최근 급격한 기후 변화로 인해 도로 교통사고의 발생 빈도가 증가하고 있으며, 특히 겨울철에 자주 발생하는 도로 살얼음(블랙아이 스) 현상이 주요 원인 중 하나로 지목되고 있다. 도로살얼음의 형성 메커니즘은 다양한 요인에 따라 복합적으로 작용하며, 당시의 도 로 기상 조건과 도로의 기하학적 구조에 따라 얼음의 형태 및 강도가 결정된다. 그중에서도 도로 노면 온도는 도로살얼음 형성에 중 요한 요소로, 여러 나라에서 겨울철 교통안전 평가를 위한 주요 지표로 사용되고 있다. 그러나 현재 도로 노면 온도에 대한 명확한 정 의가 부족할 뿐만 아니라, 측정 방법에 따라 계측 편차와 온도 손실 등 여러 한계가 존재해 정확한 온도 측정이 어려운 실정이다. 이 에 본 연구는 지중 깊이에 따른 온도 데이터와 도로 기상 데이터를 결합하여 보다 정밀한 도로 노면 온도 예측 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다. 연구를 위해 지중 깊이 2cm, 3cm, 4cm, 5cm, 7cm, 9cm, 15cm, 20cm에 각각 온도 센서를 설치하였으며, 기상 데이터는 해당 지점에서 2m 떨어진 AWS(Automatic Weather System)를 통해 대기 온도, 습도, 강수량, 일사량 등의 정보를 수집하였다. 이를 바 탕으로 지중 온도와 기상 조건의 상관관계를 활용하여 노면 온도를 예측하는 방법론을 도출하였다. 본 연구의 결과는 도로 노면 온도 예측의 정확성을 향상시킬 뿐만 아니라, 새로운 접근 방식을 통해 노면 온도의 정의를 재정립하는 데 기여할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 기상청에서 운용중인 지중온도 관측소 자료를 이용하여 지중온도의 기후학적 변동 특성을 분석하였다. 또한 지중온도의 변동에 중요한 인자중의 하나인 강수(토양수분)가 지중온도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 습윤 해와 건조 해로 나누어 지중온도의 변동 특성에 대해서 분석하였다. 지중온도의 30년 평균값은 대부분 지역에서 깊이에 관계없이 14.4~15.0˚C를 보이고 있으며 공간적으로는 남부와 해안지역에서 상대적으로 높에 나타나 기온의 공간분포와 같이 U자 형태의 분포를 보이고 있다. 대기에 비하여 상대적으로 높은 열용량과 낮은 열전도도의 영향으로 깊이별 연 최고와 최저온도가 발생하는 날이 깊이에 따라 지연되어 5.0m 길이에서는 지표에 비하여 약 3개월 정도 늦게 나타나고 있다. 그 결과 1.0m 이하의 심부토양은 여름에는 열 흡수원으로, 겨울에는 열원으로 열원으로 작용하여 전체적으로 기온의 연 변동폭을 조절하는 역할을 한다. 도시열섬과 지구온난화의 영향으로 지중온도도 전체 깊이에서 기온과 같이 지난 30년 동안(1973-200) 약 0.3~0.5˚C/10년으로 상승하였다. 하지만 계절별 상승경향에서는 기온 (겨울)과 달리 봄철에 최대상승이 일어나고 있다. 또한 토양수분은 지중온도의 일 변동과 계절변동에 영향을 미치는데 지중온도의 변동성에 미치는 영향은 계절과 깊이에 다라 다르게 나타나고 있다. 봄에는 습윤한 해의 지중온도가 건조한 해보다 낮을 뿐만 아니라 변동성도 작게 나타나고 있다. 여름에 천부토양에서는 봄과 유사하게 나타났으나 1.0m 깊이 이하의 심부토양에서는 습윤한 해의 지중온도가 건조한 해보다 높을 뿐만 아니라 변동성도 크다. 하지만 겨울에는 전 지층에서 습윤한 해의 지중온도가 건조한 해보다 온도는 10%˚C 이상 높게 나타나고 있으나 변동성은 작게 나타나고 있다.

태양열 에너지의 효율적인 이용과 자동화 장치의 개발을 목표로 지중가온의 온도변화 특성을 실험. 분석한 결과는 다음과 같다. 1) 10월 13일의 1일 하우스 내기온이 주야간에 24℃의 차이가 있으며, 무가온시 지온변화는 지중 10 m 부근에서 6℃, 지중 20 cm 부근에서는 3℃정도의 차이를 보이고 있다. 2) 20시경에 내기온과 지온차가 가장 작은 것으로 나타났으며, 지중 20 cm 부근의 온도변화는 내기온이 가장 낮은 오전 7시부터 약 3시간이 경과된 오전 10시에 최저가 되었다 3) 가온수의 온도를 40℃, 50℃, 60℃로 변화하였을 때 지중 10 cm의 최저은도는 약 20℃ 지중 20 cm의 최저온도는 약 23℃로 나타나 가온온도가 40℃ 이상일 경우 가온온도에 따른 지중 10~20 cm사이의 온도차는 매우 작았다. 4) 지중 15~20 cm의 지온이 20℃가 되기 위해서는 가온수의 온도를 40℃ 이하가 되도록 설정하여야한다. 5) 가온수의 온도가 40℃, 50℃, 60℃이고 파이프 매설 깊이가 12 m일 경우 유입구와 유출구의 1일 평균온도차는 40℃일 경우 3.5℃ 50℃일 경우 4.4℃, 60℃일 경우 5.4℃정도로 이 구간에서 온도변화식은 T = 0.09591T＋2.5451(R2= 0.9966)로 거의 선형적으로 변화하였다. 6) 가온수 온도가 40℃의 경우 지중 15~20 cm, 50℃의 경우는 지중 13~19 cm, 60℃의 경우는 12~17 cm 부근이 경계영역으로 판단되었다. 7) 재배기간중 하우스 내기온을 11℃ 이상으로 유지하고, 가온수의 온도를 28℃로 순환 결과 지중 15 cm 이하에서 최저지온를 20℃ 이상의 온도를 유지할 수 있어 저온수공급에 의한 온도상승효과가 뚜렷이 나타났다. 8) 가온수의 온도를 28℃로 하여 지중가온 한 결과 지중 15~20 cm사이에 온도변화는 무가온구에 비하여 공히 4℃~7℃가 상승되었다.

Soil temperature (SoT) is one of the important climate elements for the land-atmosphere interactions. In this study, the climatic characteristics and trends of SoT were analyzed at nine locations for the period of 1966 to 2020. In addition, effect of precipitation on the interannual variations of SoT was also addressed. The monthly average of the SoT shows seasonal and interannual variations regardless of location. While there are some differences depending on the location and depth, the interannual variations of SoT occur more strongly at the shallow layer during summer comparatively other seasons. The strong negative correlation between SoT and precipitation of summer shows that the large interannual variations of SoT in summer is closely related to the strong interannual variations of precipitation of same season. According to the depth the range of SoT is larger in winter and summer and smaller in spring and autumn. Generally, air temperature and SoTs are increasing due to global warming. However, the increasing trend varies and depends on the location and depth of the study area. Most of investigation stations are revealed a strong increasing trend, particularly, at the shallow layer during summer season.