• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_3호
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• pp.921-932
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• 2023

도시 인구집중 및 도시확장에 의한 토지피복 변화는 도시 내 열섬현상과 같은 다양한 환경문제를 유발할 수 있다. 특히 계획적으로 구축되는 신도시의 경우 짧은 기간에 진행되는 급격한 도시화로 인한 도시 기후의 변화를 분석하기에 적절한 연구대상지로 여겨진다. 본 연구에서는 Landsat 위성영상을 활용하여 분당 및 판교 신도시를 대상으로 개발 전후 토지피복 변화와 이에 따른 표면 도시열섬(surface urban heat island, SUHI) 현상의 변화를 비교, 분석하였다. 또한 SUHI 강도에 영향을 끼칠 수 있는 도시구조적 특징들 간 상관분석을 수행하였다. 분석 결과, 신도시 개발이 진행됨에 따른 토지피복의 급격한 변화 및 이에 따른 SUHI 현상의 직접적인 심화를 확인하였다. 본 연구를 통해 각기 다른 도시계획에 의한 SUHI 현상의 차이를 확인하고 열 환경 개선을 위한 입체적인 도시계획의 필요성이 제시될 수 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.481-493
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• 2023

고밀도 도심지의 열섬현상이 도시 기온을 더 높이고 있으며 이로부터 대기오염 악화, 냉방 에너지 소비 증가 및 온실가스 배출 증대와 같은 부정적 영향들이 발생한다. 녹지의 추가 확보가 어려운 도시 환경에서 옥상녹화는 효율적인 온실가스 감축 전략이다. 본 연구에서는 열섬현상 현황 분석에서 더 나아가 고해상도 위성자료 및 공간정보를 활용하여 연구 지역 내 옥상녹화 가용면적 산정 후 옥상녹화가 가져오는 온도 분포 예측을 통한 열섬현상 완화도 및 이산화탄소 흡수량 평가를 수행하였다. 이를 위해 WorldView-2 위성자료를 활용하여 부산시 도시열섬 지역의 기존 토지피복을 분류하고 머신러닝 기법을 적용하여 옥상녹화 전 후 온도 분포 예측 모델을 개발하였다. 옥상녹화 면적 변화에 따른 열섬현상 완화도를 평가하기 위해 랜덤포레스트 기법을 통해 온도가 종속변수인 온도 분포 예측모델을 구축하였고, 이 과정에서 랜덤포레스트 모델의 훈련자료로 사용될 고해상도 지표 온도 도출을 위해 Google Earth Engine을 활용하여 Landsat-8과 Sentinel-2 위성자료를 융합하는 다중회귀모델을 적용하였다. 또한, 옥상녹화용 초본식생별 이산화탄소 흡수량을 기반으로 녹화 면적에 따른 이산화탄소 흡수량을 평가하였다. 연구 결과를 통해 개발된 위성자료 활용 도시 열섬현상 평가 및 랜덤포레스트 모델 기반 온도 분포 예측 기술은 도시열섬 취약 지역에 확대 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 지역연구
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• 제33권2호
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• pp.47-59
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• 2017

도시열섬현상은 기 개발된 도시지역의 온도가 주변지역의 온도보다 높은 현상을 의미한다. 그러나 도시열섬 지역을 구분하기 위한 방법에 대한 기준은 명확하지 않으며, 각 연구에서 활용되는 자료 및 방법에 따라 차이가 있다. 본 연구의 목적은 도시열섬현상에 대한 다양한 정의를 고찰하고, 열섬지역 도출을 위한 각 방법론을 서울시에 적용함으로써 각 방법론에 대한 특징 및 차이를 분석하는 것이다. 열섬의 정의는 활용되는 온도자료에 따라 대기열섬과 지표열섬으로 구분된다. 열섬지역을 도출하는 방법론은 비교방법과 분석의 공간 범위에 따라 차이가 있다. 각 방법론을 서울시를 대상으로 분석한 결과, 온도자료에 따라 서울시의 열섬지역이 다르게 나타남을 확인하였다. 또한, 분석의 공간적 범위에 따라 서울시의 열섬지역 분포 범위가 다름을 확인하였다. 이는 동일한 공간, 동일한 시점을 대상으로 열섬지역을 분석하여도 각 방법론에 따라 열섬지역이 다르게 도출됨을 보여준다. 따라서 본 연구는 향후 도시열섬 문제를 해결하기 위한 기초연구로써 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.198-198
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• 2022

최근 도시화에 따른 토지 피복 변화와 열섬현상 등의 원인으로 상승하는 도시의 기온이 식물 계절에 미치는 영향에 관한 연구들이 다수 진행되고 있다. 본 연구는 수도권인 서울과 경기도 지역을 대상으로 도시 내 열섬현상으로 인한 기온 상승과 도시 지역 내 식생 생장기간 변화의 관계성을 분석하였다. 식물계절 모니터링에 사용한 개량식생지수(Enhanced Vegetation Index, EVI)는 Google Earth Engine (GEE)에서 제공하는 30 m 해상도의 2000-2021년 NASA-USGS Landsat 위성(TM5, ETM+7, OLI8)의 지표면 반사율(surface reflectance, SR) 자료에서 도출하여 생장기간 산정에 사용하였다. 또한 PRISM (Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model)을 각 기상관측지점의 일별 지상 기온 자료에 적용하여 30 m 해상도로 생성한 격자형 지표면 온도의 공간적 패턴을 분석하였다. 연구 지역 내 도시화 정도(magnitude)를 도심으로부터의 거리와 환경부 토지피복도 및 인구 밀도를 종합하여 특정하였고, 최종적으로 기후변화 및 도시화 정도와 생장기간 변화의 특징을 분석하였다. 비선형 로지스틱 회귀를 사용하여 EVI 데이터를 종합하여 분석한 결과, 수도권 지역에서 전반적으로 식물계절 개엽일(Start of Season)은 앞당겨지며 낙엽일(End of Season, EOS)은 늦춰져 생장기간(Length of Growing Season, LOS)이 길어짐을 발견하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권5_3호
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• pp.821-834
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• 2017

도시화로 인한 산업비율 증가는 도시의 기온이 주변지역보다 높아지는 도시 열섬(Urban Heat Island)현상을 유발하였으며 기후변화와 함께 그 강도가 점점 증가하고 있다. 열섬현상이 발생하는 여러 도시 중에서도 서울시는 각 구 또는 동별로 시가화 정도, 녹지율, 에너지소비량, 인구밀도가 다 다르기 때문에 열섬현상의 강도역시 다르다. 따라서 본 연구에서는 서울특별시를 대상으로 행정구, 행정동 단위 열섬현상강도(UHI Intensity)를 추출하여 행정구역별 차이를 확인하고 세 가지 범주(기상상태, 인위적 열 발생, 토지이용특성)에 포함되는 변수들과 선형회귀분석을 실시하여 각 행정구역의 열섬현상강도 차이의 원인을 살펴보았다. 분석결과 UHI Intensity는 행정구별, 행정동별 특징 및 주변 환경에 따른 차이가 존재하며 행정동 단위에서 차이가 더 크게 나타났고 구의 UHI Intensity와 구에 속한 동의 UHI Intensity분포 또한 차이가 존재하였다. 선형회귀분석결과 평균 풍속, 개발정도, 토양보정식생지수(SAVI), 정규화시가지지수(NDBI) 값이 행정구역별 열섬현상강도 차이를 발생시키는 유의한 변수로 나타났다. 토양보정식생지수와 정규화시가지지수는 행정동단위 까지 그 값의 차이가 존재하는 것으로 나타났으며, 열섬현상 완화를 위한 바람길 환경 조성은 행정동 차원에서의 시행이 필요한 사항이다. 따라서 토지피복 개선 계획, 바람길 조성 계획, 개발지역에 대한 벽면 녹화계획 등 열섬현상 완화를 위한 사업들은 행정구 단위의 차이만을 고려하기보단 구안에 속한 행정동까지 고려할 필요가 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 도시 도시열섬현상 완화를 위해 행정동 단위에서의 분석의 필요성과 고려해야할 변수를 도출하여 향후 도시 열환경 설계 및 정책 개발 시 접근방향을 제공할 것으로 기대한다.

• 한국조경학회지
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• 제48권4호
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• pp.19-28
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• 2020

도시화로 인한 도시열섬현상(Urban Heat Island)이 심화되면서 도시차원의 열 관리가 중요한 이슈로 다뤄지고, 도시열섬현완화 방안으로 녹지사업과 환경정책이 시행되고 있고, 도시공원 및 녹지와 열의 관계를 분석하는 다수의 연구가 수행되었다. 하지만 열이라는 특성은 다수의 요인이 복합적으로 얽혀있어 선형적 상관관계를 통한 해석에 한계가 있다. 본 연구는 변수요인들이 다양하고 데이터의 양이 방대하여 기존의 통계분석방식으로는 분석하기 어려운 분야에서 강점을 갖는 심층신경망 모형 방법론을 사용하여 여름철 서울지역의 공원 및 녹지의 열섬저감효과를 평가하는 것을 목표로 연구를 진행하였다. 이를 위해서 Landsat 8 인공위성영상을 활용하여 동시간의 광역적인 데이터를 취득하였고, ArcGis 10.7을 이용하여 서울시를 30m×30m 그리드로 격자화하여, 각 격자에 열섬저감을 측정할 수 있는 환경변수를 구축하였다. Python 3.7과 Keras를 이용하여 심층신경망 모형을 생성하여 지표면 온도와 변수 간의 관계를 분석하였다. 분석 결과, 인공신경망 모형은 높은 설명력을 가지는 것을 확인하였다. 또한 일반적인 연구 결과와 마찬가지로 인접 녹지와의 거리가 가까울수록, 공원면적이 커질수록, 공원의 식생활력도가 높을수록 지표면 온도가 낮아짐을 확인하였다. 식생활력도에 의한 냉각효과가 많이 있는 것을 확인하였고, 일부 선행연구에서 녹지에 인접할수록 0.3℃ ~ 2.3℃ 저감될 수 있는 특성이 나타나고, 공원의 크기가 크면 2℃~3℃ 저감효과가 나타난다는 결과를 보이고 있는데, 본 연구결과와 비교해 보면 도출된 효과가 과대평가되었을 가능성을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 도시열섬현상 완화를 위해 새로운 도시녹지를 조성시 효과적인 녹지 구성을 위한 정보로 활용될 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.199-208
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• 2011

세계적으로 물의 부족, 온실가스 배출증가, 에너지 소비 증가 등으로 인하여 지구가 위협받고 있다. 기존의 도시 계획 및 개발 과정에서 산림, 하천 등 자연 생태계가 파괴되어 왔으며 이는 불투수면의 증가를 초래하였다. 불투수면의 증가로 인하여 자연적인 물순환 체계가 파괴됨에 따라 도시내 물의 저류, 침투, 증발 등이 감소되고 있으며, 강우시 불투수면에서 발생하는 비점오염원이 하천 및 호소로 직접 유입되어 수계에 악영향을 끼치고 있는 실정이다. 본 연구에서는 강우시 불투수면에서 발생하는 비점오염물질을 저감하고 불투수면의 증가로 인한 도시지역의 온도증가, 열섬현상 등을 해결하는 소규모 HSSF 인공습지 기술을 개발하고자 한다. HSSF 인공습지는 표면에 물이 존재하지 않고 유체의 흐름이 표면 아래 수평으로 흐르는 습지이며 침전, 여과, 흡착, 식생에 의한 흡수 등의 기작을 포함한다. 이러한 HSSF 인공습지를 도시지역의 협소한 공간에도 적용이 가능한 소규모 형태로 개발하고자 pilot-scale test를 실시하였으며, 이러한 연구결과는 향후 국내 도시 열섬현상 저감 및 자연적 물순환 복원을 위한 시설 개발에 기초자료로 활용 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.468-468
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• 2022

기후변화 및 도시열섬화 등의 영향으로 여름철 폭염 및 봄·겨울철 미세먼지 영향은 증가하고 있다. 최근 40년(1980년~2019년) 동안 서울의 최고기온은 2.2℃ 증가하였으며, 이는 전국에서 두 번째로 높은 증가추세이다. 서울시는 도시열섬과 미세먼지 저감을 일환으로 '스마트 물순환도시 조성사업'을 추진하고 있다. 본 연구에서는 서울형 물순환도시 소개와 더불어 쿨링포그, 쿨루프, 클린로드시스템, 투수블록, 식생수로 빗물정원 등 수자원을 활용한 기술을 조사하고 문헌조사를 통해 저감효과를 비교분석하였다. 이는 수자원을 활용한 도시 형태 개선으로 쾌적한 도시환경 조성 뿐만 아니라 시민의 행복과 만족감 증대에 기여할 것으로 판단되며, 향후 서울형 스마트 물순환도시 보다 많은 지역에 확대운영 할 수 되도록 기여하고자 한다.

• 한국조경학회지
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• 제40권1호
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• pp.12-22
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• 2012

최근 들어 서울시를 비롯한 대도시에 건립되는 초고층건물은 주변 공기의 대류를 변화시켜 난류현상을 유발하여 빌딩바람과 도시열섬 및 대기오염 물질 집적 등 주변 환경에 영향을 미치고 있다. 그 중에서도 고층건물의 주변지역의 기온의 공간적 변화는 환경 경사가 심한 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 서울시 강남구의 초고층건물 지역과 인접 지역의 기온차이를 파악하고자 2008년 3월 16일부터 2009년 3월 15일까지 고정관측과 이동관측을 수행하였다. 타워팰리스(TPL)와 숙명여고(SMG)의 거리는 불과 200m이지만 두 관측지점의 연평균 기온차는 $0.7^{\circ}C$로 관측되었고, TPL의 열대야 일수는 13일, SMG는 5일이었다. TPL의 기온이 다른 곳보다 높은 것은 고층건물에 의한 도로협곡으로 인해 sky view factor가 현저히 낮아 장파복사의 대기 중 방출이 억죄되 도시열섬현상을 가중시키고 냉난방의 단위면적 당 전력 수요가 높아, 이로 인한 인공폐열이 도로협곡에 갇혀 고층건물 지역인 TPL의 열섬현상이 인접 지역보다 높은 것으로 관측되었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제26권2호
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• pp.42-54
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• 2023

우리나라 대도시 지역에 인구가 집중되고 이에 따른 수요를 충족시키기 위하여 저밀도 주거지가 재개발·재건축을 통하여 고밀도 주거지화 되고 있다. 그러나 단시간에 이루어진 대규모의 재건축은 도시녹지 면적 감소에 의한 열섬현상을 발생시키는 등 도시 기후에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 본 연구에서는 Landsat 8 위성영상을 활용하여 서울특별시 강동구 고덕동, 둔촌동 재건축 지역의 2013년에서 2022년까지의 지표 온도의 변화를 분석하였다. 고덕동 지역에서는 재건축이 진행되는 대상지와 산림지역, 산림과 시가지가 혼재된 지역, 저층주거지역에 대한 지표 온도의 차이를 분석하였으며, 둔촌동 지역에서는 대상지와 산림지역, 저층주거지역에 대한 지표 온도의 차이를 분석하였다. 분석은 지표 온도 차이에 대한 다중회귀분석을 통하여 진행되었다. 고덕동 지역과 둔촌동 지역에서 공통적으로 재건축 전단계까지 전반적으로 지표 온도가 산림보다 높고 저층주거지역보다 낮게 나타났다. 이러한 특징들은 고덕동, 둔촌동의 저층주거지역이 대상지보다 녹지율이 낮고 건폐율이 높기 때문에 발생하였음을 알 수 있다. 본 연구를 통해 저밀도 지역이 고밀도화가 되더라도 녹지와 건폐율을 적절하게 관리한다면 도시열섬현상을 완화시킬 수 있음을 알 수 있다.