수행 및 분석으로 구성된다. 우선 문헌조사를 통해 쾌적한 주거단지의 개념과 공동주택단지의 미기후 환경관련 연구동향을 파악하여 공동주택단지가 미기후 환경에 영향을 주는 요소를 조사하였다. 그리고 사례대상지로 선정한 공동주택단지의 건축물 및 주변 환경의 현황과 자동기상관측장치(AWS: Automatic Weather Station)의 데이터를 활용하여 사례대상지와 그 주변의 미기후 환경을 조사하였다.
대상 데이터
따라서 본 연구에서는 신천주변의 공동주택단지 중 선행연구에서 바람유동의 흐름을 방해하여 미기후 환경의 불량을 유발하는 건축물 형태로 나타난 판상형의 공동주택 단지 2곳을 대상지로 선정하였다. 사례대상지의 구체적 현황은 아래<표 2>와 같다.
사례대상지는 국내의 대도시 중 주요한 바람통로인 하천 인근 지역에 고층의 공동주택단지가 들어서 미기후 환경이 불량할 것으로 판단되는 대구광역시 신천 일대를 선정하였다. 대구시는 1980년대 중반이후부터 시가지의 개발이 급속히 이루어 졌고 이로 인하여 녹지의 감소와 교통량 증가 고층고밀의 건축물에 따라 도시환경이 악화되고 있다.
데이터처리
사례대상지의 모의실험 결과는 과 같으며 지상에서 3m높이의 온도와 풍속, 풍향을 Leonardo 프로그램을 이용하여 그림으로 나타내었다.
성능/효과
왼쪽의 학교 운동장은 모래재질로 인하여 온도가 낮게 나타난 것으로 판단되며 도로 등 아스팔트로 이루어진 토지는 다른 지역보다 온도가 높게 나타났다. 건물의 형태변경에 있어서는 판상형의 건물보다 탑상형의 건물형태가 공기의 흐름이 많이 개선되어 온도저감효과가 큰 것으로 나타났으며, 또한 운동장의 차가운 공기가 바람의 흐름을 타고 주변 지역까지 온도가 저감되는 것으로 나타났다. 단지 내 대부분이 아스팔트로 이루어진 주차장을 녹지로 변경시킨 모의실험에서는 건물의 형태를 변경한 모의실험에서 보다 단지 내의 온도가 더욱 낮아지는 것으로 나타났으며 단지 주변지역의 온도저감효과도 나타나고 있다.
바람의 흐름을 나타내는 모의실험 결과는 판상형 건축물 뒤쪽으로 공기의 정체가 심한 것으로 나타나고 있으며 건물과 건물사이의 골바람이 강한 것으로 보여지고 있다. 건축물의 형태를 탑상형으로 변경하였을 경우 판상형 보다 공기가 정체되는 구역은 줄어들었으나 건물과 건물사이로 들어오는 골바람이 강한 것으로 나타났다. 토지피복의 변경에서의 바람의 변화는 거의 확인되지 않았다.
판상형 공동주택단지의 바람유동 실험에서는 건축물 뒤편으로 공기의 흐름이 적은 것으로 보이고 공기가 정체되는 것으로 판단되며 건물과 건물 사이에서의 공기의 흐름은 강하게 나타나고 있다. 건축물의 형태를 탑상형으로 변경하였을 경우에 나타난 모의실험 결과는 판상형에 비해 공기의 정체는 줄어들었으나 건물과 건물사이의 강한 골바람이 증가하였다. 토지피복이 대부분 아스팔트인 공동주택단지 주차장을 녹화하였을 경우의 모의실험결과에서는 형태변경 했을 때의 결과와 유사하게 나타났다.
두 개의 사례대상지 시뮬레이션 결과 판상형에 비해서 탑상형이 바람유동에 있어서 양호한 환경을 조성하고 있었고 바람유동이 원활하게 이루어짐으로서 판상형보다는 탑상형의 배치가 주변 온도 저감에 효과가 있는 것으로 나타났다. 그리고 토지피복에 있어서 일부지역을 녹지로 변경하여 시뮬레이션을 수행한 경우에는 건축물의 배치를 변경한 경우보다 바람유동 및 온도저감에 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 판상형의 건축물 형태보다는 탑상형의 형태가 바람유동 및 온도 저감에 효과적인 형태라고 볼 수 있으며 또한 대상지 및 주변의 토지피복의 형태에 있어서 녹지공간을 조성할 경우 더 나은 미기후 환경 개선효과가 나타나는 것으로 나타났다.
두 개의 사례대상지 시뮬레이션 결과 판상형에 비해서 탑상형이 바람유동에 있어서 양호한 환경을 조성하고 있었고 바람유동이 원활하게 이루어짐으로서 판상형보다는 탑상형의 배치가 주변 온도 저감에 효과가 있는 것으로 나타났다. 그리고 토지피복에 있어서 일부지역을 녹지로 변경하여 시뮬레이션을 수행한 경우에는 건축물의 배치를 변경한 경우보다 바람유동 및 온도저감에 효과가 있는 것으로 나타났다.
그리고 토지피복에 있어서 일부지역을 녹지로 변경하여 시뮬레이션을 수행한 경우에는 건축물의 배치를 변경한 경우보다 바람유동 및 온도저감에 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 판상형의 건축물 형태보다는 탑상형의 형태가 바람유동 및 온도 저감에 효과적인 형태라고 볼 수 있으며 또한 대상지 및 주변의 토지피복의 형태에 있어서 녹지공간을 조성할 경우 더 나은 미기후 환경 개선효과가 나타나는 것으로 나타났다.
분석한 결과 판상형보다는 탑상형이 미기후 환경에 있어서 바람유동과 온도저감에 효과가 있는 것으로 나타났으며 녹지의 도입은 건축물의 형태와 함께 미기후 환경 개선효과가 높은 것으로 나타났다.
현재의 모습에서는 단지 내부의 온도가 주변보다 높은 것으로 나타내고 있으며 바람이 흐르는 방향으로 더운 공기가 전달되고 있는 것으로 나타났다. 왼쪽의 학교 운동장은 모래재질로 인하여 온도가 낮게 나타난 것으로 판단되며 도로 등 아스팔트로 이루어진 토지는 다른 지역보다 온도가 높게 나타났다.
후속연구
끝으로 본 연구에서는 여름철의 특성만을 반영한 시간적인 한계를 가지고 있으며 미기후 조절요소와 녹지의 도입에 있어서도 제한적으로 적용하여 전체적인 상황을 고려하지 않은 한계성을 가지고 있다. 따라서 향후 좀 더 다양한 조절요소와 사계절을 고려한 미기후 환경 개선에 관한 연구가 계속되어야 할 것이다.
끝으로 본 연구에서는 여름철의 특성만을 반영한 시간적인 한계를 가지고 있으며 미기후 조절요소와 녹지의 도입에 있어서도 제한적으로 적용하여 전체적인 상황을 고려하지 않은 한계성을 가지고 있다. 따라서 향후 좀 더 다양한 조절요소와 사계절을 고려한 미기후 환경 개선에 관한 연구가 계속되어야 할 것이다.
향후 공동주택단지 계획시에 이러한 것들이 적극 고려된다면 기존 주택단지가 지니고 있는 미기후를 충분히 보존할 수 있어 거주민의 쾌적한 삶에 대한 질적 향상을 추구할 수 있으며, 나아가서는 도시 전체의 친환경성을 확보하여 지속가능한 개발 및 도심재생에 기여할 수 있으리라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Envi-met 모델은 누구에 의해 개발되었는가?
Envi-met 모델은 독일 Bochum 대학 지리연구소 기상연구실의 Michael Bruse(1998)에 의해 개발되었고, 2004년 Update 된 모델이다. 미세규모의 물리적 환경변화(건축, 도로변 가로수 식재, 중정의 지면포장 등)및 도시나 지구단위 규모의 미기후 변화를 예측할 수 있다.
J.Hann가 정의한 기후란?
J.Hann은 ‘기후(climate)란 어떤 장소에서 매년 되풀이 되는 정상상태에 있는 대기현상의 종합된 평균상태’라고 정의하였다.3) 기후의 공간적 영역은 관련학문의 측면에서 여러 가지 형태로 분류할 수 있다.
Envi-met 모델을 통해 무엇을 예측할 수 있는가?
Envi-met 모델은 독일 Bochum 대학 지리연구소 기상연구실의 Michael Bruse(1998)에 의해 개발되었고, 2004년 Update 된 모델이다. 미세규모의 물리적 환경변화(건축, 도로변 가로수 식재, 중정의 지면포장 등)및 도시나 지구단위 규모의 미기후 변화를 예측할 수 있다. 바람장, 온도와 습도분포, 기류의 3차원 예측이 가능하며 식물이나 발코니의 열방출, 그늘, 열반사, 단파와 장파복사를 고려한다.
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