최근 폭염 등 이상기후의 빈도가 높아지고, 재난으로 이어져 인간의 생명과 건강에 현실적인 위협요소가 되고 있다. 도시의 노후 저층주거지는 밀집환경으로 취약성이 높아 이를 신속하게 개선하는 정비의 필요성이 높다.모아타운은 재개발이 어려운 주택 소유자들의 개별 필지를 모아 블록 단위로 개발하는 방식으로, 특히, 노후 저층 주거지를 모아 단지화한 소규모주택정비 관리지역을 의미한다.모아타운 사업은 서울시가 주관하는 사업으로 주차장, 공원 등 지역단위의 정비기반시설 및 공동이용시설도 함께 조성된다.하지만 폭염 등 도시 열환경 취약성이 높아지는 현실에서 주민 건강을 고려한 종합적인 주거환경개선을 고려하여 노후 주거지의 정비사업에서도 열환경 및 열쾌적성 개선 여부에 대한 구체적인 연구가 필요한 시점이다.이번 회에서는 '모아타운 사업 전·후의 폭염기 열쾌적성 변화 시뮬레이션 연구 - 서울특별시 강북구 번동 411일대 사업대상지를 중심으로'라는 주제의 논문을 소개하고자 한다.2025년 2월 대한건축학회, 제41권 제2호(No. 436)에 게재됐다. 중앙대학교 도시공학전공 이준이 완성했다.◇ 연구의 목적... 모아타운 사업 전·후의 열환경 및 열쾌적성을 분석 및 평가하고 시사점 도출서울시 저층주거지 정비사업인 모아타운 대상지를 대상으로 CFD 시뮬레이션을 통해 사업지역인 관리구역, 그 주변 지역을 대상으로 사업 전·후의 열환경 및 열쾌적성을 분석해 그 영향을 정량적으로 평가하고 시사점을 도출하고자 한다.▲ 분석의 틀◇ 연구의 방법... CFD시뮬레이션을 통해 관리구역 열환경 및 열쾌적성 변화를 종합 분석연구에서 대상지 선정 및 대상지 현황 기초분석, 모아타운 사업 전·후 구역별 열환경 및 열쾌적성 완화 효과 분석, 관리 구역 열환경 및 열쾌적성 변화 분석, 결과 종합 분석 및 시사점을 도출한다.첫째, 문헌 검토를 통해 저층주거지 및 모아타운 사업 개념 및 특징, 열환경 및 열쾌적성 평가방법을 정리한다.둘째, 현장조사 및 문헌 조사를 통해 대상지의 물리적· 비물리적 현황을 파악하고 대상지와 인접한 위치의 자동기상관측장비(AWS)를 활용해 대기환경 기초 자료를 수집한다.셋째, ENVI-met 5.6.1과 ArcGis pro 3.0.0을 활용하여 모아타운 사업 전· 후 구역별 열환경 및 열쾌적성을 비교분석하고 SPSS Statistics 28을 활용해 통계적 유의함을 확인한다. 또한 정비계획에 따라 모아타운 사업에 의한 열쾌적성 완화 효과를 집중적으로 분석한다.마지막으로 특정 시간대의 이미지와 데이터 비교분석을 통해 정비 전·후 열환경 및 열쾌적성의 변화를 분석한다.◇ 주요 연구결과... 적절한 저·중·고층 혼합 배치를 통해 PET 개선영역 확대 가능먼저 M1은 대상지 현황, M2는 2023년 7월18일 정비지역 계획안, M3는 존치구역을 추가로 도입하는 2024년 4월30일 정비지역 계획안을 바탕으로 시뮬레이션을 진행했다.첫째, 정비가 이뤄지는 관리구역과 슈퍼블록의 시간별 평균 열쾌적성 완화 효과를 분석한 결과, 관리구역은 M1에 비해 M2는 –12.27퍼센트(%), M3는 –33.44%의 완화 효과를 확인했다. 슈퍼블록은 M1보다 M2는 –2.66%, M3는 –12.19%의 완화 효과를 확인했다.둘째, 관리구역 경계로부터 버퍼 분석을 시행한 결과, 08시부터 10시 사이에 0~40미터(m) 버퍼 구간의 생리학적 등가온도(PET)가 감소하고 그 외의 시간과 구간에서는 오히려 상승하는 역효과가 있음을 확인했다.이는 모아타운 사업이 관리구역의 열쾌적성에는 긍정적일 수 있지만 정비지역 외곽 PET에 부정적으로 작용할 가능성이 있어 관리구역 외곽에 대해서도 구체적인 검토가 필요하다는 점을 확인했다.셋째, PET 값이 가장 낮은 시간대인 10시와 PET 값이 가장 높은 시간대인 13시의 지표면온도(LST) 분석한 결과, 정비 후 LST는 M1<M2<M3로 분포빈도의 격차는 M2<M3<M1로 크게 나타나 정비로 지표면 온도 값이 상승 하지만 분포빈도의 양단 격차가 줄어 취약한 곳이 개선된 것으로 분석된다.정비 사업으로 밀집 환경이 개선되지만 정비전보다 LST가 높아지므로 녹지 조성, 건물 음영을 고려한 배치 등의 추가적인 개선 노력이 필요하다.넷째, PET가 변화가 주목된 10시와 13시 풍속변화를 분석한 결과, 정비 전·후 풍속은 M2마지막으로, 정비로 인한 PET 변화가 가장 큰 시간대인 10시에 존치구역 도입된 구역을 집중분석한 결과, 대기 온도는 M2 모아타운 사업 특성상 존치구역이 발생하므로 적절한 저·중·고층 혼합 배치를 통해 PET 개선영역 확대가 가능함을 확인했다. 공기흐름 유도에 용이한 가로대응 배치가 필요함을 시사한다.◇ 연구성과의 한계... 중심 모델과 녹지배치 등으로 환경을 단순화해 모델링강북구 번동은 현재 주민협의를 통해 계획안을 수립중으로 단지계획의 완성도가 높지 않았다는 점과 CFD 시뮬레이션 프로그램 구동 과정에서 부득이 주동 중심 모델과 녹지배치 등으로 환경을 단순화한 한계가 있다.또한 주거환경의 열환경에 대한 분석을 PET에 한정하여, 보다 폭넓게 접근하지 못한 한계가 존재한다.◇ 향후 연구 과제... 향후 정비사업의 완성도가 높은 곳을 대상으로 열환경 실증 연구 수행 필요모아타운 정비사업에 따른 전·후의 정비계획안별 열환경 및 열쾌적성 변화를 정량적으로 확인했으며 열환경 측면에서 보다 개선된 모아타운 관리계획을 위한 설계 방향을 제시하고 기존 연구와 달리 실제 계획안을 분석하여 실증적인 제언을 했다는 점에서 의의가 있다.연구의 성과와 한계를 고려해 향후 정비사업의 완성도가 높은 곳을 대상으로 열환경 실증 연구를 수행하고 실제 열환경 개선에도 도움이 되는 관련계획 및 사업계획 수립 방안에 대한 연구가 요구된다.▲ 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)