찬공기 생성 기능에 기반한 낙동정맥 관리방안 연구

성욱제 ( Uk-je Sung ),엄정희 ( Jeong-hee Eum ),손정민 ( Jeong-min Son ) 한국환경생태학회 2022 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2022 No.1

최근 기후변화로 인한 환경문제가 심각해지고 있다. 이에 따라 기후변화에 대응하기 위해 정부차원의 다차원적인 전략이 수립되고 있다. 특히 폭염, 열대야와 같은 열환경을 악화시키는 기후문제가 도시 주변으로 심각해지고 있다. 도시의 기온 저감을 위한 전략 중에 바람길을 활용하는 방안이 있다. 바람길이란 야간 산림에서 생성된 차고 신선한 공기(찬공기)를 도심 안으로 흘러들어 오도록 하여 도시의 기온을 저감하는 것이다. 바람길을 조성하기 위해서는 산림의 찬공기 생성량을 파악하고 더욱 활발하게 찬공기가 생성될 수 있도록 산림을 관리해야하며, 산림에서 생성된 찬공기가 도심으로 들어오는 경로를 파악하고 더욱 원활하게 찬공기가 흐를 수 있도록 이동통로를 관리해야한다. 정맥은 산의 줄기를 의미하는 산맥 중에서 가장 도심과 인접한 산맥이다. 정맥에서 생성된 찬공기는 도심에 가장 영향을 많이 미칠 수 있는 지리적 특징을 가지고 있으므로 정맥의 찬공기 생성기능을 분석한다면 바람길 조성에 활용할 수 있을 것이다. 본연구에서는 우리나라 정맥 중 낙동정맥을 사례로 정맥의 찬공기 생성 기능을 분석하고 주변 도시의 영향을 파악하여 정맥의 기온 저감 효과를 보존하고 관리할 방안을 수립하고자 한다. 찬공기 기능을 분석하기 위해 독일에서 개발된 찬공기분석 모형인 KALM(Kaltluftabflussmodell)과 독일 기상청에서 개발하고 도시 환경계획을 위해 사용되는 분석 모형인 KLAM_21(Kaltluftabflussmodell)이라는 모형을 활용하였다. 두 모형의 특성을 고려하여 낙동정맥 전체 분석에 KALM을 활용하였으며 정맥의 전반적인 찬공기 특성(찬공기층 높이, 찬공기 풍속 및 풍향)을 분석하였고, 이 후 주요 도시를 대상으로 KLAM_21을 활용하여 상세한 찬공기 특성을 분석하였다. 낙동정맥은 남북으로 길게 뻗어진 산맥이므로 정맥 전체 분석의 경우 남북으로 분석 범위를 나누어 분석을 진행하였다. 분석 범위는 각각 70km×140km이며 해상도는 100m로 설정하였다. 상세 분석을 위한 도시는 부산광역시로 선정하였다. 부산광역시는 낙동정맥의 끝자락에 위치하여 가장 고도가 낮은 산림을 가지고 있어 찬공기 생성기능이 가장 약하다. 하지만 우리나라에서 두 번째로 인구가 많은 대도시이므로 열환경 개선이 시급한 지역이다. 따라서 부산광역시를 대상으로 분석을 진행하여 열환경 개선을 위한 관리방안을 마련하고자 하였다. 분석 범위는 20km×30km (해상도: 10m)로 설정하였다. 시뮬레이션은 찬공기 생성이 이루어지는 일몰 후부터 일출 전까지 6시간 동안을 분석하였고, 시간별 찬공기층 높이와 찬공기 흐름을 파악하고, 행정구역별 찬공기 특성을 비교하였다. 결과를 토대로 낙동정맥 전체에 대한 보전유역과 관리유역, 집중관리유역을 설정하였고, 부산광역시의 낙동정맥 관리 전략 및 방안을 제시하였다. 낙동정맥 전체에 대한 분석 결과는 다음과 같다. 풍속의 경우 낙동정맥 북쪽에 위치한 백병산, 통고산, 백암산 일대와 남쪽에 위치한 정족산, 금정산, 백양산 일대의 찬공기가 원활하게 나타났다. 찬공기는 시간이 경과함에 따라 태백시를 지나 봉화군 및 영주시 내로 흐르는 찬공기 흐름이 강해지며, 백병산 인근에서 최대 4.9m/s의 찬공기 풍속이 관찰되었다. 행정구역으로 확인하였을 때 울진, 삼척, 영덕, 봉화 지역이 찬공기 풍속이 강하였다. 찬공기층 높이 역시 동일한 지역에서 활발하게 형성되었는데, 주로 해발고도가 높은 산지의 서쪽방면의 골짜기에서 찬공기가 높게 형성되고 있다. 찬공기층이 높게 쌓인 지역은 밀양, 청송, 봉화, 청도, 영양으로 나타났다. 부산광역시에 대한 상세 분석 결과는 다음과 같다. 낙동강 지역에서 찬공기 풍속이 원활하게 나타나며, 산림의 계곡지형에서 일정 수준의 풍속이 나타났다. 시시간이 지남에 따라 산림 주변의 찬공기 풍속은 점차 약해지고 있으나, 동쪽 지역의 하천과 도로 중심으로 찬공기 풍속이 증가하였다. 낙동정맥 서쪽은 금정산과 상계봉의 계곡지형에서 낙동강으로 이어지는 구간의 찬공기 풍속이 가장 원활하게 나타났다. 동쪽의 경우 산림의 계곡지형에서 풍속이 원활하게 나타났으나 시가지 내부까지 이어지지 못하고 있다. 찬공기층 높이는 서쪽과 동쪽의 차이가 더욱 명확하게 나타났다. 낙동정맥의 서쪽은 산림에서 생성된 찬공기가 낙동강을 따라 비교적 원활하게 흘러 찬공기가 고르게 분포되어 있다. 금정산과 상계봉에서 생성된 찬공기가 서쪽으로 유입되고 있다. 동쪽지역은 부산광역시의 중심시가지 지역이므로 고층 건물이 밀집되어 찬공기 생성이 원활하나 내부까지 이어지지 못하여 시가지 내부에는 찬공기층이 형성되지 못하고 있다. 시간이 지남에 따라 수영강과 온천천을 중심으로 찬공기가 쌓이고 있으나 부산광역시 시청 주변의 현황은 열악하다. 낙동정맥의 관리유역은 다음과 같이 설정하였다. 우선 찬공기 특성에 따라 찬공기 기능 보전유역, 찬공기 기능 관리 유역, 찬공기 기능 집중관리유역으로 나누었다. 찬공기 기능 보전유역은 현재 찬공기 생성기능이 원활하게 작동하여 기능을 보존해야하는 지역이며, 찬공기 기능 관리유역은 보전유역보다 그 기능이 원활하지 않아 기능을 강화하기 위한 관리가 필요한 지역이다. 또한 찬공기 기능 집중관리유역은 현황이 열악하다고 판단하여 개선을 위한 기능 강화가 집중되는 지역을 말한다. 찬공기 기능 보전유역은 봉화, 삼척, 청도유역이 해당하며, 찬공기 기능 관리유역은 청송영양, 영천, 경주, 울산유역이 해당한다. 또한 찬공기 기능 집중관리유역은 부산유역이 해당한다. 부산광역시 일대에 대한 관리 전략은 다음과 같다. 정맥의 동쪽(중부산권)과 서쪽지역(서부산권)의 현황이 다름에 따라 관리 전략 및 방안을 따로 제안하였다. 서부산권의 정맥 관리 전략은 현재의 찬공기 생성 및 유동이 원활하므로 현 상태를 유지하기 위한 전략을 제안하였다. 찬공기층 높이를 분석하였을 때 낙동강 하구와 인접할수록 찬공기층 높이가 낮아지므로 백양산 인근에 위치한 사상구 도심지역 냉각에너지 기능이 상대적으로 낮게 분석되었다. 이를 보완하기 위해 삼각봉과 백양산의 찬공기 생성량을 증가시키기 위한 방안을 마련하고 찬공기 흐름이 약해지는 부분을 보완해야 한다. 이를 위해 신라대학교가 위치한 삼각봉의 계곡 지형을 건물 배치를 고려하여 건물의 영향을 비교적 적게 받는 구역에 대한 찬공기 생성 기능을 강화하고자 하였다. 중부산권의 정맥 관리 전략은 개발지가 밀집되어 있는 도시 환경을 개선하고 찬공기 흐름을 강화하기 위한 전략이다. 북쪽 산림 지역에서 생성된 찬공기가 동래역 인근까지 원활하게 흐르고 있으나 이후 도심까지 연결이 원활하지 않고, 상계봉과 백양산 일대의 찬공기 생성이 원활하나 사직동 및 온천동 일부 지역에서 찬공기층이 낮은 지역이 나타났다. 상계봉과 백양산에서 사직동으로 이어지는 찬공기의 유동을 강화하고 건축물에 의해 방해받는 찬공기 유동을 보완할 수 있는 방안이 필요하였다. 사직동 및 온천공 인근의 주거지역 중에서 찬공기의 영향을 전혀 받지 못하는 찬공기 취약지역이 존재하며 해당 지역을 보완하고자 하였다. 산림의 찬공기 생성이 원활하지 못하므로 인근 산림의 수목 보완을 통해 찬공기가 원활하게 흐를 수 있는 환경을 조성해야 한다. 본 연구의 결과는 낙동정맥 일대에 위치한 지역의 열환경 개선을 위한 관리전략 및 관리방안을 수립하는데 활용될 수 있을 것이며, 정맥의 야간기온 저감효과를 활용하는 정책 개발에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

도시환경 여건분석에 기초한 바람길숲 조성계획 연구 - 대구광역시를 사례로 -

성욱제(Sung, Uk-Je),엄정희(Eum, Jeong-Hee),손정민(Son, Jeong-Min),김주은(Kim, Ju-Eun),민진규(Min, Jin-Kyu),마동욱(Ma, Dong Uk),김진우(Kim, Jin Woo),정동수(Jung, Dong Soo),김성규(Kim, Sung Kyu) 한국측량학회 2021 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2021 No.11

최근 폭염, 미세먼지 등 도시의 환경문제가 심각해짐에 따라 이를 해결하기 위한 다양한 방안이 마련되고 있는 가운데, 산림청에서는 도시 바람길숲 조성사업을 전국적으로 추진하고 있다. 본 연구에서는 바람길숲 조성사업 추진 도시 중 대구광역시를 대상으로 바람길숲 조성 여건 분석을 실시하고, 이를 종합하여 바람길숲 조성계획을 마련하였다. 이를 위해 세부적으로 환경취약지역 분석, 바람길 분석, 바람길숲 분석을 진행했으며, 이를 종합하여 대구광역시의 전반적인 바람길숲 조성 여건 파악 및 세부 권역별 특징을 분석하였다. 그 결과, 대구광역시는 외곽에 위치한 바람 생성숲이 풍부하여 바람형성이 원활했으나, 시가지 내부의 디딤·확산숲 및 연결숲이 부족하여 찬공기의 흐름이 도심까지 이어지지 못했기 때문에 이를 고려한 계획마련이 요구되었다. 또한 권역별 특징에 따라 적합한 바람길숲 조성 전략을 제시했는데 그 중 중부권의 경우 신규 바람길숲 조성을 위한 공간이 부족하므로 기존 건축물을 대상으로 옥상녹화 및 벽면녹화를 제안했으며, 신천대로, 달구벌대로 등 주요 도로 및 하천의 식재를 보완함으로써 바람흐름을 연결할 수 있는 방안을 제안하였다. 본 연구의 결과는 대구광역시의 원활한 바람길숲 조성사업 추진에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 도시 내 녹지를 체계적으로 확대할 수 있는 관련 사업의 근거자료로 활용할 수 있을 것이다.

도시 여건 분석을 통한 바람길숲 조성방향 제시 - 평택시를 사례로 -

손정민 ( Jeong-min Son ),엄정희 ( Jeong-hee Eum ),성욱제 ( Uk-je Sung ),백준범 ( Jun-beom Baek ),김주은 ( Ju-eun Kim ),오정학 ( Jeong-hak Oh ) 한국지리정보학회 2020 한국지리정보학회지 Vol.23 No.4

최근 도시의 미세먼지 및 열환경 개선을 위한 방안으로써 바람길을 고려한 도시숲인 바람길숲 조성사업이 전국적으로 추진되고 있다. 이에 본 연구에서는 바람길숲 조성사업 대상 도시 중 하나인 평택시를 사례로 바람길숲 조성 여건 분석(미세먼지 및 열환경 취약지역, 바람길숲 분포 현황, 바람길 특성)을 수행하고, 분석 결과를 바탕으로 평택시의 바람길숲 조성방향을 제안하였다. 미세먼지 및 열환경에 취약한 지역을 도출한 결과, 평택시의 동부생활권 내 시가지에서 미세먼지 및 열환경에 가장 취약한 것으로 나타났다. 특히, 미세먼지의 경우 평택화력발전소, 항만, 국도 1호선 등 산업단지 및 도로에서 배출량이 높았다. 바람길숲 현황을 파악한 결과, 평택시 내에는 소규모의 생성숲, 디딤·확산숲, 연결숲이 파편화되고 단절되어 분포하고 있었다. 평택시의 전반적인 바람길의 특징은 무봉산 등에서 생성된 찬공기가 평택시 내로 강하게 유입되고 북서방향으로 흘렀다. 따라서 평택시 내 존재하는 생성숲을 보전하고 장기적으로 확대해나가야 하며, 취약지역까지 찬공기가 유입될 수 있도록 디딤·확산숲 및 연결숲 조성이 중요하였다. 또한 미세먼지 발생이 심각한 산업단지 및 도로에는 미세먼지 차단을 고려한 연결숲을 조성하여 주변 지역으로 미세먼지가 확산되지 않도록 식재기법을 적용해야 한다. 본 연구는 평택시의 바람길숲 조성사업을 위한 근거자료로 활용될 수 있을 뿐만 아니라 기타 도시숲 조성 관리에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. Recently, as a plan to improve the particulate matter and thermal environment in the city, urban forests acting as wind ventilation corridor(wind ventilation forest) are promoted nationwide. This study analyzed the conditions for the creation of wind ventilation forest(vulnerable areas of the particulate matter and thermal environment, distribution of wind ventilation forest, characteristics of ventilation corridor) of in Pyeongtae-si, one of the target cities of wind ventilation forest project. Based on the results, the direction of developing on the wind ventilation forest in Pyeongtaek-si was suggested. As a result of deriving areas vulnerable to particulate matter and thermal environment, it was most vulnerable in urban areas in the eastern area of Pyeongtaek-si. Especially, emissions were high from industrial complexes and roads such as the Pyeongtaek-si thermal power plant, ports, and the national road no. 1. The wind ventilation forest in Pyeongtaek-si was distributed with small-scale windgenerating forests, wind-spreading forests, and wind-connection forests fragmented and disconnected. The characteristic of the overall wind ventilation corridor in Pyeongtaek-si is that the cold air generated from Mt.Mubong, etc., strongly flowed into Pyeongtaek-si and flowed in the northwest direction. Therefore, it is necessary to preserve and expand the wind-generating forests in Pyeongtaek-si in the long term, and it was important to create wind-spreading forests and wind-connection forests so that cold air could flow into the vulnerable area. In addition, in industrial complexes and roads where particulate matter is generated, planting techniques should be applied to prevent the spread of particulate matte to surrounding areas by creating wind-spreading forests considering the particulate matter blocking. This study can be used not only as the basis data for wind ventilation forest project in Pyeongtaek-si, but also as the basis data for urban forest creation and management.

녹지 조성 시나리오에 따른 도시 열환경 개선 효과 분석 및 조성 전략

민진규(Min, Jin-Kyu),김주은(Kim, Ju-Eun),손정민(Son, Jeong-Min),성욱제(Sung, Uk-Je),엄정희(Eum, Jeong-Hee) 한국측량학회 2021 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2021 No.11

도시화 과정에서 발생한 도시 열섬현상을 완화하기 위해 도시 내 생활권 녹지 조성은 중요한 방안이며, 이를 위한 일반적인 녹화 방법인 대형공원 조성, 소공원 조성, 주차장 녹화, 가로수 식재, 옥상·벽면 녹화 다섯 가지의 유형에 따른 세부 시나리오를 설정하여 열환경 개선 효과를 정량적으로 분석하고, 열환경 개선을 위한 효과적인 전략을 제안하는 것을 목표로 하였다. 열환경 개선 효과를 확인하기 위해 ENVI-met 4.4.6v 모델을 활용하였다. 분석 결과, 공원의 식재 밀도가 높을수록 기온은 낮아졌으나, 동시에 풍속이 감소하고 상대습도가 증가해 열쾌적성이 악화되는 경우도 존재하였다. 소공원 한 개소의 효과를 확인하였을 때 최대 주위 107m 반경까지 기온 저감 영향을 주었고, 250m 간격으로 조성할 경우 더욱 기온 저감에 효과적인 것으로 확인되었다. 지표면 포장을 아스팔트에서 잔디블록으로 변경한 경우 기온 저감에 큰 영향을 주진 못했지만, 교목 식재와 병행할 경우 더욱 효과적이었으며, 가로수의 경우 고밀도로 식재할 경우 기온은 감소하였으나 풍속이 감소하여 열쾌적성에 부정적 영향을 줄 수 있으므로 주풍 방향을 고려하여 가로수 간격을 조정하여야 한다. 건축물 옥상 면에 옥상녹화를 한 경우 휴먼스케일에서도 기온이 저감되었으며, 벽면녹화는 기온 저감에 큰 영향을 주진 못하였으나 열쾌적성 개선에 효과적인 것으로 확인되었다. 이러한 결과에 따라 본 연구는 도시 열섬현상 해소를 위한 효과적인 생활권 녹지 녹화 전략을 제안할 수 있을 것으로 판단된다.