2024년 8월 서울특별시는 장장 36일 동안 지속되며 대다수 시민은 잠 못 이루는 밤을 보냈다. 기상 관측 이래 가장 긴 기간이며 9월에도 열대야가 발생해 당황스럽게 만들었다.열대야가 아니더라도 도시 지역을 중심으로 가중되고 있는 “도시 열섬”도 여름철 복병이다. 도시 열섬은 주변 전원 지역보다 도시 지역에서 대기와 지표면 온도가 더 높게 나타나는 현상을 말한다.폭염과 열대야가 가중되고 대기 등 도시 환경도 악화돼 도시민 생활과 건강에도 악영향을 미치고 있다. 정부는 도시의 빈발하는 기상재해에 대한 심각성을 인식하고 대응책 마련에 고심하고 있는 실정이다.이번 회에서는 'AWS 데이터를 활용한 도시열섬 분포 및 강도의 군집분석을 통한 취약지역 도출 - 2005.03~2020.02 사이의 서울시 및 주변 지역 43개 지점을 대상으로 -'라는 주제의 논문을 소개하고자 한다.이 논문은 2021년 서울도시연구 제22권 제4호에 게재됐다. 중앙대 일반대학원 토목공학과 도시설계 및 계획 전공 박세홍이 완성했다.최근 서울시가 열섬 심각성을 파악하고 도로 온도 저감, 녹화사업, 폭염저감시설 등 기후변화에 대한 대책을 내놓고 있으므로 본 연구는 좋은 주제라고 생각한다. 주요 내용을 간략히 소개한다.◇ 연구의 목적... 서울시의 열섬 분포변화를 시계열적으로 연구해 향후 대응을 위한 기초 자료 마련열섬현상의 발생은 고령자의 사망률 증가, 여름철 냉방비 급증 등과 같은 사회·경제적 문제를 유발시키고 있어 중앙정부 뿐 아니라 지방정부의 입장에서도 심층 연구하는 이슈다.연구의 목적은 서울시의 열섬 분포변화를 시게열적으로 연구해 향후 대응을 위한 지초 자료를 마련하기 위한 목적이다. 세부 목적을 정리하면 다음과 같다.첫째, 자동기상측정망(Automatic Weather System, AWS) 기온데이터를 활용해 서울시의 최근 15년 내 3개 연도에 대한 열섬 지도를 제작한다.둘째, 이를 기초로 서울시의 도시열섬 구조 및 분포변화를 비교한다.셋째, 서울시 내외의 기상 측정 자료를 활용해 열섬 강도를 산출하고 그 변화를 비교 분석한다.넷째, 비교 분석 결과를 바탕으로 군집분석을 실시하고 이를 근거로 열섬 취약 지역을 도출한다.다섯째, 위의 결과에 기초해 향후 열섬 대응을 위한 시사점을 마련하고 기초 자료로 활용한다.▲ 분석의 틀◇ 연구의 방법... 최근 15개년도 중 3개년을 선정해 각 연도별 열섬 분포 특성 및 그 변화 분석첫 번째 단계는 도시열섬 관련 이론 고찰과 선행연구 검토를 진행해 연구 방향을 수립한다. 영국의 기상학자 하워드(Howard)가 밝혀낸 이후 지속적으로 연구 성과물이 나오고 있다.두 번째 단계에서는 최근 15개년도 중 3개년을 선정해 43개 지점의 AWS 온도 데이터를 ArcGIS 내 Spline 공간보간법을 적용해 0.1℃ 간격 등온선 열섬지도를 제작하고 각 연도별 열섬 분포 특성 및 그 변화를 분석한다.세 번째 단계에서는 서울시 내외(25 vs. 18) 지점의 온도 차를 활용해 열섬 강도를 산출해 ArcGIS 내 공간적 자기상관 지표인 Getis-Ord Gi값을 활용해 열섬 강도 값이 높은 지역인 핫스팟 지역을 규명한다.◇ 주요 연구결과... 핫스팟 지역의 중복성 및 신뢰도에 따라 행정동 단위까지 열섬 취약지역 도출연도별 열섬분포 변화 및 열섬 강도 값의 공간군집분석을 통해 핫스팟 지역의 중복성 및 신뢰도에 따라 행정동 단위까지 열섬 취약지역을 도출했다. 세부적인 내용을 참고하자.첫째, 2005년도 변화는 전체 평균기온이 지속 상승하며 지역 특성에 따라 열섬분포 차이가 있었다. 고온지역 온도는 상승하며 면적은 줄어 집중화된 것으로 분석되었다.둘째, 최대 열섬폐곡선이 동~서의 기온차가 커지며 열섬분포가 양분화된 형태로 나타났다.셋째, 서울시 열섬 강도는 2005년도에서 2019년도까지 0.1℃ 상승했다. 3개 연도 지점별 열섬 강도를 산출한 결과, 영등포(2005년도), 중랑(2012년도), 송파(2019년도) 지점에서 가장 높게 나타났다.구 단위의 열섬 강도 값 순위는 서초구(2005년도), 광진구(2012년도), 송파구(2019년도)로 나타났다.넷째, 열섬 강도 값의 행정동 단위 공간군집분석 결과, 동남권, 서남권을 중심으로 53개의 동이 열섬 취약지역으로 나타났다.그 중 취약성에 따라 분류한 결과 강남구 일원본동과 영등포구 문래동이 가장 취약한 지역으로 도출됐다.◇ 연구성과의 한계... 프로그램의 성능 및 컴퓨터 처리용량의 한계로 대상지를 일부 단순화해 모델링연구과정에서 프로그램의 성능 및 컴퓨터 처리용량의 한계로 대상지를 일부 단순화해 모델링했다. 특정 3개 연도만을 대상으로 분석해 일반화의 어려움이 있었다.지점간 기온 보간이 이루어지므로 대상 지역 및 데이터 분포에 따른 적절한 GIS 공간보간법을 선택해야하는 한계가 있다. 또한 토지이용과 상관관계에 대한 해석을 진행하지 못한 한계점이 존재한다.◇ 향후 연구 과제... 시간대 및 계절별로 좀 더 세분화된 열섬변화 분석 필요이 연구를 기초로 열섬 취약지역과 그외 지역을 대상으로 도시의 공간적 요인 및 지리적 요인과의 영향을 구체적으로 분석해 열섬완화방안을 도출하고 시간대, 계절별로 좀 더 세분화된 열섬변화를 분석할 필요가 있다. ▲ 배웅규 전문위원 (중앙대학교 교수)

2024년 9월 16일부터 19일까지 4일간 추석 기간에도 서울특별시에서 열대야가 나타났다. 가을 수확시기임에도 더위가 가시지 않으면서 농작물 피해도 상상을 초월한다.도시 건축의 고밀도 배치, 토지의 과도한 개발과 화석연료에 지나치게 의존하는 에너지 생산 등으로 이상기후가 점점 빈발하고 있다. 도시열섬 효과와 여름 이상 고온과 같은 기후 문제가 점차 악화되고 있다.특히 서울시는 최근 5년간 최고기온이 35℃를 넘어서는 등 매년 폭염 등 극단적인 이상기후 현상이 나타나고 있다. 폭염으로 열사병, 열탈진 등 온열질환이 매년 지속적으로 발생하고 있다.이번 회에서는 '저층주거지 정비사업 시행에 따른 기온과 열쾌적성(PET) 변화 시뮬레이션 연구 – 서울시 상도동 244번지 일대 신속통합기획 대상지를 중심으로'라는 주제의 석사 논문을 소개하고자 한다.이 논문은 2024년 2월 중앙대 대학원 토목공학과 도시설계 및 계획 전공 유병남이 완성했다. 미리 2024년 여름 이상기온을 예측하고 준비한 논문은 아니지만 시의 적절한 연구라고 보여진다.폭염기동안 저층주거지 내 신속통합기힉 정비사업 시행 전·후 정비지역 및 그 주변 주거지의 기온과 PET 변화를 정량적으로 분석했다. 논문의 주요 내용을 간략하게 소개한다.▲ 분석의 틀◇ 연구의 목적... 폭염기 동안 저층주거지 내 정비사업 시행 전·후 정비지역 및 그 주변 주거지의 기온과 PET 변화를 정량적으로 분석서울시는 녹지공간 부족과 낙후된 생활시설, 노후화된 주택가 저층 주거지 환경개선을 위해서 정비사업을 추진해왔다.그러나 정비사업에 대한 정비주변지역의 영향, 기후변화 등 종합적인 주거환경 개선효과 등에 대해서는 등한시되고 있다.특히 도시열섬 현상과 여름 이상 고온 등 도시 이상기후는 현실화된 문제로 도시열섬과 폭염 등 열환경 악화는 주거환경의 질을 악화시키고 있다.이에 따라 대상지 정비 전·후 물리 및 기후 기초자료를 바탕으로 CFD 프로그램(Envi-Met)을 통해 정비 전·후 정비지역 및 주변 저층 주거지의 열환경 변화를 시뮬레이션 분석했다.또한 저층 주거지 정비사업 추진 시 정비지역 내 건축용적률, 건물배치, 녹지지배 등 물리적 환경을 중심으로 다루어지는 상황에서 보다 쾌적한 주거환경 조성을 위한 정비지역 공간조성 방안을 제시하고자 한다.◇ 대상지 정비계획안... 소공원 추가하고 산책·휴식공간 2,524.1㎡를 마련서울시 동작구 상도동 224번지 일대는 정비계획을 수립 중에 있으며 이 지역은 2021년 12월 신속통합기획 후보지로 선정됐다.지역의 유일한 접근도로인 성대로 등 도로폭은 확대하고 동서 방향 통학로의 경사 및 단절 극복을 위해 공공 보행로 설치 및 선형녹지 신설한다.특히 정비 전 대상지 내에 없는 녹화시설과 주차장 등 생활시설로 주민의 생활활동공간이 부족해 정비 후 동작구 성대로21가길 52 일대에 소공원을 추가할 계획이다.어린이와 보행자를 위한 산책·휴식공간 2,524.1㎡를 마련해 주민의 생활환경 보장을 위해 소공원 지하공간에 주차장을 추가하고 도화공원 주차장과 연계해 운영한다.◇ 주요 연구 결과... 정비 후 평균 기온과 열쾌적성(PET)은 전반적으로 감소첫째, 전체 지역은 정비 후 평균 기온과 열쾌적성(PET)은 전반적으로 감소한 것으로 나타났다. 이는 저층주거지 정비 후 건축밀도 변화와 녹지시설 증가 등의 변화가 정비지역 및 주변 열환경에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 보여준다.둘째, 정비 후 전체 지역의 평균 기온과 평균 PET의 주간 시간대는 야간 시간대에 비해 감소량이 크게 나타났다. 주간 시간대 기온이 높을 때 녹지의 기온감소 효과가 야간 시간대 기온이 낮을 때보다 양호했다.셋째, 정비 후 대상지 내 건물간 PET 감소가 매우 뚜렷했으며 또한 건물 층수가 증가할수록 PET 감소 효과가 점차 약해지는 것으로 나타났다.넷째, 정비 후 대상지의 건축물이 높아짐에 따라 바람 흐름이 변화하고 건물 주동 간의 협곡 지역에 바람 통로가 형성돼 정비지역 내부 풍속이 증가한다.또한 주변 지역에 대한 정비사업 전·후 시뮬레이션 비교 결과, 주변 지역 기온과 열쾌적성 (PET)의 감소폭이 대상지보다 낮게 나타났다◇ 연구성과의 한계... 한정된 경계 조건과 지형 모델링으로 인해 실제 존재하는 세부요소 생략연구를 위한 시뮬레이션 모델링은 연구목적의 수행을 위해 한정된 경계 조건과 지형 모델링으로 할 수 밖에 없었다. 실제 존재하는 수목이나 차량, 사람 등 세부 요소는 부득히 생략해 모델링 및 적용했다는데 한계가 있다.또한 대상지 모델링 과정에서 프로그램의 성능 및 컴퓨터 처리용량의 한계로 대상지를 3m×3m×2m 그리드 단위로 단순화하고 그 크기도 600m×800m의 크기로 모델링할 수밖에 없었다.◇ 향후 연구과제... 정비사업 완료시 실제 데이터 활용 연구 필요향후 대상지가 정비사업이 완료될 경우 실제 데이터 활용한 연구도 필요하다. 현재 분석 요소가 기온, 풍속, PET만 분석했는데 향후 더 효과적인 다른 요인에 대한 비교분석을 진행할 필요가 있다.보다 정밀한 분석을 진행해 신뢰성을 더욱 높이기 위한 연구도 요구된다. 본 연구를 바탕으로 폭염시 취약 주거지역 개선을 위한 보다 나은 주거환경 설계를 제공할 수 있다.또한 저층주거지 정비사업을 추진할 때 물리적 환경 중심 설계뿐만 아니라 기온 등 기후 영향도 고려해 설계할 수 있기를 기대한다. ▲ 배웅규 전문위원(중앙대학교 교수)