†: 이 논문은 2014년도 경남과학기술대학교 기성회 연구비 지원에 의하여 연구되었음.
Corresponding author: Chun-Seok Lee, Dept. of Landscape Architecture, Gyeongnam National University of Science and Technology, Jinju 660-758, Korea, Tel.: +82-55-751-3305, E-mail: [email protected]
여름철 공원 수림지와 잔디밭의 온열쾌적지수 개선 효과
†류남형․이춘석 경남과학기술대학교 조경학과
Effects for the Thermal Comfort Index Improvement of Park Woodlands and Lawns in Summer
Ryu, Nam-Hyong․Lee, Chun-Seok
Dept. of Landscape Architecture, Gyeongnam National University of Science and Technology
ABSTRACT
The purpose of this study was to evaluate human thermal comfort in summer by the type of greenery in parks and to explore planning solutions to supply a comfortable thermal environment in parks. The research was conducted in three different land cover types: a park with multi-wide-canopied trees(WOODLAND), park with grass(LAWN) and park with pavement(PAV) as reference sites in Hamyang-Gun SangrimPark. Field measurements of air temperature, relative humidity and wind velocity, short-wave and long-wave radiation from six directions(east, west, north, south, upward and downward) were carried out in the summer of 2014(August 21-23 and 29-30). Mean Radiant Temperature() absorbed by a human-biometeorological reference person was estimated from integral radiation and the calculation of angular factors. The thermal comfort index was calculated by Rayman software, , were calculated using the
Calculator and the Thermal Comfort Calculator of Richard DeDear.
The results showed that the WOODLAND has the maximum cooling effect during daytime, reduced air temperatures/
by up to 5.9℃/35℃ compared to PAV and lowered heat stress values despite increasing relative humidity values and decreasing wind velocity. While the LAWN had very slight cooling effects during daytime, reduced air temperatures/ by up to 0.9℃/3℃ compared to PAV, the improvement effects of the thermal comfort index was very slight. However, during nighttime the microclimatic and radiant conditions of WOODLAND, LAWN, and PAV were similar owing to the absence of solar radiation, reduction of wind velocity and an increase in relative humidity. Because the shading and evapotranspiration effects of the WOODLAND were much greater than the evapotranspiration effects of the LAWN, it can be said that the solutions for supplying comfortable thermal environment in parks are to amplify the green volumes rather than green areas.
This study was undertaken to evaluate the human thermal comfort in summer of WOODLAND/LAWN parks and to determine the improvement effects of thermal comfort index. These results can contribute to the provision better thermal comfort for park users during park planning.
Key Words: Mean Radiant Temperature, , ,
국문초록
본 연구는 쾌적한 온열환경을 제공하는 공원을 계획하기 위한 방안을 모색하고자, 전형적인 녹지유형인 수림지와 잔디밭의 여름철 열환경을 측정 및 평가하였다. 이를 위해 함양 상림공원을 연구대상지로 하였으며, 대상지 내 녹지 유형을 대표하는 수림지와 잔디밭 그리고 대조구로서 포장지에서 열환경을 조사하였다. 기상장비를 활용한 3일 동안(2014 년 8월 21~23일, 29~30일)의 정점관측을 통해 열환경 변수인 기온, 상대습도, 풍속 그리고 6방향(동, 서, 남, 북, 하향, 상향) 장파 및 단파 복사를 측정하였다. 측정한 복사량을 근거로 6방향의 향별 가중치를 적용하여 인체가 흡수한 복사량을 구한 후 이를 평균복사온도로 환산하였다. 산정된 평균복사온도와 측정된 기온, 상대습도, 풍속을 바탕으로 는 Rayman 1.2, , 는 Calculator와 Thermal Comfort Calculator of Richard DeDear로 산정한 후 수림지, 잔디밭 그리고 대조구의 온열쾌적성을 평가하였다.
열환경 및 온열쾌적지수의 평가 결과, 수림지는 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 5.9℃/35℃
낮추는 냉각효과를 나타냈으며, 상대적으로 낮은 풍속과 높은 상대습도를 나타냈음에도 불구하고, 온열쾌적지수 개선효과 는 매우 크게 나타났다. 반면에 잔디밭은 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 0.9℃/3℃ 낮추는 미미한 냉각효과를 나타냈으며, 잔디밭의 온열쾌적지수 개선효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 한편, 야간(21:00~04:00)의 미기상 및 복사 환경은 일사 부재, 풍속 감속, 상대습도 증가로 인해 수림지, 잔디밭 및 포장지가 비슷하게 나타났다.
이러한 결과는 수림지의 차양 및 증발산 효과는 잔디밭의 증발산 효과에 비해 매우 크기 때문이라 판단되며, 공원의 온열쾌적성을 확보하기 위해서는 녹지의 면적보다 녹지의 용적에 주력해야 한다는 것을 시사하는 것이다.
본 연구는 수림지와 잔디밭에서 공원의 이용자가 체감하는 온열쾌적성을 정량적으로 평가하고, 수림지 및 잔디밭이 가진 온열쾌적지수 개선효과를 규명함으로써 향후 공원계획시 이용자를 고려한 쾌적한 온열환경을 조성하는데 기여할 수 있을 것이다.
주제어: 평균복사온도, , ,
Ⅰ. 서론
옥외 녹지공간은 지역사회의 웰빙에 중요한 역할을 한다. 공 원과 녹지공간은 지역사회의 건강성을 개선하고, 아울러 기후 변화를 완화시키는 역할을 한다. 따라서 공원과 녹지공간은 일 상생활 속에서 심리적 활력을 충전할 뿐만 아니라, 창출하는 장소로 제공되어야 한다. 이러한 공원 및 녹지공간의 이용객들 은 기상에 직접 노출되기 때문에 쾌적한 온열환경은 공공 공 간의 이용 시 매우 중요하며, 이용객이 체감하는 온열쾌적성 은 공원의 이용에 직접적인 영향을 준다(Lin, 2009). 온열쾌적 성은 “이용자가 열환경에 대한 만족을 표현할 수 있는 환경”이 며(Matzarakiset al., 2010), 주어진 환경 속에서 생리적 및 심 리적 상태에 바탕을 둔 이용자의 주관적인 반응이다(Ryu and Lee, 2013a).
대부분의 도시지역에서는 빌딩 계곡, 열용량이 높은 건물 그 리고 증발산을 억제하는 불투수면 증대, 알베도 감소, 인공배열 의 증대로 인해 에너지 균형이 변형됨으로써 도시열섬이 일반 적인 현상이 되어 버렸고, 세계적으로 많은 도시에서 도시열섬 현상에 대한 대책을 강구하고 있다. 많은 연구 결과, 녹지면적 의 증대는 국지적 온도의 감소로 이어진다는 것을 규명하고,
도시열섬을 저감할 수 있는 현실적인 대책으로 도시지역에 식 생의 확대를 제안하고 있다(Ryu and Lee, 2013b). 도시열섬현 상의 대책으로서 녹지가 가진 냉섬효과 즉 기온저감효과에 주 목하면서 공원과 공원 주변 시가지와의 기온의 차이, 공원의 규모에 따른 기온저감의 정도에 대한 많은 연구의 결과들이 보 고되었다. 하지만 공원의 냉각의 강도와 빈도와 같은 냉각현상 이 공원 이용객의 온열쾌적성으로 바로 연관되어 나타나는 것 은 아니다(Petralli et al., 2009). 공원이용객의 입장에서 보면 녹지가 가진 기온저감효과 못지않게 온열쾌적성의 개선효과가 중요한 의미를 가진다. 하지만 이용객이 체감하는 공원 내의 녹지유형에 따른 열환경을 나타내는 온열쾌적지수에 대한 연 구는 그다지 많지 않다. 단지 몇몇 연구에서 온열쾌적성을 나 타내는 생기상학적 지수를 적용하여 공원 내의 생기후적 환경 의 차이를 분석하였다(Petralli et al., 2009).
예상온열감(predicted mean vote, 이하 라 한다), 유효 온도(effective temperature: ), 표준유효온도(standard effective temperature; ), 옥외공간 표준유효온도(outdoor standard effective temperature; , 이하 라한다), 생리적 등가온도(physiologically equivalent temperature:
, 이하 라 한다), 유니버셜 온열기후지수(Universal
Thermal Climate Index: , 이하 라 한다)와 같은 인체 에너지평형에 근거한 몇몇 지수들이 옥외공간의 온열 쾌 적성 평가에 적용되었다. , 그리고 는 실내공 간에서 적용할 수 있는 온열쾌적성 지수들로서 탄탄한 기반을 구축하고 있는 반면에, , , 그리고 최근에 개 발된 는 처음부터 옥외공간용 온열생리 평가지수로 개 발되었다(Spagnolo and de Dear, 2003; Shimazakiet al., 2011).
일사의 영향을 받는 여름철 옥외공간에서 인체의 에너지 평 형 모델에 바탕을 둔 온열쾌적지수에 가장 큰 영향을 주는 것 은 평균복사온도(mean radiation temperature, 이하 라 한 다)이다(Johanssonet al., 2014: 4. 재인용). 이러한 를 산 정할 수 있는 방법은 몇 가지 있지만, 가장 정확한 방법은 6방 향의 복사량 측정과 더불어 6방향의 형태계수를 고려하여 인체 가 흡수한 복사량을 구하고, 이를 바탕으로 를 산정하는 방법(이하 적산복사법이라 한다)이다(Thorsson et al., 2007).
이 방법은 VDI 3787(2008)로 독일의 기준으로 설정되어 있지 만, 직달일사와 산란일사를 구분하지 않는 한계를 가지고 있다 (Watanabe and Horikoshi, 2012). 현재까지는 적산복사법이
의 가장 정확한 측정방법이지만, 고가 장비 등의 이유로 기존 의 온열쾌적성에 대한 연구에서 를 측정하기 위해 이 방 법을 사용한 것은 Oliveira and Andrade(2007), Andradeet al.
(2011), Kantoret al.(2012) 정도로 희소하다(Johanssonet al., 2014).
Park(2013)은 실측한 기온과 습도 그리고 컴퓨터 시뮬레이 션 프로그램 ENVI-met와 HURES 모델을 이용하여 풍속과 복 사량을 구한 후, 이를 바탕으로 와 를 이용한 생기 후지도를 작성하였으며, 시뮬레이션을 통해 공간구성재료의 반 사율이 온열쾌적지수에 미치는 영향을 제시한 바 있다. Limet al.(2013)은 컴퓨터 시뮬레이션 모델을 통해 공원의 공간 유형 별 값을 평가하였으며, 평균복사온도가 에 가장 큰 영향을 준다고 보고하였다. Yoonet al.(2014)은 학교의 운동장 과 녹지공간을 대상으로 실측한 흑구온도 등을 바탕으로 산정 한 , , 를 평가한 후, 녹지공간에 비해 운 동장에서 온열환경이 불쾌하게 나타났으며, , ,
는 일사, 흑구온도와는 정의 상관관계를, 녹피율 및 녹 지용적계수와는 부의 상관관계로 나타났다고 보고하였다. Lee et al.(2010)은 RayMan 모델을 이용하여 대학 캠퍼스의 공간 유형별 와 값 그리고 열환경 개선방안을 제시하였다.
이에 본 연구는 여름철에 공원의 전형적인 녹지유형인 수림 지와 잔디밭 그리고 대조구로서 포장지를 대상으로 6방향의 복 사환경과 미기상환경을 측정하고, 이를 바탕으로 녹지유형이 기온, 상대습도, 풍속, 나 온열쾌적 지수인 ,
그리고 에 미치는 영향을 정량적으로 규명하고자
한다. 이러한 연구의 결과는 수림지 및 잔디밭이 가진 온열쾌 적지수 개선효과를 규명함으로써 향후 공원계획시 이용자를 고려한 쾌적한 온열환경을 조성하는데 기여할 수 있을 것이다.
나아가 옥외공간에서 적산복사법에 근거한 와 ,
그리고 의 온열쾌적성 평가기준으로서의 가능성 을 제시하게 될 것이다.
Ⅱ. 연구 내용 및 방법
1. 연구범위 1) 공간적 범위
본 연구는 함양군의 중심지에 인접한 상림공원(동경 127°
42’E; 북위 35° 31’N)을 대상으로 녹지유형에 따른 온열쾌적성 을 평가하였다. 상림은 천연기념물 제 154호로 천연기념물로 지정된 20여 곳의 숲 가운데 유일한 낙엽활엽수림으로 면적 205,824m2의 대지에 120여 종의 활엽수 2만 여 그루가 안정된 수림을 이루고 있다(Park, 2005). 함양군에서는 기존의 상림 숲과 함께, 새롭게 조성된 잔디밭, 운동광장(포장색 2G 4/4의 액상우레탄 포장, 이하 포장지라 한다) 그리고 연밭 등을 포함 시켜 상림공원으로 지정 관리하고 있다. 상림공원은 평탄지로 서 지형에 의한 미기상의 차이가 상대적으로 적어서, 녹지유형 에 따른 복사환경 및 미기상환경의 차이를 파악하기에 유리한 입지를 갖추고 있다. 개서어나무-졸참나무군락을 형성하고 있 는(Kim et al., 2012) 수림지, 잔디밭 그리고 대조구로서 포장 지의 미기상 및 복사 환경의 측정 위치 및 부지 현황을 Figure 1과 2에 나타냈다. 수림지, 잔디밭 및 포장지에서 측정 위치는 주변의 지형․지물의 영향을 최소로 받으면서 각 지구를 대표 하고 서로 인접한 지점으로 하였다.
a: Measurement locations b: Key-Map Figure 1. Measurement locations of woodland, lawn, pavement
a: Woodland b: Woodland
c: Lawn d: Lawn
e: Pavement f: Pavement
Figure 2. Experiment sites and fisheye photographs of woodland, lawn, pavement
2) 내용적 범위
공원 내 녹지유형에 따른 열쾌적성 평가는 다음과 같이 3단 계로 구분하여 수행하였다. 첫째, 기상장비를 활용한 미기상 및 복사 환경의 측정, 둘째, 컴퓨터 프로그램에 측정한 기온, 상대 습도, 풍속, 와 인체변수를 입력해서 온열쾌적지수의 산정, 셋째, 녹지유형별 온열쾌적성의 분석 및 평가를 하였다.
2. 연구방법 1) 기상환경 측정
수림지, 잔디밭, 포장지를 대상으로 2014년 8월 21일 19시 31 분부터 8월 23일 19시 30분까지와 8월 29일 19시 31분부터 8월 30일 19시 30분까지 총 3일 72시간동안 기상환경을 측정하였다.
측정 높이는 선 자세의 인체의 무게중심 높이인 110cm로 하였 다(Matzarakiset al., 1999). 인체 온열쾌적성에 영향을 미치는 평균복사온도, 기온, 상대습도, 풍속을 측정하기 위해 Kipp &
Zonen사의 순복사계(CNR4)와 BARANI사의 Weather Station (USB Weather Station, http://www.wind101.com)을 설치하 였다. 복사환경은 순복사계로 1분 간격으로 측정하여 Campbell 사의 Data Logger CR1000에 입력하였다. 독일의 지침인 VDI 3787(2008)에서 단순하면서 값싼 방법으로 6방향의 복사량을 10분 간격으로 돌려가면서 측정하도록 제시한 바 있다(Johansson
Variable Instrument Accuracy
Global radiation Kipp & Zonen CNR4 0.1℃ tilted error of 1%
Air temperature BARANI ± 0.2℃
Relative humidity BARANI ± 1.8%
Wind velocity BARANI ± 0.1m/s
Table 1. Measured meteorological variables, instruments’ and sensors’
accuracy
et al., 2014). 본 연구에서는 VDI 3787를 원용하여 순복사계 (CNR4) 1조로 천공 및 지면 복사량, 동서 복사량, 남북 복사량 을 각각 1일 24시간 총 3일 72시간 동안 연속 측정하였다. 기 온, 상대습도, 풍속은 Weather Station으로 1초 간격으로 측정 하여 1분 평균값을 Weather Station 내에 장착된 메모리에 입 력하였다. 측정 장비의 사양을 Table 1에 나타냈다.
2) 의 산정
인체의 온열쾌적성과 관련한 열교환 메커니즘에 영향을 미 치는 주요 인자는 기온(), 상대습도(), 풍속(), 이 다. 는 기존의 연구(Ryu and Lee, 2013a)에서 제시한 방 법과 동일하게 인체가 흡수한 3일 평균를 산정하였다. 다 만, 선자세의 인체가 흡수하는 방향별 가중치만 Table 2의 값 을 적용하였다(Watanabe and Horikoshi, 2012).
Posture Front/back/left/right Upward/downward
Standing person 0.22 0.06
Table 2. Weighting factors depending on the orientation
3) 온열쾌적지수의 산정방법
온열쾌적지수인 , , 의 산정을 위해 사용한 프로그램과 입력한 환경 및 개인 변수는 Table 3과 같 다(Blażejczyk et al., 2013). 산정 시 입력 환경변수인 지상 10m에서의 풍속은 지상 1.1m에서 측정한 풍속을 다음의 식으로 환산하여 산정하였다(Spagnolo and Dear, 2012: 1386.
재인용).
여기서는 평균 속도 지수(교외지역 0.25);는 높이 10m 에서의 풍속, 는 높이 1.1m에서의 풍속
인체의 온열쾌적성의 평가는 옥외공간용 온열쾌적지수로 개 발된 , 그리고 를 이용하여 수행하였
다. , 그리고 에 따라 예측이 가능한 인체의 온열지각 및 생리학적 스트레스 상태는 Table 4와 같다 (Matzarakis et al., 1999; Blażejczyk et al., 2012; Blażejczyk et al., 2013).
Environmental parameters
Air temperature[℃]
Relative humidity[%]
[℃] [Kelvin] [℃]
Wind speed[m/s]
in 1.1m Wind speed[m/s]
in 10m Wind speed[m/s]
in 1.1m Activity Walking at 4km/hr, 2.3Met(135W/m2)
Clothing 0.5clo(summer)
Persoanal data
Height: 175[cm]
Weight: 73.5[kg]
Age: 35 Sex: male
- Weight: 73.5[kg]
Subject surface area:1.86[m²]
Exposure time - - 20[min]
Program Rayman Ver.1.2 UTCI Calculator Thermal Comfort Calculator of Richard DeDear Homepage
address
(http://www.mif.un i-freiburg.de/
rayman/intro.htm) http://www.utci.org/
Table 3. Input parameters and programs for calculation of ,
,
Thermal
perception Grade of physiological stress
Index
Very cold Exterme cold stress <4 <－40 Very strong heat stres －27∼－40 Cold Strong cold stress 4∼8 －13∼－27 Cool Moderate cold stress 8∼13 0∼－13 <17 Slightly cool Slight cold stress 13∼18 0∼9
Comfortable No thermal stress 18∼23 9∼26 17∼30 Slightly warm Slight heat stress 23∼29
Warm Moderate heat stress 29∼35 26∼32 30∼34 Hot Strong heat stress 35∼41 32∼38 34∼37
Very strong heat stress 38∼46 Very hot Extreme heat stress >41 >46 >37 Table 4. Temperature thresholds (℃) of particular thermal sensations
(of alert descriptions) used in various bioclimatic indices
4) 통계처리
통계처리는 SPSS PC 12.0 for windows를 이용하였는데, 사 전검증은 일원변량분석(one-way ANOVA)으로, 사후검증은 등분산일 경우 Duncan, 이분산일 경우 Dunnett's T3 방법을 이용하여 수림지와 잔디밭이 포장지에 비해 기온, 풍속, 상대습
도, 평균복사온도, , , 에 어느 정도의 영향을 주는지를 분석하였다.
Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 기상 현황
측정 대상지에서 가장 인접한 함양기상관측소에서 측정한 측정 3일간의 오전 6시부터 오후 7시까지의 일사량과 기온을 Figure 3에 나타냈다. 측정 당일의 날씨는 전형적인 여름철의 맑은 날의 기상을 나타내고 있다.
수림지, 잔디밭, 포장지에서 3일간 72시간 동안 측정 및 기록 한 기상의 1분 평균값을 근거로 정시 전 31분부터 후 30분까지 값을 평균한 각 시간대별 값의 3일 평균값(이하 시간평균이라 한다)의 특성을 주간(10:00∼16:00)과 야간(21:00∼04:00)으 로 나누어 Table 5∼7에 나타냈다. 아울러 시간평균의 일변동 을 Figure 4∼6에 나타냈다.
평균기온은 주간은 수림지(25.6℃)가 잔디밭(30.0℃)과 포장 지(30.8℃)에 비해 낮게 나타났으며, 야간은 수림지(19.7℃),
Figure 3. Solar radiation and air temperature at 22-23th and 30th daytime, August, 2014
Legends:
Site Mean±Std. Err.
(℃) Minimum/
maximum(℃)
Duncan α=0.05
1 2
Daytime (10:00-16:00)
Woodland 25.6±0.5 22.9 / 26.7 a -
Lawn 30.0±0.6 26.9 / 31.7 - b
Pavement 30.8±0.6 27.7 / 32.6 - b Nighttime
(21:00-04:00)
Woodland 19.7±0.3 18.3 / 20.9 - -
Lawn 19.5±0.3 18.1 / 20.9 - -
Pavement 19.9±0.3 18.4 / 21.4 - - Table 5. Comparison of 3 days average hourly air temperature
잔디밭(19.5℃) 그리고 포장지(19.9℃)가 비슷한 값을 나타냈 다. 주간 평균기온의 최고값은 14시에 나타났으며, 포장지(32.6℃) 에 비해 잔디밭(31.7℃)과 수림지(26.7℃)가 낮게 나타났다. 이 러한 결과는 Yoon(2003)의 연구 결과와 같은 경향을 보이는 것으로 주간의 기온에 영향을 미치는 수림지의 차양 및 증발산 효과가 잔디밭의 증발산효과에 비해 매우 크기 때문이라 판단 된다. 반면에 일사가 없는 야간에는 잔디밭과 포장지는 지표복 사냉각에 의해 급격하게 기온이 하강하지만, 수림지는 수관이 지 표복사냉각을 억제하였기 때문이라 사료된다(Choi et al., 2011).
주간 평균상대습도는 수림지(70%)가 잔디밭(51%)과 포장 지(47%)에 비해 높게 나타났다. 야간 평균상대습도는 수림지 (94%)와 잔디밭(94%)이 포장지(90%)에 비해 높게 나타났 다. 주간 평균상대습도의 최소값은 14시에 나타났으며, 수림지 (64%)가 잔디밭(44%)과 포장지(40%)에 비해 높게 나타났 다. 이러한 결과는 Yoon(2003)의 연구 결과와 같은 경향을 보였는데, 이는 주간에 수림지가 가진 차양 및 증발산 효과가 잔디밭의 증발산효과에 비해 습도에 큰 영향을 주기 때문이 라 판단된다.
주간 평균풍속은 수림지(0.3m/s)가 잔디밭(1.5m/s)과 포 장지(1.9m/s)에 비해 낮게 나타났다. 야간 평균풍속도 수림지
Figure 4. Diurnal variation of the hourly air temperature measured at 21th-23th and 29th-30th, August, 2014 in Sangrim Park Legends:
Site Mean±Std. Err.
(℃) Minimum/
maximum(℃)
Duncan α=0.05
1 2
Daytime (10:00-16:00)
Woodland 70±2 64 / 81 a -
Lawn 51±2 44 / 61 - b
Pavement 47±2 40 / 57 - b
Nighttime (21:00-05:00)
Woodland 94±1 91 / 97 a -
Lawn 94±1 90 / 96 a -
Pavement 90±1 86 / 93 - b
Table 6. Comparison of 3 days average hourly relative humidity
Figure 5. Diurnal variation of the hourly relative humidity measured at 21th-23th and 29th-30th, August, 2014 in Sangrim Park Legends:
Site Mean±Std. Err.
(℃) Minimum/
maximum(℃)
Duncan α=0.05
1 2 3
Daytime (10:00-16:00)
Woodland 0.3±0.0 0.1 / 0.4 a - -
Lawn 1.5±0.1 1.3 / 1.7 - b -
Pavement 1.9±0.1 1.4 / 2.2 - - c
Nighttime (21:00-04:00)
Woodland 0.1±0.0 0.0 / 0.2 a - -
Lawn 0.5±0.0 0.4 / 0.6 - b -
Pavement 0.6±0.1 0.4 / 0.9 - b -
Table 7. Comparison of 3 days average hourly wind velocity
(0.1m/s)가 잔디밭(0.5m/s)과 포장지(0.6m/s)에 비해 낮게 나 타났다. 주간에 비해 야간의 풍속이 상대적으로 낮게 나타났 으며, 주간 평균풍속의 최댓값은 수림지(0.4m/s)가 잔디밭(1.7m/
s)이나 포장지(2.2m/s)에 비해 낮게 나타났다. 이는 수림지가 가진 방풍효과 때문이라 생각되며, 잔디밭이 포장지에 비해 풍속이 낮게 나타난 것은 주변 지형․지물의 영향이라 판단 된다.
Figure 6. Diurnal variation of the hourly wind velocity measured at 21th-23th and 29th-30th, August, 2014 in Sangrim Park Legends:
2. 인체가 흡수한 복사량에 근거한
적산복사법으로 산정한 수림지, 잔디밭, 포장지에서의 평균
의 특성을 주간(10:00∼16:00)과 야간(21:00∼04:00)으 로 나누어 Table 8∼9에 나타냈다. 아울러 시간평균의 일변동 을 Figure 7에 나타냈다.
주간 평균는 수림지(29.6℃)가 잔디밭(59.1℃)과 포장 지(61.1℃)에 비해 매우 낮게 나타났다. 야간 평균는 수림 지(21.5℃)가 포장지(20.0℃)와 잔디밭(19.0℃)에 비해 약간 높 게 나타났다. 주간 평균의 최댓값은 12시에 나타났으며, 수림지(30.9℃)가 잔디밭(62.9℃)과 포장지(65.9℃)에 비해 매 우 낮게 나타났다. 이는 일사가 있는 주간에는 에 영향을 미치는 수림지의 차양 및 증발산 효과가 잔디밭의 증발산효과
Site Mean±Std. Err.
(℃) Minimum/
maximum(℃)
Duncan α=0.05
1 2
Daytime (10:00-16:00)
Woodland 29.6±0.5 26.9 / 30.9 a -
Lawn 59.1±1.9 49.1 / 62.9 - b
Pavement 61.1±1.8 51.9 / 65.9 - b Table 8. Comparison of 3 days average hourly during daytime
Site Mean±
Std. Err.
(℃)
Minimum/
maximum (℃)
Dunnett T3 α=0.05
Nighttime (21:00-04:00)
Woodland 21.5±0.3 20.4 / 22.8
Woodland*Lawn Woodland*Pavement Lawn 19.0±0.2 18.4 / 19.7
Pavement 20.0±0.4 18.8 / 21.2
Table 9. Comparison of 3 days average hourly during night- time
Figure 7. Diurnal variation of the hourly from the three- dimensional environment absorbed by the human- biometeorological reference person at 21th-23th and 29th-30th, August, 2014 in Sangrim Park
Legends:
에 비해 매우 크기 때문이며, 반면에 잔디밭과 포장지의 일사 환경에는 큰 차이가 없기 때문이라 판단된다.
3. 인체가 흡수한 복사량에 근거한 , ,
녹지유형에 따른 , , 의 저감효과를 평가하기 위해 수림지, 잔디밭, 포장지에서 3일 동안 측정한 기 상 및 복사 환경에 근거한 평균 , , 의 특성을 주간(10:00∼16:00)과 야간(21:00∼04:00)으로 나누어 Table 10∼12에 나타냈는데, 지수 산정시 풍속이 주는 영향을 배제하기 위해 포장지의 풍속은 잔디밭의 풍속과 같은 값을 입 력하였다. 아울러 평균 , , 의 일변동을 Figure 8∼10에 나타냈다.
주간에 인체가 흡수한 평균는 수림지(27.2℃)가 잔디밭 (41.7℃)과 포장지(43.5℃)에 비해 매우 낮게 나타났다. 야간 평균는 수림지(21.9℃)가 잔디밭(17.4℃)과 포장지(18.1℃) 에 비해 약간 높게 나타났다. 로 본 온열감각은 공원의 주 이용시간대인 10시 전후부터 16시 전후 사이에 수림지는 약간 덥
Site Mean±Std. Err.
(℃) Minimum/
maximum(℃)
Duncan α=0.05
1 2
Daytime (10:00-16:00)
Woodland 27.2±0.5 24.7 / 28.7 a -
Lawn 41.7±1.0 36.9 / 44.4 - b
Pavement 43.5±1.1 38.7 / 46.4 - b Nighttime
(21:00-04:00)
Woodland 21.9±0.3 21.1 / 23.5 - b
Lawn 17.4±0.3 16.3 / 18.8 a -
Pavement 18.1±0.4 16.7 / 19.6 a - Table 10. Comparison of 3 days average hourly
Figure 8. 1 h mean values of from the three-dimensional environment absorbed by the human-biometeorological reference person at 21th-23th and 29th-30th, August, 2014 in Sangrim Park
Legends:
게 나타났으나, 잔디밭과 포장지는 11시 전후부터 15시 전후 사 이에는 매우 덥게, 그리고 10시와 16시 전후에는 덥게 나타났다.
주간에 인체가 흡수한 평균는 수림지(28.0℃)가 잔디 밭(36.3℃)과 포장지(37.3℃)에 비해 매우 낮게 나타났다. 야간 평균는 수림지(22.7℃)가 포장지(21.7℃)와 잔디밭(21.2℃) 에 비해 약간 높게 나타났다. 로 본 온열스트레스는 공 원의 주 이용시간대인 10시 전후부터 16시 전후 사이에 수림 지는 약간의 열스트레스를 주는 것으로 나타났으나, 잔디밭은 강한 열스트레스를 주며, 포장지는 10시 전후부터 12시 전후 사이와 16시 전후에는 강한 열스트레스를 그리고 13시 전후부 터 15시 전후 사이에는 매우 강한 열스트레스를 주는 것으로 나타났다.
주간에 인체가 흡수한 평균 는 수림지(29.7℃) 가 잔디밭(35.7℃)과 포장지(36.2℃)에 비해 매우 낮게 나타났 다. 야간의 평균 는 수림지(24.1℃)가 잔디밭(23.1℃) 에 비해 약간 높게 나타났다. 로 본 온열감각은 공 원의 주 이용시간대인 10시 전후부터 16시 전후 사이에 수림지 는 쾌적하게 또는 따뜻하게 나타났으나, 잔디밭과 포장지는 덥 게 나타났다.
Site Mean±Std. Err.
(℃) Minimum/
maximum(℃)
Duncan α=0.05
1 2
Daytime (10:00-16:00)
Woodland 28.0±0.4 25.9 / 28.9 a -
Lawn 36.3±0.4 34.0 / 37.8 - b
Pavement 37.3±0.6 35.0 / 39.1 - b Nighttime
(20:00-05:00)
Woodland 22.7±0.2 21.9 / 23.8 - b
Lawn 21.2±0.2 20.4 / 22.0 a -
Pavement 21.7±0.3 20.7 / 22.7 a - Table 11. Comparison of 3 days average hourly
Figure 9. 1 h mean values of from the three-dimensional environment absorbed by the human-biometeorological reference person (from 21 to 23 and from 29 to 30 August 2014)
Legends:
Site Mean±Std. Err.
(℃) Minimum/
maximum(℃)
Duncan α=0.05
1 2
Daytime (10:00-16:00)
Woodland 29.7±0.4 27.7 / 30.4 a -
Lawn 35.7±0.4 33.8 / 36.6 - b
Pavement 36.2±0.3 34.4 / 37.1 - b Nighttime
(21:00-04:00)
Woodland 24.1±0.3 23.2 / 25.3 - b
Lawn 23.1±0.2 22.3 / 24.0 a -
Pavement 23.6±0.3 22.6 / 24.8 a b Table 12. Comparison of 3 days average hourly
Figure 10. 1 h mean values of from the three-dimen- sional environment absorbed by the human-biometeoro- logical reference person (from 21 to 23 and from 29 to 30 August 2014)
Legends:
전술한 바와 같이 잔디밭 및 포장지에 비해 수림지의 온열환 경 개선효과가 높게 나타난 것은 일사의 영향을 받는 주간에는 잔디밭과 포장지의 일사환경에는 큰 차이가 없지만, 수림지가 가진 차양 및 증발산 효과가 잔디밭의 증발산효과에 비해 온열 환경에 큰 영향을 주었기 때문이라 판단된다. 결과적으로 여름 철 옥외공간에서 잔디밭이 인체가 체감하는 온열쾌적 지표인
, , , 의 개선에 미치는 영향을 그 다지 크지 않지만, 수림지는 온열쾌적 지수의 개선에 큰 기여 를 한다는 것이 명확해졌다.
Ⅳ. 결론
본 연구는 쾌적한 온열환경을 제공하는 공원을 계획하기 위 한 방안을 모색하고자, 함양 상림공원에서 전형적인 녹지유형 인 잔디밭과 수림지 그리고 대조구로서 포장지의 여름철 열환 경을 측정 및 평가하였다. 또한 평균복사온도(mean radiation temperature, 이하 라 한다), 생리적 등가온도(physiologically equivalent temperature: , 이하 라 한다), 유니버셜
온열기후지수(Universal Thermal Climate Index: , 이하
라 한다), 옥외공간 표준유효온도(outdoor standard effective temperature; , 이하 라 한다)를 산 정하고, 온열쾌적성을 평가하였다. 측정 및 평가 결과는 다음과 같다.
3일 시간평균 기온․상대습도․풍속을 평가한 결과, 주간(10:00~
16:00)의 최고 기온과 풍속은 수림지<잔디밭<포장지 순으로, 최저 상대습도는 포장지<잔디밭<수림지 순으로 높게 나타났 다. 잔디밭이 포장지에 비해 풍속이 낮은 것은 주변 지형․지 물의 영향이라 판단된다. 야간(21:00~04:00)의 평균기온은 수 림지, 잔디밭, 포장지가 비슷한 값을 나타냈고, 평균상대습도는 수림지와 잔디밭이 포장지에 비해 높게 나타났으며, 평균풍속 은 수림지가 잔디밭과 포장지에 비해 낮게 나타났다.
주간(10:00-16:00)의 평균 는 수림지가 잔디밭과 포장 지에 비해 크게 낮았으며, 야간(21:00~04:00)의 평균 는 수림지가 잔디밭과 포장지에 비해 약간 높게 나타났다. 주간 (10:00~16:00)의 평균 , 및 는 수림 지가 잔디밭과 포장지에 비해 매우 낮게 나타났으며, 온열쾌적 감은 수림지는 쾌적하거나 약간 더운 것으로 나타났으나, 잔디밭 과 포장지는 더움 또는 매우 더움으로 나타났다. 야간(21:00~
04:00) 평균 및 는 수림지가 잔디밭과 포장지에 비해, 평균 는 수림지가 잔디밭에 비해 약간 낮게 나타났다.
이러한 결과는 주간에는 수림지가 가진 차양, 증발산 및 방 풍 효과와 잔디밭이 가진 증발산 효과, 야간에는 수림지가 가 진 복사냉각 억제 및 방풍 효과 때문이라 판단된다. 특히 주간 에는 온열환경의 측면에서 수림지가 가진 차양 및 증발산 효과 가 잔디밭이 가진 증발산 효과에 비해 매우 크기 때문에 수림 지가 잔디밭에 비해 온열환경을 크게 개선하는 것으로 판단된 다. 따라서 공원의 온열쾌적성을 확보하기 위해서는 수림지가 가진 차양 및 증발산 효과에 주목해야 할 것이다. 나아가서 공 원의 이용을 촉진하는 쾌적한 온열환경을 확보하기 위해서는 공원녹지의 면적 못지않게 용적의 확보에 주력해야 한다는 것 을 시사하는 것이다.
본 연구는 수림지와 잔디밭에서 공원의 이용자가 체감하는 온열환경을 정량적으로 평가하고, 수림지 및 잔디밭이 가진 온 열쾌적지수 개선효과를 규명함으로써 향후 공원계획시 이용자 를 고려한 쾌적한 온열환경을 조성하는데 기여할 수 있을 것이 다. 하지만 낙엽활엽수 다층림만을 대상으로 하였기 때문에 다 양한 유형의 수림지에 적용할 수 없다는 한계를 가진다. 또한 온열쾌적 지수의 임계값으로 적용한 온도는 외국의 기준이라 는 점 때문에 온열쾌적감에 대한 평가는 국내 실정에 맞지 않 을 수도 있다. 향후 다양한 유형의 수림지를 대상으로 한 온열 쾌적성에 대한 후속적인 연구가 필요하다. 또한 옥외공간에서
다양한 계층의 피험자를 대상으로 한 온열 쾌적대와 수용대의 온열 지표 값에 대한 후속적인 연구도 요구된다.
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Received Revised Accepted 3인익명 심사필 ::
:
30 September, 2014 6 November, 2014 18 November, 2014 18 November, 2014
(1st) (2nd)
