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표제지

목차

요약문 12

I. 서론 15

1.1. 연구 배경 15

1.2. 연구 목적 18

1.3. 연구 방법 20

II. 이론적 고찰 22

2.1. 미규모 바람장 수치모델 22

2.2. 토지피복 열환경 특성 24

2.3. 토지피복 복사에너지 산정 28

2.4. 열지수 및 불쾌지수 산정 31

III. 연구 내용 및 결과 34

3.1. 대상지역 선정 및 조사방법 34

3.1.1. 대상지역의 선정 34

3.1.2. 조사지역 선정 37

3.1.3. 조사방법 38

3.1.4. 모델링 예측방법 39

3.2. 분석 및 예측 결과 42

3.2.1. 미기상 분석 결과 42

3.2.2. 미기상 모사 예측 결과 47

3.2.3. 열환경 분석결과 73

3.2.4. 복사에너지 추정결과 77

3.2.5. 열지수 및 불쾌지수 산정결과 93

IV. 결론 및 제언 101

참고문헌 105

ABSTRACT 109

부록 113

표목차

〈표 1〉 건축사업 및 정비사업시 기상(미기상포함) 세부 평가사항 17

〈표 2〉 환경부 중분류 토지피복지도 분류체계 25

〈표 3〉 US Land Cover Classification 26

〈표 4〉 열지수 범위 및 현상 32

〈표 5〉 불쾌지수 범위 및 현상 33

〈표 6〉 대상건물의 개요 35

〈표 7〉 도시개발 전·후 토지이용변화 35

〈표 8〉 도시개발 전·후 토지피복분류(중분류) 변화 36

〈표 9〉 미기상 및 열환경조사 38

〈표 10〉 미기상 변화 분석지점 41

〈표 11〉 미기상 조사결과 42

〈표 12〉 자동기상관측(시간별평균) 결과 43

〈표 13〉 풍향발생빈도 46

〈표 14〉 도시개발 전·후 미기상변화 예측결과 48

〈표 15〉 도시개발 전·후 미기상변화 예측결과 57

〈표 16〉 도시개발 전·후 복사에너지와 MRT 수치 71

〈표 17〉 토지피복 별 열환경 지표온도 74

〈표 18〉 도심의 토지피복별 하계 열환경 기조사결과 75

〈표 19〉 토지피복별 열환경 지표온도(LST14) 75

〈표 20〉 도시개발 토지피복 별(동계) 복사에너지(LST14) 84

〈표 21〉 도시개발 토지피복 별(동계) 복사에너지(LST14) 84

〈표 22〉 도시개발 토지피복 별(하계) 표면적 복사에너지(LST14) 85

〈표 23〉 도시개발 토지피복 별(하계) 표면적 복사에너지(LST14) 85

〈표 24〉 도시개발 토지피복 별(하계) 입면적 복사에너지(LST14) 86

〈표 25〉 도시개발 토지피복 별(하계) 입면적 복사에너지(LST14) 86

〈표 26〉 토지피복 별 동·하계의 복사에너지(LST14) 87

〈표 27〉 도시개발 전·후 토지피복 별 복사에너지(하계) 87

〈표 28〉 도시개발 전후 토지피복별 현열(LST14) 89

〈표 29〉 미국 환경청의 도시열섬 완화를 위한 4대 전략 91

〈표 30〉 일본 도쿄도의 도시열섬 완화 대책 92

〈표 31〉 전국 95개지역 도시별 열지수 및 불쾌지수 발생율 96

〈표 32〉 서울지역 열지수 및 불쾌지수 발생율 100

그림목차

[그림 1] 연구의 흐름도 21

[그림 2] 도시개발 전·후 토지이용(서울 성북구 월곡동) 27

[그림 3] 도시개발 전·후 토지피복(중분류)도 27

[그림 4] Conceptual diagram on the heat budget... 28

[그림 5] 2019년 안면도(AMY)의 지구상향복사와 하향복사의 월변화 29

[그림 6] 열지수 산정 모식도 32

[그림 7] 연구대상지역 34

[그림 8] 도시개발 전·후의 토지피복(중분류)분류 변화 36

[그림 9] 토지피복 별 열환경 분석 조사지점도 37

[그림 10] 도시개발 전·후의 모델링 지형 및 단지배치 40

[그림 11] 미기상 변화 분석지점도 41

[그림 12] AWS 시간별 기온 및 상대습도 추이 43

[그림 13] AWS 시간별 풍속 추이 43

[그림 14] 상관성 분석결과(기온, 습도) 44

[그림 15] 상관성 분석결과(풍속) 45

[그림 16] 바람장미도 45

[그림 17] 지점별 온도변화 48

[그림 18] 도시개발 전 온도분포(북동풍계열, 연직 2m) 49

[그림 19] 도시개발 후 온도분포(북동풍계열, 연직 2m) 49

[그림 20] 도시개발 전 온도분포(동풍계열, 연직 2m) 50

[그림 21] 도시개발 후 온도분포(동풍계열, 연직 2m) 50

[그림 22] 도시개발 전 온도분포(남동풍계열, 연직 2m) 51

[그림 23] 도시개발 후 온도분포(남동풍계열, 연직 2m) 51

[그림 24] 도시개발 전 온도분포(남풍계열, 연직 2m) 52

[그림 25] 도시개발 후 온도분포(남풍계열, 연직 2m) 52

[그림 26] 도시개발 전 온도분포(남서풍계열, 연직 2m) 53

[그림 27] 도시개발 후 온도분포(남서풍계열, 연직 2m) 53

[그림 28] 도시개발 전 온도분포(서풍계열, 연직 2m) 54

[그림 29] 도시개발 후 온도분포(서풍계열, 연직 2m) 54

[그림 30] 도시개발 전 온도분포(북서풍계열, 연직 2m) 55

[그림 31] 도시개발 후 온도분포(북서풍계열, 연직 2m) 55

[그림 32] 지점별 풍속 변화(북풍계열) 58

[그림 33] 지점별 풍속 변화(북동풍계열) 58

[그림 34] 지점별 풍속 변화(동풍계열) 59

[그림 35] 지점별 풍속 변화(남동풍계열) 59

[그림 36] 지점별 풍속 변화(남풍계열) 60

[그림 37] 지점별 풍속 변화(남서풍계열) 60

[그림 38] 지점별 풍속 변화(서풍계열) 61

[그림 39] 지점별 풍속 변화(북서풍계열) 61

[그림 40] 도시개발전 바람장 분포(북풍계열, 연직 2m) 62

[그림 41] 도시개발 후 바람장 분포(북풍계열, 연직 2m) 62

[그림 42] 도시개발 전 바람장 분포(북동풍계열, 연직 2m) 63

[그림 43] 도시개발 후 바람장 분포(북동풍계열, 연직 2m) 63

[그림 44] 도시개발 전 바람장 분포(동풍계열, 연직 2m) 64

[그림 45] 도시개발 후 바람장 분포(동풍계열, 연직 2m) 64

[그림 46] 도시개발 전 바람장 분포(남동풍계열, 연직 2m) 65

[그림 47] 도시개발 후 바람장 분포(남동풍계열, 연직 2m) 65

[그림 48] 도시개발 전 바람장 분포(남풍계열, 연직 2m) 66

[그림 49] 도시개발 후 바람장 분포(남풍계열, 연직 2m) 66

[그림 50] 도시개발 전 바람장 분포(남서풍계열, 연직 2m) 67

[그림 51] 도시개발 후 바람장 분포(남서풍계열, 연직 2m) 67

[그림 52] 도시개발 전 바람장 분포(서풍계열, 연직 2m) 68

[그림 53] 도시개발 후 바람장 분포(서풍계열, 연직 2m) 68

[그림 54] 도시개발 전 바람장 분포(북서풍계열, 연직 2m) 69

[그림 55] 도시개발 후 바람장 분포(북서풍계열, 연직 2m) 69

[그림 56] 연직 바람장 분포 70

[그림 57] 도시개발 전 장파복사에너지변화(북서풍계열, 연직 2m) 72

[그림 58] 도시개발 후 장파복사에너지변화(북서풍계열, 연직 2m) 72

[그림 59] 서울기상대 월별 일사량 변화(2006년) 77

[그림 60] 서울기상대 시간별 일사량 변화(2006년) 77

[그림 61] 서울기상대 월별 일사량 변화(2020년) 78

[그림 62] 서울기상대 시간별 일사량 변화(2020년) 78

[그림 63] 서울기상대 월별 경년변화(온도) 79

[그림 64] 서울기상대 경년변화(온도) 79

[그림 65] 서울기상대 월별 경년변화(일사량) 80

[그림 66] 서울기상대 경년변화(일사량) 80

[그림 67] 태양입사각을 고려한 최소치 건물측면 변위 입면적 83

[그림 68] 토지피복 별 단위 복사량 추이 88

[그림 69] 도시개발 토지피복 별 면적의 복사량 추이 88

[그림 70] 서울기상대 일별 열지수 변화(2006년) 93

[그림 71] 서울기상대 일별 열지수 변화(2020년) 94

[그림 72] KMA AOS지점 95개 지역 94

[그림 73] 주요 도시별 불쾌지수1(매우높음) 발생율 추이 97

[그림 74] 주요 도시별 불쾌지수2(높음) 발생율 추이 97

[그림 75] 주요 도시별 열지수2(높음) 발생율 추이 97

[그림 76] 전국 95개지역 불쾌지수1(매우높음) 발생율 추이 98

[그림 77] 전국 95개지역 불쾌지수2(높음) 발생율 추이 98

[그림 78] 전국 95개지역 열지수2(높음) 발생율 추이 98

[그림 79] 전국 95개지역 열지수2(높음) 증가율 추이 99

[그림 80] 전국 95개지역 불쾌지수1(매우높음) 증가율 추이 99

[그림 81] 서울지역 열지수 및 불쾌지수 추이 100

초록보기

본 연구는 도시개발 정비 및 고밀도 주거개발사업으로 인한 주거환경 및 생활환경에 미치는 미기상 변화를 예측하는 방법론과 미치는 영향을 최소화할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 미기상 변화는 토지이용계획 변화에 따른 지형, 토지피복, 인공구조물, 열환경, 화이트네트워크, 사람의 생활환경 등의 주요한 변화를 유발할 수 있다.

미기상 변화의 고찰을 위하여 현재 도시개발이 완료된 사업을 선정하였고, 개발 전·후의 토지이용계획, 토지피복에 따른 열환경조사 및 미기상 조사를 실시하였다. 조사된 토지피복 별 열환경 결과 및 미규모 바람장 모델(Microscale wind field Modeling(ENVI-MET4.0) 등을 이용한 대기와 생활환경에 미치는 기온, 풍속, 복사 에너지량을 산정하였고, 산정된 온도 결과를 적용한 지역별 열지수, 불쾌지수 등을 분석하였다.

산정 방법론에 의한 고찰을 통하여 토지피복 별 열환경 결과를 도출하였는 바, 개발 전과 비교하여 토지이용 및 건축물의 입면적에 의한 복사에너지 차이는 42%, 고층빌딩 윈드쉐어에 의한 풍속은 2m/s의 증가를 나타내었다. 토지피복분류 변화에 따른 지표에서의 대기중 현열방출량은 주거지역(콘크리트 및 도로)에서 176W/㎡, 163W/㎡의 기온상승 효과에 영향을 미칠 수 있으며, 대지와 녹지는 31W/㎡의 기온냉각 효과가 있는 것으로 나타났다.

복사에너지 증가에 따른 기온(0.2℃, 0.5℃, 1.0℃)증가 별 열지수는 높음 단계 최대 1.06%, 1.37%, 1.99%, 불쾌지수1(매우 높음)은 7.5%, 8.5%, 9.5%로 지역별로 다르게 발생되었다.

기온 증가 및 복사에너지 영향을 최소화하기 위한 방법은 녹지 공간을 최대한 확보하여야 하며, 도로의 포장재를 열함량이 낮은 재질로 포장하여 열축적을 최소화시킬 수 있어야 함을 알 수 있었다.

열환경 조사는 환경부 토지피복 중분류체계(2021년)를 적용하여 여름철을 포함한 다양한 시기의 현장조사를 수행하는 것이 필요하다. 또한, 토지이용계획에 따른 도시개발 전·후의 토지피복 별 열환경 특성을 분석하고 국지기상과 부지기상의 시·공간적 정성적 평가방법을 이용, 미기상변화 또는 복사에너지를 최소화하기 위한 메트릭스를 구체화시켜 토지이용계획 수립 및 스크린 평가를 적용할 것을 제안한다.

이를 기초로 고밀도 도시개발 사업 시 국내 환경영향평가 미기상 평가방법에 토지이용계획에 따른 도시개발 전·후의 토지피복 별 열환경 특성을 분석하고 개발 후 부하량을 최소화 할 수 있는 저감방안 수립에 참고할 수 있을 것이다.

아울러 도시개발 시 열환경 조사 결과를 적용한 복사에너지 변화를 통하여 개발 후 부하량을 최소화 할 수 있는 지역별 특성이 고려된 녹지 확보 등의 가이드라인이 요구되며, 도로포장에 대한 투수성이나 보수성을 높일 수 있는 재료에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다.

따라서, 도시개발에 따른 환경영향평가 시 미기상 평가방법에 정성적인 방법을 통해서라도 도시개발 후 에너지 부하량을 개발 전 보다 최소한 같거나 최소화할 수 있는 최적 저감방안(식생, Green Roof, Cool Roof, 클린로드 시스템 운영, Cool Pavements 등)을 수립하도록 하여야 하며, 이를 위한 정책적인 기준 및 가이드라인에 대한 방법론적인 기준 수립이 필요할 것으로 판단된다.

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