21세기에 들어서 이상기후 현상은 그 강도와 횟수 등이 심화되고 있으며 피해 지역 또한 확대되고 있다. 특히 이상기후 현상 중 지표면 및 대기 온도 상승으로 인한 도시열섬 현상(UHI: Urban Heat Island)은 도시를 중심으로 더욱 심화되는 중이다.

도시열섬 현상이란 교외 지역보다 도시 지역의 대기 온도, 지표면 온도가 더 높은 현상을 나타낸다. 특히 도시열섬의 강도가 더욱 심해져 뜨거운 공기가 빠져나가지 못하는 열돔 현상까지 이어지고 있다.

이번 회에서는 '서울시 사계절 도시열섬에 따른 도시공간 특성요인 도출 및 분석연구'라는 주제의 석사 논문을 소개하고자 한다. 이 논문은 2023년 8월 중앙대 대학원 토목공학과 도시설계 및 계획 전공 김다혜가 완성했다.

최근 더욱 심화되고 있는 이상기후로 폭염과 열대야 일수 및 빈도가 증가하고 열환경 문제도 심화되고 있으므로 서울시 사계절 도시열섬에 따른 도시공간 특성요인을 분석하는 연구는 좋은 시도라고 생각한다. 논문의 주요 내용을 간력하게 소개한다.

▲ 분석의 틀
◇ 연구의 목적... 계절별 열섬현상을 파악해 열섬저감 도시계획에 적용

서울시의 사계절 열섬강도 핫스팟·콜드스팟 지역을 도출해 계절별 열섬현상을 파악하고 사계절 열섬강도 집중지역의 열섬저감 도시계획 적용방안을 탐색하고자 한다.

이를 위해 서울의 도시데이터센서(S-DoT) 기온 데이터와 도시공간 특성 요소를 수집하고 사계절 열섬강도를 산출함으로써 도시공간 특성요인 영향력을 분석한다.

이어서 계절별 열섬강도 핫스팟·콜드스팟 지역을 통해 열섬강도 집중지역을 도출하고 사계절 열섬강도 핫스팟 집중지역의 생활권계획 분석을 통해 열섬대응 및 완화 방안 적용 여부를 파악했다.

◇ 핫스팟·콜드스팟 지역을 대상으로 도시공간 특성요인 분석 연구는 부족

도시 전체의 열섬현상에 집중한 연구나 핫스팟 분석연구는 기존 선행연구에서 다뤄졌지만 핫스팟·콜드스팟 지역을 대상으로 도시공간 특성요인 분석 연구는 많지 않은 실정이다.

특히 대부분의 기존 연구는 촬영 순간만 측정된 인공위성 영상의 지표면 온도나 센서 1대가 대변하는 면적이 넓은 국가자동기상관측 대기온도를 이용했다는 한계가 있다.

여름철이나 폭염과 같은 계절 특성을 고려한 온도 변화 연구는 있으나 사계절에 따른 도시공간 특성요인의 영향에 관한 연구는 부족하다.

◇ 주요 연구결과... 온도가 높은 여름철보다는 가을과 봄의 열섬강도가 더 높아

첫째, 사계절 열섬강도 산출 결과, 온도가 높은 여름철보다는 가을과 봄의 열섬강도가 더 높은 것으로 나타났다. 즉 열섬강도는 고온보다 계절에 따른 기후의 영향을 더 많이 받는다고 할 수 있다.

둘째, 지하철역 밀도는 계절에 상관없이 열섬강도를 상승시키는 요인으로 나타났으며 건물의 용적률 또한 겨울을 제외하고는 주요 열섬강도 상승 요인으로 나타났다.

서울의 경우 하천 및 습지를 중심으로 주거지가 밀도 높게 개발돼 있는 경우가 많아 하천 및 습지의 냉각효과가 뚜렷하지 못한 것으로 드러났다.

셋째, 사계절 열섬강도 핫스팟·콜드스팟 지역 도출 결과, 핫스팟 지역은 가을에 가장 많았은 반면 콜드스팟은 겨울에 많이 나타났다.

넷째, 핫스팟 집중지역은 상업업무지, 16층 이상 공동주택지, 교통시설지, 지하철역 밀도, 버스정류장 밀도, 인구 밀도 등 사람이 많고 대중교통이 많으며 개발밀도가 높은 지역으로 나타났다.

콜드스팟 집중지역의 경우 열섬완화 요인인 녹지비율과 정규식생지수(NDVI)가 높으며 고령인구 비율이 높게 나타났다.

◇ 연구성과의 한계... 녹지 및 외곽지역의 도시 데이터센서(S-DoT) 설치 대수 적어

도시 데이터센서(S-DoT)의 경우 2020년 4월부터 데이터를 제공하고 있어 장기간의 연구가 어려우며 하천이나 녹지, 외곽지역은 중심지에 비해 설치 대수가 적다는 점에서 한계가 있다.

또한 S-DoT은 서울에서만 시행되는 센서로 교외지역 데이터는 국가자동기상관측(AWS)을 이용할 수 밖에 없었다는 점, 건축물의 노후도를 고려하지 못했다는 점에서 연구에 제약이 따랐다.

◇ 향후 연구과제...S-DoT 데이터의 정확도를 높이기 위한 기준과 추가적인 센서 설치 필요

 S-DoT 데이터의 정확도를 높이기 위한 기준과 추가적인 센서 설치 및 데이터 제공이 필요하며 다양한 도시공간 특성요인을 수집할 필요가 있다.