국토정책 Brief 는요국토정책현안을적시하고정책방안을안하는간입니다. 2016 9. 19 KRIHS POLICY BRIEF No. 583 발행처 국토연구원 발행인 김동 www.krihs.re.kr 도시의미기후관리방향 안승만국토연구원책임연구원, 김승국토연구원연구위원, 이형찬국토연구원연구위원, 손은영국토연구원연구원 요약 1 에너, 보건, 환경을고려한도시미기후관리정책을추진하여사회 경적편익을고 - 도시열섬으로인해여름철열대야에따른스트레스증가, 냉방을위한전기수요증가, 화력발전에따른대기오염증가등사회적으로막대한비용을출 - 도시열환경개선, 대기오염개선, 에너수요감소등도시미기후합관리대책필요 2 도시열섬은로여름철태양에너순복사량을도시역내인공피복에저장함으로써발생 - 역적으로는강남보다는강북이, 3역보다는1역이, 역보다는산단에서야간열섬이발달 - 도시역내인공피복비율이높을수록, 인동간격이좁을수록, 인공피복의열용량이클수록, 통풍이불량할수록야간열섬이집단화 3 국토정책과환경정책을통합한미기후관리체계도입 - 사회 경적여건을고려하여미기후관리필요성과이행효과가분명한역에순위를두어선별한후단계적으로도시미기후를관리 - 도시숲, 그린루프등자연적피복면적을확대하여도시미기후를관리하고, 쿨루프 (cool roof), 천막, PV 패널등의인공피복을활용하여도시미기후를관리 - 온실가스배출, 구온난화등환경적가치증진을위한기후변화적응형도시구현방안모색 정책방향 ➊ 도시미기후를효율적으로관리하기위해서는 1 환경개선및공간계획을통한통풍환경개선과 2 아스팔트 콘크리트인공피복을덮어열환경을조절하는입체적인공피복 ( 예 : 햇빛가림막 ) 면적을확대해야함 ➋ 인공피복을계획적으로관리하여 1 도시의심미성, 2 시설의기능 내구성, 3 도시생태계의안정성등을보장하여야하며, 도시계획을기으로하는관리정책이마련되어야함
1. 미기후관리의필요성 미기후 (microclimate) 미기후는접기층과같이작은공간에서수평적또는수직적으로나타나는모든기후를통칭함 (Geiger 1942) - 접기층 (subsuface layer) 은기요소들이면특성에민감하게응하는 1.5m 이하의기층을말함그림 1 미기후 대기후규모에서의도시열섬 < 미기후열섬 > < 대기후열섬 > 미기후관리필요성 도시열섬은도시변역보다내부온도가대적으 로높게나타나는현 (Sukkop et al. 1993) 으로써 로도시화및인공피복비율증가로인해발생 그림 2 도시열섬현 - 2025 년세계인구 90% 가도시에하면 ( 약 80 억 명 ) 도시면적은현재보다세배증가예 도시열섬으로인해여름철열대야에따른스트레스 증가, 냉방을위한전기수요증가, 화력발전에따른대 기오염증가등사회적으로막대한비용을출 출처 : NOAA(http://www.crh.noaa.gov) 도시역의미기후는인공피복등도시환경과관련성이높으나미기후에대한사회적인식이부족하고, 에너 보건 환경측면에서미기후에대한관리가미흡 - 미기후는대기후 (macroclimate) 와달리세규모도시환경과의물리적인과관계를파악하여계획적으로관리할수있는대 - 뉴욕시 (NYC) 의경우여름철최고기온 ( ) 이매년갱신되고있으며여름시간대최대전력수요문해결수단으로써미기후관리활동을우선적으로시행 (South Bronx 2008) 따라서에너, 보건, 환경을통합적으로고려한도시미기후관리정책을추진하여사회 경적편익을고할필요 - 도시열환경개선, 대기오염개선, 에너수요감소등도시미기후합관리대책필요
2. 도시열섬의발생원인 사량과도시열섬 태양사는구의해류 대류순환체계를형성하며 도시규모에서인공피복을가열하여 ( 빛 열 ) 여름철 도시열섬을형성하는요원인 그림 3 태양사분포 ( 태양광자원도 ) 연누적태양 - 기자원도 우리나라의연누적사량은 1,200 1,500kW/ m2 구간에분포하고있으며, 이중수도권연누적 사량은약 1,300kW/ m2로추정됨 표면에도달한태양복사에너는에너수 교환조건을배하는인자들과호작용하여여 름철도시열섬과같은도시미기후를형성 자료 : http://solargis.info, www.nimr.go.kr 도시열섬은로여름철태양에너가도시역의인공피복에저장된후복사열로방출되며발생 - 도시열섬현은몰후 2~3 시간후에발생하며, 도시역의아스팔트및콘크리트등인공피복은간 에태양에너를비축해야간에열 (heat) 로배출하는매체로서도시열섬의원인으로작용 수도권도시열섬분포현황 수도권의도시열섬은인공피복비율이높은 1 산단 ( 안산시화공단, 인천남동공단및물류산단 ), 2 공항 ( 김포공항및성남비행장 ), 3 저층고밀역등을중심으로발생 1) 그림 4 서울변수도권대의접기층야간열섬분포 역적으로는강남보다는강북이, 3 역보다는1역이, 역보다는산단에서야간열섬이발달 1) 열섬의범위에대한견해가다양하나본연구에서는열섬 (heat island) 라는현을공간적으로구현하기위해서 LST 분포위 20% 역을수 도권대의접기층야간열섬발생역우려역으로, LST 분포위 10% 역을접기층야간열섬발생역으로간하고공간적분포특 성조사를수행
Korea Research Institute for Human Settlements 도시역 용도구별 평균 표온도는 공역(33.2 )이 가장 높고, 보전녹(24.9 )가 가장 낮으며, 3역이 2역보다 1 이 낮음 그림 5 도시역 용도별 평균야간표온도 분포(Landsat8 열적외선영, 2013년 9월 15 22시 20분) 33.2 30.7 30.1 29.9 29.8 29.7 29.7 29.5 29.1 29.0 28.9 28.7 28.5 28.1 27.4 27.2 25.8 공 준 공 도 시 기 타 2 유 통 전 용 공 준 중 심 근 린 1 3 1 전 용 생 산 녹 2 전 용 자 연 녹 25.1 24.8 도 시 역 미 정 도시열섬 심화 요인 인공피복비율, 건물들의 인동간격, 높이, 배치형태 등 표 성질들이 도시열섬 심화 요인으로 추정 인 공피복비율이 높을수록, 인동간격이 좁을수록, 인공피복의 열용량이 클수록, 통풍이 불량할수록 그림 6 송도 신도시 인근 접기층 야간열섬 분포 집단화된 야간열섬이 발달 -송 도 신도시의 경우 건축면적이 큰 저층 저밀 단 에서 소규모 접기층 열섬이 나타나는 면, 인 천 남동공단의 경우 단 내의 녹역을 외한 단 전체에서 강도 높은 접기층 열섬이 발달 -수 리산 인근 역의 경우 바람길의 영향으로 2역에서 3역보다 높은 강도의 야간열섬이 발달 그림 7 수리산 인근 역의 용도역구별 통풍조건 및 접기층 야간열섬 분포 보 존 녹
3. 도시미기후관리 도시미기후우선관리역을선정하고단계적으로관리 사회 경적여건을고려하여미기후관리필요성과이행효과가분명한역에순위를두어선별한후단계적으로도시미기후를관리용도역별로야간열섬이높게나타나는공역, 역, 2역등에대해서우선적으로미기후관리목표수립및정책수단발굴필요 ( 예 : 환경개선을통한야간열섬저감 ) 도시미기후관리를위한인공피복설치확대 도시숲, 그린루프등자연적피복면적을확대하여도시미기후를관리하고, 인공피복을활용하여도시미기후를관리식생및바람등자연 생태적요소의구조 기능을활용한그린인프라 (Green Infrastructure) 가도시미기후관리수단으로이행되고있으나, 도시역내효용성은낮은수준 - 대부분의도시역내토양층이부족하고, 인공토양등을이용하더라도열악한생육환경때문에관리가용이하않음 도시역내천막같은인공피복을이용해서태양사가아스팔트 콘크리트에도달하여열에너로전환 ( 빛 열 ) 되는과정을통함으로써도시의열섬을완화 그림 8 자연피복이부족한경우인공피복을이용한미기후관리사례 인공적도시미기후관리를위한태양광발전 (photovoltaic, 이하 PV) 시설의활용 - 태양광발전시설을통해생산되는경적가치보다 PV 패널하부공간의다기능활동을창출하여사회적가치와공익을고 - 미국의경우 PV 패널을설치하여여름철오후약 2 낮고겨울철새벽약 1 높은미기후를조성 (Middel et al. 2016) 그림 9 태양광패널을통한미기후관리 부 (PV 패널 ) 하부 ( 옥외공간 ) 에너차폐 / 차열수자원 ( 빗물 ) 환경문화공동체
건물옥에태양광단열및사처리 (cool roof) 를통해건물에유입되는열을차단 - 뉴욕시등은도시기온저감을위해알베도 (albedo, 사율 ) 와단열효과높은페인트를활용하는정책을 비용대비편익의비율이높은정책으로추진 (Rosenweig et al. 2009) 국토정책과환경정책을통합한미기후관리체계도입 인공피복시설설치와관련하여소생물권, 에너등에대한통합적관리정책추진 - 건축물의붕에해당하는시설부는에너생산, 빗물저장, 차폐등을통해여름철전력수요보완, 물 관리, 열섬저감등에활용 - 적합한미기후가조성된하부공간은 경 사회 문화가치들이창출되는 공간으로기능성확장 온실가스배출, 구온난화등환경적 가치증진을위한기후변화적응형도 시구현방안모색 - 녹확충, 건물인동간격확보, 바람 길관리등도시역내미기후관리를 위한구단위계획강화 - 도시미관및생태환경의훼손또는환 경권침해등을고려한경관심의및환 경영향평가도마련 그림 10 통합적미기후관리체계를통한선순환체계로의전환 다기능성 (Multi-function) 규 응 고령화 국민보건 저성장 가뭄 환경정책 미기후 배출 에너 개발 녹색성장 국토 ( 토 ) 정책 감축의무 응 토규 토이용 규 공동이득 (Co-benefits) [ 악순환 ] 선순환 참고문헌 Geiger. R. 1942. The Climate Near the Ground. Cambridge, MA: Harvard University Press. Middel et al. 2016. Impact of Photovoltaic Canopy Shade on Outdoor Thermal Comfort in a Hot Desert City. In EGU General Assembly Conference Abstracts 18: 10437. Rosenzweig et al. 2009. Mitigating New York City's heat island: Integrating stakeholder perspectives, scientific evaluation. Bulletin of the American Meteorological Society 90, no.9: 1297-1312. South Bronx. 2008. Urban Heat Island Mitigation Can Improve New York City s Environment: Research on the Impacts of Mitigation Strategies. NY, USA: Sustainable South Bronx. Sukkop et al. 1993. Stadtoikologie. Ulm: Gustav FISHER. 본자료는국토연구원 도시역미기후관리방향연구 에서논의된내용을중심으로정리한것임. 안승만국토연구원택 토연구본부책임연구원 (sm_an@krihs.re.kr, 031-380-0307) 김승국토연구원택 토연구본부연구위원 (sjokim@krihs.re.kr, 031-380-0275) 이형찬국토연구원택 토연구본부연구위원 (hchanlee@krihs.re.kr, 031-380-0378) 손은영국토연구원택 토연구본부연구원 (eyson@krihs.re.kr, 031-380-0295) 경기도안양시동안구시민대로 254 홈페이 www.krihs.re.kr 전화 031-380-0114 팩스 031-380-0470