초록 ▼

도시화에 따른 생활환경의 악화 , 특히 환경오염과 열적 스트레스의 증가는 인류가 해결해야할 큰 문제로 남아있다. 도시의 지속적인 발전을 위해서는 인간에 의한 개발 활동이 생활환경에 미치는 악영향을 최소한도로 억제할 필요가 있다. 우리나라를 포함하여 세계적으로 여러 나라에서는 도시 개발에 따른 영향을 미리 예측하고 대책을 마련하기 위하여 환경영향평가를 실시하고 있다. 우리나라의 기상환경영향평가는 환경영향평가내의 자연환경 5개 인자에 포함되어 수표면적의 증감, 수림대의 제거, 열 방출 등으로 인한 국지 기상 변화와 대책 마련을 마련하도

도시화에 따른 생활환경의 악화 , 특히 환경오염과 열적 스트레스의 증가는 인류가 해결해야할 큰 문제로 남아있다. 도시의 지속적인 발전을 위해서는 인간에 의한 개발 활동이 생활환경에 미치는 악영향을 최소한도로 억제할 필요가 있다. 우리나라를 포함하여 세계적으로 여러 나라에서는 도시 개발에 따른 영향을 미리 예측하고 대책을 마련하기 위하여 환경영향평가를 실시하고 있다. 우리나라의 기상환경영향평가는 환경영향평가내의 자연환경 5개 인자에 포함되어 수표면적의 증감, 수림대의 제거, 열 방출 등으로 인한 국지 기상 변화와 대책 마련을 마련하도록 하고 있으며 주로 오염의 저감 방안에 주안점을 두고 있다. 현재 시행중인 기상환경영향평가는 중점평가항목이 아니기 때문에 단시일(3일) 동안만 대상 지역을 조사하고, 변화의 기준이 되는 지표 선정이 안 되어 있으며, 정량적 변화의 예측과 판정이 불가능하다는 약점을 가지고 있다. 앞으로는 기상변화를 정량적으로 예측하는 모형과 시스템을 개발하여 활용함으로써 심의, 협의 기준을 정량화하고, 이를 바탕으로 제도적, 기술적 지침을 마련하여야 하겠다.
본 연구에서는 기상환경영향평가에 대한 현황 파악과 아울러 다음과 같은 실질적인 기술 개발을 수행하였다. 즉, (1) 장$\cdot$단기 기상관측을 통한 지표 형질 변화에 따른 영향 평가, (2) 위성으로부터의 고해상도 지표 온도 자료 추출 및 공간분석, (3) 열적 효과를 포함하는 상세 기상 진단 모형의 개발과 검증이 그것이다.
청계천 복원에 따른 지표 형질 변화가 대기 환경 변화에 미친 영향을 기상관측을 통하여 정량화한 결과 청계천 내부의 기온이 주변 지역보다 ${0.4^{\circ}C}$ 낮아졌고, 청계천을 따라 바람길이 형성됨을 확인할 수 있었다. 또한 위성영상 자료를 이용하여 청계천 복원 전후의 지표온도 분포의 변화를 공간적으로 분석해 본 결과, 복원 이전에는 고가도로를 기준으로 거리가 멀어질수록 지표온도가 낮게 나타났으나, 복원 이후에는 청계천을 기준으로 400 m 까지는 거리에 따라 지표온도가 상승하다가 500 m 지점부터는 다시 감소하는 경향을 보여줌으로써 청계천 복원이 기온 분포에 미친 영향을 가시적으로도 평가할 수 있었다.
국지 도시 기후 변화의 메커니즘을 이해할 수 있도록 하기 위한 상세 기상 진단 모형은 앞선 연구를 통해 개발된 전산유체역학(CFD) 모형을 열적 효과를 포함하고 반응 오염 물질(NO, $NO_2$, $O_3$)에 대한 간단한 광화학 과정과 수송 방정식을 포함하도록 개선한 것이다. 개선된 모형을 이용하여 도시 도로 협곡의 도로 외관비가 1일 때 지면가열이 있는 경우와 없는 경우로 설정하여 바람과 오염물질의 시간에 따른 변화를 모의하였다. 또한 협곡 바닥의 가열에 따른 협곡 내부의 불균등한 온도 분포가 내부의 흐름과 오염물질의 비산에 미치는 영향을 분석하였다. 이렇게 개선된 모형을 이용하면 도시 내부의 바람 및 오염물질 흐름에 대한 도시계획상의 건물 배치의 영향을 태양 복사에 의한 지면 가열 효과를 포함하는 등 실제 상황과 좀 더 유사하게 미리 평가할 수 있게 될 것이다.

Abstract ▼

The increasing adverse impacts from urbanization, such as air pollution and heat stress, are very urgent and important issues in urban planning. The impacts on human health and living environment should be minimized to promote sustainable urban development. Environmental impact assessments (EIA) are

The increasing adverse impacts from urbanization, such as air pollution and heat stress, are very urgent and important issues in urban planning. The impacts on human health and living environment should be minimized to promote sustainable urban development. Environmental impact assessments (EIA) are performed in many countries around the world including Korea to predict and prepare the impacts during and after urban development procedures. Meteorological environmental impact assessment (MEIA) is conducted as one of the five natural element assessments of EIA in Korea. It requires to assess and prepare the impacts on local climate by certain development like changes in aquatic surface area, removal of a forest area, and emission of intense heat. It emphasizes on making plans for the reduction of environmental pollution rather than tracking changes in local climate itself. It has a lesser priority so that it requires only three-day weather monitoring data. It is practically impossible to predict and judge the future climatic changes quantitatively because of the lack of standard indicator of variation. It is required to develope models and systems for the quantitative prediction of meteorological changes and to standardize the variation indices for the investigation and discussion of such changes.
We have studied following fields along with the present state of MEIA in Korea: (1) impact assessment from land use changes based on short- and long-term weather monitoring, (2) spatial analysis of high resolution surface temperature extracted from satellite images, and (3) development and verification of a diagnosis model for the local meteorology including thermal effect.
The impact of changes in land-use was assessed over Cheonggye stream area by monitoring air temperature and relative humidity during and after the restoration. The temperature over the stream was observed ${0.4^{\circ}C}$ lower than surrounding regions after the restoration. Wind channels were formed along the stream. The spatial analysis on surface temperature based on satellite images showed a reciprocal relationship between the temperature and the distance from the elevated road, which was located over the stream before the restoration. After the restoration, the temperature was increasing from the center of the stream up to 400 m then decreasing from 500 m and farther. It was also possible to visually inspect the effects of restoration on surface temperature.
A computational fluid dynamics (CFD) model was developed and enhanced to simulate thermal effects to understand the mechanism of local scale climatic changes in urban environment. It also includes simple photochemistry and transportation equations for reactive pollutants (NO, $NO_2$, and $O_3$). It underwent an ideal case testing in which aspect ratio was set to 1.0 with and without bottom heating for thermal conditions. The effects of uneven temperature distribution by bottom heating in a street canyon was analyzed on changes of wind flow and dispersion of pollutants. By using the thermally enhanced CFD model, evaluation of urban plannings would be more realistic regarding the wind and pollutant flows and the effects of solar radiation.

목차 Contents

• 표지...1
• 연구보고서...2
• 목차...3
• 영문 목차...6
• 그림 목차...9
• 표 목차...16
• 국문 요약문...19
• 영문 요약문...20
• 제 1 장 서론...23
• 제 1 절 연구 배경 및 필요성...23
• 제 2 절 국내ㆍ외 연구 동향...25
• 제 3 절 연구 내용 및 목적...27
• 제 2 장 기상환경영향평가 기술 개발...29
• 제 1 절 청계천 복원에 따른 기상환경 변화 조사...29
• 1. 서론...29
• 2. 청계천 복원 사업...29
• 3. 현장 관측...30
• 4. 결과 및 토론...36
• 5. 결론...43
• 제 2 절 기상환경영향평가 기술 분석...45
• 1. 주요 국가의 환경영향평가 제도...45
• 2. 환경영향평가제도 및 기상환경영향평가...48
• 3. 기상환경영향평가 모형...59
• 4. 포항기상대 가상관측환경 저해요인 파악을 위한 시뮬레이션 결과...66
• 제 3 절 기상환경영향평가 개선 및 강화 방안...73
• 제 3 장 GIS를 이용한 고분해능 지면 열적 자료 구축...75
• 제 1 절 GIS와 위성영상을 이용한 지표 열 환경 분석...75
• 1. 연구대상지 및 흐름도...75
• 2. 위성영상자료 선정...77
• 3. 지표온도 추출을 위한 위성영상의 전처리...84
• 4. 다양한 지표온도 추출 모델을 이용한 지표온도 분포도 작성...89
• 제 2 절 개발된 모델과 자동기상관측 자료와의 상관성 검증...110
• 1. 위성영상 자료를 이용한 지표온도 분포도와 자동기상관측 자료와의 상관성 분석...110
• 2. 현지관측 자료와 위성영상 자료를 이용한 대기온도와 지표온도차...117
• 제 3 절 기상환경영향평가 모형개발 및 기술개발에 필요한 GIS 자료 구축 및 지원...119
• 1. 수치지도를 활용한 GIS DB 구축...119
• 2. 서울시 3차원 지형 구축...121
• 제 4 절 검증된 기법을 이용하여 고분해능 열적자료 구축에 적용...126
• 1. ASTER 영상을 이용한 청계천 복원 전ㆍ후 온도의 비교 분석...126
• 2. 서울시 3차원 등온 분포도 작성...129
• 제 4 장 열적 효과를 포함하는 상세기상진단 모형 개발 및 검증...132
• 제 1 절 서론...132
• 제 2 절 수치 모형...135
• 1. 지배 방정식...135
• 2. 벽 경계 조건...139
• 3. 지배 방정식의 차분화...140
• 제 3 절 실험 설계...141
• 1. 계산 영역과 건물 배치...141
• 2. 초기화 방법...142
• 제 4 절 모형 검증...144
• 제 5 절 결과 및 토의...147
• 제 5 장 기후환경변화 진단...174
• 제 1 절 기상청 기후자료의 균질성 문제(I): 관측지점의 이전...174
• 1. 서론...174
• 2. 자료 및 이중 위상 회귀 모형...175
• 3. 결과...177
• 제 2 절 기상청 기후자료의 균질성 문제(II): 통계지침의 변경...190
• 1. 서론...190
• 2. 일평균기온의 산출 방법과 자료, 분석방법...191
• 3. 결과...194
• 제 3 절 기상청 기후자료의 균질성 문제(III): 비교 관측 자료의 통계분석...203
• 1. 서론...203
• 2. 분석 방법...204
• 3. 결과...205
• 4. 결론 및 토의...222
• 제 6 장 결 론...230
• 제 1 절 연구 결과 종합...230
• 제 2 절 기대 효과 및 활용 방안...233
• 제 7 장 참고 문헌...235