생명기후분석시스템(BioCAS)을 이용한 폭염 건강위험의 검증 - 서울시 건물규모를 중심으로 -

김규랑 ( Kyu Rang Kim ),이지선 ( Ji-sun Lee ),이채연 ( Chaeyeon Yi ),김백조 ( Baek-jo Kim ),브리타얘니케 ( Britta Janicke ),아힘홀트만 ( Achim Holtmann ),디터쉐러 ( Dieter Scherer ) 한국환경영향평가학회 2016 환경영향평가 Vol.25 No.6

생명기후분석시스템(BioCAS)을 이용하여 서울시 전역의 폭염사례일 기온, 인지온도(PT), 초과사망률(rEM) 분포를 분석하였다. 분석 해상도는 25m 였으며, 사례일은 2012년 8월 5일이었다. 분석 결과는 관측된 사망률 및 내원환자수 자료와의 비교를 통해 평가되었다. 2004년에서 2013년의 폭염 원인인 사망률 자료와 2006년에서 2011년의 국민건강보험공단의 폭염 내원환자수 자료를 이용하여 행정구별 폭염 건강위험 자료를 추출하였다. 자료 비교를 위한 공간 해상도는 사망률 및 내원환자수 자료의 해상도인 행정구 단위였다. BioCAS에서 분석된 사례일 최고 인지온도 및 초과사망률 분포 자료는 행정구별 공간 평균, 최대, 최소 및 누적값으로 변환된 후 건강피해자료와 상관분석이 수행되었다. 분석 결과 일 최고 인지온도 및 초과사망률의 공간 평균값은 건강피해를 설명하지 못하는 것으로 나타났다. 대신 일 최고 인지온도의 공간 최솟값은 사망률과, 공간 최댓값은 내원환자수와 상관관계가 있는 것으로 나타났다(각각 r=0.53, r=0.42). 즉, 밀집된 건물에 의해 생겨나는 공간 최댓값은 낮 동안의 일사병 발생과 내원환자수 증가에 영향을 주었고, 식생에 의해 나타나는 공간 최솟값은 밤 동안의 열 스트레스를 감소시켜 사망률에 영향을 주었던 것으로 판단된다. 한편 분석된 초과사망률(rEM)은 공간 최댓값과 내원환자수가 상관관계가 있었지만(r=0.52) 사망률과의 상관관계는 인정되지 않았는데, 이것은 연령별 인구구성 차이에 따른 기저 폭염위험도 차이 등 행정구별 불균일성을 고려하지 못한 한계가 나타난 것으로 판단된다. 개별 건물과 식생의 열적 효과는 공간 평균보다 최대, 최소 등 그 분포가 중요한 것으로 나타났다. 이러한 고해상도 분석기술은 도시의 건강영향평가를 통해 도시개발에 관한 경제성 분석에 활용이 가능할 것으로 기대된다 The Bio-Climatic impact Assessment System, BioCAS was utilized to produce analysis maps of daily maximum perceived temperature (PT_max) and excess mortality (rEM) over the entire Seoul area on a heat wave event. The spatial resolution was 25 m and the Aug. 5, 2012 was the selected heat event date. The analyzed results were evaluated by comparing with observed health impact data - mortality and morbidity - during heat waves in 2004-2013 and 2006-2011, respectively. They were aggregated for 25 districts in Seoul. Spatial resolution of the comparison was equalized to district to match the lower data resolution of mortality and morbidity. Spatial maximum, minimum, average, and total of PT_max and rEM were generated and correlated to the health impact data of mortality and morbidity. Correlation results show that the spatial averages of PT_max and rEM were not able to explain the observed health impact. Instead, spatial minimum and maximum of PT_max were correlated with mortality (r=0.53) and morbidity (r=0.42), respectively. Spatial maximum of PT_max, determined by building density, affected increasing morbidity at daytime by heat-related diseases such as sunstroke, whereas spatial minimum, determined by vegetation, affected decreasing mortality at nighttime by reducing heat stress. On the other hand, spatial maximum of rEM was correlated with morbidity (r=0.52) but not with mortality. It may have been affected by the limit of district-level irregularity such as difference in base-line heat vulnerability due to the age structure of the population. Areal distribution of the heat impact by local building and vegetation, such as spatial maximum and minimum, was more important than spatial mean. Such high resolution analyses are able to produce quantitative results in health impact and can also be used for economic analyses of localized urban development.

Weather-based statistical model to forecast initial inocula of airborne diseases

김규랑(Kyu Rang Kim),강위수(Wee Soo Kang),박은우(Eun Woo Park),최영진(Young-Jean Choi) 한국생물환경조절학회 2008 한국생물환경조절학회 학술발표논문집 Vol.17 No.1

알레르기 꽃가루 위험도 예보모델의 개발과 검증

김규랑 ( Kyu Rang Kim ),박기준 ( Ki Jun Park ),이혜림 ( Hye Rim Lee ),김미진 ( Mi Jin Kim ),최영진 ( Young Jean Choi ),오재원 ( Jae Won Oh ) 한국농림기상학회 2012 한국농림기상학회지 Vol.14 No.4

There are increasing number of allergic patients due to the increasing outdoor activities and allergenic pollens by local climate changes. Korea Meteorological Administration provides daily forecasts for pollen allergy warnings on the Internet. The forecast models are composed of pollen concentration models and risk grade levels. The accuracy of the models was determined in terms of risk grade. Pollen concentration models were developed using the observed data during from 2001 to 2006 and accuracy was validated against the data during from 2010 to 2011. The accuracy was different from location to location. The accuracy for most tree species was higher in April than that in May. The accuracy for weed species was higher in October than in September. Our result suggest that the models presented in this study can be used to estimate daily number and risk grade of pollens.

연구논문 : 전산유체역학모형에 근거한 미기상 바람환경 영향평가 시스템

김규랑 ( Kyu Rang Kim ),구해정 ( Hae Jung Koo ),권태헌 ( Tae Heon Kwon ),최영진 ( Young Jean Choi ) 한국환경영향평가학회 2011 환경영향평가 Vol.20 No.3

Urban environmental problem became one of major issues during its urbanization processes. Environmental impacts are assessed during recent urban planning and development. Though the environmental impact assessment considers meteorological impact as a minor component, changes in wind environment during development can largely affect the distribution pattern of air temperature, humidity, and pollutants. Impact assessment of local wind is, therefore, a major element for impact assessment prior to any other meteorological impact assessment. Computational Fluid Dynamics (CFD) models are utilized in various fields such as in wind field assessment during a construction of a new building and in post analysis of a fire event over a mountain. CFD models require specially formatted input data and produce specific output files, which can be analyzed using special programs. CFD`s huge requirement in computing power is another hurdle in practical use. In this study, a CFD model and related software processors were automated and integrated as a microscale wind environmental impact assessment system. A supercomputer system was used to reduce the running hours of the model. Input data processor ingests development plans in CAD or GIS formatted files and produces input data files for the CFD model. Output data processor produces various analytical graphs upon user requests. The system was used in assessing the impacts of a new building near an observatory on wind fields and showed the changes by the construction visually and quantitatively. The microscale wind assessment system will evolve, of course, incorporating new improvement of the models and processors. Nevertheless the framework suggested here can be utilized as a basic system for the assessment.

한반도 참나무 꽃가루 확산예측모델 개발

임윤규(Yun-Kyu Lim),김규랑(Kyu Rang Kim),조창범(Changbum Cho),김미진(Mijin Kim),최호성(Ho-seong Choi),한매자(Mae Ja Han),오인보(Inbo Oh),김백조(Baek-Jo Kim) 한국기상학회 2015 대기 Vol.25 No.2

대규모 도시 재개발에 따른 기상환경변화

김근회(Geun-hoi Kim),김연희(Yeon-Hee Kim),구해정(Hae-Jung Koo),김규랑(Kyu-Rang Kim),정현숙(Hyun-Sook Jung) 한국기상학회 2014 대기 Vol.24 No.1

일별 꽃가루농도에 대한 기상영향

이혜림 ( Hye Rim Lee ),김규랑 ( Kyu Rang Kim ),최영진 ( Young Jeanchoi ),오재원 ( Jae Won Oh ) 한국농림기상학회 2012 한국농림기상학회지 Vol.14 No.3

There has been increasing number of patients with asthma, rhinitis, and conjunctivitis due to the atmospheric pollution and global warming. In this study, we investigated daily observed number of pollens to establish a standardized method for the impact analysis of the climate changes on the number of daily pollens in Korea. Daily observed allergenic pollens of trees, weeds, and pine were analyzed during the period of 1998 to 2010(except 2006) in Seoul, Busan, Daegu, Gwangiu, Gangneung, and Jeju. They increased in large cities including Seoul during the last 12 years and the long-term trend may continue in the future. Daily concentration or amount of pollens was highly correlated with weather variables. Positive correlation was found between air temperature and the pollens although different relationships existed for different locations. Chill days were utilized to estimate the length of the pollen season in the future.

용문산 산악지역의 봄철 기온특성

천지민 ( Ji Min Chun ),김규랑 ( Kyu Rang Kim ),이선용 ( Seon Yong Lee ),강위수 ( Wee Soo Kang ),최종문 ( Jong Mun Choi ),홍순성,박종선 ( Soon Sung Hong ),박은우,김용삼 ( Yong Sam Kim ),최영진 ( Young Jean Choi ),정현숙 ( Hyun Sook Ju 한국농림기상학회 2014 한국농림기상학회지 Vol.16 No.1

본 연구는 경기도 양평군 용문면 연수리 계곡에서 관측을 통하여 봄철 용문산 계곡의 온도 및 바람의 시공간적인 특성을 밝히고자 하였다. 2012년 3월부터 5월까지 기온 및 2, 3차원 바람을 관측하고 자료를수집하였다. 연수리 계곡의 집중관측 자료를 분석한 결과, 용문산의 전기간 평균 기온감률은 -0.44℃/100m이며 맑은 날(-0.48℃/100m), 강수일(-0.41℃/100m, 흐린 날(-0.40℃/100m) 순으로 기온감률이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 기온상승률은 산 정상부분 (0.89℃/1시간)에서 탁월한 대기와의 혼합효과에 의한 영향으로 계곡하부(1.45℃/1시간)보다 낮게 나타난다. 맑은 날 야간에는 산사면을 따라 냉각된 공기가 흘러내리는 현상이 온도와 바람장을 통해 확인하였다. 또 한 계곡 저지대로부터 100-300m사이에서 온난대 형성도 확인 할 수 있었다. 산정상과 계곡하부에서 측정한 고도별 온도분포의 관측결과 계곡하부에서는 지면으로부터 1.5m까지 지면의 영향을 받는 냉기층이 존재함을 알 수 있었다. 관측 높이별 바람분포를 관측한 결과 풍속은 높은 곳(3.5m)에서 강하며 비슷한 고도에 위치한 지점이어도 종관풍의 영향을 많이 받는 지점은 국지적인 바람의 패턴이 뚜렷하게 나타나지 않고 있었다. This paper reviews the results of recent observations in the Yeonsuri valley of Mt. Youngmun during springtime (March to May) in 2012. Automated weather stations were installed at twelve sites in the valley to measure temperature and 2, 3 dimensional wind. We examined temporal and spatial characteristics of temperatures and wind data. The Yeonsuri valley springtime average temperature lapse rate between the top and bottom of the entire period is -0.44℃/100 m. It can be changed by the synoptic weather conditions, the lapse rates is greatest in order of clear days (-0.48℃/100 m), rainy (-0.41℃/100 m) and cloudy days (-0.40℃/100 m). In the night, the temperature inversion layer (thermal belt) and the cold pool are formed within the valley. In addition, we measured temperature and wind distribution from the bottom to 3.5 m, the cold layers existed up to 1.5 m, which were affected by ground mixed layer. The results will provide useful guidance on agricultural practices as well as model simulations.

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.

서울과 부산 거주자의 여름철 열 스트레스 인지 및 체온조절성 행동: 2021년과 2022년 비교 분석

주희영(Heeyoung Ju),김규랑(Kyu Rang Kim),이주영(Joo-Young Lee) 한국지역사회생활과학회 2023 한국지역사회생활과학회 학술대회 자료집 Vol.2023 No.5