Comparison Study on Thermal Environment Characteristics in Each Region and the Seasons of Summer and Winter Through Air Temperature Analysis in Urban Areas

도시의 기온 분석을 통한 지역별 열 환경 특성 해석과 동·하절기 계절 간 비교연구

최동호* ,이부용* *

*대구가톨릭대학교 건축학부( dhc hoi 2 @c u. ac . kr )

**대구가톨릭대학교 환경과학과( byl e e @c u. ac . kr )

Comparison Study on Thermal Environment Characteristics in Each Region and the Seasons of Summer and Winter Through Air

Temperature Analysis in Urban Areas

Choi ,Dong-Ho* Lee,Bu-Yong* *

*De pt .ofAr c hi t e c t ur e ,Cat hol i cUni ve r s i t yofDae gu( dhc hoi 2 @c u. ac . kr )

**De pt .ofEnvi r onme nt alSc i e nc e ,Cat hol i cUni ve r s i t yofDae gu( byl e e @c u. ac . kr )

Abst r act

Thi ss t udy i st ope r f or m t hee f f e c tofur bani z at i oni nur ban ands ubur ban di s t r i c t s ,andt oi de nt i f y r e gi onal c har ac t e r sofc l i mat eac c or di ngt ot heanal ys i sofs l opeatr i s e ,andde s c e ntoft e mpe r at ur eandgl obet e mpe r at ur e , c or r e l at i onbe t we e ns e as onalt e mpe r at ur eanal ys i s ,andc al c ul at i onofde gr e ehour .Ac c or di ng t ot hi ss t udy,t he r e s ul ti ss ummar i z e dasf ol l ows .( 1)Theave r aget e mpe r at ur e ,r at e df r om hi ght ol ow,c ons i s t sofr e s i de nt i alar e a, Dae guwe at he rs t at i on,i nt r ac i t y,gr e e nbe l t ,wat e r -f r ontgr e e nbe l t ,ands ubur ban.( 2)Att her i s eandde s c e ntof t e mpe r at ur e ,t her e s ul toft hes l opec hangeofi ne ac hpoi ntmaybeoneoft heus e f uli nde xe st obeabl et ope r f or m t her e gi onaluni quet he r malc har ac t e r i s t i c ,i nc l udi ngt hes e as onalur bani z at i on.( 3)Al t hought he r ei sadi f f e r e nc e be t we e nt hes ur f ac eoft hee ar t handambi e nte nvi r onme nt .Ther e s ul toft hec or r e l at i onoft e mpe r at ur ebe t we e n s umme randwi nt e ri st hatt e mpe r at ur es l opei nur bandi s t r i c t swashi ghe rt hani ns ubur bandi s t r i c t s ,andt he di f f e r e nc eofs l opewasunvar i e damongt hef ourobs e r vat i onsi nt hes amec i t yr e gi on.( 4 )Tos how obj e c t i ve l y, r e gi onalt he r malc har ac t e r i s t i c si n ur ban ands ubur ban di s t r i c t s ,t hee xpone nt i at i on ofwi nt e rde gr e ehourand s umme rde gr e ehour swe r ec he c ke d.Ther e s ul toft hee xpone nt i at i oni st hatt hemor ear t i f i c i alar e gi on,t hel owe r i nde x.

Ke ywor ds:기온( Ai rt e mpe r at ur e ) ,기온분포( Ai rt e mpe r at ur edi s t r i but i on) ,디그리아워( De gr e ehour ) , 도시효과( Ur bane f f e c t )

[논문] 한국태양에너지학회 논문집 Journal of the Korean Solar Energy Society

Vol. 32, No. 5, 2012 IS S N 1 5 9 8 - 6 4 1 1 http://dx.doi.org/10.7836/kses.2012.32.5.083

submi tdat e:2012.8.2, j udgme ntdat e:2012.8.9, publ i cat i ondeci dedat e:2012.9.28

communi cat i onaut hor:Choi ,Dong-Ho( dhchoi 2@cu. ac. kr )

1.서 론

기온은 열적효과를 평가하는 주요한 기상 요소의 하나로 인간 활동과 매우 밀접한 관련 성이 있다.이러한 밀접한 관련성과 기온관측 의 용이함 때문에 오래 전부터 기온관측을 통 해 도시에서의 열 환경 평가에 대한 연구가 진행되어 왔다.국내사례를 살펴보면,김원도

2)

는 초창기 도시열섬현상을 해석하기 위해 이동 기온관측 기법으로 도시의 기온분포에 대해 조사하였다.박석봉

은 광주지역을 대상 으로 기온의 이동관측과 고정관측을 통해 도 시의 열 환경을 비교하였다.기존의 이러한 연구들

은 도시의 2차원적인 기온분포를 중심으로 해석하였으나,도시 효과를 객관적 으로 해석하는 결론에는 이르지 못하였다.특 히,도시는 인공구조물에 대한 재료의 특성과 분포밀도 등은 교외지역과는 크게 차별화되 며,이러한 특성들 때문에 기온의 상승과 하 강시에 그 기울기 변화가 도시의 열 특성 해 석에 하나의 주요한 역할을 할 것이다.

이러한 것을 바탕으로 본 연구에서는 도심 과밀지역,주거지역,녹지지역,수변· 녹지지 역,교외지역으로 대표되는 5 곳의 관측지점 에 대해 열 환경 관측을 실시하였으며,이들 관측 자료를 바탕으로 기온 변화의 특징을 해 석하여 주변 환경에 대한 영향을 객관적으로 분석하는 방향으로 연구를 전개하였다.이러 한 방법은 관측지점의 기온을 단순상호 비교 한 기존의 연구보다 한 단계 더 발전된 것으 로,그 지역의 환경영향을 보다 객관화하고 계량화할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 지역별 도시화의 효과를 평가 하기 위한 방법으로 지역 간 de gr e eho ur ,기온 과 흑구온도의 상승· 하강 기울기 분석,아울러 겨울과 여름의 기온의 상관성 분석을 통해 지역 별 계절 기후특성을 정량화하고 도시효과를 평 가할 수 있는 척도를 개발하고자 한다.이러한 분석방법의 차별화를 통해 얻어진 결과는 도시

기후 특성의 객관화 및 해석을 위한 중요한 기 초데이터로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

2.연구개요

2. 1관측개요와 관측지점

본 연구에서는 기온,흑구온도,상대습도와 같이 일반적으로 도시열환경 평가 시 주로 활 용되고 있는 관측요소를 중심으로 검토하였 다.관측은 대구지역에서 실시된 기존연구인 하절기 관측연구

와 동일한 관측지점들로 도 시 내부 4개 지점,교외지역 1 개 지점으로 구 성하였다( Fi g1 ) .관측지역은 대구광역시 수성 구 일원으로 주변 환경여건( 공간녹지분포율) 에 따라 열 형성특성이 상이할 것으로 추정되 는 도심과밀지역,주거지역,녹지지역,수변·

녹지지역으로 각각 구분하여 관측하였다 ( Tabl e 1 ) .도심과밀지역은 관측지점 인근에 고층건물,인공노면 등의 인공구조물로 둘러 싸인 곳에 위치하고 있으며,주거지역은 주변 대부분이 저층의 단독주택 위주로 밀집되어 상대적으로 인공구조물의 밀도가 높다.녹지 지역의 특징은 주변에 녹지( 산) 와 고층 아파트 등의 인공구조물이 위치하고 있으며,수변· 녹 지지역은 녹지( 산) 와 하천에 접해 있는 곳이 다.이들 관측지점은 5 . 4 km이내의 근거리에 위치하여 거리에 따른 영향을 최소화하였으 며,주변 환경에 의한 기온 및 열적 특성이 잘 반영될 수 있게 지점을 선정하였다.

Fi g.1Loc at i onofobs er v at i ons i t e

항 목 도심과밀지역 주거지역( 단독주택 밀집지역) 녹지지역

관측장소 한국전력공사

대구· 경북본부 송변전지원센터 황금초등학교 범일초등학교

해발고도 5 1 m 60 m 13 9 m

공간녹지분포율

0% 0 % 3 7%

항공사진에서의 녹지면적

항 목 수변· 녹지지역 교외지역 대구기상대

관측장소 파동초등학교 경북 경산시 하양읍

대구가톨릭대학교 -

해발고도 7 2 m 86 m 5 7m

공간녹지분포율

52 %( 수공간 5 %포함) 40 % 4 . 3%

항공사진에서의 녹지면적

주)공간녹지분포율이란 각 관측지점을 중심으로 반경 500m 이내의 영역에 있는 녹지면적의 비율을 공간녹지분포율로 정의 Tabl e1.Env i r onment ali nf or mat i onofeac hobs er v at i ons i t e

본 연구에서는 이와 같이 각 지점에서 관측 한 자료와 대구광역시 동구에 위치한 대구기상 대 관측 자료를 비교 척도로 활용하여 도시 내 지역 간의 차이를 비교하였다.이밖에 도시관 측지에서 약 2 0 km 동쪽의 도시 밖에 위치한 교 외지역( 경북 경산시 하양읍 소재 대학캠퍼스) 을 관측지점으로 추가하여 이들 간의 비교를 통해 도시지역의 열 형성 특성을 파악하였다.

2. 2관측장비 및 관측기간

기본적인 기상관측요소인 기온과 상대습도 이외에 복사효과를 고려할 수 있는 흑구온도 를 관측요소로 추가하였다.이들 요소의 관측 은 기존연구

와 동일하게 각 관측지점마다

온습도로거( SK-L2 0 0 THⅡ) 를 배치하여 기온 과 상대습도,흑구온도를 각각 관측하였 다.

관측장비는 기온과 상대습도는 백엽상내부에,

흑구온도는 백엽상 외부( 지상 1 . 0 m높이) 에 설

치하였다.관측은 초등학교의 잔디 조성면위에

설치 운용되고 있는 소형 백엽상에서 이루어졌

다.관측은 동절기 실험의 경우 2 0 1 1 년 1 월 1 3

일에서 2 월 2 8 일 사이에 진행되었으며,본 연

구에서는 4 7 일( 강수일 6 일 포함) 간의 관측 데

이터를 중심으로 분석하였다.한편,동절기 실

험과의 비교를 위한 하절기 관측은 2 0 1 0 년 8 월

1 일에서 8 월 3 1 일까지 3 1 일간( 강수일 9 일 포

함) 의 관측데이터를 중심으로 분석하였다.본

논문에서의 관측데이터 분석은 강수에 대한 효

과를 배제하기 위해서 관측기간 중 강수일( 동 절기 6 일,하절기 9 일) 을 제외한 나머지 4 1 일과 2 2 일 동안의 데이터를 기준으로 분석하였다.

3.측정결과 및 고찰

3. 1기상상태

대구기상대에서 관측한 강수일 6일을 제외 한 41 일간 대구지역 기온은 최고 1 9 . 1 ℃,최저 -13 . 1 ℃,평균 1 . 2 ℃를 나타내었다.수평면 일 사량의 일평균 적산값은 1 0 . 17 MJ 을 나타내었 다.상대습도는 평균 4 4 %,최저 1 2%를,풍속 은 최대 7 . 7m/ s ,평균 2 . 3m/ s ,총 강수일( 강수 량 4 . 5 mm이상) 은 6 일로 확인되었다.한편,겨 울철과의 비교를 위한 여름철 관측의 경우 강 수일 9 일을 제외한 22 일의 관측기간에 대한 기온은 최고 3 5. 5 ℃,최저 2 3 . 1℃,평균 29 . 3 ℃, 수평면 일사량의 일평균 적산값 1 6. 5 1 MJ ,상 대습도 평균 6 6 %,최저 39 %,풍속 최대 4 . 7m/ s ,평균풍속 1 . 9 m/ s 이였다.

3. 2기온분포

본 논문에서의 겨울철 관측데이터 분석은 강수에 의한 효과를 배제하기 위하여 강수일 을 제외한 나머지 한 달 동안의 데이터를 기 준으로 분석하였다.최고기온,최저기온,일평 균기온은 강수일 6일을 제외한 4 1일 간의 데 이터를 사용하였다.매 시각의 자료는 1 분 간 격으로 관측된 자료 중 정시의 자료를 4 1 일간 평균하여 정해진 시각의 값으로 나타내었다 ( 기상대와 동일한 방법) .이러한 과정을 통해서 최고기온,최저기온,평균기온을 산출하였다.

각 관측지점의 겨울철 시간대별 기온분포를 Fi g2 에 나타내었다.전체 관측기간 동안의 각 지 점별 평균기온은 주거지역( 1 . 3 ℃) ,대구기상대 ( 1 . 2 ℃) ,도심과밀지역( 1. 0℃) ,녹지지역과 수 변· 녹지지역( -0 . 1 ℃) ,교외지역( -0 . 9 ℃) 의 순 으로 높게 나타났으며 -0 . 9 ～1 . 3 ℃ 사이에서 분포하였다.각 지점별 최고 기온은 도심과밀

지역( 6 . 6 ℃) 이 가장 높게,녹지지역( 4. 7℃) 이 가장 낮게 나타난 반면,최저기온에서는 교외 지역( -6. 4℃) 이 가장 낮게,주거지역( -2. 7℃)

Fi g.2Thedi s t r i but i onofai rt emper at ur ei nwi nt er

Fi g.3Thedi s t r i but i onofai rt emper at ur ei ns ummer

이 가장 높게 나타나 그 차이는 태양복사의

영향이 반영된 주간의 최고기온 차이( 1 . 9 ℃)

보다는 지역적 특징이 잘 나타나는 야간에 더

큰 기온차이( 3 . 7 ℃) 를 나타내었다.이러한 현

상은 각 지점별 일교차에서도 확인되어 야간

의 기온이 크게 떨어지는 교외지역에서 가장

큰 일교차( 11 . 9 ℃) 를 나타낸 반면,도시 내 녹

지지역에서 가장 작은 일교차( 8 . 4 ℃) 가 확인

되었다( Tabl e 2 ) .기온이 안정적인 야간동안

의 지점별 기온은 대구기상대,주거지역,도

심과밀지역,녹지지역,수변· 녹지지역,교외

지역의 순으로 높게 나타났으며 일중 최저 기

온을 나타낸 일출직전 무렵에 그 차이가 가장

크게 나타났다( Fi g2 ) .한편,기존연구

의 여름

철 관측결과와 비교하면여름의 경우 일출 후

최고기온에 도달시점까지는 겨울과 같은 기온

상승패턴을 나타내었으나,그 시간대 이후 하 강에서는 수변· 녹지지역과 교외지역이 같은 기온값을 나타내었다( Fi g3 ) .그러나 겨울은 두 지역간의 기온차이가 나타나 계절에 따른 지역 별 기온변화특성이 있는 것으로 확인되었다.

3. 3흑구온도 분포

각 관측지점의 흑구온도분포를 Fi g4,5에 나타내었다.대류와 복사효과를 복합적으로 반영한 흑구온도에 대해 살펴보면 야간에는 이미 앞에서 검토한 기온과 비슷한 온도 값을 나타낸 반면,주간에는 태양복사의 영향으로 약 10℃정도 높은 값을 나타내었다.각 지점 별 흑구온도는 기온분포와 유사하여 도심과 밀지역,수변· 녹지지역,교외지역의 순으로 높게 나타났으며 기온분포와의 차이점은 주 간의 태양복사의 영향이 크게 반영되어 흑구

Fi g.4Thedi s t r i but i onofgl obet emper at ur ei nwi nt er

Fi g.5Thedi s t r i but i onofgl obet emper at ur ei ns ummer

온도의 상승과 하강이 기온보다 크게 나타났 다.야간의 흑구온도는 기온과 거의 같은 값

을 나타내었다( Fi g4) .

한편,기존연구

의 여름철 관측결과의 계절 간 비교에서,여름철 오후시간대( Fi g5 ) 에는 장소에 따른 흑구온도차이가 크지 않았으나 겨울철( Fi g4 ) 은 나머지 다른 관측지점들에 비 해 도심과밀지역이 상당히 높은 값을 나타내 었다.이들 시간동안 기온의 차이는 불과 2℃

이내의 차이를 나타낸 반면,흑구온도는 6 ～ 7 ℃정도의 차이를 나타내어 이는 기온이외의 복사효과 등의 영향 때문으로 추정된다.

3. 4여름과의 기온비교

겨울과 여름의 관측지점별 기온의 상승· 하 강 기울기를 Tabl e 3 ～7 에 나타내었다.먼저, 겨울철 기온의 상승 기울기는 도심내의 관측 지점인 도심과밀지역,주거지역,녹지지역,수 변· 녹지지역이 31 . 1 0～35. 79 인 반면 교외지역 이 4 5. 09로 도심과 교외간의 상승기울기에서 큰 차이를 나타내었으며,도시 내 관측지점 간에는 기울기에서 큰 차이가 관측되지 않았 다.하강기울기 또한 도시지역 관측지점들은 -1 3. 52～-1 5. 04로 상대적으로 완만한 기울기 를 나타낸 반면 교외지역은 -19. 29 를 나타내 어 도시관측지점들 보다는 급한 기울기 값을 나타내었다.이러한 것은 도시의 지표면은 교 외에 비해 다양한 인공구조물들이 위치하고 있어,교외에 비해 상대적으로 큰 열용량의 환 경을 갖고 있으며 그 결과 온도의 상승과 하 강이 교외지역에 비해 완만하게 변화하는 관 측결과를 얻을 수 있었다.즉,이것은 도시와 교외간의 지표면 열용량 차이가 원인이 되어 나타난 결과로 해석된다.또한,겨울철 흑구 온도의 상승과 하강기울기 분석결과에서도 앞서 언급한 기온과 같이 도시 내 관측지점들 과 교외지역 간에는 뚜렷한 기울기 차이가 확 인되었다( Tabl e 4) .

한편,여름의 기온과 흑구온도의 상승· 하강

기울기는 겨울에 비해 현저히 낮은 값을 나타

내었다.그리고 도시 관측지점들과 교외지

지역구분

각 지점별 기온[ ℃]

각 지점별 흑구온도[ ℃]

3: 0 0 6 : 00 9 : 00 1 2: 0 0 1 5 : 0 0 1 8 : 0 0 21 : 00 2 4: 0 0 최고 최저 평균 변화

도시

대구 기상대

-1 . 6 -2 . 4 -1 . 1 3 . 5 5. 7 3. 9 1 . 7 0 . 0 5 . 7 -2 . 6 1 . 2 8. 3

- - - - - - - - - - - -

도심 과밀지역

-2 . 0 -2 . 7 -1 . 2 4 . 2 6. 6 3. 1 1 . 0 -0 . 6 6 . 6 -3 . 0 1 . 0 9. 6 -3 . 3 -3 . 9 4 . 0 17 . 0 1 8. 0 2. 3 -0 . 2 -1 . 8 18 . 6 -4 . 1 4 . 0 2 2. 7 주거지역 -1 . 7 -2 . 6 -0 . 3 4 . 4 6. 4 3. 5 1 . 2 -0 . 3 6 . 4 -2 . 7 1 . 3 9. 1 -3 . 5 -4 . 2 7 . 7 17 . 0 1 5. 0 1. 4 -0 . 5 -2 . 2 17 . 9 -4 . 3 3 . 5 2 2. 2 녹지지역 -2 . 8 -3 . 5 -2 . 3 2 . 7 4. 6 2. 0 0 . 0 -1 . 3 4 . 7 -3 . 7 -0 . 1 8. 4 -4 . 3 -4 . 9 -1 . 6 12 . 6 7. 5 0. 6 -1 . 5 -2 . 9 14 . 8 -5 . 0 0 . 8 1 9. 8 수변·

녹지지역

-3 . 3 -4 . 0 -1 . 5 3 . 6 5. 1 1. 8 -0 . 3 -1 . 9 5 . 4 -4 . 2 -0 . 1 9. 6 -4 . 8 -5 . 4 3 . 3 16 . 1 9. 5 0. 2 -1 . 9 -3 . 4 17 . 1 -5 . 6 1 . 7 2 2. 7 교외지역 -5 . 2 -6 . 1 -3 . 3 3 . 7 5. 4 1. 9 -0 . 8 -3 . 0 5 . 5 -6 . 4 -0 . 9 1 1. 9 -6 . 3 -6 . 9 2 . 5 15 . 8 1 0. 8 0. 5 -2 . 2 -4 . 3 16 . 2 -7 . 1 1 . 4 2 3. 3 Tabl e2.Obs er v at i onr es ul tofai rt emper at ur eandgl obet emper at ur ebyeac hs i t uat i on( wi nt ers eas on)

지역구분

겨울 여름

기온 흑구온도 기온 흑구온도

상승 기울기

하강 기울기

상승 기울기

하강 기울기

상승 기울기

하강 기울기

상승 기울기

하강 기울기

도시

대구기상대

3 0. 0 7 -1 2. 8 3 - - 2 2. 8 4 -1 1. 7 7 - - 도심과밀지역 3 5. 0 6 -1 5. 0 4 9 9. 7 1 -31 . 18 2 3. 5 7 -1 1. 5 5 5 5. 4 1 -23 . 09

주거지역 3 3. 1 2 -1 4. 4 0 9 4. 3 1 -26 . 37 2 3. 6 9 -1 1. 7 6 5 4. 5 5 -25 . 46 녹지지역 3 1. 1 0 -1 3. 5 2 9 0. 1 4 -20 . 60 2 1. 9 6 -1 1. 5 3 5 2. 9 2 -25 . 29 수변· 녹지지역 3 5. 7 9 -1 4. 5 4 9 9. 2 1 -23 . 82 2 2. 7 0 -1 0. 2 7 5 1. 3 7 -22 . 74 교외지역 4 5. 0 9 -1 9. 2 9 1 0 5. 6 4 -28 . 53 2 4. 9 7 -1 1. 5 8 4 9. 8 2 -22 . 10 주)대구기상대 자료를바탕으로 산출한 값

Tab l e3 .Compar i s onofc l i mb i nganddes c e ndi ngs l opeofai rt emper at ur eandgl obet emper at ur eb ys i t uat i onan ds eas on

역간의 상승· 하강 기울기 차이도 겨울에 비해 작게 나타났다.이러한 결과는 여름철 교외지 역에 넓게 분포해 있는 농경지는 겨울과는 달 리 열용량이 큰 물질인 물이 지표면에 광범위 하게 공급됨으로서 겨울에 비해 열용량이 증 대되는 효과 때문으로 추정된다.이러한 계절 별 기울기 변화에 대한 해석은 도시효과를 포 함한 그 지역 고유의 열특성을 파악하고 평가 하는 하나의 척도가 될 수 있을 것이다.

3. 5여름과 겨울 기온의 상관관계 본 연구의 상관관계 분석은 여름철 기온변 화에 대한 겨울철 기온변화의 정도를 비율( 기 울기) 로 나타낸 것으로 이 비율( 기울기) 은 그 해당지역의 주변 환경 영향을 종합적으로 반영한 열적 특성을 알아볼 수 있다( Tabl e

9 ,1 0 ) .본 논문의 분석에서는 일출 이후부터 최

고기온이 나타나는 시간대를 기온상승시간대

( 0 7 : 0 0 ～1 4 : 0 0 ) 로,그리고 최고기온 도달시점에

서부터 일출 직전까지의 기온이하강하는 시간

대를 기온하강시간대( 1 5 : 0 0 ～0 6 : 0 0 ) 로 각각 구분

하였다.이것으로부터 각 지역별 상관성 분석결

과인 기울기에 대해 살펴보면 먼저,기온 상승조

건의 경우 도시 내 여러 관측지점들은 1 . 1 8 ～1 . 2 9

의 기울기를 나타낸 반면 교외지역은 도시 내 관

측지점보다 현저히 큰 1 . 6 3 의 값을 나타내어 기울

기 값이 작을수록 도시효과는 크게 나타나는 것

으로 분석되었다( Ta bl e 8 ) .그 기울기 값이 작다

는 것은 여름철 기온변화에 대한 겨울철 기온변

화가 적은 것을 의미하고,이러한 결과는 그 주변

환경의 열적특성 등의 요인에 기인한 결과로 풀

이할 수 있다.한편,동일 도시권 내 4개의

7 : 0 0～ 1 4 : 0 0기온 상승

항목 도심과밀지역 주거지역 녹지지역

공간녹지분표율 0 % 0 % 3 7%

겨울 상승그래프

항목 수변· 녹지지역 교외지역 지역별 상승에 대한 함수

공간녹지분표율 5 2 %( 수공간 5%포함) 40 % 지역구분 기울기

겨울 상승그래프

도시

도심과밀

지역 3 5 . 0 6 주거지역 3 3 . 1 2 녹지지역 3 1 . 1 0 수변· 녹지

지역 3 5 . 7 9 교외지역 4 5 . 0 9 Tabl e4 .Cl i mbi ngs l opeofai rt emper at ur ebys i t uat i oni nwi nt er

7 : 0 0～ 1 4 : 0 0기온 상승

항목 도심과밀지역 주거지역 녹지지역

공간녹지분표율 0 % 0 % 3 7%

여름 상승그래프

항목 수변· 녹지지역 교외지역 지역별 상승에 대한 함수

공간녹지분표율 5 2 %( 수공간 5%포함) 40 % 지역구분 기울기

여름 상승그래프

도시

도심과밀

지역 2 6 . 7 8 주거지역 2 6 . 0 3 녹지지역 2 3 . 3 7 수변· 녹지

지역 2 6 . 8 2

교외지역 2 7 . 5 7

Tabl e5.Cl i mbi ngs l opeofai rt emper at ur ebys i t uat i oni ns ummer

1 5: 0 0～ 6 : 0 0기온 하강

항목 도심과밀지역 주거지역 녹지지역

공간녹지분표율 0 % 0 % 3 7%

겨울 하강그래프

항목 수변· 녹지지역 교외지역 지역별 하강에 대한 함수

공간녹지분표율 5 2 %( 수공간 5%포함) 40 % 지역구분 기울기

겨울 하강그래프

도시

도심과밀

지역 -1 5 . 0 4 주거지역 -1 4 . 4 0 녹지지역 -1 3 . 5 2 수변· 녹지

지역 -1 4 . 5 4 교외지역 -1 9 . 2 9 Tabl e6 .Des c endi ngs l opeofai rt emper at ur ebys i t uat i oni nwi nt er

1 5: 0 0～ 6 : 0 0기온 하강

항목 도심과밀지역 주거지역 녹지지역

공간녹지분표율 0 % 0 % 3 7%

여름 하강그래프

항목 수변· 녹지지역 교외지역 지역별 하강에 대한 함수

공간녹지분표율 5 2 %( 수공간 5%포함) 40 % 지역구분 기울기

여름 하강그래프

도시

도심과밀

지역 -1 1 . 5 5 주거지역 -1 1 . 7 6 녹지지역 -1 1 . 5 3 수변· 녹지

지역 -1 0 . 2 7

교외지역 -1 1 . 5 8

Tabl e7 .Des c endi ngs l opeofai rt emper at ur ebys i t uat i oni ns ummer

7 : 0 0～ 1 4 : 0 0기온 상승시간대

항목 도심과밀지역 주거지역 녹지지역

공간녹지분표율 0 % 0 % 3 7%

여름기온-겨울기온 분포

항목 수변· 녹지지역 교외지역 지역별 상관식의 기울기

공간녹지분표율 5 2 %( 수공간 5%포함) 40 % 지역구분 기울기

여름기온-겨울기온 분포

도시

도심과밀

지역 1. 2 7 주거지역 1. 2 1 녹지지역 1. 1 8 수변· 녹지

지역 1. 2 9 교외지역 1. 6 3 Tabl e8.Rel at i onofai rt emper at ur eatr i s ebet weens ummerandwi nt er

15 : 00～ 06 : 00기온 하강시간대

항목 도심과밀지역 주거지역 녹지지역

공간녹지분표율 0 % 0 % 3 7%

여름기온-겨울기온 분포

항목 수변· 녹지지역 교외지역 지역별 상관식의 기울기

공간녹지분표율 5 2 %( 수공간 5%포함) 40 % 지역구분 기울기

여름기온-겨울기온 분포

도시

도심과밀

지역 1. 1 2 주거지역 1. 0 1 녹지지역 0. 9 5 수변· 녹지

지역 1. 1 0

교외지역 1. 3 5

Tabl e9 .Rel at i onofai rt emper at ur eatdr opbet weens ummerandwi nt er

지역구분

겨울 ( 41 일간) 여름 ( 2 2일간) 지수 de gr e e

hour ( 1 0℃ 이하)

de gr e e hour ( 일평균)

비율 [ %]

( 교외지역 기준)

de gr e e hour ( 2 6 ℃ 이상)

de gr e e hour ( 일평균)

비율 [ %]

( 교외지역 기준)

겨울/

여름

도시

대구기상대

8 , 8 35 21 5 91 1 , 8 1 8 8 3 1 4 2 2 . 6 1 도심과밀지역 8 , 0 39 19 6 83 1 , 8 0 1 8 2 1 4 0 2 . 4 0 주거지역 7 , 7 98 19 0 83 1 , 7 9 9 8 2 1 4 0 2 . 3 3 녹지지역 8 , 9 24 21 8 92 1 , 3 8 5 6 3 1 0 8 3 . 4 6 수변· 녹지지역 8 , 9 37 21 8 92 1 , 2 8 2 5 8 1 0 0 3 . 7 4 교외지역 9 , 6 88 23 6 1 00 1 , 2 8 2 5 8 1 0 0 4 . 0 5 주)대구기상대 자료를바탕으로 산출한 값

Tabl e1 0 .Compar i s onofdegr eehourateac hobs er v at i ons i t e ( Uni t : ℃· hour )

관측지점 간에는 그 주변의 지표면에 대한 환경 적인 차이가 있음에도 불구하고 그 기울기에는 큰 차이를 나타내지 않아 도시 내에서는 동일 환경영향권 범위에 있는 것으로 해석되었다.

또한,기온 하강조건에서는 도시 내 관측지 점들은 0. 95 ～1 . 1 2의 기울기를 나타낸 반면, 교외지역의 경우 1 . 3 5의 기울기를 나타내어 도시와 교외지역 간에 확연한 차이를 확인할 수 있었다( Tabl e 9) .이러한 결과는 도시관측 지점과 교외지역 간에 계절에 따른 지표면의 상태와 주변 환경의 열적변화요인이 다르게 작용한 것에 따른 결과로 해석된다.

3. 6degr eehour분석

겨울과 여름에 해당지역의 기온이 일정 기 준온도 이하 혹은 이상으로 되는 기간 동안의 그 온도차와 시간의 적산 값으로 표현되는 de gr e ehour 는 그 지역의 열적환경을 객관화 할 수 있는 지표이다.각 관측지점별 de gr e e hour 를 산출하여 각 지점에서의 겨울과 여름 의 상호비교를 통해 지역고유의 열환경 특성 을 해석하고 분석하였다( Tabl e 10 ) .본 논문에 서는 de gr e ehour산출에 필요한 기준온도를 겨울의 경우 영상 1 0℃ 이하,여름은 26 ℃ 이 상으로 설정하여 해석하였다.

먼저,겨울에 대해서 알아보면 관측기간 4 1 일간의 de gr e ehour 값은 도시지역이 7, 7 98～

8, 937 ,교외지역 9, 688 로 도시지역과 교외지

역 간에 7 51～1, 890 의 차이가 나타나 교외지 역이 상대적으로 기온이 낮은 시간이 긴 것으 로 확인되었다.그리고 여름 22 일간의 de gr e e hour 값은 도시지역이 1, 282 ～1 , 80 1,교외지역 1, 282 로 두 지역 간에 최대 5 19의 차이가 나 타나 교외지역에 비해 도시지역이 큰 값을 나 타내었다.이를 일평균 값으로 계산하여 비교 해 보면 겨울은 도시지역이 19 0 ～2 18 ,교외지 역이 2 3 6 으로 도시지역과 교외지역 간에 de gr e e hour 값에서 1 8～46의 차이가 나타났고,여름 의 도시지역은 5 8～82,교외지역 58로 0～24 의 차이가 나타났다.이러한 결과를 바탕으로 그 지역의 특성을 객관적으로 나타내기 위해 여름철 de gr e ehour 값에 대한 겨울철 de gr e e hour 값을 지수로 나타내어 비교해 보았다.여 기서 교외지역은 4 . 0 5로 도심과밀지역과 주 거지역에 비해 1. 65이상의 높은 값을 나타내 었으며,녹지지역과 수변· 녹지지역에서는 0 . 5 9 이상의 차이를 나타내어 인공적인 환경이 우 세할수록 지수 값이 작게 나타내는 것으로 분 석되었다.이러한 지수를 활용하면 도시효과 를 객관화 할 수 있는 하나의 척도로의 적용이 가능할 것이다.그리고 이러한 결과로부터 두 계절의 de gr e ehour 에 대한 특징을 분석해 보 면 여름보다 겨울에 도시지역과 교외지역간의 차이가 크게 두드러지는 것으로 확인되었다.

이러한 것은 겨울철에 도시열섬의 효과가 잘

나타나는 기존의 연구와 상통하는 결과이다.

4.결 론

본 연구를 통해 도출된 결론은 다음과 같다.

( 1 )겨울철 각 지점별 평균기온은 주거지역 ( 1. 3℃) ,대구기상대( 1. 2℃) ,도심과밀지역 ( 1. 0℃) , 녹지지역과 수변· 녹지지역( -0.

1℃) ,교외지역( -0. 9℃) 의 순으로 높게 나 타났으며 -0. 9～1. 3℃ 사이에서 분포하였 다.주야간의 기온차에서는 태양복사 영 향을 받는 주간의 최고기온 차이( 1. 9℃) 보 다는 야간에 더 큰 기온차이( 3. 7℃) 를 나 타내었다.야간의 지점별 기온은 대구기 상대,주거지역,도심과밀지역,녹지지역, 수변· 녹지지역,교외지역의 순으로 높게 나타났으며 일출직전 무렵에 그 차이가 가장 크게 나타났다.

( 2)각 관측지점의 흑구온도의 경우 야간에는 기온과 비슷한 온도를 나타낸 반면,주간에 는 태양복사의 영향으로 약 1 0 ℃정도 높은 값을 나타내었다.각 지점별 흑구온도는 기 온분포와 유사하여 도심과밀지역,수변· 녹 지지역,교외지역의 순으로 높게 나타났으 며 기온분포와의 차이점은 주간에는 태양 복사의 영향이 크게 반영되어 흑구온도의 상승과 하강이 기온보다 크게 나타났다.

( 3 )본 연구에서 제안한 기온의 상승· 하강에 대한 각 지점별 기울기 변화 분석결과는 계절별 도시효과를 포함한 그 지역 고유의 열특성을 파악하고 평가할 수 있는 하나의 유용한 척도로 활용될 수 있을 것이다.

( 4)여름과 겨울의 기온의 상관관계 분석 결 과 도시관측지역이 교외관측지역에 비해 계절간의 기울기( 상관성) 가 큰 것으로 확 인되었으며,이러한 결과는 도시관측지점 의 경우 교외지역에 비해 계절에 따른 지 표면의 상태 및 열적변화요인이 상대적으 로 적기 때문인 것으로 분석된다.

( 5)여름과 겨울의 기온의 상관관계 분석결과 동일 도시권 내 4개의 관측지점 간에는

지표면과 그 주위의 환경적인 차이가 있 음에도 불구하고 그 기울기에는 큰 차이 가 나타나지 않아,도시 내에서는 동일 환경영향권 범위에 있음이 확인되었다.

( 6)지역적인 특성을 객관적으로 나타내기 위해 여름철 de gr e eho ur 값에 대한 겨울철 de gr e e ho ur 값을 지수화( 겨울/ 여름) 한 결과 교외지 역은 도심과밀지역과 주거지역에 비해 1 . 6 5 이상의 높은 값을 나타내었으며,녹지지역 과 수변· 녹지지역에서는 0 . 5 9 이상의 차이를 나타내어 인공적인 환경이 우세할수록 지 수 값은 작아지는 것으로 해석되었다.

후 기

이 논문은 201 1년도 대구가톨릭대학교 학 술연구비 지원에 의한 것임.

아울러 본 연구 수행과정에서 관측에 도움 을 주신 한국전력공사 대구경북본부 송변전 지원센터와 초등학교의 관계자 분께 감사의 뜻을 표합니다.

참 고 문 헌

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5.정임수,최동호,이부용,하절기 관측을

통한 도시의 지역별 공간녹지분포율에 따

른 열환경 특성 연구,한국태양에너지학회

논문집,( 31 권 3호) ,20 11. 06