도시지역에서의 바람길과 대기질 영향에 관한 연구 = Study on Wind flow and Air Quality in Urban Terrain

국문 초록 (Abstract)

생물과 기후의 관계를 연구하는 생물기후학은 바람, 기온 등과 같은 각종 기후요소를 상호 유기적으로 연결하여 기후와 생물활동과의 관계를 파악하기 위한 것으로, 특히 도시지역에서의 기후변화가 인간활동의 질에 많은 영향을 미치고 있음이 인식된 이후 더욱 그 중요성이 높아지고 있다. 전원지역에서는 기후가 자연적 특징에만 의존하지만, 전형적인 도시지역 기후는 자연지형뿐만 아니라 도시의 크기, 구조, 개방된 공간비율 등과 같은 도심지역의 건설환경에 의해서도 많은 영향을 받는다.
도시기후 중 최근 들어 주목을 받고 있는 기후요소 중의 하나가 바람이다. 바람길은 해당지역의 건물 형상이나 배치형태 등의 고정적 요인 뿐 아니라 기상학적 조건(풍향, 풍속, 대기안정도 등) 등의 가변적 요인에 따라서도 변화하며 이에 따른 기류의 소통혹은 차단 등에 의해 대기질에 직접적 영향을 미칠 수 있다. 바람길 변화 분석은 택지개발 계획 대상지역에서 미래의 대기오염을 원천적으로 최소화하여 도시민에게 좀 더 쾌적한 대기환경을 제공할 수 있는 방안을 제시할 수 있다.
그러나 기존의 택지개발계획에서는 이러한 바람길의 대기환경영향이 전혀 고려되지 않는 경우가 많았으며, 바람길이 고려된 사례는 극히 일부에서만 찾을 수 있다. 바람길 분석이 이루어진 일부 경우에 있어서도 흐름방해와 정체, 와류현상의 방지차원에서 단순히 “井”, “C"" 자 형의 폐쇄형 배치를 지양하거나, 바람과 평행하게 건축물을 배치하는 등과 같은 원론적 수준의 택지개발전략을 제시하는 것에 그치고 있으며, 실제 그러한 건물배치를 통하여 얼마만큼의 대기질 개선효과를 얻을 수 있는지에 대한 정량적 접근은 시도되지 않았다. 이러한 경향은 외국의 관련 연구자료에서도 유사하게 발견되는데 이는 바람길 분석을 통한 대기환경의 정량적 해석이 결코 용이하지 않다는 것을 의미한다할 수 있겠다.
본 연구에서는 도시지역에서의 바람길과 대기환경의 영향관계를 정량적으로 파악할 수 있는 기초적 방법론을 제시하였는데, 이러한 작업은 국내에서 그동안 한 번도 시도되지 않았던 것으로 파악된다. 도시 개발 시 바람길을 해석하기 위한 가이드라인 등과 같은 방법론은 국내에서는 아직 명확하게 확립되지 않은 상태로 판단되며, 본 연구결과를 기초로 좀 더 심층적인 연구가 추가로 진행될 필요가 있다.
본 연구에서는 바람길의 대기환경영향평가 방법론 확립을 위한 기초를 제시함과 더불어 2개의 사례연구에 대한 CFD 수치해석을 통해 바람길의 대기환경영향을 예측해 보았다. 대규모 택지개발의 경우, 국지순환풍은 광역바람장이 매우 약화된 상태(무풍조건)일때 중요한 역할을 한다. 한편, 기개발된 도심지역에서 건설되는 고층건물의 경우, 건물배치에 따라 통풍환경 및 대기질이 영향을 받으나 전자의 경우와 비교할 때, 그 영향범위가 상대적으로 국지적이며, 고층건물 주위에서 순간적으로 발생하는 돌풍과 같은 강풍의 생성으로 인한 보행환경이 대기질보다 주거환경에 더욱 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 이러한 두 가지 사례에 대한 바람길 분석을 통해 통풍환경, 대기질환경 및 보행자환경의 정량적 해석을 시도하였다. 이로부터 도출된 연구결과는 향후 도시개발시 대기환경 개선을 위한 바람길 설치계획의 기초자료로서 충분히 활용될 수 있을 것으로 보인다.
본 연구에서 수행

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Bioclimatology is recently becoming more important as it is known that urban climate impacts human activity largely. Especially wind, one of three climate elements, is coming into the spotlight these days. Efficient wind flow network in urban terrain can afford a good air environment.
In this study, we examined EIS"s(Environment Impact Statements) performed in Korea. It was found that some EIS"s did not analyse wind flow at all even though most of developing area has its topography showing mountain and valley winds would be dominant in wind environment. Some of EIS"s tried to analysed wind flow qualitatively for better air quality but only suggested ambiguous idea about urban plan. It is noticed that they analysed wind flow qualitatively not quantitatively. Therefore they could not show how much air quality in urban area can be improved through wind flow analysis.
We brought up the CFD wind flow analysis method which is able to measure wind effect quantitatively in terms of impacts of ventilation, air quality and walking in street. As far as we know, this work is performed first in Korea.
In addition, we applied this wind flow analysis method into two case studies. One of case studies aimed to examine the effect of new skyscraper construction in a civic center. We assumed imaginary urban development in Songmal-ri, Kyungki Province, Korea in the other case study. Songmal-ri is a typical terrain influenced by mountain and valley winds mainly according to its topography and weather observation. We could introduce some important factors which is able to enhance air environment from two case studies. This work can be a basis for urban planing to achieve better environment.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론
• 제2장 도시기후의 형태 및 특성
• 제3장 국내외의 바람길 적용현황
• 제4장 바람길의 대기환경영향 예측방법
• 제5장 CFD모델을 이용한 바람길 분석결과
• 제6장 종합 및 결론
• 참고문헌
• 부록 A. AERMOD 대기경계층 모델
• Abstract
• KEI 발간자료 목록
• 서언
• 국문요약