서 론
도시화의 진행은 인간생활의 발전을 가져 왔지만, 친환경 적 원칙에 따른 개발보다는 도시 생활의 편리성과 경제원칙 을 중시함으로써 자연 생태계 훼손, 물순환 체계 훼손, 생물 다양성 감소 등 다양한 도시 문제를 유발하고 있다. 또한 도시지역의 엔트로피와 불투수 포장 증가, 도시 인공열 등 에 따른 도시열섬(Yoon et al., 2011)은 도시민들에게 열적 스트레스를 유발하는 동시에 생활의 질을 저하시키는 요인 으로 작용하고 있다.
온열환경에 대한 쾌적 상태란 일반적으로 열에 의해 스트 레스나 긴장감을 받지 않는 환경을 의미하며, 열적 쾌적성 의 정의를 미국공조학회에서는 “That condition of mind which expresses satisfaction with thermal environment” 즉, “열적 환경에 만족을 느끼는 마음의 상태”로 정의하고 있다(ASHRAE, 1981). 국내의 경우 온열환경에 대한 열적 쾌적성의 관한 연구는 주로 실외공간보다 실내공간을 중심 으로 이루어졌는데, 이는 실외공간의 경우 온열환경 구성요 소가 다양하고 인자들 사이의 상관관계가 복잡하고 아울러 다양한 인간활동 때문에 외부공간에서의 물리적 특성을 계 산, 예측하는 것이 매우 어렵기 때문으로 판단된다(Ryu et al., 2009).
지금까지 개발 혹은 활용되고 있는 열적 쾌적성 평가지표 로는 생체기후도, 습구흑구온도(WBGT; Wet-Bulb Globe Temperature), 불쾌지수(DI; Discomfort Index), 작용온도 (OT; Operative Temperature), 습윤작용온도(HOT; Humid Operative Temperature), 유효온도(ET; Effective Temperature), 신유효온도(ET*; New Effective Temperature), 신표준유 효온도(SET*; Standard New Effective Temperature), 예상 온열감(PMV; Predicted Mean Vote), 예상불만족율(PPD; Predicted Percentage of Dissatisfied), 일반적 온열기후지 수(UTCI; Universal Thermal Climate Index) 등이 있다 (Park, 2014).
이중 옥외공간 적용성을 위해 국내·외에서 다수의 연구가 진행된 지표로는 생체기후도(Lim and Lee, 1992; Yoon et al., 2011), 신표준유효온도(Jung et al., 2013), WBGT(Park et al., 2008) 등이 있는데, 생체기후도의 경우 인간의 쾌적 에 영향을 미치는 네 가지 요소인 건구온도, 상대습도, 복사 온도, 기류 사이의 상호관계를 그래프로 나타낸 것으로 국 내에서는 제주도(Lim and Lee, 1992)와 대전광역시(Yoon et al., 2011)를 대상으로 기초 연구가 진행되었으며, CSDH 와 HSDH는 기존의 외부환경 쾌적성 평가지표인 신표준유 효온도(Standard New Effective Temperature)를 기반으로 하여 평가 대상지역의 연간 외부환경의 각 시간별 결과를 산출하여 적용한 것으로 우리나라 전국과 홍콩을 대상으로 비교한 연구가 진행된 바 있다(Jung et al., 2013).
WBGT는 인체가 느끼는 감각적 온도를 수치로 표현한 것으로 주로 체육, 군사훈련, 노동분야에서 적용되고 있으 며, 다른 열적 쾌적성 지표에 비해 비교적 많은 연구가 진행 되고 있다. 관련 연구로는 WBGT를 활용한 폭염발생피해 저감 대책 연구(Park et al., 2008), 포장재 변화가 WBGT에 미치는 영향(Lee et al., 2010; Ju et al., 2010), 수목의 엽면 적 지수가 WBGT에 미치는 영향(Ju et al., 2004) 등이 있다. 그러나 WBGT의 경우 흑구, 건구, 습구온도만을 이용하여 열적 쾌적성을 평가한 지표이기에 인간의 착의량과 대사량, 지구의 평균복사온도, 풍속 등의 요인에 따라서 달라지는 열적 쾌적성을 대표하기에는 그 한계점이 있다(Park, 2014).
이에 대한 보완적 연구로 최근 들어 인간의 착의량, 대사 량, 평균복사온도, 풍속, 기온, 상대습도 등의 요인으로 열적 쾌적성을 측정하는 지표인 PMV와 UTCI를 활용한 연구가 일부 진행되고 있는데, PMV는 본래 실내 열적 쾌적성을 측정하는 지표이지만, 외부공간에 적용하고자하는 초기 시 도로 고려대학교 캠퍼스를 대상으로 공간별 열쾌적성을 평 가한 결과 개방된 공간에 비해 수목으로 차폐된 공간이 열 적 쾌적성이 양호하다고 제시하였으며(Lee et al., 2010), 이후 인간 열환경 지수(Human Thermal Sensation)를 이용 하여 조경계획 및 디자인 방법에 적용할 기법을 제시하는 연구가 이루어졌다(Park, 2012). UTCI는 실내조건에 주안 점을 둔 PMV의 문제점을 보완하기 위해 2001년도에 개발 된 열쾌적성 평가 지표로서(Hoppe, 2002) 국내에서는 이를 활용한 연구는 전무한 실정이었다.
이에 본 연구에서는 인천광역시 소재 학교 옥외공간 중 학생들의 휴식 및 활동량이 가장 많고, 높은 열과 낮은 열을 가지는 운동장과 녹지공간을 대상으로 열적 쾌적성 지표 중 인건의 착의량, 대상량, 지구의 평균복사온도, 풍속 등의 요인을 반영한 지표인 PMV와 UTCI를 이용하여 열적 쾌적 성을 측정하고 아울러 조경분야에서 흔히 사용되고 있는 WBGT와의 차이를 규명하고자 하였다. 이는 학교의 대표 적 외부공간인 운동장과 녹지공간의 열적 쾌적성 평가의 기초자료로 활용하고자 하였으며 또한 향후 외부공간 지표 선정의 기초자료로 활용하고자 하였다.
연구방법
1.연구대상지 및 측정지점
연구대상지는 최근 전국 시 ․ 도 기준 인구 증가율이 가장 높고 도심열섬화 및 건조화가 극심하면서 도심내 녹지가 부족한 인천광역시 일원 학교시설로 선정하였다. 일반적으 로 학교시설은 도심내 존재하는 녹지의 다양한 형태 중에서 녹지네트워크의 거점으로서 중요한 역할을 담당할 뿐만 아 니라(Guk, 2009), 도시ㆍ군계획시설의 결정ㆍ구조 및 설치 기준에 관한 규칙 제 89조 학교의 결정기준에 따르면 학교 시설은 근린주거구역단위로 설치하되, 근린주거구역의 중 심시설이 되어야 한다고 규정하고 있기 때문에(Yoon and Kim, 2004), 학교 옥외공간은 근린주거구역 내 중요한 녹지 자원으로서의 충분한 가치를 지니고 있어 많은 양의 녹지공 간을 확보하고 있다(Lee et al., 1997). 또한 학교의 특성상 학교 내 녹지가 조성되면 이를 오랫동안 유지할 수 있기 때문에 도시에 많은 면적의 녹지가 조성되는 효과도 거둘 수 있다(Kim, 2007).1
본 연구에서는 인천광역시 남구 및 남동구의 학교시설 중 녹지보전 및 녹화추진사업에서 선정된 학교 중 녹지의 양이 많은 학교시설(A학교, B학교)과 녹지의 양이 적은 학 교시설(C학교)로 구분하여 총 3개교를 선정하였다.
조사시기는 열적 스트레스가 가장 심한 여름철을 대상으 로 하고자 2013년 7월 ~ 8월까지 실시하였고, 이때 연구목 적과 부합되지 않는 날은 제외하였다. 본 연구에서 선정된 학교는 학교측의 요구로 인해 실제 학교명을 명시하지 않고 기호로 설정하였다.
2.측정 및 분석방법
본 연구는 학교의 옥외공간 중 학생들의 휴식 및 활동량 을 고려하여 여름철 기간인 7~8월 중 부적절한 날씨를 제외 한 10일간을 대상으로 오전 9시부터 17시까지 측정지점별 1분 간격으로 10분간 측정하였다. 측정시 모든 측정은 지면 에서 약 1.5m 높이에서 측정하여 인간이 지면으로부터 받는 영향을 고려하고자 하였다(Kim, 2008).
측정항목 중 기온, 상대습도, 풍향 및 풍속, 일사는 자동기상 관측기(Weather Stations 2000 Series, Spectrum Technologies Inc, USA), 기류는 열선 풍속계(Air velocity meter 954 5,TSI, USA)를 각각 활용하였고 흑구온도, 습구온도, 건구온 도는 측정지점별로 흑구온도계와 건 ․ 습구온도계를 설치하 여 기상요소의 측정과 동일하게 측정하였다. 착의량의 경우 각 학교별 특성에 따라 적용하였으며, 여름철에 착용하는 옷의 특성에 맞게 Clo치를 계산하였으며, 등교하는 교복, 속옷, 양말, 신발 등의 중량을 고려한 Kayoko and Kazuo(1981) 의 식에 따라 남자 0.53Clo, 여자 0.4Clo를 적용하였다. 남 자와 여자가 함께 다니는 학교의 경우는 학교의 남자와 여 자 학생수 비율를 적용하여 Clo치를 계산하였다. 대사량의 경우 CEN ISO 7730 기준에 의거하여 일반적으로 학생들 이 녹지공간을 산책하거나 운동장에서 가벼운 활동을 할 때의 대사량인 1.6MET (93W/m2°C)을 적용하여 계산하였 다. WBGT의 경우 흑구온도, 습구온도, 건구온도 등을 고려 하여 지수를 산출하였고, PMV, UTCI의 경우 기온, 상대습 도, 풍속, 평균복사온도, 착의량, 대사량 등을 고려하여 지수 를 산출하였다.
식재구조는 학교내 대표적 녹지를 선정하여 10m×10m 크기의 방형구 3개소를 설정하고 교목·아교목층은 수종명, 흉고직경, 수고, 지하고, 수관폭을 조사하였으며 관목층은 수종명, 수고, 수관폭을 조사하였다. 식재구조 조사결과를 바탕으로 녹지의 수직적인 층위구조를 간접적으로 파악하 고자 녹피율과 녹지이 풍부함을 정량적 자료로 산출하는 녹지 용적계수를 분석하였다. 녹피율은 각 조사구의 층위별로 목본 수종의 수관투영면적을 환산하여 백분율로 나타내었으며, 층 위간 또는 수종간 중복되는 수관투영면적과 잔디피복율은 고 려하지 않았다. 녹지용적계수(GVZ: Grüvolumenzahl)는 토 양기능과 식생을 고려한 지표를 이론화 한 것으로 1m2당 수목이 잎을 달고 있는 양으로 수관용적의 합계이다. 녹지 용적계수는 식생조사자료를 바탕으로 다음의 식에 근거하 여 계산하였다(K.I.C.T., 1996; Han, 2000).
측정된 자료는 시간의 흐름에 따른 열적 쾌적성의 변화량 을 파악하기 위해 Sigmaplot(V.11.0, Systat, San Jose, CA, USA)을 이용하여 그래프화 하였으며, 열적 쾌적성, 녹지의 양 등의 상관관계를 파악하기 위한 통계분석은 SAS program (V.9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)에 의해 이변량 상관계수 Pearson을 이용하여 상관성 분석을 실시하였다.
결과 및 고찰
1.학교별 기상특성 및 녹지현황
1)기상특성
A학교 기온의 경우 녹지공간에서는 저온역이, 운동장에 서는 고온역이 형성되었으며 상대습도는 녹지공간은 고습 역, 운동장에서는 저습역으로 나타났다. 이는 기온의 경우 식재지에서 저온역, 포장지 및 나지에서 고온역이, 상대습 도의 경우 이와 대응하는 형태로 저온역이 고습역으로 나타 났고, 고온역이 저습역으로 나타났다는 선행연구(Yoon et al., 2003)와 일치하였다. A학교 운동장의 경우 표면온도가 51.87°C로 다른 학교에 비해 매우 높게 나타났는데, 이는 에폭시 포장으로 조성된 운동장이 높은 열을 가지고 있어 다른 학교에 비해 다소 높게 나타난 것으로 예상되었다.
B학교 녹지공간의 기상특성은 A학교와 비슷한 수준이었 으며, 운동장의 경우 기온이나 표면온도, 일사, 흑구온도의 값이 다른 학교에 비해 높게 나타났다. 이는 운동장이 인조 잔디로 조성되어 있기 때문에 이와 같은 결과가 나타난 것 으로 판단되었으며, 마사토 포장으로 조성되어 있는 학교보 다 높은 열을 가지고 있어 다소 높게 나타난 것으로 사료되 었다.
C학교 녹지공간의 경우 흑구온도를 보면 A, B학교에 비 해 4 ~ 6°C 정도 차이가 나타나고 있는데, 이는 C학교의 녹피율 및 녹지용적계수가 다른 학교들에 비해 매우 낮기 때문에 이와 같은 결과가 나타난 것으로 사료되었으며, 운 동장의 경우 기온이나 표면온도, 일사, 흑구온도의 값이 A, B학교 보다 다소 낮게 나타났다. 이는 A, B학교와는 달리 C학교의 경우 운동장이 마사토로 조성되어 있기 때문으로 판단되었다.
이를 종합해보면, 녹지공간에서는 녹지의 양이 적을수록 고온역이 형성되어 열적 쾌적성의 수치가 높았으며 또한 운동장의 포장형태에 따라 열환경 수치 차이가 발생할 것으 로 예상되었는데, 즉 에폭시포장, 인조잔디, 마사토포장 순 서로 표면온도, 일사, 흑구온도의 값이 높기 때문에 운동장 의 포장형태에 따라 열적 쾌적에 차이가 발생한 것으로 판 단되었다.
2)녹지현황
학교별 녹지현황은 Table 1과 같으며, 모든 학교의 녹지 율은 학교녹지조성 관련법에서 규정하고 있는 15% 이상의 녹지확보 기준을 상회하는 수치이었다. 또한 인천광역시에 서 2006년도 녹화사업을 시행한 남동구와 남구 학교시설 중 평균 녹지율은 19.34%로 나타나 본 연구대상지가 인천 광역시 남동구 및 남구의 학교시설 중 많은 양의 녹지를 확보하고 있는 것을 알 수 있었다(Lee, 2008). 특히 A학교 의 경우에는 평균 녹지율 대비 약 2.4배 높은 녹지율을 보이 고 있어 A학교가 매우 쾌적할 것으로 판단되었다. 녹지면적 의 경우 B학교가 18,694m2로 나타나 다른 학교에 비해 넓은 녹지면적을 가지고 있어 쾌적할 것으로 예상되었다. 녹피율 의 경우 A학교는 192.59%, B학교는 178.14%, C학교는 66.35%로 A학교와 B학교는 큰 차이가 없었으며, C학교의 경우 A학교 보다 약 2.9배 정도의 낮은 녹피율을 보여 다른 학교들 보다 불쾌적할 것으로 예상되었다. 녹지용적계수의 경우 A학교는 4.71m3/m2, B학교는 3.34m3/m2, C학교는 0.38m3/m2로 나타났으며, A학교와 B학교는 인천광역시 녹
지보전 및 녹화추진 사업에서 선정된 남동구 및 남구 학교 시설의 평균 녹지용적계수인 1.59m3/m2를 상회하는 수치이 었다(Incheon, 2004). 이를 종합해보면 녹지율, 녹피율 및 녹지용적계수는 A학교 > B학교 > C학교 순으로 높은 결과 이었으며, B학교의 경우 많은 녹지면적을 보유하고 있는 것으로 나타났다.2
2.학교별 운동장과 녹지공간의 열적 쾌적성 특성
1)일반적 온열기후지수(UTCI)
UTCI의 적용범위는 추위와 열을 고려하여 총 10개 등급 으로 구분되며(Hoppe, 2002), 9~26°C를 쾌적범위로 설정 한 후 26~33°C는 일반적인 열 스트레스, 33~38°C는 강한 열 스트레스, 38~46°C는 매우 강한 열 스트레스, 46°C를 초과하는 경우 극심한 열 스트레스로 분류하고 있다. 열 뿐 만 아니라 추위에 대한 등급 사례는 본 연구목적과 부합되 지 않기 때문에 제시하지 않았다.
학교별 UTCI를 조사분석한 결과, A학교 녹지내 식재공 간은 하루 평균 33.83°C로 강한 열 스테레스 범주에 속하지 만, 일반적인 열 스트레스의 범위인 26 ~ 33°C에 가까운 수치를 보이고 있었고, 운동장은 하루 평균 42.94°C로 매우 강한 열 스트레스의 범위인 38 ~ 46°C에 속해 매우 불쾌적 한 수준이었다. B학교는 녹지공간의 경우 하루 평균 32.3 0°C로 일반적인 열 스트레스의 범위인 26 ~ 33°C의 수치를 보였으며, 운동장에서는 하루 평균 40.66°C로 매우 강한 열 스트레스의 범위인 38 ~ 46°C의 속해 A학교와 유사한 수준 이었다. C학교의 경우 녹지공간에서는 하루 평균 35.68°C 로 강한 열 스트레스의 범위인 33 ~ 38°C의 수치이었으며, 운동장에서는 하루 평균 42.02°C로 매우 강한 열 스트레스 의 범위인 38 ~ 46°C에 속하고 있었다. 학교내 녹지공간과 운동장의 UTCI 측정결과, 녹지공간의 쾌적상태는 B학교가 가장 양호하였고 다음으로 A학교, C학교 순이었다. 운동장 의 경우 3개 학교 모두 불쾌적한 수준인 매우 강한 열스트레 스를 받는 범위에 해당하였다.
선행연구의 경우 여름철 열 스트레스가 가장 심할 때 녹 지에서는 일반적인 열 스트레스 이하의 수치로 나타난다는 연구결과와 미루어 볼 때(Chi Shing and Melissa, 2014), 연구대상지로 선정한 3개 학교 모두 쾌적 범위를 벗어나 열 스트레스가 발생하는 수준이었으나, UTCI의 개발이 우 리나라와 기후적 요인이 다른 외국을 대상으로 하였기 때문 으로 사료되므로 향후 더 많은 국내의 다양한 요소들에 대 한 자료를 축적한 연구가 이루어져야 할 것이다. Kum et al.(1998)은 고령자와 청년이 선호하는 온도를 비교하여 난 방시 한국인의 쾌적범위는 Ashrae의 쾌적범위보다 다소 고 온 지향적인 경향을 나타낸다고 제시하였으며 Kim et al. (1999)은 우리나라 사람이 느끼는 쾌적범위가 외국기준으 로 계산된 값보다 다소 좁은 범위를 나타낼 수 있다고 제시 하는 등 기존 제시된 열적 쾌적성 지표가 외국인을 기준으 로 개발된 측면이 있어 우리나라 사람들이 실제로 느끼는 열적 쾌적범위에 대한 연구가 더 많이 이루어져함을 뒷받침 하고 있다.3
2)예상온열감(PMV)
인체는 높은 온도 혹은 낮은 온도에 노출될 때, 여러 가지 즉, 정신적, 생리적, 화학적 변화를 야기하며 높은 온도에 노출되었을 때에는 피부의 온도를 낮추기 위해 순간적으로 많은 양의 땀을 흘리게 된다(Joung et al., 2013). 이처럼 인체의 야외활동에는 온열환경이 중요하며 학교와 같은 공 간에서는 교육적 측면을 고려할 때 온열환경의 중요성이 매우 높은 실정이다.
PMV의 경우 덴마크 공과대학의 Fanger교수가 1967년 에 개발한 이론으로 ISO 7730으로 채택되어 세계적으로 널리 쓰이고 있는 지표이다. 분류 척도는 -3 ∼ 3까지 총 7개로 구분되며, 0일 때 불만족율 5%, -1 < PMV < 1일 때 불만족율 25%, -2 < PMV < 2일 때 불만족율 75%, -3 < PMV < 3일 때 불만족율 100%에 해당한다.
학교별 PMV를 살펴보면, A학교의 경우 녹지공간에서는 일평균 1.91의 수치로 예상불만족율 75% 이하로 나타났으 며, 운동장에서는 일평균 3의 수치로 예상불만족율 100%로 나타났다. 운동장에서는 학생들이 활동하는 9시부터 16시 까지 모두 예상불만족율 3.00의 수치를 보여 매우 불쾌적한 상태로 분석되었다. ISO 7730(1994)에서 권장하는 범위인 -0.5 < PMV < 0.5일 때 예상불만족율이 10%일 때를 최적 쾌적조건으로 정하고 있으므로 이를 고려할 때, 녹지공간이 운동장보다는 예상불만족율이 낮지만, ISO 7730의 기준에 는 못 미치는 수준이었다. B학교의 경우에도 녹지공간에서 는 하루 평균 1.76의 수치로 예상불만족율 75% 이하로 나 타나 A학교와 같이 최적 쾌적조건에는 해당되지 못 하였으 며, 운동장에서는 일평균 3.00의 수치를 보여 예상불만족율 100%로 나타나 A학교와 일치하는 결과로 매우 불쾌적하였 다.
녹지량이 적은 유형인 C학교의 경우 녹지공간에서는 일 평균 2.66의 수치로 예상불만족율 100%에 가까운 수치이 었으며, 특히 기온 및 일사 가장 높은 13시와 14시에 경우 예상불만족율 100%로 나타나 불쾌적한 것으로 사료되었 고, 이는 C학교 녹지공간내 식재된 수목의 녹피율 및 녹지 용적계수가 다른 학교에 비해 낮은 것으로 판단되지만, 추 후 더 많은 요인에 대한 연구가 보완되어야 할 것이다. 운동 장의 경우 하루 평균 3.00의 수치를 보여 예상불만족율 100%로 나타나 A학교, B학교와 일치하는 결과로 매우 불 쾌적하였다.
3개 학교의 PMV를 종합한 결과, 녹지공간의 경우 녹지 량이 많은 유형인 A학교와 B학교는 일평균 1.76~1.91의 수치로 분석되어 예상분만족율 75%이하 수준이었으며 녹 지가 적은 C학교의 경우 일 평균 2.66으로 예상불만족율 100%로 가까운 수치로 분석되었다. 운동장의 경우에는 3개 학교 모두 일 평균 3.00의 수치를 보여 예상분만족율 100% 이었다. 기존 연구에서도 온열감 측면에서 산림이 도시보다 그리고 녹지가 포장지역보다 더 시원하고 더 쾌적하다 (Takayama et al., 2005)는 결과와 유사한 경향이었고 특히 Harazono et al.(1990)의 동일한 녹지지역에서 기류 등의 요인 등이 유사할 경우 녹지의 밀도, 녹지량에 따라 온열쾌 적감이 달라진다는 연구결과를 미루어볼 때, 기류, 외기온 도, 일사 등의 요소들이 유사할 경우 PMV를 쾌적상태로 유지하기 위해서는 기류가 정체되지 않도록 하면서 녹지량 증대를 유도해야 할 것이다.4
3)습구건구온도(WBGT)
WBGT의 경우는 체육분야, 군사훈련분야, 노동분야 등 에서 적용되고 있으며, 특히 군사훈련시 많이 활용되고 있 고, 31°C 이상이 되면 옥외훈련 및 활동이 제한되고 있다 (Park et al., 2008).
학교별로 살펴보면, A학교 WBGT의 경우 녹지공간에서 는 일평균 26.15°C로 옥외활동이 제한되지 않았으며, 운동 장에서는 일평균 31.67°C로 옥외활동이 제한되는 결과로 나타나 운동장에서 매우 불쾌적할 것으로 예상되었다. B학 교 WBGT의 경우 녹지공간에서는 일평균 29.92°C로 옥외 활동이 제한되지 않았으며, 운동장에서는 일평균 34.53°C 로 옥외활동이 제한되는 결과로 나타나 A학교와 일치하는 경향이었다. C학교 WBGT의 경우 녹지공간에서는 일평균 31.38°C로 옥외활동이 제한되는 결과이었으며, 운동장에서 도 일평균 33.51°C로 나타나 옥외활동이 제한되는 결과로 나타났다.
녹지지역에서 측정한 WBGT는 A학교(평균 26.15°C), B 학교(평균 29.92°C), C학교(평균 31.38°C)의 순으로 나타나 녹지량이 많은 학교내 녹지일수록 WBGT가 낮은 경향이었 다. 이는 열환경 조절 효과에서 수목이 태양 일사를 차단하 여 흑구온도를 낮추는데 기인하는 것을 알 수 있었으며, 수 목의 엽면적지수(LAI)는 WBGT는 매우 높은 상관성을 나 타내었다는 선행연구와 일치하는 결과이었다(Ju et al., 2004). 아울러 여름철 외부공간에서 녹음수 식재만으로도 WBGT를 낮출 수 있다고 제시한 Yamada et al.(2000)의 연구결과를 뒷받침하고 있다.5
4)열적 쾌적지표간 비교 종합
학교 외부공간의 쾌적성은 시원함과 같은 온열감의 영향 을 크게 받고(Joung et al. 2013) 기류의 상태, 녹지의 유무 와 녹지량에 따라 달라질 수 있으므로 열적 쾌적지표 선정 시에는 이를 반영한 지표를 활용하여야 한다. 본 연구에서 학교 외부공간의 열적 쾌적성을 평가하기 위해 선정한 3개 의 지표 중 WBGT는 조사대상지로 선정한 3개 학교의 녹지 공간은 평균 26.15∼31.38°C로서 운동장 평균 31.67∼ 34.53°C보다 낮아 운동장에 비해 쾌적한 수준이었지만, 그 차이는 미미한 수준이었다. 이는 WBGT 산정시 기온, 상대 습도, 평균복사온도 및 풍속 등의 고려가 되지 않아 이러한 결과가 나타난 것으로 판단되었다(Kim, 2008). 또한 불쾌 적의 기준이 모호하고 착의량 및 대사량의 고려가 없어 인 간을 고려한 열적 쾌적지표로 사용하기에는 무리가 있을 것으로 사료되었다. PMV의 경우 국내 · 외 모두 실내의 열적 쾌적성을 측정하는 지표로만 사용되어졌으며, 예상불 만족율 100%의 수치인 3.00보다 높은 수치의 값도 모두 3으로 기입되기 때문에 녹지공간과 같은 낮은 열을 가지는 곳에서는 비교가 가능하지만 높은 열을 가지는 운동장에서 는 비교가 불가능해 실외에서 적용하기는 힘들 것으로 판단 되었다. 또한 ISO 7730(1994)에서 권장하는 범위인 -0.5 < PMV < 0.5일 때 예상불만족도가 10%로 가장 낮게 나타 나 이때를 최적 쾌적조건으로 정하고 있는데, 피험자의 불 만족율을 근거로 도출된 쾌적 범위는 기존문헌에서 제시하 는 쾌적 범위와 비교하였을 때 중립점의 온도는 크게 변화 하지 않았으나, 그 범위가 확장됨을 확인할 수 있었다. 이를 통해 실내 환경을 기준으로 작성된 기존의 온열쾌적감지표 로 옥외공간의 평가에 적용할 경우, 결과적으로 열적인 불 쾌감에 대해 과대평가가 발생하므로 옥외공간에서의 온열 쾌적성에 대한 적절한 평가지표의 개발이 요구된다는 선행 연구 결과(Lim et al., 2008)의 관점에서 볼 때 실외에서는 적용하기 힘들 것으로 판단되었다.
2002년 개발된 UTCI의 경우 계산된 온도의 범위가 넓어 열적으로 낮은 열을 가지는 녹지공간뿐만 아니라 높은 열을 가지는 운동장에서도 비교가 가능하여 실외에서 적용이 타 당할 것으로 판단되었다. 특히 기상청과 조경 및 도시계획, 건축 등에서 활용가능한 열환경 지수는 체감온도, 불쾌지 수, 열지수, WBGT 지수 등이 있으나 이들 지수들은 인간 열환경을 결정하는 기온과 습도, 풍속, 태양복사에너지, 지 구복사에너지 분석에 모두 포함하지 않으므로 조경계획과 디자인에 적용하는데 그 한계가 있다고 제시한 Park(2012) 의 연구결과를 토대로 유추할 경우 향후 조경공간을 포함한 옥외공간의 평가지표로 UTCI의 적용이 가능할 것으로 판 단되며 이를 위해 추후 많은 기초자료 확보가 필요할 것이 다. 현재 국내에는 UTCI를 고려하여 외부의 열적 쾌적성을 정량적 ․ 정성적으로 평가한 논문은 전무한 실정이기에 향 후 UTCI와 같은 열적 쾌적성 지표를 통해 외부환경의 실증 적인 연구들이 다수 진행되어야 할 것이다.
3.학교별 열적 쾌적성과 녹지와의 상관성 분석
학교별 열적 쾌적성 및 녹지 상관분석 결과 열적 쾌적성 지표인 UTCI는 PMV와 0.860의 상관계수를 보였으며, WBGT와 0.765, 흑구온도와 0.967, 일사와 0.863의 상관 계수를 보여 정의 상관관계로 나타났으며, 이는 PMV, WBGT, 흑구온도, 일사가 높을수록 UTCI도 열적 스트레스 가 많이 받는 불쾌적한 상태로 나타나는 것으로 판단되었 다. UTCI와 녹지구조의 상관성에서는 녹피율과는 -0.799 의 상관계수를 보였으며, 녹지용적계수와 -0.756의 상관계 수를 보여 두 항목 모두 부의 상관관계로 나타나고 있어 녹피율, 녹지용적계수가 높을수록 UTCI의 수치가 낮아져 쾌적한 상태로 유지할 수 있음을 알 수 있었다.
PMV의 경우 WBGT와 0.795의 상관계수를 보였으며, 흑구온도와 0.890, 일사와 0.687의 상관계수를 보여 정의 상관관계가 나타났으며, 이는 WBGT, 흑구온도, 일사가 높 을수록 PMV의 수치도 높아져 불쾌적할 것으로 판단되었 다. 또한 녹피율과는 -0.710의 상관계수를 보였으며, 녹지용 적계수와 -0.654의 상관계수를 보여 부의 상관관계로 나타 났으며, 이는 녹피율, 녹지용적계수가 높을수록 PMV의 수 치가 낮아지는 경향이었다.
WBGT의 경우 흑구온도와 0.851의 상관계수를 보였으 며, 일사와 0.681의 상관계수를 보여 정의 상관관계가 나타 났으며, 이는 흑구온도, 일사가 높을수록 WBGT의 수치가 높아져 불쾌적할 것으로 판단되었다. 또한 녹피율과는 -0.703의 상관계수를 보였으며, 녹지용적계수와 -0.804의 상관계수를 보여 부의 상관관계로 나타났으며, 이는 녹피 율, 녹지용적계수가 높을수록 WBGT의 수치가 낮아져 쾌 적할 것으로 판단되었다.
이상을 종합해 보면, UTCI, PMV, WBGT 모두 일사와 는 정의 상관관계를, 녹피율과 녹지용적계수와는 부의 상관 관계를 형성하고 있어 동일한 기상조건상에서 녹지량의 증 가가 열적 쾌적감을 양호하게 할 수 있음을 알 수 있었고 기존 선행 연구(Ju et al., 2008)와 동일한 경향으로 분석되 었다.
