표제지
제출문
목차
요약문 12
I. 서론 18
1. 사업 배경 18
2. 사업 목적 18
3. 사업 수행 내용 19
II. 2020년 개발된 광주광역시 도시기후 분석기술의 개선 및 영향정보 생산 20
1. 정확도 향상 및 지역 확대 적용을 위한 모델 입력자료 개선 20
가. 전라남도 지역의 CALMET 입력자료 구축 20
나. 광주광역시 평균복사온도모델(Solweig Model) 입력 자료 개선 26
2. 바람영향 분석정보 개선 및 영향정보 개발 28
가. 기 개발된 바람영향 분석정보 모델 개선 28
나. 개선된 Morphological Model 자료를 이용한 열영향 정보 분석 39
다. 개선된 MP 모델 자료를 이용한 열영향 정보 분석의 소결 46
3. 2020년 개발된 300m 해상도 상세기상장 생산기술의 전라남도 확대 적용 47
가. 전라남도 지역 확대 적정성 검토 및 모델 도메인 설정 47
나. 전라남도 확대지역에 대한 사례기반 상세기상정보 정확도 분석 48
다. 광주광역시 지역 사례 분석을 통한 기온 및 풍향·풍속 정확도 분석 57
4. 광주·전남 지역의 과거(2018~2020) 기후 특성 분석 64
가. 연 및 계절 평균 기후 특성 분석 64
나. 월별 평균 기후 특성 분석 66
다. 시간 평균 기후 특성 분석 73
5. 광주광역시 연직 기상자료 생산 80
가. 연직 자료 생산 개요 80
나. 연직 자료 사례 분석 81
III. 도시민의 생활안전 지원을 위한 실시간 도시기상 융합정보 개발 및 검증 87
1. 광주광역시 야외활동 쾌적지수 개발 87
가. 기상정보를 활용한 기존 기상지수 조사 87
나. 인지온도 개요 및 기술이전 94
다. 광주광역시 야외활동 쾌적지수 산출 방법 97
2. 현장체험단 운영을 통한 체감정도 검증 및 보완 102
가. 체험단 모집 및 운영 개요 102
나. 광주광역시 야외활동 쾌적지수 체험단 운영 결과 104
IV. 바람 열 영향 분석을 위한 도시기후분석 서비스 체계 구현 및 시험운영 112
1. 3차원 GIS 기반 GUI 형태의 사용자 중심 시뮬레이션 서비스 체계 개발 112
가. 사용자 중심의 서비스 체계 설계 및 시험 개발 112
나. 3차원 GIS 기반 도시계획 모의 분석 서비스 체계 분석 및 설계 116
다. 도시계획 반영에 따른 서비스 데이터 구축 132
라. 서비스 구현 137
2. 대상지의 지구단위 계획 반영 전후 기후영향 정보 생산 및 효과 분석 144
가. 강풍 사례를 적용한 바람 영향 정보 분석 144
나. 황사 사례를 적용한 바람 영향 정보 분석 148
다. 폭염특보 사례를 이용한 열영향 정보 분석 151
라. 이상고온 사례를 이용한 열영향 정보 분석 154
3. 개선사항 발굴·개선 및 수요기관 기술이전 등 적용 방안 도출 156
가. 3차원 GIS 기반 GUI 서비스 체계 개선 방안 156
나. 수요기관 기술이전 방안 157
V. 결론 159
참고문헌 162
부록 166
부록 A. 보간법 시계열 분석 결과 167
부록 B. SOLWEIG 평균복사온도 분석 결과 178
부록 C. 전라남도 확대 적용한 CALMET 시계열 분석 결과 183
부록 D. 광주광역시 6개 사례의 CALMET 시계열 분석 결과 214
부록 E. 광주·전남 지역의 과거(2018~2020) 기후 특성 분석 결과 245
표 2.1.1. NASA에서 제공하는 SRTM 자료 정보(2018년 11월 갱신) 23
표 2.1.2. 환경부 토지피복지도 분류 코드 25
표 2.1.3. 환경부 토지피복도 분류와 SOLWEIG 모델의 토지피복 분류 비교 27
표 2.2.1. 모델 정확도 검증에 사용된 통계 지표 및 계산식 34
표 2.2.2. 통계지표 평가 기준 34
표 2.2.3. 강한 풍속 사례(2019.07.29.~31.)의 기술 개선 전후 풍향 분석 시계열 비교 35
표 2.2.4. 강한 풍속 사례(2019.07.29.~31.)의 기술 개선 전후 풍속 분석 시계열 비교 36
표 2.2.5. 강풍 사례(2019.07.27.~31.)에 대한 보간법 통계검증 37
표 2.2.6. 황사 사례(2019.10.28.~11.01)에 대한 보간법 통계검증 38
표 2.2.7. 풍암 관측소 기온 및 서구 평균복사온도 산출 결과(2019.08.01.) 39
표 2.2.8. 광주 관측소 기온 및 북구 평균복사온도 산출 결과(2019.08.01.) 41
표 2.2.9. 풍암 관측소 기온 및 서구 평균복사온도 산출 결과(2019.05.13.) 43
표 2.2.10. 광주 관측소 기온 및 북구 평균복사온도 산출 결과(2019.05.13.) 45
표 2.3.1. 전라남도(30km) 영역에 대한 도메인 좌표와 격자정보 48
표 2.3.2. 기온 통계검증(관측자료 vs LDAPS/CALMET) 49
표 2.3.3. 기온 통계검증(관측자료 vs LDAPS/CALMET) 50
표 2.3.4. 바람의 동서 방향 요소(u) 통계검증(LDAPS vs CALMET) 51
표 2.3.5. 바람의 동서 방향 요소(u) 통계검증(LDAPS vs CALMET) 52
표 2.3.6. 바람의 남북 방향 요소(v) 통계검증(LDAPS vs CALMET) 52
표 2.3.7. 바람의 남북 방향 요소(v) 통계검증(LDAPS vs CALMET) 53
표 2.3.8. 풍속 통계검증(관측자료 vs LDAPS/CALMET) 54
표 2.3.9. 풍속 통계검증(관측자료 vs LDAPS/CALMET) 55
표 2.3.10. 풍향 통계검증(LDAPS vs CALMET) 56
표 2.3.11. 기온 통계검증(관측자료 vs LDAPS/CALMET) 57
표 2.3.12. 기온 통계검증(관측자료 vs LDAPS/CALMET) 58
표 2.3.13. 바람의 동서 방향 요소(u) 통계검증(LDAPS vs CALMET) 59
표 2.3.14. 바람의 남북 방향 요소(v) 통계검증(LDAPS vs CALMET) 60
표 2.3.15. 풍속 통계검증(LDAPS vs CALMET) 61
표 2.3.16. 풍속 통계검증(LDAPS vs CALMET) 62
표 2.3.17. 풍향 통계검증(LDAPS vs CALMET) 63
표 2.4.1. 2018~2020년 1월 평균기온 분포 66
표 2.4.2. 2018~2020년 7월 평균기온 분포 67
표 2.4.3. 2018~2020년 4월 평균바람 분포 70
표 2.4.4. 광주광역시 예측시간별 기온 통계검증(관측자료 vs CALMET) 75
표 2.4.5. 여수시 예측시간별 기온 통계검중(관측자료 vs CALMET) 76
표 2.4.6. 광주광역시 예측시간별 풍속 통계검증(관측자료 vs CALMET) 78
표 2.4.7. 여수시 예측시간별 풍속 통계검증(관측자료 vs CALMET) 79
표 2.5.1. 연직 자료 사례 분석 대상 기간의 기온 및 풍속 80
표 3.1.1. 평균예측지수에 따른 열적인지도와 인지온도 쾌적범위 94
표 3.1.2. 열적인지도에 대한 인지온도 쾌적범위 96
표 3.1.3. 인지 온도(Perceived Temperature, PT) 기상입력자료 98
표 3.1.4. 평균복사온도모델(Solweig model) 기상입력자료 99
표 3.1.5. 야외활동 쾌적지수 등급 및 범위 102
표 3.2.1. 체험단 운영 일정 및 체험단 의견 반영 현황 103
표 3.2.2. 1차 체험 설문조사 106
표 3.2.3. 1차 체험 10대 설문조사 107
표 3.2.4. 1차 체험 20대 설문조사 108
표 3.2.5. 1차 체험 60대 설문조사 108
표 3.2.6. 2차 체험 설문조사 109
표 3.2.7. 2차 체험 10대 설문조사 110
표 3.2.8. 2차 체험 20대 설문조사 110
표 3.2.9. 2차 체험 60대 설문조사 111
표 4.1.1. 지자체별 도시기후정보 서비스 사례 기능 분석 112
표 4.1.2. 지자체별 도시기후서비스 주요 표출 사례 113
표 4.1.3. GIS 기반 서비스 GUI의 과거 기후자료 및 사례기반 기상정보 조회 화면 115
표 4.1.4. 요구사항 정의 목록 116
표 4.1.5. 서비스 기능 목록 116
표 4.1.6. 메뉴 목록 117
표 4.1.7. 화면 정의서 117
표 4.1.8. 코드 정의 목록 121
표 4.1.9. 개발 환경에 따른 솔루션 목록 121
표 4.1.10. 전자정부 표준프레임워크 구성요소 122
표 4.1.11. 전자정부 표준프레임워크 패키지 목록 122
표 4.1.12. 전자정부 표준프레임워크 확장 적용 필수 요건 123
표 4.1.13. 전자정부 표준프레임워크 공통컴포넌트 목록 123
표 4.1.14. 지형 서버 등록 명령어 124
표 4.1.15. 지형 서버의 컨테이너 실행 명령어 124
표 4.1.16. 지형 서버(Cesium-Terrain-Server) 실행 명령어 124
표 4.1.17. 지형 서버(Cesium-Terrain-Server) 실행 명령어 125
표 4.1.18. 데이터베이스 환경 125
표 4.1.19. 레이어 그룹 테이블 정의 125
표 4.1.20. 시스템 레이어 테이블 정의 126
표 4.1.21. 화면 디자인 구성 126
표 4.1.22. 데이터 수집 목록 132
표 4.1.23. 3차원 데이터 목록(바람 및 열환경 데이터 제외) 137
표 4.1.24. 강풍 사례 등록 데이터 목록 138
표 4.1.25. 황사 사례 등록 데이터 목록 139
표 4.1.26. 폭염특보 사례 등록 데이터 목록 140
표 4.1.27. 이상고온 사례 등록 데이터 목록 141
그림 2.1.1. 기후영향정보 생산기법(2020) 및 개선된 프로그램(2021) 흐름도 20
그림 2.1.2. CALMET 모델 구동 흐름도 22
그림 2.1.3. 본 사업에 적용된 환경부 토지피복도 24
그림 2.1.4. 전라남도 영역의 임상도 26
그림 2.1.5. 모델에 사용된 전라남도 확대지역 임상도 26
그림 2.1.6. SOLWEIG 모델 입력자료로 변환 된 토지피복도 27
그림 2.2.1. 보간법의 특징 29
그림 2.2.2. 서구 주요지점 위성사진 및 평균복사온도 분포(2019.08.01.) 40
그림 2.2.3. 북구 주요지점 위성사진 및 평균복사온도 분포(2019.08.01.) 42
그림 2.2.4. 서구 주요지점 위성사진 및 평균복사온도 분포(2019.05.13.) 44
그림 2.2.5. 북구 주요지점 위성사진 및 평균복사온도 분포(2019.05.13.) 45
그림 2.2.6. 서울과 광주광역시 시간대별 평균복사온도 비교 46
그림 2.3.1. CALMET 도메인 영역 및 검증지점 47
그림 2.4.1. 3년 평균 연 및 계절별 기온분포 64
그림 2.4.2. 3년 평균 연 및 계절별 바람분포 65
그림 2.4.3. 월별 3년 평균기온 분포(1~6월) 68
그림 2.4.4. 월별 3년 평균기온 분포(7~12월) 69
그림 2.4.5. 월별 3년 평균바람 분포(1~6월) 71
그림 2.4.6. 월별 3년 평균바람 분포(7~8월) 72
그림 2.4.7. 광주와 여수의 0시, 21시에 대한 3년 평균기온 시계열 비교 74
그림 2.4.8. 광주와 여수의 0시, 21시에 대한 3년 평균풍속 시계열 비교 77
그림 2.5.1. 강한 풍속 사례(2019.07.28.~29.) - 연직 고도별 기온 분포 82
그림 2.5.2. 황사 사례(2019.10.31.) - 연직 고도별 기온 분포 83
그림 2.5.3. 강한 풍속 사례(2019.07.28.~29.) - 연직 고도별 바람 분포 85
그림 2.5.4. 황사 사례(2019.10.31.) - 연직 고도별 바람 분포 86
그림 3.1.1. 보퍼트 풍력 계급 88
그림 3.1.2. 풍속에 따른 관광기후지수 88
그림 3.1.3. 풍속과 열적쾌적성 89
그림 3.1.4. 열지수 구하는 공식 90
그림 3.1.5. 열지수 구간에 따른 접수 90
그림 3.1.6. 기상청 불쾌지수 등급 기준 91
그림 3.1.7. 온열지수 및 범용 온열기후지수(열) 등급 기준 91
그림 3.1.8. 노인, 어린이, 취약거주환경의 체감온도 등급 92
그림 3.1.9. 표준유효온도 등급 기준 93
그림 3.1.10. 생리적 등가온도 등급 93
그림 3.1.11. 실험 순서 및 측정요소 95
그림 3.1.12. 연령별 PT와 TSV의 관계 96
그림 3.1.13. 인지온도 모델 생산 모듈 97
그림 3.1.14. 예보시간별 GRIB파일 변수별 저장 코드 100
그림 3.1.15. kwgrib2 '-vt', '-lon' 옵션 100
그림 3.1.16. 평균복사용도(Solweig model) 모델 구동 화면 101
그림 3.2.1. 야외활동 쾌적지수 웹페이지 화면 104
그림 4.1.1. 3차원 GIS 기반 사용자 중심의 서비스 체계 초기 화면 114
그림 4.1.2. 전자정부 표준프레임워크 아키텍처 122
그림 4.1.3. 도시계획 반영에 따른 건물 자료 구축 133
그림 4.1.4. 도시계획 반영에 따른 토지피복 자료 구축 133
그림 4.1.5. 도시계획 반영에 따른 토지피복 자료 구축 134
그림 4.1.6. 바람 영향 정보의 데이터 구조화 135
그림 4.1.7. 바람 및 열영향 정보의 서비스 데이터 가시화 136
그림 4.1.8. 3차원 지형 데이터 파일 현황 137
그림 4.1.9. Node Server 내의 데이터 137
그림 4.1.10. Geo Server 등록 141
그림 4.1.11. Geo Server 등록된 데이터 목록 142
그림 4.1.12. 열영향 데이터 스타일 설정 142
그림 4.1.13. 열영향 데이터 스타일 설정 적용 화면 143
그림 4.1.14. 시스템 구동 화면 143
그림 4.2.1. 바람 영향 평가 대상 주요 지점 현황도 144
그림 4.2.2. 강풍 사례에 따른 개발 전후 풍속 변화(주요 지점A) 145
그림 4.2.3. 강풍 사례에 따른 개발 전후 풍속 변화(주요 지점B) 146
그림 4.2.4. 강풍 사례에 따른 개발 전후 풍속 변화(주요 지점C) 146
그림 4.2.5. 강풍 사례 바람 영향 분석 결과 가시화(2019년 7월 27일 사례) 147
그림 4.2.6. 황사 사례에 따른 개발 전후 풍속 변화(주요 지점A) 148
그림 4.2.7. 강풍 사례에 따른 개발 전후 풍속 변화(주요 지점B) 149
그림 4.2.8. 강풍 사례에 따른 개발 전후 풍속 변화(주요 지점C) 149
그림 4.2.9. 황사 사례 바람 영향 분석 결과 가시화(2019년 10월 28일 사례) 150
그림 4.2.10. 열영향 평가 대상 주요 지점 현황도 151
그림 4.2.11. 폭염특보 사례에 따른 개발 전후 평균복사온도 변화(주요 지점B) 152
그림 4.2.12. 폭염특보 사례에 따른 개발 전후 평균복사온도 변화(주요 지점C) 153
그림 4.2.13. 폭염특보 사례 열영향 분석 결과 가시화(2019년 8월 1일 12시 사례) 153
그림 4.2.14. 이상고온 사례에 따른 개발 전후 평균복사온도 변화(주요 지점B) 154
그림 4.2.15. 이상고온 사례에 따른 개발 전후 평균복사온도 변화(주요 지점C) 155
그림 4.2.16. 이상고온 사례 열영향 분석 결과 가시화(2019년 5월 13일 12시 사례) 155