서 론

최근 도시에서 발생하는 다앙한 환경문제 중 폭염과 미세 먼지는 심각한 사회문제로 이어지고 있다. 많은 분야에서 이를 해결하기 위한 접근들이 논의되고 있는데, 그 중 하나 가 바람길이다. 바람길은 일반적으로는 도시에서 흐르는 바 람의 길을 일컫는 말로써, 특히 도시 외곽의 산림에서 생성 되는 차고 신선한 공기를 도심으로 끌어들여 공기순환을 촉진(Eum, 2000;Son, 2019)함으로써 폭염과 미세먼지 개 선에 도움을 주는 계획요소로 알려져 있다.

바람길 계획은 일반적으로 차고 신선한 공기가 발생하 는 지역에서부터 열환경이 취약한 개발지역까지 찬공기가 이동할 수 있는 환경을 조성하는 것이다. 이 때, 가장 선행 되어야 하는 것은 차고 신선한 공기, 즉 찬공기(Kaltluft)가 생성되는 지역을 파악하고 이를 보전하는 것이다. 찬공기 는 지표면에서 일어나는 에너지 전환(복사 냉각)에 의해 생성되는 상층보다 낮은 온도의 공기를 의미(Verein Deutscher Ingenieure, 2003)하는데, 일반적으로 구름이 없 는 맑은 야간 시간, 즉 일몰 후부터 일출 전까지 발생한다. 보통 나지, 목초지와 같이 일교차가 큰 지표면에서 찬공기 가 가장 많이 생성되며 교목림 등의 산림지역에서는 일교 차가 크지 않아 그 생성량이 상대적으로 적은 것으로 알려 져 있다(Mosimann et al, 1999). 하지만, 동일 면적에서 초지보다 숲이 찬공기 생성에 기여하는 녹지면이 더 넓고, 산림지역은 생성된 찬공기가 경사면을 따라 이동하기에 유 리한 지형적 조건을 갖추고 있기 때문에, 경사지에 위치한 산림은 바람길 계획에서 큰 의미가 있다. 우리나라는 산림 이 국토면적의 약 63%을 차지하고 있으며 많은 도시지역 이 산지와 인접해 있기 때문에 바람길 계획을 통해 도시 열환경을 개선하고 미세먼지를 저감할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

국내에서 바람길에 대한 본격적인 연구가 시작된 것은 2000년부터(Eum, 2000;Kim et al., 2001)이다. 그 이후, 바람생성과 기능 평가에 대한 연구(Ryu et al, 2008;Jung et al., 2008, Lee, et al., 2012;Seo, et al, 2017;Eum et al., 2018), 도시계획, 환경계획, 주거계획 등에서의 활용을 위한 연구들이 수행되었고(Eum et al., 2001;Kim and Jung, 2005;Seo, 2009;Lee, 2012;Sin, 2012), 도시계획의 환경성 제고를 위한 가이드라인, 이상기후 등을 대비한 환 경생태계획 수립지침, 대기환경규제지역의 실천계획 작성 지침, 저탄소 녹색도시 조성을 위한 도시･군계획수립 지침 등 다양한 지침과 계획에서 바람길 도입을 명시해 왔지만, 구체적인 바람길 도입 방법에 대해서는 제시되지 못했다. 이는 식물이나 토양과 달리 유동적인 바람의 특성에 의해 공간에 명확한 구역을 설정하거나, 이를 토대로 법적 규정 을 마련하는 것이 쉽지 않기 때문이다.

최근 들어 산림의 녹색서비스 기능 강화를 목적으로 바람 길 활용에 대한 논의가 다시 활발해지고 있다. 제1차 산지관 리기본계획(2013~2017)에서는 도시를 둘러싼 산지로부터 차고 신선한 공기가 바람길을 따라 도시로 이동하여 열대야 를 완화하는 것을 ‘녹색에어컨’ 기능으로 정의하고, 지역별 녹색에어컨 기능 생성산지와 이동통로를 조사해서 녹색에 어컨 기능 생성산지 및 바람길을 확대･유지관리하기 방안 을 마련해야 함을 제안하였다(Korea Forest Service, 2013). 특히, 산지의 녹색에어컨 기능을 도시로 유도하기 위해 뒷 산에서 도시까지 연결되는 산줄기 연결망을 고려해서 그린 인프라를 조성할 것을 제안하였는데, 산림청은 이러한 그린 인프라 조성을 위해 2019년에 전국에서 도시 바람길숲 11 개소를 선정하고 바람길숲 조성을 지원하고 있다

이에 본 연구는 올해 바람길숲 설계 대상도시로 선정된 전주시를 대상으로, 전주시의 바람길 특성을 조사하고 이를 바탕으로 바람길 활용을 위한 관리방안을 제안하고자 한다. 이를 위해, 전주시와 주변 산림을 포함하도록 분석 범위를 정하고, 찬공기 흐름 및 찬공기 층 높이 등 찬공기 특성을 분석한 후 전주시의 주요 바람길을 제시하고자 한다. 또한, 이를 바탕으로 전주시 일대의 산지관리 및 도시계획 방안을 제안하고자 한다. 본 연구는 바람길숲 조성을 위한 기본계 획 수립의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

연구방법

1. 연구대상지

전주시의 전반적인 바람길 체계를 분석하고자, 전주시 외 곽 산지에 위치하며 전북의 동부산지 및 인위적 간섭이 심 한 서부 도심지와의 전이지역 산지인 만덕산(해발고도 763m), 원등산(713m)을 포함하는 지역을 분석지역으로 선 정하였다. 분석영역은 총 900㎢(30㎞*30㎞)의 면적을 가지 며, 분석해상도는 100m로 설정하였다(좌상단 198000, 269400; 우상단 228000, 269400; 좌하단 198000, 239400; 우하단 228000, 239400). 호남정맥에 위치해 있는 만덕산 및 원등산 일대에서 생성되는 찬공기가 주변 지역에 미치는 영향을 알아보고자 전주시 주변의 6개 지자체(완주군, 김제 시, 임실군, 익산시, 정읍시, 진안군)의 일부분을 포함하였 다. 남동쪽에 산림지역이 위치해 있고, 북서쪽 평지에 농업 지역이 위치해 있으며, 전주시의 많은 부분은 시가화지역이 다(Figure 1). 최근 30년(1981년~ 2010년)의 기후평년값 (Table 1)을 보면, 전주지역의 연평균 기온은 13.3℃로 인근 지역(군산, 임실, 남원)보다 높다. 반면, 풍속은 비교적 약한 편으로 연평균 풍속이 1.6㎧이며, 연중 정온 상태가 16.7％ 로 바람이 불지 않는 날의 비율이 높다.

2. 조사분석

본 연구를 위해 독일에서 개발된 찬공기 분석 모형인 KALM(Kaltluftabflussmodell)을 활용하였다. KALM은 바 람이 불지 않는 맑은 야간의 찬공기 흐름과 찬공기층의 높이 를 산정하는 모형(Schädler and Lohmeyer, 1994)으로, 일반 적인 기상모형과 달리 토지피복 및 지형 특성에 의해 야간에 생성되고 흐르는 찬공기, 즉 nocturnal drainage flow의 특성 을 분석하는 것에 특화되었다(Eum, 2019). 바람이 불지 않는 정온상태에서 토지피복과 지형적 특성이 찬공기 형성에 미 치는 영향을 파악하기 위해 활용되었는데, 복잡한 지형에서 의 찬공기 특성을 분석하는데 유용하기 때문에 분지지형인 독일의 Stuttgart(Ministerium fuer Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Wuerttemberg, 2012)의 바람길 계획 을 수립하는데 사용되었으며, 한국의 도시를 대상으로한 바 람길 연구(Eum and Son, 2016;Eum, 2019)에도 활용되었다.

일반적인 찬공기 분석 시간은 찬공기 생성이 이루어지는 야간시간(일몰 후~일출 전)인데, KALM 모형에서는 야간 6시간 동안을 시뮬레이션하며, 시간별(60분, 120분, 180분, 240분, 300분, 360분) 찬공기 흐름 및 찬공기층 높이를 산 출한다. 찬공기 흐름 및 찬공기층 높이는 주요 입력자료로 는 토지피복 및 지형자료가 활용되는데, 토지피복은 환경부 에서 제공하는 중분류 토지피복지도(2013년 제작, 축척 1:25,000)의 22개 유형을 모형 적용에 맞게 7개의 유형 (Suburb, Forest, Open land, City center, Water, Traffic area, Industrial area)으로 구분해서 활용하였다. 또한, 지형 자료는 환경부에서 제공하는 수치지도(2013년 제작, 축척 1:25,000)를 사용하였다(Eum, 2019).

한편, KALM 모형에서는 기온과 풍속 등 실측자료를 활 용하지 않고, 토지이용 유형별로 찬공기 생성과 흐름에 영향 을 미치는 4개의 매개변수(기온차, 찬공기 생성률, 거칠기 길이, 영변위 높이)가 활용된다. 본 연구에서는 기온차 및 영변위 높이는 KALM에서 제공하는 값을 동일하게 적용하 였으며, 지표면 거칠기 길이와 찬공기 생성률의 값은 한국의 도시구조적 특성을 고려한 Eum(2008) 및 Eum et al.(2011) 에서 제공하는 값을 활용하였다(Eum, 2019). Table 2는 본 연구에서 적용한 토지이용별 변수값을 정리한 것이다.

결과 및 고찰

1. 찬공기 흐름

Figure 2는 전주시 일대 야간 찬공기 흐름의 시간별 변화 를 보여준다. 시뮬레이션이 시작된 후 60분 경과 상황인 초기에는 대부분 지역에서 0~0.5㎧의 약한 풍속이 분포하 지만, 시간이 경과함에 따라 정맥에서 생성된 찬공기의 흐 름이 더욱 뚜렷하고 강해지고 있다.

Figure 3은 전주시 찬공기 흐름의 개요를 나타낸 것이다. 우선, 전주시 외곽 북동쪽 및 동쪽에 위치한 서방산 및 원등 산 일대에서 생성되는 찬공기가 소양천 및 농경지를 따라 강하게 흐르고 있는데, 이는 전주시로 유입되는 가장 중요 한 바람길이다(A). 이 바람길은 전주시 동쪽에 위치한 남고 산, 두리봉, 응봉산, 만덕산 일대에서 생성된 찬공기 흐름과 합류하는데, 특히 전주천을 따라 확대되어 전주시 중심 시 가지로 유입된다(B). 한편, 전주시 중심 시가지를 통과한 찬공기는 삼천 및 농경지를 따라 남쪽으로 흘러 모악산과 경각산 사이의 농경지 및 구이저수지를 통해 흘러나가고 있다(C). 이와 같은 전주시의 찬공기 흐름은 도시 외곽 산림 지역에서 생성된 찬공기가 도시 지역으로 유입되어 흘러나 가는 바람길의 기본개념을 잘 나타내는 사례이다.

Table 3은 전주시 행정구역 전체의 시간별 평균 찬공기 흐름의 변화를 보여주는 것이다. 0.44㎧ (60분)~0.91㎧ (360분)의 평균 풍속을 나타내고 있으며, 6시간 동안의 평 균값은 0.72㎧이며, 6시간 동안 0.47㎧가 증가했다(360분 -60분). 6시간 동안의 찬공기 평균 풍속을 전주시의 행정구 역별로 분류한 결과(Figure 4), 경원동 1가와 경원동 2가의 평균 풍속이 2.05㎧로 최대값을 나타내었다. 구역별로 보았 을 때, 경원동(경원동1가 및 2가 2.05㎧, 경원동3가 1.4㎧), 풍남동(풍남동1가 1.61㎧, 풍남동2가 1.11㎧, 풍남동3가 2.03㎧), 중앙동(중앙동1가 1.02㎧, 중앙동2가 1.37㎧, 중앙 동3가 1.76㎧), 고사동(1.59㎧), 전동(1.49㎧) 등 전주시의 시가지 지역에서 찬공기의 평균 흐름이 양호한 것으로 나타 났다. 반면, 주거･상업지역이 형성되어 있는 완산동 일대 (서완산동1가 0.28㎧, 서완산동2가 0.33㎧) 및 평화동 일대 (평화동1가 0.33㎧)가 찬공기 흐름이 비교적 약한 지역으로 분석되어, 찬공기 흐름을 개선할 수 있는 방안이 필요할 것 으로 판단된다.

2. 찬공기 층 높이

Figure 5는 전주시 일대 야간 찬공기 층 높이의 시간별 변화를 보여준다. 시뮬레이션이 시작된 후 60분 경과 상황 인 초기에는 대부분 지역에서 찬공기 층이 높지 않지만, 시 간이 경과함에 따라 계곡지형과 농경지를 중심으로 찬공기 층이 두꺼워지고 있다. 특히, 계곡부근에서 찬공기 층이 가 장 두껍게 형성되며 농경지 등 평지에서는 찬공기 층이 넓 게 형성되는 것을 알 수 있다.

Table 4 및 Figure 6은 전주시를 비롯해서 분석범위에 포함된 11개 행정구역의 찬공기층 높이를 비교한 것으로, 분석범위에 포함된 면적만을 기준으로 지역별 비교를 수행 한 결과이다. 계곡지형의 끝에 위치하며 찬공기의 확산이 용이한 평지가 많이 포함된 익산시(시간별 평균값의 6시간 평균: 70m)와 전주시(시간별 평균값의 6시간 평균: 50.4m) 에서 평균적으로 두꺼운 찬공기 층이 관찰되었다(Figure 6(a)). 이와 달리, 계곡지형이 포함되어 있는 완주군(시간별 최대값의 6시간 평균: 187.3m)과 전주시(시간별 최대값의 6시간 평균: 175m)에서 가장 두꺼운 찬공기 층이 생성되었 다(Figure 6(b)).

3. 전주지역의 바람길 활용방안

1) 전주 지역 일대의 산림 관리 전략

전주지역 일대의 찬공기 특성을 바탕으로 이 지역의 산림관 리방안을 산림과 지형 보전을 통해 찬공기 생성지역을 확보하 는 ‘온도조절 기능 보전지역’과 생성된 찬공기가 도심까지 확산될 수 있도록 도시계획적 전략이 필요한 ‘온도조절 기능 확대지역’으로 구분하여 제안하였다(Figure 7). 우선 차고 신선한 공기의 생성이 활발한 원등산, 만덕산, 경각산 일대를 ‘온도조절 기능 보전지역’으로 지정하여 보전해야 한다. 이 지역은 전주시 인근에 위치한 산지 중 차고 신선한 공기 생성이 가장 활발하며 전주시의 기온저감 잠재력을 확보하기 위해 개발을 금지하고 산림과 지형에 대한 보전이 필요하다.

한편, 진주시 인근은 ‘온도조절 기능 확대지역’으로 지정 하여 도시개발 과정에서 바람이 원활하게 흐를 수 있도록 계획해야 한다. 우선, ‘A지역’은 전주시로 유입되는 찬공기 의 가장 중요한 통로지역으로써, 이 지역에 위치해있는 농업 지역이 찬공기의 이동을 막는 개발행위로 변경되는 것을 전면 차단해야 한다. ‘B지역’은 전주한옥마을과 전주시청이 위치한 전주 도심에 가까운 지역으로써, 도심 안쪽의 공기순 환 정체를 더 악화시키지 않도록 동서학동 및 우아2동에 있는 계곡지역에서의 추가 개발을 피해야 한다. 또한, 풍남 동, 노송동, 인후동 등 산지에 인접한 지역에 대한 장기적인 재정비가 필요하다. 마지막으로 ‘C지역’은 전주시의 더운 공기와 대기오염이 흘러나가는 지역으로써, 시가화 개발을 지양하고 부득이한 개발이 추진될 경우 도시 전체의 바람순 환이 원활하게 이루어지기 위한 방안을 마련해야 한다.

2) 도시계획에서의 활용 방안

찬공기가 도심까지 확산될 수 있도록 도시계획적 전략이 필요한 ‘온도조절 기능 확대지역’ 중 전주 도심지의 원활한 찬공기 흐름을 유지하기 위한 방안은 Figure 8과 같다. 중앙 동 및 풍남동 일대는 전주한옥마을이 위치한 지역으로써 남고산 일대에서 생성된 찬공기가 전주천을 따라 원활하게 유입되는 지역이다(Figure 8①). 동서학동 일대에서도 찬공 기 흐름이 강하지만 인접해 있는 완산동, 서서학동, 평화동 에서는 그 흐름이 뚜렷하게 약해지고 있다. 이러한 찬공기 흐름을 개선하기 위해서는 중앙동, 풍남동, 동서학동에서의 찬공기 흐름을 유지･확대해야 한다. 이를 위해, 자투리 공간 녹화, 옥상녹화, 가로수 조성 등을 통해 도심내 충분한 녹지 가 확충되어야 한다. 하지만, 가장 중요한 것은 남고산 일대 계곡지형에서의 추가적인 개발을 반드시 피해야 한다. 현재 15층의 높은 아파트 단지가 산지접경지역까지 들어서고 있 음에 따라 생성된 찬공기가 흘러내려오지 못하고 있다 (Figure 8②). 대성동의 경우에도 제1종 일반주거지역이지 만 골짜기까지 개발이 이루어지고 있기 때문에 향후 이 지역 에서의 추가적인 개발을 반드시 지양해야 한다(Figure 8③).

한편, 2025 전주 도시기본계획(Jeonju City, 2012)에 따 르면 전주시 시가지내 도시공원과 외곽부 자연공원을 연계 하고 전주천 및 삼천을 중심으로 녹지축을 조성할 계획이 다. 이 과정에서 현재의 찬공기 흐름을 고려하여 녹지 조성 지를 선정하고 새로 개발되는 주거단지에서도 흐름을 연결 할 수 있도록 적절한 개발계획과 함께 충분한 녹지가 확보 될 수 있어야 한다. 특히, 주변 산림과 더불어 전주시의 찬공 기 통로인 주요 계곡의 지형에 대한 추가적인 훼손이 진행 되지 않도록 해야 한다.

3) 바람길 활용을 위한 제언

본 연구에서는 KALM 모형을 활용하여 전주지역의 찬공 기 특성을 분석하고, 이를 바탕으로 산림관리 및 도시계획 분야에서의 바람길 활용방안을 제안하였다. 하지만, 이러한 연구 결과를 실제 바람길 계획에 사용하기 위해서는 추가적 인 조사 및 분석이 필요하다. 우선, 추가적인 관측 및 기존 관측결과와의 비교를 통해 찬공기 분석 결과의 검증이 필요 하다. 그리고, 산림유형 및 특성에 따라 찬공기 생성 정도를 등급화하여 차등적인 산림보전 계획을 수립하기 위한 추가 적인 연구가 요구된다. 또한, 도시계획에서의 활용을 위해 서는 개발계획을 통한 바람길의 변화를 파악하여 개발이 도시의 바람길 특성을 어떻게 변화시키는지에 대한 비교 연구가 필요하다.