3차원 미기상모형 Envi‐met을 활용한 가로수 유형별 보행자 온열쾌적감 분석에 관한 연구 Study on Impact Analysis of Thermal Environmental Index per Rodeside Tree Type Using ENVI‐meta
pp.96-97
급속한 도시화가 진행된 도심에서 가로녹지는 미기후조 절 기능, 환경공학적 기능, 건축적 기능, 미적 기능 및 생태 적 서비스 기능을 갖고 있으며 파편화된 도시녹지를 연결하 는 선형 녹지축이다. 더욱이 도시수목으로서 도시에서 발생 하는 이산화탄소 저장과 광폭의 도로 및 차량으로부터 발생 되는 인공열의 완충, 일사 차단 및 증산작용으로 수목 하층 부 이용자의 온열쾌적감을 증진시키는 역할을 하고 있다. 다양한 기능을 수행하는 가로수에 대한 연구는 일부 지자 체를 중심으로 한 가로수 현황 파악 및 개선과 가로수의 기능적 분석 및 생리적 연구가 진행되었고, 보행자의 보행 환경에 대해 미기후 실측을 통한 온열쾌적감 산정 등의 연 구가 진행되어 가로환경에서 미기후 조절에 가로수가 중요 한 역할을 한다는 것을 제공해 주었으나, 가로수 유형에 따 른 온도 차이 실측과 추정에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 가로수 유형별 온도 저감 효과와 온도 저감으로 인한 보행자의 온열쾌적감 차이를 밝히는 것을 목적으로 하였다. 본 연구의 결과는 향후 가로수 조성에 있 어 보행자의 온열쾌적감 만족을 위해 조성되어야 할 가로수 유형의 선정 시 기초자료로 활용가능할 것으로 판단되었다. 연구대상지는 노선이 길고 유형이 다양하여 본 연구의 대상지로 적합한 서울시 중 강남구, 송파구, 영등포구, 종로 구 4개구의 가로수 유형을 구분해 총 37개소 선정하였다. 조사구별 온도 실측은 하루 중 가장 온도가 높은 14~15시를 반영하여 정오부터 오후 4시 사이에 TES-1341을 활용해 차도측과 보도측의 온도를 각 10회씩 측정하였다. 또한, 조 사구별 가로녹지 식재현황에서는 조사구별 수종, 층위, 규 격 및 띠녹지를 조사하였다. 가로수 유형별 온도비교는 대표가로를 추출하여 실시하 였다. 대표가로는 측정된 온도 중 차도측 온도추이와 측정 된 시간을 고려하여 비교가능한 대상지를 선정하였고, 차도 측과 보도측의 온도차이를 산정하여, 가로수 유형별 온도저 감 효과를 도출하였다. 이를 토대로 시뮬레이션 적용 유형 및 공간구조를 분류하여 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레 이션은 독일의 Michael Bruse가 1998년에 개발한 3차원 미기후분석프로그램인 Envi-met 3.1을 사용하여 가로수 유 형별 온도 변화 및 온열쾌적감을 분석하였다. Envi-met은 도시환경의 토지피복, 식생, 대기간의 현상을 메쉬별 한 변 의 길이가 0.5~10m로 10초 단위로 시뮬레이션을 진행할 수 있는 3차원 미기후모델이다. Envi-met은 유체역학 및 열역학의 기본 법칙에 근거한 예측 모델로, 건물 사이와 주 변의 공기 흐름, 지표면과 벽체의 증발과 열교환 시스템, 난기류, 식물 변수간의 교환, 생물기후학, 입자 분산, 온열쾌 적감 등의 모의실험을 수행할 수 있다. 가로수 유형은 교목 1열, 교목 1열+관목층, 교목 1열+아 교목층+관목층, 교목 2열, 교목 2열+관목층, 교목 3열+아교 목층+관목층로 총 7개이었다. 유형별 대표가로 추출을 실 시한 결과, 대표가로는 13:00~15:30의 시간에 분포하였고, 차도측 온도는 약 35.0~36.0℃이었다. 상기 기준에 충족한 대표가로는 대방로-12(교목 1열), 대방로-14(교목 1열+관 목층), 당산로-3(교목 1열+아교목층+관목층), 우정국로(교 목 2열), 대방로-20(교목 2열+관목층), 영동대로-2(교목 3 열+관목층), 영동대로-6(교목 3열+아교목층+관목층)으로 구분되었다. 대표가로별 온도분포를 살펴보면, 대방로-12(교목 1열) 는 차도측 34.9~35.7℃(평균 35.42℃), 보도측 34.0~34.3℃ (평균 34.15℃) 평균값 차이 1.27℃, 대방로-14(교목 1열+ 관목층)는 차도측 35.5~35.9℃(평균 35.68℃), 보도측 33.7~34.0℃(평균 33.84℃) 평균값 차이 1.84℃, 당산로-3 (교목 1열+아교목층+관목층)은 차도측 36.0~36.3℃(평균 36.20℃), 보도측 33.1~33.4℃(평균 33.29℃) 평균값 차이 2.91℃, 우정국로(교목 2열)는 차도측 35.1~36.6℃(평균 35.86℃), 보도측 31.9~33.7℃(평균 33.24℃) 평균값 차이 2.62℃, 대방로-20(교목 2열+관목층)은 차도측 35.5~36. 1℃(평균 35.89℃), 보도측 32.9~33.4℃(평균 33.22℃) 평 균값 차이 2.67℃, 영동대로-2(교목 3열+관목층)는 차도측 37.0~37.6℃(평균 37.22℃), 보도측 35.2~35.5℃(평균 35.37℃) 평균값 차이 1.80℃, 영동대로-6(교목 3열+아교목 층+관목층)은 차도측 34.5~35.1℃(평균 34.87℃), 보도측 32.4~32.6℃(평균 32.51℃) 평균값 차이 2.40℃이었다. 각 대상지별 온도 실측온도의 경향은 녹지량이 풍부하고 층위 구조가 복층인 유형일수록 차도와 보도의 온도차이가 컸다. 실측 결과를 토대로, 교목 3열+아교목층+관목층으로 형 성된 영동대로(10차선 도로, 보도폭 15m)에 시뮬레이션 대 상지를 설정하여 오후 2~4시경을 대상으로 현재 가로수 유 형에 따른 온도변화와 온열쾌적감 분석으로 가로수 효과를 산정하고, 당해 대상지에 다른 가로수 유형을 대입하여 유 형별 차이를 살펴보았다. 영동대로-6은 교목 3열+아교목층 +관목층으로 교목층(양버즘나무)의 식피면적이 가장 넓어 보행지역의 대부분이 한여름의 가장 더운 시간대에도 온열 쾌적감(PMV)값이 0.4로 보행하기 쾌적하였다. 그러나, 일 사차단이 일어나지 않는 지역은 온열쾌적감 지수(PMV)값 이 2.8로 ‘뜨거움’을 느끼는 지역이 있었다. 다른 가로수 유형을 대입하여 가로수 유형별 효과를 살펴 본 결과, 교목층 식피율이 낮은 교목 1열, 교목 1열+아교목 층+관목층, 교목 2열, 교목 2열+관목층은 교목 3열+아교목 층+관목층 유형보다 쾌적함을 느끼는 지역이 감소하였고, 더위를 느끼는 지역이 상대적으로 늘었다. 이는 일사차단을 하는 교목층의 수관면적이 상대적으로 줄어든 것에 기인한 것으로 판단되었다. 다층구조의 효과를 분석하기 위하여, 교목층 식피면적이 동일한 교목 1열, 교목 1열+아교목층+관목층, 교목 2열과 교목 2열+관목층의 값을 비교한 결과, 교목 1열과 교목 1열 +아교목층+관목층에서의 보행환경의 차이는 미미하였다. 교목 2열과 교목 2열+관목층 유형의 비교에서 교목 2열 유 형은 일사차단이 없는 지역의 온열쾌적감 지수(PMV)값이 ‘뜨거움’인 3.0에 이르렀지만, 띠녹지가 조성된 교목 2열+ 관목층의 보도는 일사차단이 없는 지역의 온열쾌적감 지수 (PMV)값이 ‘따뜻함’을 느끼는 2.2~2.4, 혹은 ‘뜨거움’인 2.8로 교목 2열 유형보다 상대적으로 온열쾌적감 지수 (PMV)값이 감소하였다. 이는 관목층의 유무로 서측 도로에 서 이동하는 인공열이 띠녹지에 상쇄된 것으로 판단되었으 며, 적어도 교목 2열을 식재한 상황에서 관목층을 다층구조 로 조성했을 때 보행자의 온열쾌적감 측면에서 효과가 나타 나는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 가로수 조성이 가능한 광폭의 보도(폭 15m)에 서 보행자의 온열쾌적감을 고려하여 조성할 시 교목층의 식피면적이 높은 교목 3열의 효과가 가장 높았고, 교목 2열 +관목 유형으로 조성하여야 온열쾌적감 측면에서 효과가 있는 것으로 분석되었다. 교목층의 식피면적을 확보하는데 있어 주변 주민의 반대, 비용의 한계가 있을 시는 단층구조 의 가로수를 조성하기 보단 아교목층과 관목층을 식재한 다층구조로 조성하여 도로로 부터의 인공열을 차단해 주는 것이 온열쾌적감 지수(PMV)값을 0.2~0.8정도 감소시키는 효과가 있을 것으로 추정되었다.