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(연구배경 및 목적) 도시화로 인해 도심 지역의 인구 밀집도는 증가하고 다양한 환경적 문제가 발생하고 있다. 그중 도심 열섬 현상(Urban Heat Island, UHI)은 도심 지역이 주변 지역보다 현저히 높은 온도를 기록하는 현상으로, 도로와 건물 같은 인공 구조물이 태양 에너지를 흡수하고 열을 방출하면서 발생하여 도시 거주자의 생활 환경을 악화시키고, 에너지 소비와 건강 문제를 유발하는 등 부정적인 영향을 미친다. 이를 해결하기 위한 방안으로 입체녹화(Vertical Greening)가 제안되었으며, 건물 외벽과 옥상에 식물을 배치하여 녹지 공간을 확장하고, 광합성과 증발산을 통해 주변 온도를 낮추는 효과가 있다. 본 연구는 ENVI-met 시뮬레이션을 활용해 서울특별시 강남구에서 입체녹화 적용 전후의 기온 변화를 분석하고, 도심 열섬 현상 완화 효과를 정량적으로 평가하는 것을 목적으로 한다. (연구방법) 서울 강남구의 테헤란로와 강남역 일대를 연구 대상 지역으로 선정하였다. 이 지역은 고층 건물과 상업 시설이 집중되어 있으며, 열섬 현상이 특히 두드러지게 나타난다. 현장 조사를 통해 건물의 구조와 재질, 옥상 및 벽면의 사용 가능성을 평가하였고, 이를 바탕으로 옥상 녹화, 벽면 녹화, 수직 정원 등의 다양한 입체녹화 기법을 적용하였다. 이후 ENVI-met 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 입체녹화 기술 적용 전후의 기온 변화를 모델링을 하였고, 시뮬레이션은 여름철 고온기와 겨울철 저온기에 걸쳐 진행되었으며, 각 시기에 표면 온도와 공기 질 변화를 분석했다. (결과) 옥상 녹화와 벽면 녹화 모두 복사열과 대기 온도를 저감하는 효과를 보였으나, 그 효과는 녹화 방식에 따라 차이가 있었다. 옥상 녹화는 복사열을 가장 효과적으로 억제하였으며, 특히 오후 시간대에서 대기 온도를 크게 낮추는 것으로 나타났다. 옥상 녹화는 태양 복사를 차단하고 증발산을 통해 열을 방출함으로써, 도시 열섬 현상 완화에 탁월한 성능을 발휘하였다. 벽면 녹화는 옥상 녹화에 비해 다소 낮은 복사열 저감 효과를 보였으나, 열 축적을 줄이고 대기 온도 상승을 억제하는 데 일정한 기여를 했다. (결론) 본 연구는 도시 열섬 현상 완화를 위한 입체녹화의 기온 저감 효과를 분석하고자 옥상 녹화와 벽면 녹화가 복사열과 대기 온도에 미치는 영향을 평가하였다. 결과적으로, 옥상 녹화는 복사열 억제와 대기 온도 저감에 가장 효과적이었으며, 특히 도심의 열 축적을 방지하는 데 중요한 역할을 했다. 벽면 녹화는 옥상 녹화에 비해 열 저감 효과는 다소 낮았으나, 복사열 반사와 증발산을 통해 보조적인 역할을 수행하였다. 또한, 옥상과 벽면의 면적 비율에 따라 녹화 방식의 효과가 달라질 수 있으며, 건물 구조와 환경을 고려한 맞춤형 녹화 전략이 필요함을 시사한다. 결론적으로, 입체녹화는 도시 열섬 현상을 완화하고 대기 온도를 저감하는 효과적인 수단으로 평가되며, 이를 통해 도시 환경 개선과 쾌적한 생활 환경 조성에 기여할 수 있음을 보여준다.
(Background and Purpose) Urbanization has increased the population density in urban areas, leading to various environmental problems. Among these, the urban heat island (UHI) effect occurs when urban areas record significantly higher temperatures than the surrounding regions because artificial structures such as roads and buildings absorb and emit solar energy, worsen living conditions, increase energy consumption, and cause health problems. Vertical greening has been proposed to address this issue, wherein plants are placed on building façades and rooftops to expand green spaces and reduce the surrounding temperatures through photosynthesis and evapotranspiration. This study aims to quantitatively evaluate the effectiveness of vertical greening in mitigating the UHI effect by analyzing temperature changes before and after its application in Gangnam-gu, Seoul, using ENVI-met simulations. (Method) This study focused on the Teheran-ro and Gangnam Station areas of Gangnam-gu, Seoul, where high-rise buildings and commercial facilities are concentrated, exacerbating the urban heat island effect. Field surveys were conducted to evaluate the structure, materials, and potential of the rooftops and walls in this area. Based on this assessment, various greening techniques including rooftop greening, wall greening, and vertical gardens were applied. The ENVI-met simulation software was used to model the temperature changes before and after the implementation of the greening techniques. Simulations were conducted during both summer and winter to analyze changes in surface temperature and air quality. (Results) Both rooftop and wall greening effectively reduced radiant heat and air temperature; however, the degree of effect varied by method. Rooftop greening proved to be the most effective at suppressing radiant heat, especially in the afternoon when the air temperature was significantly lowered. It demonstrated superior performance in mitigating the urban heat island effect by blocking solar radiation and releasing heat through evapotranspiration. Wall greening, although less effective than rooftop greening in reducing radiant heat, contributed to reducing heat accumulation and curbing air temperature increase. (Conclusions) This study analyzed the cooling effect of vertical greening on reducing urban heat island (UHI) by evaluating the impact of rooftop and wall greening on radiant heat and air temperature. The results showed that rooftop greening was the most effective in suppressing radiant heat and reducing air temperature, and played a crucial role in preventing heat accumulation in urban areas. Although less effective than rooftop greening in reducing heat, wall greening plays a supplementary role through radiant heat reflection and evapotranspiration. The effectiveness of greening methods can vary depending on the ratio of rooftop to wall area, suggesting the need for customized greening strategies based on building structure and environmental factors. In conclusion, vertical greening is an effective means of mitigating the UHI effect, lowering air temperature, contributing to urban environment improvement, and creating a more comfortable living environment.권호기사
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