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ISSN : 1229-3857(Print)
ISSN : 2288-131X(Online)
Korean Journal of Environment and Ecology Vol.35 No.6 pp.659-668
DOI : https://doi.org/10.13047/KJEE.2021.35.6.659

Ventilation Corridor Characteristics Analysis and Management Strategy to Improve Urban Thermal Environment1

Ho-Yeong Moon2, Dong-Pil Kim3*, Young-Dal Gweon4, Hyun-Bin Park5
2Wetland Center, National Institute of Ecology, Changnyeong, 50303, Republic of Korea
3Dept. of Landscpae Architecture, Pusan National University, Miryang, 50463, Republic of Korea (kimdp@pusan.ac.kr)
4Managing Director, Inc. Hansung Engineering, Republic of Korea (somang23@hatmail.com)
5Dept. of Landscpae Architecture, Pusan National University, Miryang, 50463, Republic of Korea (phb1901@pusan.ac.kr)
* 교신저자 Corresponding author: kimdp@pusan.ac.kr
03/09/2021 12/11/2021 29/11/2021

Abstract


The purpose of this study is to propose a ventilation corridor management plan to improve the thermal environment for Busan Metropolitan City. To this end, the characteristics of hot and cool spots in Busan were identified by conducting spatial statistical analysis, and thermal image data from Landsat-7 satellites and major ventilation corridors were analyzed through WRF meteorological simulation. The results showed the areas requiring thermal environment improvement among hot spot areas were Busanjin-gu, Dongnae-gu, industrial areas in Yeonje-gu and Sasang-gu, and Busan Port piers in large-scale facilities. The main ventilation corridor was identified as Geumjeongsan Mountain-Baekyangsan Mountain-Gudeoksan Mountain Valley. Based on the results, the ventilation corridor management strategy is suggested as follows. Industrial facilities and the Busan Port area are factors that increase the air temperature and worsen the thermal environment of the surrounding area. Therefore, urban and architectural plans are required to reduce the facility's temperature and consider the ventilation corridor. Areas requiring ventilation corridor management were Mandeok-dong and Sajik-dong, and they should be managed to prevent further damage to the forests. Since large-scale, high-rise apartment complexes in areas adjacent to forests interfere with the flow of cold and fresh air generated by forests, the construction of high-rise apartment complexes near Geumjeongsan Mountain with the new redevelopment of Type 3 general residential area should be avoided. It is expected that the results of this study can be used as basic data for urban planning and environmental planning in response to climate change in Busan Metropolitan City.



도시 열환경 개선을 위한 바람길 특성 분석 및 관리 전략1
- 부산광역시를 사례로 -

문 호경2, 김 동필3*, 권 영달4, 박 현빈5
2국립생태원 습지센터 전임연구원
3부산대학교 조경학과 교수
4㈜한성개발공사 전무이사
5부산대학교 대학원 조경학과 박사과정

초록


본 연구는 부산광역시를 대상으로 열환경을 개선하기 위한 바람길 관리 방안 제안을 목적으로 한다. 이를 위해, Landsat-7 위성 열영상 자료와 공간통계 분석을 실시하여 부산광역시의 Hot spot과 Cool spot 지역 특성을 파악하였으며, WRF 기상모의를 통해 주요 바람길을 분석하였다. 그 결과, Hot spot 지역 중 열환경 개선이 요구되는 지역은 부산진구, 동래구, 연제구와 사상구 공업지역, 대규모 시설지역에는 부산항 부두로 나타났으며 주요 바람길에는 금정산~백양산~ 구덕산 계곡부로서 확인되었다. 이를 바탕으로 바람길 관리 전략을 제시하면 다음과 같다. 공업시설과 부산항 일대는 대기 온도 상승 요인으로서 주변 지역의 열환경을 악화시키므로 시설의 온도저감 및 바람길을 고려한 도시·건축계획이 요구된다. 바람길 관리가 필요한 지역으로 만덕동, 사직동 일대 산림에 대한 추가적인 훼손이 일어나지 않도록 하여야 하며, 산림과 인접한 지역의 대규모 고층아파트는 산림에서 생성된 차고 신선한 공기의 흐름을 방해하므로 금정산과 접해있는 제3종 일반주거지역의 신규·재개발에 따른 고층아파트 단지 조성은 지양해야 한다. 본 연구 결과는 부산광역 시의 기후변화에 대응한 도시계획 및 환경계획수립 시 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.



    서 론

    최근 도시지역의 급격한 산업화 및 인구 과밀화로 인해 생활환경이 날로 악화 되고 있으며 특히 미세먼지와 폭염은 심각한 환경문제로 인식되고 있다. 이러한 문제에 대응하기 위해 최근 도시계획에서 바람길에 대한 논의가 증가하고 있다. 바람길은 도시에서 흐르는 바람을 일컫는 말로써, 도시 외곽의 산림에서 생성되는 차고 신선한 공기를 도심으로 끌어들여 공기순환을 촉진(Eum, 2000;Son, 2019)하여 도시 열섬현상 및 미세먼지 개선에 도움을 주는 계획 요소이다. 해외 선진국에서는 바람길을 고려한 친환경 도시설계가 이루어지고 있는데 독일은 이미 연방건축법에서 바람길을 고려한 도시설계를 의무화하였으며 슈투트가르트(Stuttgart)의 경우 도시 개발에 바람길 반영을 통해 대기환경 개선이 입증된 대표적인 친환경 도시이다(Ministry of Environment, 2020).

    국내는 도시개발 사업 추진 시 바람길을 고려한 도시설계를 의무화 하고자 하는 노력이 있지만 바람길 평가를 위한 명확한 기준이 마련되어 있지 않아 부분적으로 반영되고 있는 실정 이다. 국내에서 바람길에 관한 연구는 2000년대부터 시작 되었는데(Eum, 2000;Kim et al., 2001), 다양한 기상 분석 모형을 활용한 바람길 연구가 진행되어 왔다. Song (2013)은 MetPhoMod를 활용하여 야간시간대의 지형과 공간적 특성에 따른 바람의 이동지역 및 정체지역 파악하여 공기순환성 개선 방안을 제시하였으며, Nam(2020)은 CFD(Computational Fluid Dynamics) 모형을 이용하여 바람길을 고려한 도시계획 가이드라인의 적정성을 검증하였다. 또한 Eum(2019a, 2019b)은 KALM(Kaltluftabflussmodell)을 활용하여 도시지역 찬공기 특성 분석을 통한 바람길 활용방안을 제시한 바 있으며, Ryu (2010)는 미규모 수준에서 ENVI-met 모델을 활용하여 건물, 식생 등 물리적 요소에 따른 바람장과 온도변화 모의를 통해 주택단지 내 공기흐름 개선으로 온도저감 효과가 높은 아파트 배치 형태를 제시하였다.

    최근 국토·환경 계획에서도 바람길 조성·관리에 관한 사항들이 포함되고 있는데 광역 및 시·군단위 기본계획에서는 비교적 세부적인 바람길 조성 방향을 제시하고 있는 반면, 국가환경종합계획, 지자체 환경보전계획 등에서는 아직 바람길 확보에 대한 내용이 권고 수준으로만 제시되고 있다 (Sung, 2020). 제1차 산지관리 기본계획(2013~2017)에서는 산지로부터 차고 신선한 공기가 도시로 이동하여 도시열섬을 완화하는 것을 ‘녹색에어컨’ 기능으로 정의하고, 이러한 기능을 하는 산지 및 바람길 확대 ․ 관리 방안이 마련되어야 함을 제안한 바 있는데(Korea Forest Service, 2013), 산림청은 이러한 녹색 서비스 기능 강화를 위해 19년도부터 ‘도시 바람길숲’ 조성 사업 지원을 통해 수목에 의한 대기흐름을 관리·유도하여 유해환경의 개선을 위한 노력들이 지자체별로 진행되고 있다. 해당 사업의 성공적 추진을 위해서는 미세 먼지와 도시열섬과 관련되는 대기의 흐름 즉 바람길을 활용 하여 도심으로의 신선한 공기를 유입을 고려하여 추진하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구는 바람길숲 조성사업이 추진되고 있는 부산광역시를 대상으로 도시열섬 및 대기환경 개선을 위한 바람길 관리 전략을 제시하고자 하였다. 이를 위해 열환경 취약지역에 대한 공간적 특성을 살펴보고 중규모 기상모의(WRF) 결과를 바탕으로 부산광역시의 바람길 확대·관리 방안 제시하였다. 연구결과는 부산광역시의 도시 계획 및 바람길 활용계획 수립 시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

    연구방법

    1. 연구대상지

    본 연구대상지인 부산광역시는 우리나라 동남쪽의 낙동강 하류에 위치하며 바다와 강이 접해 있지만 해안평야가 발달 되지 않아 지형적으로 평탄면이 협소한 도시이다(Figure 1). 서부지역을 제외한 시가지 전역이 구릉성 산지로 이루어져 있는데 시 중심에는 동서를 구분할 수 있는 금정산맥과 동쪽에는 소침식분지가 발달된 금련산맥이 있으며 주요 도심은 산맥사이에 집중되어 있다(Figure 2). 60~70년대 경 제 성장 위주 정책으로 도시의 무질서한 외연적 확산이 이 루어 졌으며, 80~90년대는 도시기본계획 도입 후 도시성장 관리 관련 정책과 함께 강서, 기장군이 편입되면서 지금의 행정 경계를 이루고 있다. 2000년대 이후부터는 동·서부 균 형 및 지속가능한 도시발전을 목표로 하고 있다.

    2. 기상개황

    부산광역시는 전형적인 해양성 기후로 여름철에는 내륙 지방보다 기온이 낮고, 겨울철에는 높아 연간 기온 차이가 적은편이다. 기상대의 10년간(2009~2018년) 평균기온은 15.1°C이고 일평균기온 최고기온은 2016년 8월14일 37.3°C, 최저기온은 2011년 1월16일 -12.8°C로 나타났다. 10년간 평균풍속은 3.2m/s, 월평균 최대풍속은 3월,4월,7월에 3.6m/s이며 월 최대풍속은 7월과 10월 장마와 태풍의 영향 으로 18.6m/s,19.2m/s로 나타났다. 바람장미는 봄에는 북동풍이 우세하고 여름은 북동풍과 남서풍이 가을은 북동풍, 겨울은 북서풍이 우세하여 연간으로 보았을 때 북동풍이 우세한 지역이다(Figure 3).

    3. 연구방법

    부산시의 바람길 특성을 분석하기 위해서 먼저 도시의 전반적인 열환경 파악을 위한 지표면온도(Land Surface Temperature) 분포도를 작성하였으며 이를 기반으로 열환경에 취약한 지역을 도출하였다. 아울러 기상 모의를 통해 도출된 부산시 주요 바람길의 현황을 종합하여 도시 개발 및 공원 녹지계획 측면에서 열환경 개선을 위한 바람길 관리 전략을 제시하는 순서로 진행하였다.

    지표면 온도 분석은 Landsat-7 영상자료 중 100m×100m 의 공간해상도를 가지는 열적외선 밴드(band6)를 사용하여 ArcGIS v.10.5의 래스터 계산기(raster calculator)를 통해 산출하였다. 분석에 활용된 영상은 지표면 온도 분석에 오차를 최소화하기 위해 영상 내 구름이 5%이하이며 기상 모의시기와 대기상태가 가장 유사한 15년 8월17일의 영상 자료를 이용하였다. 다음으로 열에 취약한 지역을 파악하기 위해 열환경 분석도를 기반으로 GIS 공간군집분석(Spatial clustering analysis) 중 Hotspot 분석기법 실시하였다. Hotspot 공간통계분석 결과로 도출되는 Gi* Z scores 값은 0에 가까 우면 군집이 이질적으로 분포하며, 높거나 낮은 속성 값들의 군집을 보여준다(Song, 2014). 따라서 값이 높은 곳을 Hotspot 지역, 낮은 곳을 Cool spot 지역으로 구분하여 열섬 지역과 저온지역을 도출하였다. 한편, 부산시 바람길 현황 분석을 위한 방법으로 중규모 수치 모델로서 많이 사용되고 있는 WRF(Weather Research and Forecasting model, Ver. 3.9.1)를 사용하였다. WRF는 UCAR/NCAR(University Corporation for Atmospheric Research, National Center for Atmospheric Research)에서 개발한 것으로 물리식 및 물리옵션을 수백m 에서 수천 km까지 다양한 해상도로 적용이 가능하며 오픈 소스 기반의 비상업용으로 개발되어 사용이 쉽고, 기상예보와 대기 연구에 이용되고 있다. 기상모델에 사용되는 자료는 미국의 NCAR(National Center for Reserch)에서 제공하는 GFS(Global Forecast System)자료를 사용하였다. 전 지구 기상모델에 기반을 두고 위성 등의 관측값을 통해 재분석된 GFS 자료는 지구전체에 대하여 1.0°×1.0°의 해상도를 가지 며 6시간 간격으로 제공되는 NCEP(Final Analyses) 자료에 기상요소(기온, 상대습도, 온위, 지위고도 등) 및 지표면 경계 자료가 포함되어있다. 해수면 온도자료는 NOAA에서 제공 되는 0.083°×0.083°의 자료를 이용하고 지형 및 토지피복 자료는 미항공우주국(NASA)에서 제작된 30m 간격의 STRM (Shuttle Radar Topography Mission) 수치표고모형(DEM) 자료와 미국 지질조사원(USGS)에서 제공하는 토지피복 자료를 사용하였다. 토지피복 자료는 환경부에서 제공하는 세분류(41개) 토지피복지도(1:5000)를 USGS 토지피복 분류체계(33개)로 재분류하여 사용하였는데 기후대 차이에 따른 세분화된 수종은 활엽수, 침엽수, 혼효림으로 분류하는 등 국내 현황에 맞게 수정하여 사용 하였다. 수치모의 수행을 위한 시스템 설정은 Table 1과 같다.

    모델링 오차를 최소화하기 위하여 남한 전체를 시작으로 경상남도, 부산지까지 계산하는 둥지 격자 도메인을 사용하 였다(Figure 4). 도메인 1~3의 수평해상도는 4.5㎞, 1.5㎞, 0.5 ㎞로 높여가며 설정하였으며 도메인 3은 부산지역을 중심 으로 50km×50km에 대한 영역으로서 연직 층수는 24개, 상한 고도를 500hpa로 구성 하였으며 표출 높이는 지표면 으로부터 10m 이다. 마지막으로 예측의 정확성을 높이기 위하여 부산지역에 포함되는 기상청 관측소의 관측 자료 로 자료동화를 실시하였으며 모의기간은 폭염기간인 2018 년 08월 04일 01UTC 부터 2018년 8월 06일 24UTC(72시 간) 간 실시하였다.

    결과 및 고찰

    1. 열환경 분포도

    Landsat-7 영상자료를 이용하여 부산시 지표면 온도 분포를 분석한 결과, 공업단지 일대의 지표면 온도는 32~40℃로 가장 높게 나타났으며, 상업지구 및 주거지는 27~31℃ 온도 분포를 보였다. 산지와 수계(강, 바다)에 인접해 있는 북구, 해운대구 일대가 27℃ 이하고 비교적 낮은 온도 분포를 보였 으며, 저온 지역으로 산림과 하천 지역이 20℃ 이하의 표면 온도로 확인되었다(Figure 5).

    2. Hot spot 및 Cool spot 분석

    지표면 온도자료를 기반으로 GIS 공간통계 분석기법인 Hotspot 분석을 통해 부산시의 열섬지역을 도출하였다(Figure 6). Hotspot 분석은 일정한 범위 내 인접 공간과의 군집 경 향을 통계적으로 유의한 수준에 따라 시각적으로 표현한 것으로 지표면 온도 분포도에 비해 열환경적으로 유사한 공간적 특성을 파악하는데 유리하다. (a)는 강서구의 송전동, 화전동 일대의 일반공업지역으로 미음지구일반산업단지, 녹산지구국가산업단지 등이 위치하고 있으며, (b)는 김해국 제공항과 사상공업지역에 해당한다. (c)는 부산진구, 동구, 남구 로 부산항 부두와 저층주거 밀집지역인 남구 우암동, 감만동 일대로 나타났으며 d)는 동래구, 연제구로 산림과 인접지역 을 제외한 녹지 공간이 적고 주거․상업지역 밀집되어 있는 도 시 중심부가 열취약지역으로 분석되었다. Cool spot 지역은 총 4개 지점으로, 대부분 산림지로 나타났는데 주요 지점을 살펴보면 (e)는 기장군의 철마산(605m)과 달음산자연휴양림 일대이며 (f)는 금정산(800m), (g)는 백양산(641m), (h)는 구덕산(560m)으로서 도심지와 가장 근접해 있는 Cool spot 으로 도출되었다.

    3. 부산시 바람길 분석

    부산지역에서 2018년 연중 가장 높은 기온이 관측된 8월 5일과 전 후일에 대한 바람장의 특성을 분석하기 위해 2018.08.04. 03시 부터 2018.08.06. 24시까지 3시간 간격으로 수치모의 하였다. 산출된 24개의 scene 중 지표면 온도 및 대기환경의 변화가 큰 일출 및 일몰 시간대를(06~24시, 6시 간 간격) 중심으로 총 12개의 scene에 대하여 살펴보았다. 분석 결과는 기온분포와 바람장에 대해 나타낸 것으로 일별로 주풍향이 변함에 따른 주요 바람길 현황을 확인할 수 있었다.

    Figure 7-1은 18.08.04. 06시 모의결과로 강서구 일 대에서 시작된 서풍계열의 바람이 구덕산, 백양산을 넘으 며 도심으로 이어져 가는 모습이다. 12시(Figure 7-2)에는 여전히 서풍이 우세하나 윤산이 위치한 금정구의 풍계가 남 풍으로 바뀌면서 철마산과 달음산을 지나며 정관읍 방면으로 풍속이 점차 강해지는 것으로 나타났다. 18시(Figure 7-3, 4)부터는 구덕산 남단에 위치한 사하구, 서구, 중구 방면의 풍향이 서풍에서 북서풍으로 바뀌면서 바다로 가는 전형적인 육풍의 형태를 보였다. 18.08.05. 06시(Figure 7-5)의 주 풍향 은 북서풍으로 김해공항 및 낙동강 둔치 일대의 방향성이 강하지 않은 대기 흐름이 금정산을 지나면서 서풍으로 바뀌 며 기장군 방면으로 불어나가고 있다.

    12시(Figure 7-6)에는 지표면 온도 상승에 따른 산림과의 도심지의 온도 차가 커졌으며 금정산~백양산~구덕산 사이의 바람길 또한 명확히 확인되었다. 18시(Figure 7-7, 8) 까지 는 주 풍향이 북서풍이지만 일몰 이후부터는 급격히 북풍으 로 바뀌었는데 금정구 방면에서 시작된 바람이 동래구, 연제 구를 지나 도심을 관통하며 부산만까지 흘러나가는 흐름을 보였다. 18.08.06. 06시, 12시(Figure 7-9, 10) 모의 결과에 서는 전날에 이어 주 풍향은 북풍이지만 도심에서는 윤 산~장산 방면에서 불어나오는 동풍 계열의 바람이 생성되 면서 백양산~구덕산 사이로 흘러 나가고 있다. 18시, 24시 (Figure 7-11, 12)에는 점차 날씨가 흐려지면서 북동풍으로 풍계가 바뀌었는데 부산기상관측소 자료(18.08.06 18시)에 따르면 비 구름의 영향에 따라 전날 동일 시간대 기온(31. 8℃)에 비해 2.4℃(29.4℃) 낮아진 것을 확인할 수 있었다.

    4. 부산지역의 바람길 활용 방안

    1) 부산시 바람길 관리 전략

    부산시의 바람길 특성을 바탕으로 열환경 개선에 중요한 산림 및 주요 공간을 제안하였다(Figure 8). 부산시의 도심 은 금정산맥과 금련산맥 사이에 위치해 있으며 해안과 가까 운 지리적 여건상 신선한 공기유입 가능성은 높다고 할 수 있는 데, 금정산(801m), 백양산(640m)을 비롯한 크고 작은 산지 들은 산곡풍을 일으키며 도심의 공기흐름에 중요한 역할을 하고 있다. Figure 8(a)은 금정구의 주거단지지역으로 금정 산에서 불어나오는 찬공기가 북풍 또는 남풍에서 고층아파트 로 인해 흐름이 방해 될 수 있으므로 층수 제한이나 건물 배치 계획 등을 고려하여 바람의 순환에 저해되지 않는 개 발계획이 수립되어야 할 것이다. Figure 8(b)은 백양산~구 덕산을 잇는 산림으로서 기상모의 결과에서 확인된 주요 바람길이지만 지속적인 개발로 인해 녹지축이 단절되고 있 으므로 부산시 전역의 기온저감 기능 유지를 위해 산림과 지형 훼손이 일어나지 않도록 해야 할 것이다.

    한편 Hotspot 분석을 통해 열환경이 취약한 지역의 특성을 살펴보면 강서구의 산업단지는 지표면 온도가 가장 높게 나타난 지역이지만 지대가 낮고 해안에 위치하여 공기순환이 원활할 것으로 예상되는 반면 Figure 8(c) 지역과 같이 사상 공업지역의 경우, 일반주거지역 및 상업지역과 접해있어 기류가 정체되거나 특정 풍계에서는 공업단지에 발생되는 복사열 등의 데워진 공기가 도심으로 유입되어 도시 열섬화에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 공업단지 내 녹지율 증가 및 건물 표면 색상이나 재질에 알베도를 높일 수 있는 대책을 마련하여 복사열을 줄일 수 있도록 해야 한다. 아울러 도심 에서의 열환경 취약지역은 산림과 공간적으로 떨어져 있으며 녹지 면적이 적어 공기의 흐름이 쉽게 나빠질 수 있는데, 부산진구 부전동, 동래구 수민동 일대가 대표적인 지역이다. 이러한 지역은 열환경 개선을 위한 연계 녹지를 조성하는 등의 도시공원 측면에서 바람길을 보전 ․ 확대 방안이 마련 되어 도심 내부 공기흐름을 원활히 할 수 있도록 관리해야 한다. 기상모의 결과를 통해 확인된 주요 바람길은 다양한 풍계에서도 일관된 바람 통로의 역할을 하는 금정산~백양산~ 구덕산 계곡부와 금정구 일대이다. 종관규모에서의 대기 흐름에도 중요하지만 찬공기 생성의 주요지점으로서 Hotspot 지역까지 유입을 통해 대기환경 개선에 활용할 수 있다. 따라서 산지 주변 개발을 지양하고 불가피한 개발이 진행될 경우 도시 전체의 바람 순환을 고려한 도시 및 건축계획 등이 수반되어야 할 것이다.

    2) 도시계획에서의 활용 방향

    기상모의 결과를 바탕으로 바람이 생성되는 주요 산림지역 과 열세 지역인 도심 내부의 바람장 현황을 파악 할 수 있었으 며, 이를 고려하여 열환경적으로 취약한 공간으로 바람길 유 도를 위한 도시계획 차원의 방안을 Figure 9와 같이 제시하 였다. A 지역은 산림에서의 신선한 바람을 도심으로 유입 하여 도시의 열섬현상 저감을 위해 우선적으로 연결녹지가 조성되어야 할 영역이다. 부산시의 거대 녹지축인 남북녹지 축(금정산~백양산~승학산~다대포)과 원도심내 가로수, 하천 등 선형의 녹지대가 산림에서 불어나오는 바람과 연결될 수 있 도록 하며, 특히 동서녹지축(백양산~연산교차로~황령산)를 잇는 바람길숲1) 조성을 통해 도심과의 녹지 네트워크가 강 화 될 수 있도록 해야한다. B지역은 낙동강변 지역으로 동 절기 계절풍(북서풍, 서풍)에 의해 유입되는 미세먼지과 사 상공단지역의 열취약점을 보완하기 위한 녹지조성이 필요하 다. 이를 위해 기존 가로수 식재구간과 화명, 삼락, 맥도생태 공원의 공원녹지자원과 연계할 수 있는 강변숲길 조성을 확대하고 주변 학교, 공공기관 등의 공간을 활용한 디딤·확 산숲2)을 조성을 제안한다. C지역은 서부산 개발권, 남해안 지역으로서 대규모 공단과 항만 시설에서 발생되는 열기와 미세먼지가 도심으로 직접 유입되는 것에 완충 역할을 할 수 있는 녹지계획이 수립되어야 하는 영역이다. 특히 공단 지구 내부의 녹지율이 낮은 열악한 공간에 대해 우선적으로 녹지가 조성되고 인근 산림과 연결될 수 있는 추가적인 바람 길숲 조성을 고려해야한다.

    5. 종합고찰

    본 연구는 부산광역시를 대상으로 도시지역의 열환경 개선을 위해 토지이용 측면에서 열환경 취약지역과 주요 바람 이동 현황 분석하였으며 이를 기반으로 바람길 관리 전략을 제시 하였다. 먼저 Landsat-7 위성영상 자료를 활용하여 부산 광역시의 지표면 온도 분포도를 작성하였으며, 이를 바탕으로 Hot spot과 Cool spot 지역을 도출하였다. 그 결과, Hot spot 지역은 부산진구, 동래구, 연제구와 강서구의 공업단지, 대규모 시설지역에는 동구, 남구의 부산항 부두와 김해공항 지역으로 나타났다. 공간적으로는 산림과 인접한 주거지역 보다 지하철 역 주변과 같은 도시 중심부의 지표면 온도가 높고 열환경이 취약한 것을 확인할 수 있었다. Cool spot 지역은 총 4개 지점으로 선정하였으며, 그 중 금정산(800m), 백양산 (611m), 구덕산(560m)이 도심지와 인접해 있는 주요 산림 으로서 도시열섬완화에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다.

    한편, WRF 기상모의를 통해 72시간 동안 주 풍향의 변화에 따른 바람 생성지점 및 흐름을 파악하였다. 분석 결과, 부산의 도심은 지형적으로 금정산맥과 금련산맥 사이에 위치하며 산곡풍을 통해 대기 순환의 수혜를 받을 수 있는 요건을 가지고 있는데, 특히 금정산맥에 해당하는 금정산~백양산~ 구덕산의 계곡부는 다양한 풍계에서 바람길을 형성할 뿐만 아니라 산림에서 흘러나오는 신선한 공기를 도심으로 전달 하는 주요 공간으로서 보전·관리가 필요하다. 이를 바탕으로, 바람길 관리 전략을 제시하면 다음과 같다.

    첫째, Hot spot 지역은 공통적으로 일반공업 및 상업 밀집 지역이 분포하고 있었는데, 공업단지의 경우 시설 특성상 표면온도가 높고 복사열로 인한 대기 온도 상승에 영향을 줄 수 있다. 따라서 공업시설 및 건물 등에 반사율을 높일 수 있는 밝은 색상의 도료를 적용하거나 자투리 공간 녹화, 완충녹지대 조성 등을 통해 공업단지 내 녹지의 확충이 필요 하다.

    둘째, 바람 흐름의 유지·확대를 위해서는 녹지가 파편화 되지 않도록 하여 산림에서의 찬공기 생성 잠재력을 보전해야 된다. 우선적으로 만덕동, 사직동 일대 산림의 추가적인 개발은 피해야 하며, 이미 단절된 도심 내 녹지는 연결숲 조성을 통해 녹지네트워크를 강화 할 수 있는 계획이 수반 되어야 할 것이다. 이러한 전략이 실효성을 갖기 위해서는 상위계획인 2028년 도시림 조성관리계획, 공원녹지 기본계획 등과 연계하여 개발 예정 사업에 바람길 조성 ․확대를 고려한 녹지 계획 수립을 제안한다. 셋째, 고층건축물은 도시 미기후에 영향을 미치는 요인으로서 산지와 접해있는 20층 이상의 높은 아파트 단지의 경우 산림에서 생성된 차고 신선한 공기의 흐름을 방해한다. 특히 금정구는 제2종, 제3종 일반주거 지역으로 향후 신규·재개발에 따른 고층아파트 단지 조성은 지양해야 한다. 또한 금정산 일대는 개발제한 구역 외에도 자연취락지구, 자연녹지지역 등 개발가능지역이 존재하므로 추가적인 개발이 불가피 할 경우 녹지 ․ 지형 훼손을 최소화한 친환경적 계획이 적용되어야 할 것이다.

    한편 본 연구는 여름철 기간에 한하여 열환경 취약지역을 살펴보았으며 중규모 수치모형으로 주요 바람길 모의결과를 해석하였다. 이러한 연구 결과를 실제 바람길 계획에 반영 하기 위해서는 가을, 겨울, 봄에 대한 추가적인 분석, 현장 관측 자료와 비교 등을 통해 신뢰성을 높일 수 있는 검증과정이 이루어져야 한다. 또한 KALM, ENVI-met, CFD, MetPhoMod과 같은 다양한 기상모형을 통해 찬공기 생성 흐름, 건축물을 고려한 공기흐름, 공기순환성 등을 고려한 다각적 측면에서의 연구가 진행되어야 할 것이다. 이러한 연구결과가 부산 광역시의 기후변화에 대응한 도시계획 및 녹지계획 수립 시 기초자료로 활용 할 수 있기를 기대한다.

    Figure

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    Study area.

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    Elevation.

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    Wind Rose of Busan.

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    Domain area and land cover diagram of nesting grid structure set in the WRF model.

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    Analysis of surface temperature.

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    Hot spot and cool spot areas.

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    The distribution of wind Direction in busan(1).

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    Local ventilation corridor management area.

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    Wind ventilation forest concept map.

    Table

    WRF Model Setup and Physics Options

    Reference

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