개발제한구역의 변화가 주변지역의 열적 쾌적성에 미치는 영향 = Effects of development of greenbelt on thermal comfort of nearby area in Seoul metropolitan region

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 개발제한구역이 가지는 기능에서 기상측면에서의 영향을 고려하기 위해 열지수에 대한 변화 분석을 수행하였다. 수도권 일대의 개발제한구역 주변을 중심으로 2018년 8월의 폭염기간을 대상으로 하였다. 개발제한구역과 관련한 시나리오를 작성해 미래의 토지피복 변화를 예측하였고 현재 토지피복 조건을 포함해 토지이용 시나리오를 작성하였다. 온도와 상대습도를 모의하여 최종적으로 열지수를 산정해 시나리오 간 비교결과를 도출하였다. 이 과정에서 토지피복의 예측은 도시성장모형으로 이루어졌고 기상인자의 모의는 기상수치모델을 활용하였다. 시나리오 간의 비교는 T검정을 통해 수행되었다.
토지이용 시나리오는 [현재] 시나리오와 개발제한구역과 관련해 [보전] 시나리오 그리고 [개발] 시나리오로 구분하였다. 시나리오별 토지피복 자료는 [현재] 시나리오에서는 환경부 대분류 토지피복자료를 이용하고 개발제한구역 시나리오에서는 도시성장모형에서 개발제한구역의 존치여부에 따라 2050년까지 예측된 토지피복자료를 각각 이용하였다.
도시성장모형을 통한 결과는 2050년까지의 토지피복 변화 추세는 산림지역과 초지 그리고 나지에서 미약한 변화가 이루어지고 도시용지로의 전환이 주로 농지가 크게 감소하여 농지의 전용이 미래의 토지피복 변화에 주도적인 역할을 하는 것으로 나타났다. 또한 2030년경부터는 개발 가용지가 소멸되기 시작하여 도시화 속도가 감소하는 것으로 나타났다. 개발제한구역 시나리오의 비교에서는 [개발] 시나리오가 [보전] 시나리오 보다 더 많은 농지를 전용하는 것으로 나타나 개발제한구역 내부에 위치한 농지의 전용이 주로 활성화되는 것으로 나타났다. 수도권에서 도시영역으로의 전환은 주로 농지가 많이 분포하는 서북측과 경기도 남부 지역을 중심으로 활성화되며 토지피복의 변화는 산림지역보다 개발이 용이한 농지에서 주로 확산되는 것으로 나타났다. 개발제한구역의 존재 여부는 공간 구조적 측면에서 개발이 억제되어 도시의 비지적 성장을 초래하거나 완충지대 역할의 상실에 따른 연담도시권이 형성될 가능성이 존재해 기상측면에서의 이해의 폭을 넓히기 위해 열지수에 대한 분석을 수행하였다.
시나리오 간 열지수 비교분석 결과는 일관되게 미래의 토지피복 변화에 따라 열지수에 미치는 영향은 현재와 비교해 부정적인 것으로 나타났다. 개발제한구역 내부의 토지피복 변화는 더욱 부정적인 영향을 증가시키고 개발제한구역 존치 여부에 따라 미래 수도권의 열지수 환경에 다양한 수준의 영향력이 존재하는 것으로 나타났다. 개발제한구역의 존재에 따라 수도권 전체 영역에서 열지수 환경에 영향을 미치며 산림지역보다는 농지의 전환이 보다 크게 열지수 환경을 악화시키는 것으로 나타났다. 개발제한구역 내측의 서울 생활권역에 따른 구분에서는 개발제한구역 내부에서 도시적 용도로 전환이 많이 이루어진 서남권과 동남권 주변지역의 열지수 환경이 악화되는 것으로 나타났다. 이상의 결과는 개발제한구역의 존재는 기상측면에서 긍정적인 역할을 하며 주변 생활권에 쾌적한 열지수 환경을 제공하는데 기여하는 것을 보여준다.
본 연구의 결과는 개발제한구역은 주변의 토지피복 변화에 영향을 미치며 그로 인한 기상 환경의 변화는 주변지역에 상주하는 인간에게 다시 영향을 미치는 실증적 근거를 토대로 다음의 시사점을 도출하였다. 첫째 평가 시스템 구축을 위해 도시계획 수립 시 도시공간구조와 관련하여 토지이용 방향에 따라 변화되는 기상측면에서의 평가를 고려한 근거를 제시토록 하는 것이다. 둘째 대규모 개발사업 시 수행되는 환경영향평가 단계에서 토지이용 변화에 따른 기상측면에서의 면밀한 평가를 수행토록 하는 것이다. 셋째 개발가용지의 소멸은 수도권에서 개발제한구역의 개발압력 상승으로 이어지기 때문에 공간 빅데이터를 활용한 토지수요예측공급 모니터링 시스템을 활성화 하는 것이다. 마지막으로 개발제한구역의 미래를 규제할 수 없을 경우 기상‧기후변화의 측면에서 현재의 토지피복을 대체할 수 있는 요인을 찾는데 주력하는 것이다. 예를 들면 쿨루프의 설치나 옥상녹화를 대단위로 의무화하는 것이다.
이상의 내용은 공공부문의 역할을 강조한 것인데 이는 기상측면에서 개발제한구역의 변화가 초래하는 부정적인 결과나 이에 대한 개선 가능한 방안의 도출과 수행은 공익을 위해 제한적인 행위들을 의무화할 수 있는 국가적 규제가 이행되어야 하는 것에 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study conducted an analysis of the heat index change to take into account the influence of weather on the function of the greenbelt. The area around the greenbelt in the Seoul metropolitan area was covered by the heat wave in August 2018. To predict future land cover changes, scenarios related to the greenbelt were created and the estimated land cover data including the current land cover data was used. The temperature and relative humidity were simulated and finally, the heat wave was calculated to compare the results of each scenario. During this process, the SLEUTH (Slope, Land cover, Excluded, Urban, Transportation, Hillshade) urban growth model was used for prediction of the land cover and the meteorological numerical model was used for the simulation of the meteorological factors. Comparisons between scenarios were performed through T-tests.
Land use scenarios were divided into scenario, and [Conservation] scenario and [Development] scenario with regard to the greenbelt. The [Current] scenario referred to the hierarchically classified land cover data of the Ministry of Environment, and the scenario for the greenbelt used land cover data that was predicted by 2050 according to the presence of the greenbelt in the SLEUTH model.
The results of the SLEUTH model showed the trend of land cover by 2050 that there is a slight shift in the forest, grassland, and bare land, while the conversion from the farmland to urban land decreases mostly so that farmland conversion is to play a leading role in future land cover changes. In addition, the land development availability is predicted to decline accompanying the decreased urbanization rate by 2030. In the comparison of the scenarios for the greenbelt, the conversion rate of farmland in the [Development] scenario is higher than that in the [Conservation] scenario showing that farmlands located inside the greenbelt are more actively converted. The transition towards urban areas is mainly driven by the northwestern and the southern parts of Gyeonggi Province where it has large farmlands, and the land cover change mostly spread out in the farmland which is easier to develop than the forest area.
Since the presence of the greenbelt could cause the urban sprawl or loss of the role of the buffer zone creating a conurbation after the development is inhibited in terms of spatial structure, the heat index analysis was conducted to better understand in terms of the weather.
The results of the heat wave comparison between scenarios consistently showed that the effect on the heat index based on the land cover change in the future is negative in comparison with the present. Changes in the land cover within the greenbelt have more negative impacts and there are various levels of influence on the heat index environment of the future metropolitan area due to the presence of the greenbelt. The presence of the greenbelt affects the heat index environment in the whole ​​the metropolitan area, and the conversion of the farmland is more likely to worsen the heat index environment than the conversion of the forest. When it comes to the classification of near-Seoul area within the greenbelt, the heat index environment was much worsened in the southwestern and southeastern regions where the conversion from the greenbelt to the urban area occurred most frequently. These results showed that the presence of the greenbelt plays a positive role in terms of weather, and it contributes to providing a pleasant heat index environment in the surrounding area.
Based on the empirical evidence that the greenbelt affects the change of surrounding land cover and the weather change triggered by that have an impact on the people who reside in the area, the following implications were derived.
First, in order to construct the evaluation system, it is necessary to provide a basis for consideration of the meteorological aspect that changes according to the land use in relation to the urban spatial structure when establishing urban planning. Second, in the stage of environmental impact evaluation carried out in large-scale development projects, it is necessary to conduct a detailed weather assessment according to land use change. Third, since the disappearance of available development lands leads to the development pressure towards greenbelts in the metropolitan area, it is recommended to activate the land demand forecast supply monitoring system utilizing the spatial big data. Finally, if the future of the greenbelt area cannot be regulated, the focus must be on finding ways to replace the current land cover in terms of weather and climate change. This can be explained, for example, by requiring the installation of a cool roof or rooftop greening in a large scale.
The above discussion emphasized the role of the public sector, and it showed that in the meteorological aspect, the negative consequences of changes in development of the greenbelt, or the development of remedial measures, must be accompanied by national regulations that mandate restrictive practices for public benefit.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론
• 제 1 절 연구개요 1
• 1. 연구배경 및 필요성 1
• 2. 연구 목적 4
• 제 2 절 연구 방법 및 범위 5
• 1. 연구 방법 5
• 2. 연구 범위 7
• 제 2 장 문헌고찰
• 제 1 절 개발제한구역 11
• 1. 개발제한구역의 이용 11
• 2. 개발제한구역 이용에 관한 논의 14
• 제 2 절 토지피복과 기상‧기후 변화에 관한 논의 18
• 제 3 장 연구 모형과 설계
• 제 1 절 시나리오별 기상 모의 23
• 제 2 절 도시성장모형 25
• 1. 개요 25
• 2. 도시영역 성장의 유형 26
• 3. 입력 자료의 설정 31
• 4. 보정 41
• 5. 모형의 예측성 검증 43
• 제 3 절 기상수치모델 46
• 1. 개요 46
• 2. WRF 설정 47
• 제 4 장 분석결과
• 제 1 절 개발제한구역 시나리오별 도시성장 모의 51
• 1. 도시성장 모의 추세 51
• 2. 도시영역으로의 전환 53
• 제 2 절 열지수 변화 분석 59
• 1. 열지수 산출 및 분석방법 59
• 2. 열지수 분석범위 60
• 3. 검정 결과 61
• 제 5 장 결 론
• 제 1 절 분석결과의 종합 76
• 제 2 절 시사점 및 제언 79

참고문헌 (Reference)

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37. 중규모 기상모델 (WRF-ARW) 을 활용한 서울 시 옥상녹화와 쿨루프의 기온저감 효과 분석, 김희주, 이승재, 오규식, 서울도시연구, 19(2), 39-57, , 2018

38. 도시개발 시뮬레이션 모형을 이용한 수도권 개발제한구역 의 시가지확산 억제효과 평가, 최대식, 국토계획, 43(41), 61-75, , 2008

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40. 셀룰라 오토마타를 이용한 개발제한구역의 효과 분 석: 도시의 확산 및 인구증가, 환경오염을 중심으로, 오규식, 이상헌, 국토계획, 45(3), 61-75, , 2010

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