우리나라 폭염 피해 결정요인 산정 및 관리 방향

이채연(Yi, Chaeyeon),권혁기(Kwon, Hyuk-Gi),배민기(Bae, Min Ki) 한국기후변화학회 2024 한국기후변화학회지 Vol.15 No.2

This study used a causal model to determine the factors that could affect the incidence of heat-related illnesses in heat waves. Through this, the causes of damage caused by heat waves are not simply limited to weather phenomena, but a data-based perspective is provided to understand the overall impact of heat waves on the human body, ecosystem, socio-economic system, etc. and the mechanism for the damage. We would like to provide it. For this purpose, this study selected detailed indicators of the number of heat wave diseases, heat wave meteorological factors, personal factors, environmental factors, disease factors, and social factors targeting 229 local governments, and constructed a database. In addition, factor analysis was performed to reduce the large number of detailed indicators, and a regression model was applied to analyze causal relationships with patients with heat-related illnesses. As a result of applying the regression model, the significance of personal factors, environmental factors, and social factors was shown, and the explanatory power of the model was only 40.1%. It is necessary to discover variables that can increase the explanatory power of the model in the future, but management by local governments is necessary for variables that represent the current explanatory power. The results of this study can be used as a basis for the national and local governments to establish reasonable heat wave damage reduction measures and can also contribute to the development of future institutionalization plans and heat wave damage prediction models.

고밀도 관측자료를 이용한 야간 지면냉각과 찬공기 이동 분석 -서울 은평구 뉴타운 사례

이채연 ( Chae Yeon Yi ),김규랑 ( Kyu Rang Kim ),최영진 ( Young Jean Choi ),원혜영 ( Hye Young Won ),( Dieter Scherer ) 한국지리정보학회 2012 한국지리정보학회지 Vol.15 No.4

기후분석은 도시 쾌적도를 고려하는 도시계획에 있어 중요한 요소 중 하나이다. 도시지역의 기후는 종관규모보다 작은 국지규모의 기후 영향을 받는데, 본 연구에서는 도시 안에서의 야간 지면냉각과 찬공기 생성 및 유입의 효과를 분석함으로써 도시지역의 국지기후에 대한 영향을 정량화 하고자 하였다. 서울관측소 풍속에 미치는 종관 기상의 영향은 30%정도인 반면, 관측소 주변의 지형·건물·열적 현상의 영향은 70%정도인 것으로 나타났다. 또한 서울 은평구 뉴타운의 연구지역에 대하여 서울기후분석(CAS, Climate Analysis Seoul) 모델로 분석한 결과, 국지영향 기온편차 분포에서 토지피복률에 따라 도시 및 도시외곽 지역의 기온 특성이 함께 존재하고 있음을 보여주었다. 또한 고밀도 관측 자료로부터 각 지점들의 시간대별 열적반응이 국지영향 기온편차 분포와 일치함을 알 수 있었다. 관측지점들 중 실개천을 따라 설치된 지점들의 일변동은 유사하게 나타났는데, 인근 산으로부터 경사면을 따라 유입된 찬공기의 생성, 이동, 정체는 관측된 수직기온경도를 이용하여 표현되었다. 실개천의 입구에서 관측된 수직기온경도는 지면 냉각에 의한 것과 외부로부터의 찬공기 유입이라는 두 가지로 설명될 수 있다. 지면냉각은 풍속과 관계없이 존재하지만, 찬공기 유입에 의한 냉각효과는 풍속이 낮을 때만 일어났다. 풍속의 강약에 따른 회귀분석식을 이용하여, 찬공기 유입 냉각효과는 국지적인 지면 냉각의 84%였다는 것을 밝혔다. 본 연구를 통해 지역특성이 국지기후에 미치는 영향의 크기를 기존의 정적인 기온영향 분석에서 동적인 찬공기 유입분석으로 확장하였다. 이 연구를 바탕으로 앞으로의 기후분석에서는 도시민의 쾌적도를 지원하기 위한 도시개발계획의 찬공기 특성 변화를 분석할 수 있게 될 것이다. Climate analysis is important in urban planning for human comfort. Synoptic weather conditions can only resolve the 30% of local variance of wind conditions whereas 70% of the variance arise from local terrain, buildings, and other small scale thermal conditions. Climate Analysis Seoul (CAS) was developed to resolve such micro-scale climate. The Local-scale air temperature Deviation (LD) analysis map from CAS showed the co-existence of built-up and suburban areas in the study region (CR, Cold-air analysis Region) despite its small extent. Temperature, humidity, wind speed, and wind direction were monitored in CR. Hourly observed cooling rate agreed well with LD. Cold air production, transportation, and stagnation was visualized by the observed Vertical Temperature Gradient (VTG) along the small stream in CR. VTG observed at the upper-most stream can be divided into two components: radiative cooling and cold air inflow from outside. Radiative cooling exists regardless of the wind speed whereas cold air inflow occurs only with calm wind. From the regression analyses based on the wind speed, the inflow portion was determined as 84% of radiative cooling. Climate analysis in the future will be able to characterize the changes in cold air by urban development plan to support the human comfort.

서울시 건물형태에 따른 거칠기길이 분포특성 연구

이채연(Chaeyeon Yi),권태헌(Tae Heon Kwon),박문수(Moon-Soo Park),최영진(Young Jean Choi),안승만(Seung Man An) 한국기상학회 2015 대기 Vol.25 No.2

몬테카를로 적분을 통한 3차원 점군의 건물 식별기법 연구

이채연 ( Chaeyeon Yi ),안승만 ( Seung-man An ) 한국지리정보학회 2020 한국지리정보학회지 Vol.23 No.4

실제 공간의 분포 또는 양적 속성을 대변하는 지리정보 입력은 지구시스템 모의 내에서 주요 관심사가 되고 있다. 많은 연구에서 다양한 격자 해상도에서의 지표면 특성에 대한 부정확한 추정이 모델링 결과를 크게 바꾸는 것으로 나타났다. 따라서, 이 논문은 도시지역 건물들의 분포와 면적·체적 속성을 반영하기 위해서, 항공라이다로 수집된 3DPC(three-dimensional point cloud) 샘플링 체계에 Monte Carlo Integration(MCI) 기법 기반 공간확률(spatial probability)을 적용을 제안하였다. 건물 식별과 관련해 공간확률(SP) 임계치, 격자 크기, 3차원점군 밀도 세 인자의 결정규칙 적용 결과가 비교되었다. 연구 결과, 건물의 격자가 커짐에 따라 식별되는 건물의 면적 속성이 증가하였다. 공간 모델링 및 분석의 신뢰성을 높이기 위해서는 샘플링 체계에서의 결정규칙을 사용하여 건물의 면적 속성을 조정하는 것이 권장된다. 제안된 방법은 모델링 분야가 요구하는 크고 작은 격자의 변화에서도 일정하게 건물 면적 속성이 유지되도록 지원할 것이다. Geospatial input setting to represent the reality of spatial distribution or quantitative property within model has become a major interest in earth system simulation. Many studies showed the variation of grid resolution could lead to drastic changes of spatial model results because of insufficient surface property estimations. Hence, in this paper, the authors proposed Monte Carlo Integration (MCI) to apply spatial probability (SP) in a spatial-sampling framework using a three-dimensional point cloud (3DPC) to keep the optimized spatial distribution and area/volume property of buildings in urban area. Three different decision rule based building identification results were compared : SP threshold, cell size, and 3DPC density. Results shows the identified building area property tend to increase according to the spatial sampling grid area enlargement. Hence, areal building property manipulation in the sampling frameworks by using decision rules is strongly recommended to increase reliability of geospatial modeling and analysis results. Proposed method will support the modeling needs to keep quantitative building properties in both finer and coarser grids.

토지이용도와 기상모델을 이용한 서울기후분석(CAS)지도 개발

이채연 ( Chae Yeon Yi ),엄정희 ( Jeong Hee Eum ),최영진 ( Young Jean Choi ),김규랑 ( Kyu Rang Kim ),( Dieter Scherer ),( Ute Fehrenbach ),김근회 ( Geun Hoi Kim ) 한국지리정보학회 2011 한국지리정보학회지 Vol.14 No.1

도시 및 환경계획에서는 국지적 기후에 미치는 부정적인 영향을 줄이고 긍정적인 영향을 지속시킬 수 있는 계획 도출이 필요하다. 본 연구는 서울의 도시 및 환경계획 수립을 위해 국지 기온과 바람의 흐름을 고려하여 현실적인 기후분석지도의 개발을 목적으로 수행되었다. 서울기후분석(Climate Analysis Seoul, CAS) 지도는 서울의 도시환경 구조 변화 양상을 적시에 반영하기 위하여 도시기후 분석 및 기후지도 프로세스를 갖춘 전자지도(digital map)이다. 지면의 피복과 기복에 대한 분석자료와 중규모 기상모델인 MetPhoMod의 모의수행 분석결과를 바탕으로 찬공기 생성·이동·정체, 바람흐름, 열적 환경 등을 정량적으로 분석한 결과가 CAS 지도에 담겨있다. 본 연구에서 개발된 CAS를 이용함으로써 도시 개발이 기후에 미치는 영향의 분석 및 평가가 용이하게 되었다. 도시기후분석지도를 통해 도시 및 환경 분야의 계획 과정에서 삶의 질 향상을 위한 기후요소의 활용이 더욱 편리해 질 것으로 기대한다. It is needed to preserve good effects and to prevent bad influences on local climate in urban and environmental planning. This study seeks to develop climate analysis maps to provide realistic information considering local air temperature and wind flows. Quantitative analyses are conducted by CAS for the production, transportation, and stagnation of cold air, wind flow and thermal conditions by incorporating GIS analysis on land cover and elevation and meteorological analysis from MetPhoMod - a mesoscale weather model. The CAS helps The easier analysis and assessment of urban development on local climate. It will contribute to the better life of the people in cities by providing better understanding of the local climate to the urban space planners.

수도권 열섬 중심으로부터 교외까지의 거리 및 국지적 지표특성이 야간 기온분포에 미치는 영향

이채연 ( Chae Yeon Yi ),김규랑 ( Kyu Rang Kim ),안승만 ( Seung Man An ),최영진 ( Young Jean Choi ) 한국지리정보학회 2014 한국지리정보학회지 Vol.17 No.1

서울과 주변을 포함하는 수도권에서 발생하는 열섬현상의 특성들을 정량적으로 이해하기 위하여 GIS 및 AWS 관측 자료들을 이용하여 여름과 겨울 야간 기온분포의 공간 경향 그래프를 작성하였다. 또한 기온 변동성에 영향을 미치는 요인들과 31개 AWS 지점들의 야간 평균기온과의 상관성을 분석을 하였다. 그 결과, 야간 평균기온(2004년∼2011년) 최고지점과 최저지점의 차이는 여름 4.5℃, 겨울 7.1℃ 임을 확인하였다. AWS 지점들 주변의 국지적 지표특성과 기온과의 상관성 분석 결과, 지점별 야간 평균 기온과 반경 1km 이내의 인공피복의 상관계수가 여름(0.84)과 겨울(0.78) 모두에서 높게 나타나 지표면 피복이 중규모적인 도시 열환경 관리에 있어 다른 요인들보다 더 큰 영향을 주는 요인임을 확인하였다. 한편 수도권 야간기온에 대한 회귀모형을 변수선택법을 이용하여 개발한 결과 1km 규모에서 보다 200m 규모에서 상세한 지표특성 변수가 선택됨을 알 수 있었는데, 규모에 따른 모형의 설명력에는 큰 차이가 없었다. 따라서 200m 정도의 상세한 지표특성 자료를 이용하는 기후분석 모델의 구현이 가능함을 알 수 있었으며, 모델의 설명력은 1km 수준으로 분석하였을 때와 비슷한 수준인 57%(겨울)∼72%(여름)이었다. In order to understand the impacts of surface characteristics and the distance from the urban heat island center to suburban areas on the mean night time air temperature, we analyzed GIS and AWS observational data. Spatial distributions of mean night time air temperature during the summer and winter periods of 2004-2011(six years) were utilized. Results show that the temperature gradients were different by distance and direction. We found high correlation between mean night-time air temperature and artificial land cover area within 1km and 200m radii during both summer(R=0.84) and winter(R=0.78) seasons. Regression models either from 1km and 200m land surface data explained the distribution of night-time temperature equally well if the input data had sufficient resolution with detailed attribute including building area and height.

국지적 기상과 지형구조에서 나타나는 도로결빙위험 특성 연구

이채연(Chaeyeon Yi),이근희,안숙희,권혁기,양호진 대한지리학회 2020 대한지리학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.11

도시폭염 대응 온도저감 효과 추정에 관한 연구

이채연(Yi, Chaeyeon),양호진(Yang, Hojin),이광진(Lee, Gwangjin),배민기(Bae, Mingi) 한국측량학회 2021 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2021 No.11

본 연구에서는 청주시를 대상으로 열스트레스가 높은 지역을 발굴하고 폭염 피해에 대응하기 위해 그린루프(옥상녹화), 쿨루프(차열페인트), 쿨링포그(안개분사), 클린로드(도로살수), 도시녹지 시나리오를 적용하였다. 도시규모의 미기후해석모델링 기법을 이용하여 폭염피해저감 시설이 온도나 열쾌적지수를 낮추는데 효과적인지를 추정하였다. 단기적으로 시행되는 쿨링포그와 클린로드는 물을 이용한 일시적인 기온 감소의 효과를 나타내나 시간지연에 따라 약간 상승하는 경향을 보이며, 열쾌적지수(UTCI)를 낮은 수준으로 변화시킨다. 장기적으로 그린루프와 쿨루프는 건물 지붕표면의 알베도를 변화시켜 표면온도를 낮추는 효과가 있다. 쿨루프를 적용한 지역은 초기에 기온 감소의 폭이 크며, 낮 동안 일사량 및 복사량이 증가함에도 불구하고 기온상승 폭이 가장 약한 것으로 나타났다. 도시 내에서 열스트레스가 가장 높은 산업단지를 상세분석한 결과, 열쾌적지수를 낮은 수준으로 변경한 시나리오는 쿨링포그, 쿨루프, 도시녹지 조성 시나리오였다. 이 3가지 시나리오가 청주에서 가장 열방출이 높은 산업단지와 주변지역에 적합하게 구현된다면 도시의 열환경과 에너지 소비가 개선될 수 있다. 본 연구의 결과가 폭염저감 시설 설치 및 폭염대응 정책에 대한 의사결정에 대한 민감도를 높이는 데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

상세 공간정보를 활용한 국지기온 분석 개선 -서울 은평구 뉴타운을 사례로-

이채연 ( Chae Yeon Yi ),안승만 ( Seung Man An ),김규랑 ( Kyu Rang Kim ),최영진 ( Young Jean Choi ),( Dieter Scherer ) 한국지리정보학회 2012 한국지리정보학회지 Vol.15 No.1

도시의 국지기후 분석에 충분한 공간해상도의 정확한 분석을 위해서는 이를 지원할 정밀한 공간정보가 필요하다. 1~4m 해상도의 항공 LiDAR(Light Detection And Ranging) 자료와 KOMPSAT-2(Korea Multi-Purpose Satellite-2) 위성영상 자료를 이용하여 초고해상도(5m)입체적 지형·지면·토지피복 모델을 개선하였다. CAS(Climate Analysis Seoul)를 이용하여 도시내부의 지표면 속성비율과 건물의 밀집도·높이·면적에 따른 열적용량과 국지규모 기온을 분석하였다. 자료의 정밀도 향상 결과가 국지규모 기온 분석에 미치는 효과를 평가하기 위해, 개선이전 및 이후 국지기온 분석 결과와 ASTER 위성영상 지표면온도 및 지상 기온관측 자료를 각각 비교·분석하였다. 그 결과 개선이후 국지규모 기온분석 결과와 ASTER 지표면온도 비교시, 건물(BS)지역에서 높은(R=0.76) 상관관계가 나타났다. 지상 기온관측과의 비교에서도 그 편차가 개선이전 1.27K보다 개선되어 0.70K로 나타났다. 본 연구 결과로부터 초고해상도 공간정보가 현실을 잘 반영할 뿐만 아니라 이를 이용한 상세한 기온분석이 가능함을 알 수 있었다. 향후도시 개발·계획 시나리오에 대한 상세도시기후 예측 및 분석에 본 연구의 정밀한 지형·지면·토지피복 모델 기술 등이 활용될 수 있을 것이다. A higher spatial resolution is preferable to support the accuracy of detailed climate analysis in urban areas. Airborne LiDAR (Light Detection And Ranging) and satellite (KOMPSAT-2, Korea Multi-Purpose Satellite-2) images at 1 to 4 m resolution were utilized to produce digital elevation and building surface models as well as land cover maps at very high(5m) resolution. The Climate Analysis Seoul(CAS) was used to calculate the fractional coverage of land cover classes in built-up areas and thermal capacity of the buildings from their areal volumes. It then produced analyzed maps of local-scale temperature based on the old and new input data. For the verification of the accuracy improvement by the precise input data, the analyzed maps were compared to the surface temperature derived from the ASTER satellite image and to the ground observation at our detailed study region. After the enhancement, the ASTER temperature was highly correlated with the analyzed temperature at building (BS) areas (R=0.76) whereas there observed no correlation with the old input data. The difference of the air temperature deviation was reduced from 1.27 to 0.70K by the enhancement. The enhanced precision of the input data yielded reasonable and more accurate local-scale temperature analysis based on realistic surface models in built-up areas. The improved analysis tools can help urban planners evaluating their design scenarios to be prepared for the urban climate.

도시의 지표형태학적 특성에 기반한 지면미기후 분석

이채연(Chaeyeon Yi),안승만(Seung Man An),김규랑(KyuRang Kim),권혁기(Hyuk-gi Kwon),민재식(Jae-Sik Min) 한국기상학회 2016 대기 Vol.26 No.3