• 토지주택연구
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• 제13권4호
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• pp.115-123
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• 2022

본 연구는 지붕 표면에 온도 변색 도료(Thermochromic paint) 적용에 따른 지붕 표면 온도 저감 및 실내 냉방 효과를 분석하는 것에 목적이 있다. 본 도료는 특정 온도에서 색상이 변화되는 특징을 갖는다. 만약 본 도료를 적용함으로서 지붕 표면이 여름철에는 흰색으로, 겨울철에는 검정색으로 계절에 따라 변화될 수 있다면, 여름철에는 일사를 반사하여 실내 냉방 효과를 발휘할 수 있고, 겨울철에는 일사를 흡수하여 난방 효과를 가져올 수 있다. 이 중, 본 논문에서는 본 도료에 의해 여름철에 지붕의 표면 온도와 실내 온도가 어느 정도 감소되는지에 대해 실증 실험 및 기존 도료와의 비교를 통해 그 성능을 확인하였다. 그 결과, 온도 변색 도료가 적용된 지붕의 표면온도는 기존 도료의 경우보다 대략 5~10℃ 정도 낮게 나타났으며, 이로 인해, 실내 기온 또한 기존보다 대략 3℃ 이상 낮게 분석되었다. 따라서 온도 변색 도료는 여름철 높은 표면 온도를 유지하는 지붕에 적용 될 시, 표면 온도를 크게 감소시켜 실내 냉방효과를 발휘할 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.157-157
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• 2021

2015년 파리에서 체결된 파리협정은 1850년 대비 2100년까지의 지구 평균기온 상승을 1.5℃ 이내로 제한하기 위해 5년마다 참여국에 상향된 온실가스 배출 감축 목표를 제출하게 하고, 탄소 배출 및 온도상승 저감 목표 달성을 위해 도시 내 그린인프라를 적극적으로 도입하는 등 국제사회 공동의 종합적인 이행을 예정하고 있다. 그린인프라의 유형 중 하나인 옥상녹화(Green Roof)는 기후변화 적응을 위한 도시 인프라 구축 방법의 하나로 국내에서도 많은 각광을 받고 있다. 옥상녹화(Green Roof)는 도시의 불투수층인 지붕 면적을 모두 혹은 일부 식생으로 덮어 표면층에 추가의 투수층을 조성하는 것을 지칭한다. 옥상녹화의 경우 별도의 토지면적 확보가 필요하지 않고 기존의 시설물에 추가적인 설치가 가능해 여분의 토지가 부족한 도심지의 녹지 확보를 위한 친환경적인 그린인프라로 각광받고 있다. 현재까지 옥상녹화(Green Roof) 관련 국내 연구 현황은 '옥상 녹화의 공법'을 다룬 비율이 높고 실증적인 결과를 가진 선행연구가 거의 없다. 따라서 본 연구는 동일한 조건하에 4개의 실험동을 설치하고 동질성 검사를 한 후 옥상에 설치된 재료[일반 콘크리트(Bare Concrete), 고반사 도장(High Reflective Paint), 사사(Short Bamboo), 잔디(Grass)]에 따른 건물 내 온도 변화 저감효과에 대한 분석을 수행하였다. 2020년 8월 17일부터 22일까지 측정된 지붕 표면 평균 최고온도 모니터링 결과를 일반 콘크리트 지붕과 비교했을 때. 고반사 도장 지붕의 경우 8.26℃, 옥상녹화(사사, short bamboo) 지붕의 경우 7.21℃, 옥상녹화(잔디, grass)의 경우 10.8℃ 낮은 것으로 측정되었다. 또한 실내 천정 표면 평균 온도의 경우 콘크리트 지붕과 비교하여 고반사 도장 지붕은 6.46℃, 옥상녹화(사사, short bamboo) 지붕은 13.52℃, 옥상녹화(잔디, grass)는 13.3℃ 낮은 것으로 나타났다. 본 연구결과는 옥상녹화의 온도저감 효과를 정량적으로 제시하고 있어, 향후 기후변화 대응 및 적응 전략적 수립에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한공간정보학회지
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• 제21권1호
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• pp.27-37
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• 2013

원격 열화상으로 관측된 지붕표면 온도 분포 자료를 활용하여 쿨루프(Cool Roof)에 기인한 겨울철 난방부하에 대한 근거 자료를 확보하는 것이 본 연구의 목적이다. 원격 열화상은 지붕색상(흰색, 검은색, 청색, 녹색)에 따른 지붕표면 온도의 광역 분포패턴을 가시적으로 제시하였는데, 이는 사람의 눈으로 볼 수 있는 범위에 국한된 데이터만을 제시하는 현지조사와는 확연히 다른 특성을 보여주었다. 겨울철에 높은 태양 반사율을 갖는 쿨루프의 표면 온도는 일반 지붕에 비해 $3^{\circ}C{\sim}9^{\circ}C$ 정도 낮은 것으로 확인되었다. 쿨루프가 여름철에 일반지붕과 비교해서 $18.4^{\circ}C$ 정도 낮은 표면온도를 보여주었기 때문에 겨울철에 쿨루프로 인해 감소된 온도가 여름철에 비해 현격하게 낮아 쿨루프가 한국의 기후조건에서 상당한 잠재력이 있다는 것이 확인되었다. 본 연구는 원격 열화상을 이용하여 광역 열분포를 정량적으로 제시하였기 때문에 쿨루프로 인한 겨울철 난방 부하를 객관적으로 검증하는 과정에서 중요한 참고 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제21권3호
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• pp.162-175
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• 2018

본 연구는 도시 열환경 문제를 개선하기 위해 UAV 영상 표면온도 자료를 이용하여 피복재질별 표면온도 특성을 분석하였다. 그리고 UAV 영상 표면온도를 유사한 시기에 측정된 현장 실측 표면온도와 비교하였다. UAV 영상과 실측 표면온도와 비교한 결과, 가장 큰 차이를 보이는 피복재질은 회색 콘크리트 지붕 재질로 약 $7.8^{\circ}C$로 나타났다. 우레탄은 $0.3^{\circ}C$ 차이로 가장 적었다. 산점도를 분석한 결과 설명력이 63.75%로 상관성이 높은 것으로 분석되었다. 표면온도가 가장 높은 재질은 금속지붕으로 $48.9^{\circ}C$로 나타났고, 우레탄($43.4^{\circ}C$), 회색 콘크리트 지붕($42.9^{\circ}C$) 순이었다. 표면온도가 낮은 재질은 나지($30.2^{\circ}C$), 수목 및 잔디($30.2^{\circ}C$), 흰색 콘크리트 지붕($34.9^{\circ}C$)이었다. UAV 영상 표면온도 자료는 피복재질의 열적특성을 정밀하게 분석 가능하였다. 향후, 실측자료와의 비교를 통해 UAV 영상의 정확성 검 보정과 위성영상과 연계하여 UAV 영상 자료의 활용성을 확대할 필요가 있다.

• 한국조경학회지
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• 제41권6호
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• pp.107-116
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• 2013

본 연구는 저토심 옥상녹화모듈의 빗물유출 및 도시열섬 저감효과를 정량적으로 평가하기 위해, 저토심 경사 평지붕 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성을 규명한 것이다. 이를 위해 기린초를 식재한 라이시미터(깊이 100mm)를 4방향(동, 서, 남, 북)의 50% 경사 지붕과 평지붕 위에 구축하였다. 그리고 저토심 경사지붕 및 평지붕 녹화모듈을 대상으로 연간 수분보유량 및 저류량과 증발산량 그리고 옥상과 평지붕 녹화모듈의 표면온도를 2012년 9월 1일부터 2013년 8월 31일까지 1년간 연속적으로 측정하였다. 측정된 자료를 근거로 분석한 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성은 다음과 같다. 경사지붕 녹화모듈의 수분보유량은 눈이 오는 겨울철을 제외하면 강우 직후 8.7~28.4mm까지 상승하였으며, 무강우 지속 시 3.3mm까지 저하하는 것으로 나타났다. 경사지붕 녹화모듈은 최대 22.2mm까지 강우를 저류했던 것으로 나타났다. 녹화모듈의 강우량 대비 강우 저류율 예측식은 경사지붕의 경우 [강우 저류율(%)=-18.37 ln(강우량(mm))+107.75, $R^2$=0.79], 평지붕의 경우 [강우 저류율(%)=-22.64 ln강우량(mm))+130.8, $R^2$=0.81]였다. 경사지붕 녹화모듈의 증발산량은 강우 후 경과일수에 따라 급격히 감소하였으며, 봄철과 가을철에는 로그함수형으로, 여름철에는 거듭제곱함수형으로 감소하였다. 그리고 경사지붕 녹화모듈의 강우 후 일증발산량은 여름 > 봄 > 가을 > 겨울 순으로 높게 나타났다. 이는 일사량 및 기온의 차이에 의한 것으로 사료된다. 녹화모듈의 증발산량은 강우 후 3~5일간 2~7mm/day에서부터 1mm/day 미만으로 급격히 감소하였으며, 이후 완만하게 감소하였다. 이는 녹화모듈에 식재된 기린초는 수분이 충분할 경우에는 수분을 급격히 소비하고, 수분이 부족할 때는 수분을 보존한다는 것을 시사한다. 여름철 알베도는 옥상면이 0.151, 옥상녹화면이 0.137 그리고 겨울철 알베도는 옥상면이 0.165, 옥상녹화면이 0.165로 나타나, 옥상면과 옥상녹화면의 알베도에는 큰 차이가 없었다. 여름철 녹화에 의한 표면온도의 저감효과는 일평균표면온도가 $1.6{\sim}13.8^{\circ}C$(평균 $9.7^{\circ}C$), 일최고표면온도가 $6.2{\sim}17.6^{\circ}C$(평균 $11.2^{\circ}C$)로 나타났다. 겨울철 녹화에 의한 온도 차이는 일평균 표면온도가 $-2.4{\sim}1.3^{\circ}C$(평균 $-0.4^{\circ}C$), 일최고표면온도가 $-4.2{\sim}2.6^{\circ}C$(평균 $0.0^{\circ}C$)로 크게 나타나지 않았다. 증발산량이 증가함에 따라 녹화에 의한 저감온도가 선형함수형으로 커지는 것으로 나타났으며, 증발산량에 따른 저감온도의 예측식은 [저감온도($^{\circ}C$)=$1.4361{\times}$증발산량(mm)+8.83, $R^2$=0.59]였다. 무강우 지속 시 녹화에 의한 표면온도 저감은 세덤 수관에 의한 차양효과에 의한 것으로 판단되었다. 본 연구 결과, 녹화모듈에 의한 저토심 옥상녹화는 저류와 증발산 작용에 의해 빗물 유출 및 도시열섬 관리에 긍정적인 효과를 준다는 것을 규명하였다. 또한 기린초는 무관수 저토심 옥상녹화용 수종으로 이상적 식물재료이며, 장기적인 도시열섬 완화라는 측면에서는 기린초의 증발산효과뿐 아니라 차양효과를 고려해야 한다는 것을 제시하였다.

• KIEAE Journal
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• 제13권6호
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• pp.83-91
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• 2013

Cool roofs are currently being emerged as one of important mechanism to save energy in relation to the building. It is specifically proposed that the changing trends of rooftop surface temperature in the flat roof building model could be used effectively as an indicator to reduced cooling load reduced by cool roof since it can present stable temperature record, that is not influenced according to the nearby physical as well as human variables. The temperature of cool roof in summer was lower around $20^{\circ}C$, compared to the general roofs. Such a seasonal or daily comparative study for rooftop temperature in the building model will highlight that the cool roof efficiency could be calculated in much area-wide context according to rooftop color distribution in urban residential area. It is anticipated that this research output could be used as a valuable reference in identifying energy saving by cool roof since an objective monitoring has been proposed based on the rooftop temperature in the building model, fully quantitative performance of thermal infrared image.

• 대한환경공학회지
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• 제34권9호
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• pp.623-629
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• 2012

본 연구는 집수면으로 사용되는 지붕재질에 따라 집수되는 빗물의 수질을 평가하고, 지붕면에서 지의류/이끼의 존재여부에 따른 수질변화를 관찰하였다. 실험은 5가지 다른 재질의 재료[나무, 나무(이끼 서식), 콘크리트, 초벌기와, 슬레이트]로 설치된 지붕면에서 수행되었다. 각 지붕면에서의 빗물수질을 관찰한 결과, 초벌기와 지붕으로부터 집수된 빗물이 이용에 가장 적합한 재료로 나타났다. 이는 초벌기와 재질 특성에 따른 표면 온도의 상승과 자외선에 의한 살균효과 때문인 것으로 판단된다. 이끼류가 포함된 나무지붕과 일반 나무 지붕에서 집수된 빗물의 수질을 비교한 결과 이끼는 TOC, nitrate, sulfate 및 phosphate 농도에 영향을 미치는 것으로 관측되었다. 그리고 슬레이트 지붕으로부터 유출된 빗물 내 석면의 농도는 평균 0.002개/$cm^3$로 검출되었으며 이러한 결과는 환경부 다중이용시설기준 및 노동부 사무실 기준인 0.01개/$cm^3$ 규정을 만족한 것으로 나타났다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권5호
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• pp.51-59
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• 2013

It is usual to evaluate the performance of the cool roof by measuring in-site rooftop temperature using thermal infra-red camera. The principal advantage of rooftop thermal infrared image acquired in oblique vantage point of super high-rise building as a remote sensor is to provide, in a cost-effective manner, area-wide information required for a scattered rooftop target with different colors, utilizing wide view angle and multi-temporal data coverage. This research idea was formulated by incorporating the concept of traditional remote sensing into rooftop temperature monitoring. Correlations between infrared image of super high-rise building and in-situ data were investigated to compare rooftop surface temperature for a total of four different rooftop locations. The results of the correlations analyses indicate that the rooftop surface temperature by the infrared images of super high-rise building alone could be explained yielding $R^2$ values of 0.951. The visible permanent record of the oblique thermal infra-red image was quite useful in better understanding the nature and extent of rooftop color that occurs in sampling points. This thermal infrared image acquired in oblique vantage point of super high-rise made it possible to identify area wide patterns of rooftop temperature change subject to many different colors, which cannot be acquired by traditional in-site field sampling. The infrared image of super high-rise building breaks down the usual concept of field sampling established as a conventional cool roof performance evaluation technique.

• 한국측량학회지
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• 제37권1호
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• pp.9-18
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• 2019

전 세계적으로 지구온난화현상이 심화되고 있으며, 특히 우리나라의 경우 급격한 산업 발전 등으로 인해 도시화가 진행되면서 도시열섬현상까지 발생되고 있다. 이렇게 도시의 온도가 상승하게 되면 주거 생활의 쾌적성 및 냉방부하와 같은 문제 등을 야기한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 줄이기 위해 지붕 색상에 따른 쿨루프 성능 평가를 진행하였으며, 기존의 평지붕 축소 모형, 손잡이 형태의 열화상 카메라 또는 레이저 온도계를 이용하지 않고, 실제 건물과 UAV에 열적외선 카메라를 장착하여 원격탐사 기법으로 옥상 색상 (흰색, 회색, 초록색, 청색, 갈색, 검은색)에 따른 표면 온도를 취득하였다. 그 결과 흰색을 적용한 표면 온도가 다른 색상보다 11도에서 20도 낮게 나타났으며, 에어컨의 실내 온도와 디지털 온도계의 실내 온도 또한 흰색의 색상이 다른 색상보다 약 1.5도에서 4.4도, 약 1.5도에서 3.5도 낮게 측정되었다. 이를 통해 흰색이 쿨루프 성능이 가장 좋음을 확인할 수 있었으며, UAV와 열적외선 카메라를 통해 기존 다른 연구에서 사용했던 방법보다 신속하고, 편리하게 쿨루프 성능 평가가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제15권4호
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• pp.306-316
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• 2006

하절기 온실재배가 늘어나고 적극적인 온실냉방이 필요해짐에 따라 저비용의 냉방법 개발이 매우 중요해졌다. 경제적인 냉방법을 개발하기 위하여 차광율 수준과 물흘림의 상태가 냉각효과에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 실험분석을 위해 온실모형 모듈을 제작하여 차광율수준과 물흘림수준을 조합 변화시켜가며 경시별 측정을 수행하고 변수의 수준별로 비교분석하였다. 1. 외기건구온도가 상승하면 모듈실내온도도 상승하는 경향이며, 차광막이 있고 물흘림이 있으면 대체적으로 외기온보다는 낮고 물온도보다는 높은 수준을 나타내고 있다. 한편, 물흘림이 없는 경우에는 차광율의 수준간 건구온도변화가 크지 않은 것으로 나타나고 있다. 물흘림이 없이 차광막만 있는 경우 차광율의 수준이 35%에서 75V로 높아질수록 평균내부온도는 낮아졌지만 외부보다는 1.7$\sim$4$^{\circ}C$ 정도의 높은 온도를 나타내었다. 그러나 물흘림과 차광이 동시에 이루어지는 경우 전체적으로 외부온도보다 낮은 가운데 그 차이가 -0.2$\sim$-1.2$^{\circ}C$ 정도로 외기평균보다 낮게 나타났다. 그러나 물흘림 수준에 따라서는 차이가 나타나지 않았으며, 물흘림은 골고루 분포되도록 분무해 줄 필요가 있는 것으로 판단되었다. 공급되는 물의 온도는 실내온도에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 2. 차광율수준이 높을 수록 모듈내 흑구온도는 낮게 나타났다. 그러나 차광막만 설치하여서는 외부의 복사광 차단에 의한 냉각효과를 기대하기 어려우며 차광막과 함께 물흘림을 병행해야 복사광 차단과 함께 복사 냉각효과를 함께 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다. 3. 물흘림이 있는 경우 표면온도는 수온이하이거나 수온보다 높더라도 1.2$^{\circ}C$ 이상을 넘지 않았으며, 차광수준이 높을수록 표면온도는 더 낮게 나타났다 그 이유는 물의 증발냉각에 의해 표면이 냉각되기 때문으로 분석되었다. 필름표면온도의 평균은 차광막의 수준에 관계없이 비교적 일정한 값을 나타내었으나 물흘림이 없는 경우 차광율의 수준이 놓을 수록 평균온도는 높게 나타났던 바 이는 차광에 의해 외부 복사광이 차광막에 흡수되었기 때문으로 판단되었다. 4. 상대습도는 건구온도가 증가함에 따라 비교적 직선적으로 하강하였으며, 이는 수분의 공급이 따로 이루어지지 않는 한 절대습도가 일정하기 때문에 건구온도가 상승하면 자연스럽게 하강하게 되는 것으로 판단되었다. 차광막이 있거나 물흘림이 있는 경우에는 외기건구온도의 영향에는 영향을 받지 않고 모듈내 건구온도에 따라 변하는 것으로 나타났다.