소규모주택정비사업 전·후 폭염기 열쾌적성 변화 시뮬레이션 연구 : 서울특별시 강북구 번동 411일대 모아타운 사업을 중심으로

국문 초록 (Abstract)

서울시는 지속적으로 노후 저층주거지 정비를 진행하고 있으나 열환경 및 열쾌적성 개선을 고려하고 있지 않다. 현재 폭염의 빈도와 열섬현상의 강도가 증가하고, 그 증가 폭이 상위권에 속한 서울시의 열환경 문제 해결 필요성이 커지고 있다. 이에 이 연구는 서울시 소규모정비사업 중 모아타운을 대상으로 정비사업 전·후의 폭염기 열환경 및 열쾌적성 변화를 정량적으로 분석하였다. 분석결과, 첫째, 관리구역은 M1 대비 M2에서 -12.27%, M3에서 –33.44%의 열쾌적성 완화 효과를 보였고, 슈퍼블록은 M2에서 -2.66%, M3에서 –12.19% 열쾌적성 완화 효과를 보였다. 둘째, 관리구역 경계로부터 최대 40m까지 완화 효과가 나타났으나, 전반적인 시간과 거리에서 열환경이 악화되었다. 셋째, 지표면 온도 분석결과 정비로 인해 온도는 상승하였지만 분포 빈도 범위가 좁아지는 것을 확인하였다. 넷째, 정비 후 풍속과 풍속의 분포 격차도 감소하였다. 다섯째, 정비 후 10시는 높이별 대기 온도가 개선되었으나 13시에는 대기 온도 상승 및 열섬현상이 발생하는 것을 확인하였다. 여섯째, 정비후 10시 높이별 열환경은 완화되는 것으로 확인되나 13시에는 악화되는 것으로 나타났다. 마지막으로, 존치구역 발생에 따른 열환경을 살펴보았고 저·중·고층의 혼합배치를 통해 열환경을 유리하게 할 수 있다는 것을 확인하였다. 마지막으로 위 결과들을 종합하였을 때, 정비를 통해 도시 열환경 개선이 가능하며, 밀도와 높이가 높을수록 도시 열환경에 악영향을 미칠 수 있다는 것을 확인하였다. 이 연구는 ENVI-met 시뮬레이션을 통해 소규모주택정비사업(모아타운)의 열환경 및 열쾌적성 변화를 정량적으로 확인하고, 실제 계획안을 바탕으로 분석하여 실증적인 제언을 하였다는 점에서 의의가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Although the Seoul Metropolitan Government has been continuously undertaking the redevelopment of aging low-rise residential areas, it has not sufficiently considered improvements to the thermal environment and thermal comfort. Currently, the frequency of heatwaves and the intensity of the urban heat island effect are increasing, with Seoul ranking high in these exacerbations. This underscores the growing necessity to address Seoul's thermal environment issues. Consequently, this study quantitatively analyzed the changes in the thermal environment and thermal comfort during heatwaves before and after the redevelopment project, focusing on the Moa-town project in the 411 Beon-dong area of Gangbuk-gu, Seoul, Korea.
The analysis revealed the following results: First, within the managed areas, thermal comfort mitigation effects were -12.27% in M2 and -33.44% in M3 compared to M1, while in the superblocks, the mitigation effects were -2.66% in M2 and -12.19% in M3. Second, mitigation effects were observed up to a maximum of 40 meters from the boundaries of the managed areas; however, overall, the thermal environment deteriorated over time and distance. Third, surface temperature analysis indicated that although temperatures increased due to redevelopment, the range of distribution frequency became narrower. Fourth, after redevelopment, both wind speed and the disparity in wind speed distribution decreased. Fifth, at 10 a.m. post-redevelopment, atmospheric temperatures by height improved, but at 1 p.m., an increase in atmospheric temperature and the occurrence of the urban heat island effect were observed. Sixth, the thermal environment by height at 10 a.m. after redevelopment was found to be mitigated, whereas at 1 p.m., it deteriorated. Lastly, the study examined the thermal environment resulting from the emergence of preserved zones and confirmed that a mixed arrangement of low-, medium-, and high-rise buildings can create a favorable thermal environment.
In conclusion, the comprehensive results indicate that urban thermal environments can be improved through redevelopment; however, higher density and building heights may adversely affect the urban thermal environment. This study is significant as it quantitatively confirmed the changes in the thermal environment and thermal comfort of the small-scale housing redevelopment project (Moa-town) through ENVI-met simulations and provided empirical recommendations based on actual planning proposals.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
• 1. 연구의 배경 1
• 2. 연구의 목적 4
• 제 2 절 연구의 범위 및 방법 5
• 1. 연구의 범위 5
• 2. 연구의 방법 7
• 제 2 장 이론적 고찰 및 선행연구 검토 8
• 제 1 절 소규모주택정비사업 및 CFD 프로그램 8
• 1. 서울시 소규모주택정비사업의 개념 및 분류 8
• 2. 소규모주택정비사업의 정류 및 특징 10
• 제 2 절 열환경 및 열쾌적성 평가방법 12
• 1. 열환경 및 열쾌적성 지수 정의 및 종류 12
• 2. 미기상 모델 ENVI-met 14
• 제 3 절 선행연구 검토 21
• 1. 저층주거지 열환경 21
• 2. 폭염기 도시지역 효율적 열환경 완화방안 22
• 3. 정비가 도시 열환경 및 열쾌적성에 미치는 영향 23
• 4. 선행연구의 시사점 및 차별성 27
• 제 3 장 분석의 틀 및 시뮬레이션 기초분석 29
• 제 1 절 대상지 선정 및 분석의 틀 29
• 1. 대상지 선정 29
• 2. 분석의 틀 31
• 제 2 절 대상지 현황 기초분석 34
• 1. 대상지 물리적 현황 기초분석 34
• 2. 대상지 비물리적 현황 기초분석 37
• 제 3 절 시뮬레이션 경계조건 설정 및 모델링 검증 39
• 1. 시뮬레이션 경계조건 설정 및 모델링 39
• 2. 시뮬레이션 결과 및 검증 42
• 제 4 장 정비사업 전후 열환경 및 열쾌적성 분석 44
• 제 1 절 구역별 열쾌적성 완화효과 비교분석 44
• 1. 관리구역 열쾌적성 완화효과 분석 44
• 2. 슈퍼블록 열쾌적성 완화 효과 분석 47
• 3. 관리구역 외곽의 거리별 열쾌적성 완화효과 분석 49
• 제 2 절 관리구역 열환경 및 열쾌적성 변화 분석 54
• 1. 정비 전후 지표면 온도 변화 분석 54
• 2. 정비 전후 풍속 변화 분석 57
• 3. 높이별 열환경 변화 분석 60
• 4. 샘플구역 열환경 및 열쾌적성 변화 분석 62
• 제 3 절 종합분석 및 시사점 65
• 제 5 장 결론 68
• 제 1 절 연구 결과의 요약 및 시사점 68
• 제 2 절 연구의 한계 및 향후 연구방향 71
• 참고문헌 72
• 국문초록 80
• ABSTRACT 82