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논문KCI 등재

미시적 열섬현상 저감을 위한 도시 가로수 식재 시나리오별 분석 - 서울시를 대상으로 -

Urban Street Planting Scenarios Simulation for Micro-scale Urban Heat Island Effect Mitigation in Seoul

이동근|권유진|안새결
한국환경영향평가학회 (Korean Society Of Environmental Impact Assessment)|2019.02|환경영향평가 (Journal of Environmental Impact Assessment)|제28권 제1호|pp. 23-34

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폭염Heat wave냉각효과열수지ENVI-metHeat balance도시협곡Urban canyonCooling impact
주제분류환경공학

초록

지구온난화는 해수면 상승이나 전 세계의 변덕스러운 기후와 같은 심각하면서 부차적인 문제를 야기한다. 2015년 여름에 심각한 폭염이 있은 이래로, 도시열섬에 대한 큰 관심이 모아졌다. 폭염 자체에 대한 연구뿐만이 아니라, 많은 연구가 온난화된 기후와 미시 기후에 적응하는 방법에 중점을 둔다. 기존 연구들의 상당부분은 도시열섬 효과를 완화하는 것인데, 이는 다양한 활동을 하고 있는 인구가 많은 도시 지역에 거대한 불침투성 표면이 존재하고 있기 때문이다. 또한 이 열 환경이 열 취약성에 의한 사망을 초래할 가능성이 높다는 것은 심각한 문제이다. 여름철 그린인프라의 냉각효과에 대한 논문이 많이 있어왔지만, 본연구는 도시 협곡과 인접한 그린인프라 유형을 고려하여 가로수의 냉각 효과를 측정하는 데에 집중했다. 이 정량적 접근은 ENVI-met 시뮬레이션을 통해 서울의 상업지역 블록에서 진행되었다. 연구결과로 밀도가 높은 2열 식재가 단열식재보다 온도 변화에 더 민감하다는 것을 발견했다. 2열 식재 시나리오 중 가로수와 지표면 사이의 공간이 좁은 관목은 주간에 열을 저장하여 야간에 저장열 방출을 막아 더 높은 온도를 유지하는 것으로 밝혀졌다. 식생 공간의 냉각 효과를 정량화하면 미래의 비용 및 편익 평가 연구에 기여할 것으로 기대된다.

Abstract

Global warming becomes a serious issue that poses subsidiary issues like a sea level rise or a capricious climate over the world. Because of severe heat-wave of the summer in Korea in 2016, a big attention has been focused on urban heatisland since then. Notjust about heat-wave itself, many researches have been concentrated on how to adapt in this trendy warming climate and weatherin a small scope. A big part of existing studies is mitigating “Urban Heat Island effect” and that is because of huge impervious surface in urban area where highly populated areas do diverse activities. It is a serious problem thatthis thermal context has a high possibility causing mortality by heat vulnerability. However, there have been many articles of a green infrastructures’ cooling impact in summer. This research pays attention to measure cooling effect of a street planting considering urban canyon and type of green infrastructures in neighborhood scale. This quantitative approach was proceeded by ENVI-met simulation with a spatial scope of a commercial block in Seoul, Korea. We found the dense double-row planting is more sensitive to change in temperature than that of the single-row. Among the double-row planting scenarios, shrubs which have narrow space between the plant and the land surface were found to store heat inside during the daytime and prevent emitting heat so as to have a highertemperature at night. The quantifying an amount of vegetated spaces’ cooling effectresearch is expected to contribute to a study of the cost and benefit for the planting scenarios’ assessment in the future.

참고문헌 (46)

  1. Aflaki A, "Urban heat island mitigation strategies : A state-of-the-art review on Kuala Lumpur, Singapore and Hong Kong", Cities, 62, pp.131~145 (2017)
  2. Alcoforado MJ, "Urban Ecology: An International Perspective on the Interaction Between Humans and Nature", pp.249~262 (2008), Springer
  3. Berry R, "Tree canopy shade impacts on solar irradiance received by building walls and their surface temperature", Building and Environment, 69, pp.91~100 (2013)[DOI]
  4. Chen L, "Intraurban differences of mean radiant temperature in different urban settings in Shanghai and implications for heat stress under heat waves : A GIS-based approach", Energy and Buildings, 130, pp.829~842 (2016)[DOI]
  5. 조성모, "도시내 용도지역의 토지피복형태가 열섬현상에 미치는 영향", 한국환경과학회지, 18(2), pp.169~176 (2009), 한국환경과학회
  6. Coutts AM, "Temperature and human thermal comfort effects of street trees across three contrasting street canyon Environments", Theory Applied Climatology, 124, pp.55~68 (2015)[DOI]
  7. 도후조, "도시 지표면 온도분포 특성 및 열섬완화방안", 한국환경과학회지, 16(5), pp.611~622 (2007), 한국환경과학회
  8. Erell E, "Effect of high-albedo materials on pedestrian heat stress in urban street canyons", Urban Climate, 10, pp.367~386 (2014)[DOI]
  9. Gago EJ, "The city and urban heat islands: A review of strategies to mitigate adverse effects", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 25, pp.749~758 (2013)[DOI]
  10. Grimmond, CSB, "An Evapotranspiration-interception model for urban areas", Water Resources Research-AGU Journal, 27(7), pp.1739~1755 (1991)[DOI]
  11. Heisler GM, "Effects of individual trees on the solar radiation climate of small buildings", Urban Ecology, 9(3-4), pp.337~359 (1986)[DOI]
  12. Hong B, "Numerical studies of the outdoor wind environment and thermal comfort at pedestrian level in housing blocks with different building layout patterns and trees arrangement", Renewable Energy, 73, pp.18~27 (2015)[DOI]
  13. Jänicke B, "Evaluating the effects of facade greening on human bioclimate in a complex urban environment", Advances in Meteorology, pp.1~15 (2015)
  14. Keshtegar B, "Comparison of four heuristic regression techniques in solar radiation modeling : Kriging method vs RSM, MARS and M5 model tree", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81(1), pp.330~341 (2018)[DOI]
  15. 김준식, "정규화 지수를 이용한 토지이용에 따른 도시열섬 취약지특성분석 - 대구시 주거지역을 대상으로 -", 국토계획, 50(5), pp.59~72 (2015), 대한국토·도시계획학회
  16. Kyriakodis G-E, "Using reflective pavements to mitigate urban heat island in warm climates-Results from a large scale urban mitigation project", Urban Climate, 24, pp.326~339 (2018)
  17. Lee H, "Validation of the mean radiant temperature simulated by the RayMan software in urban environments", International Journal of Biometeorology, 60(11), pp.1775~1785 (2016)[DOI]
  18. Lee H, "Contribution of trees and grasslands to the mitigation of human heat stress in a residential district of Freiburg, Southwest Germany", Landscape and Urban Planning, 148, pp.37~50 (2016)[DOI]
  19. 이현주, "알베도 증가에 따른 도시 기온 하강 효과에 관한 수치연구", 한국대기환경학회지, 24(4), pp.383~392 (2008), 한국대기환경학회
  20. Liang X, "Modeling ground heat flux in land surface parameterization schemes", Journal of geophysical research, 104, pp.9581~9600 (1999)
  21. Loveday J, "A technique for quantifying the reduction of solar radiation due to cloud and tree cover", Procedia Engineering, 180, pp.403~412 (2017)[DOI]
  22. Maleki A, "Evaluation of urban heat islands mitigation strategies using 3dimentional urban micro-climate model ENVI-met", Asian Journal of Civil Engineering(BHRC), 17(3), pp.357~371 (2016)[DOI]
  23. Mayer H, "Human thermal comfort below the canopy street trees on a typical Central European summer day", Proceedings of the 5th Japanese-German Meeting on Urban Climatology (2008), Albert-Ludwigs-Univeristy of Freiburg
  24. Milosevic DD, "Influence of changing trees locations on thermal comfort on street parking lot and footways", Urban Forestry & Urban Greening, 23, pp.113~124 (2017)[DOI]
  25. Morakinyo TE, "Temperature and cooling demand reduction by green-roof types in different climates and urban densities : A co-simulation parametric study", Energy and Building, 145, pp.226~237 (2017)[DOI]
  26. Morakinyo TE, "A study on the impact of shadow-cast and tree species on in-canyon and neighborhood’s thermal comfort", Building and Environment, 115, pp.1~17 (2017)[DOI]
  27. Morakinyo TE, "Simulation study on the impact of tree-configuration, planting pattern and wind condition on street-canyon’s micro-climate and thermal comfort", Building and Environment, 103, pp.262~275 (2016)[DOI]
  28. Murakami A, "Study on urban heat island phenomenon in a local small city of Japan using airborne thermal image", IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, pp.1354~1357 (2008)
  29. Nakamura Y, "Wind, temperature and stability conditions in an East-West oriented urban canyon", Atmospheric Environment, 22(12), pp.2691~2700 (1988)[DOI]
  30. O’Malley C, "Urban Heat Island(UHI)mitigating strategies : A case-based comparative analysis", Sustainable Cities and Society, 19, pp.222~235 (2015)[DOI]
  31. Picot X, "Thermal comfort in urban spaces : impact of vegetation growth Case study : Piazza della Scienza, Milan, Italy", Energy and Buidlings, 36, pp.329~334 (2004)[DOI]
  32. Rahman MA, "Within canopy temperature differences and cooling ability of Tilia cordata trees grown in urban conditions", Building and Environment, 114, pp.118~128 (2017)[DOI]
  33. Rizwan AM, "A review on the generation, determination and mitigation of Urban Heat island", Journal of Environmental Sciences, 20(1), pp.120~128 (2008)[DOI]
  34. Roth M, "Evaluation of canopylayer air and mean radiant temperature simulations by a microclimate model over a tropical residential neighbourhood", Building and Environment, 112, pp.177~189 (2017)[DOI]
  35. Santamouris M, "Using cool pavements as a mitigation strategy to fight urban heat island-A review of the actual developments", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 26, pp.224~240 (2013)
  36. Shashua-Bar L, "Microclimate modelling of street tree species effects within the varied urban morphology in the Mediterranean city of Tel Aviv, Israel", International Journal of Climatology, 30, pp.44~57 (2010)
  37. Stone Jr, B, "Urban form and thermal efficiency : How the design of cities influences the urban heat island effect", Journal of the American Planning Association, 67(2), pp.186~198 (2001)
  38. 성현찬, "가로환경복원을 위한 도시의 주요 가로유형별 가로수 실태에 관한 연구 - 경디도내 7개 도시를 중심으로 -", 국토계획, 38(3), pp.245~257 (2003), 대한국토·도시계획학회
  39. 성현찬, "도시녹지의 기능 및 효과에 대한 실증적 연구 - 도시 가로수를 중심으로 -", 한국조경학회지, 31(2), pp.48~57 (2003), 한국조경학회
  40. Taleghani M, "Outdoor thermal comfort within five different urban forms in the Netherlands", Building and Environment, 83, pp.65~78 (2015)[DOI]
  41. Tan Z, "Planning strategies for roadside tree planting and outdoor comfort enhancement in subtropical highdensity urban areas", Building and Environment, 120, pp.93~109 (2017)[DOI]
  42. Tan Z, "Urban tree design approaches for mitigating daytime urban heat island effects in a high-density urban environment", Energy and Buildings, 114, pp.265~274 (2016)[DOI]
  43. Wang Y, "The effects of street tree planting on Urban Heat Island mitigation in Montreal", Sustainable Cities and Society, 27, pp.122~128 (2016)[DOI]
  44. Wu Z, "Optimizing the spatial arrangement of trees in residential neighborhoods for better cooling effects : Integrating modeling with in-situ measurements", Landscape and Urban Planning, 167, pp.463~472 (2017)[DOI]
  45. 양인철, "3차원 미기상모형 ENVI-met을 활용한 가로수목 식재박스의 도심 온도저감효과 분석에 관한 연구", 한국방재학회논문집, 13(1), pp.221~228 (2013), 한국방재학회
  46. "Online Resources Seoul municipal ordinance of street planting and management. Article 6 and 7" (2015)[URL]

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