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작성일 : 15-09-09 16:23
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쾌적한 도시를 위한 바람환경 연구
 글쓴이 : 이채연
조회 : 5,165  

[도시기후정보-] 쾌적한 도시를 위한 바람환경 연구


도시의 포장된 지표면과 고층건물은 사람이 실외 활동을 하는 데에 있어서, 대기오염물질이나 열에 의한 불쾌감을 줍니다. 건물이 밀집되어 있을수록 대류효과가 낮아져 바람이 정체되고, 오염물질의 분산이 충분하지 않게 되며, 열에 의한 스트레스가 높아지게 됩니다.


◆ 고밀도 고층건물의 도시 홍콩

홍콩에서는 도시의 건물구조 형태에 따라 대기환경의 열·바람·오염물질의 영향을 규명하는 연구를 진행하고 있고, 그 결과를 도시계획 및 환경관리에 구현하고자 하는 활용기술을 개발하고 있습니다.

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예를 들면, 건물 밀집지역에서 바람의 속도가 1.0 ~ 0.3 m/s 감소하게 되면 기온이 1.9증가하는 것과 같은 효과를 가져온다고 했습니다. 또한 여름철 열에 의한 스트레스를 낮추기 위해서는 1.6 m/s 정도의 바람이 필요하다고 했습니다(Cheng et al. 2011). 바람과 오염물질 분산정보를 이용하여 도시지역 대기환경을 개선하려는 시도는 도시 계획 및 환경관리의 근본 과제입니다.


◆ 바람환경 개선을 위한 건물구조 제안

Edward Ng et al.(2011) 연구에서는 전산유체역학(CFD)모델링과 기상 관측자료를 이용하여 아래와 같은 방법으로 홍콩의 건물구조에서 나타나는 바람특성을 규명하여, 건물밀집지역 바람환경을 개선하기 위한 구조적 형태를 제안하였습니다.

  · 건물지리정보로부터 지표면 거칠기특성 분석
  · 건물앞면비(Frontal Area Index)와 앞면밀도(Frontal Area Density) 산출
  · 층별 (보행자층, 건물층, 도시캐노피층) 앞면비·앞면밀도 개발
  · MM5CALMET을 이용한 중규모(1km) 및 상세(100m) 평균바람 분석
  · CFD모델을 이용한 보행자층에서의 상세 바람환경 분석과 검증
  · 도시계획·관리 관점에서 바람환경 개선을 위한 건물형태 제안

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건물사이 바람환경정보 산출

Chao Yuan et al.(2015)의 연구에서는 GIS기반 모델링으로 도시협곡에서 운동량 전달방법을 적용하여, 한 지점에서 보행자가 바람의 순환정도를 알 수 있는 새로운 지표 거리가중 앞면밀도(Lambda F point)’를 개발하였습니다. 그 결과를 이용하여 거리(street)별 연평균 순환정도를 지도로 도출하였습니다. 이러한 GIS기반 모델링 맵핑방식은 CFD모델링과 풍동실험과 비교할 때, 자원과 시간이 보다 적게 필요하고, 지표면 근처인 접지층 바람환경 설계를 최적화 할 수 있다고 하였습니다.

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도시에서 보행자 환경에서의 바람정보를 제공하기 위한 연구들은 간편한 바람영향평가 도구개발과 지도산출을 통해, 도시계획 분야에 가이드라인을 제시하고 있습니다. 오염물질 분산이 약한 지역, 열에 의한 스트레스가 높은 지역 등 쾌적도를 높이고 싶은 지역에 바람순환을 유도하는 도시설계가 필요하며, 우리의 도시에서도 이러한 도구와 가이드라인을 이용한 표준적인 도시 바람환경 정보가 제공되어야합니다.


 
<참고문헌>
Cheng, V., Ng, E., Chan, C., and Givoni, B. (2011). Outdoor thermal comfort study in a subtropical climate: a longitudinal study based in Hong Kong. International Journal of Biometeorology, doi:10.1007/200484-010-0396-z.
 
Ng, E., Yuan, C., Chen, L., Ren, C., and Fung, J. C. H. (2011). Improving the wind environment in high-density cities by understanding urban morphology and surface roughness: a study in Hong Kong. Landscape and Urban Planning, 101(1), 59-74.
 
Yuan, C., Norford, L., Britter, R., Yim, S., and Ng, E. (2015). A Modelling-Mapping Approach for Fine-Scale Natural Ventilation Evaluation in High Density Cities. 9th International Conference on Urban Climate proceeding.