• 한국지리정보학회지
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• 제26권4호
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• pp.145-160
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• 2023

본 연구는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicles, UAV) 기반 물리적 환경인 Normalized Difference Vegetation Index(NDVI), Sky View Factor(SVF)와 ENVI-met 모델링을 활용하여 시간대별 열적 환경을 비교 분석하는 것을 목적으로 수행하였다. 연구 결과 NDVI, SVF는 열적 환경 요소인 Upward short-wavelength(S↑), Downward short-wavelength(S↓), Upward long-wavelength(L↑), Downward long-wavelength(L↓), Land Surface Temperature (LST), Mean Radiant Temperature(Tmrt)와 유의수준 1% 이내에서 모두 상관관계를 보이는 것으로 도출되었다. 특히, NDVI는 S↑와 12시에 최대 -0.52^**의 상관관계를 가지는 것으로 분석되었고, L↓와 모든 시간대에서 0.53^** 이상의 상관성을 보였다. LST와는 -0.61^**(13시)의 상관성을 보여 NDVI는 장파 복사에너지의 관련성이 높은 것으로 판단된다. SVF의 경우 SVF 범위에 따라 장파 복사에너지와의 관련성이 높은 것으로 도출되었다. 본 연구결과는 공간의 열적 쾌적성과 미기후를 평가하기 위한 통합 접근 방식을 제공할 수 있으며, 도시 디자인 및 경관 특성이 보행자의 열 쾌적성 미치는 영향 관계 규명 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국조경학회지
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• 제42권6호
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• pp.21-30
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• 2014

본 연구는 쾌적한 온열환경을 제공하는 공원을 계획하기 위한 방안을 모색하고자, 전형적인 녹지유형인 수림지와 잔디밭의 여름철 열환경을 측정 및 평가하였다. 이를 위해 함양 상림공원을 연구대상지로 하였으며, 대상지 내 녹지유형을 대표하는 수림지와 잔디밭 그리고 대조구로서 포장지에서 열환경을 조사하였다. 기상장비를 활용한 3일 동안(2014년 8월 21~23일, 29~30일)의 정점관측을 통해 열환경 변수인 기온, 상대습도, 풍속 그리고 6방향(동, 서, 남, 북, 하향, 상향) 장파 및 단파 복사를 측정하였다. 측정한 복사량을 근거로 6방향의 향별 가중치를 적용하여 인체가 흡수한 복사량을 구한 후 이를 평균복사온도로 환산하였다. 산정된 평균복사온도와 측정된 기온, 상대습도, 풍속을 바탕으로 PET는 Rayman 1.2, UTCI, OUT_SET$^*$는 UTCI Calculator와 Thermal Comfort Calculator of Richard DeDear로 산정한 후 수림지, 잔디밭 그리고 대조구의 온열쾌적성을 평가하였다. 열환경 및 온열쾌적지수의 평가 결과, 수림지는 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 $5.9^{\circ}C/35^{\circ}C$ 낮추는 냉각효과를 나타냈으며, 상대적으로 낮은 풍속과 높은 상대습도를 나타냈음에도 불구하고, 온열쾌적지수 개선효과는 매우 크게 나타났다. 반면에 잔디밭은 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 $0.9^{\circ}C/3^{\circ}C$ 낮추는 미미한 냉각효과를 나타냈으며, 잔디밭의 온열쾌적지수 개선효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 한편, 야간(21:00~04:00)의 미기상 및 복사 환경은 일사 부재, 풍속 감속, 상대습도 증가로 인해 수림지, 잔디밭 및 포장지가 비슷하게 나타났다. 이러한 결과는 수림지의 차양 및 증발산 효과는 잔디밭의 증발산 효과에 비해 매우 크기 때문이라 판단되며, 공원의 온열쾌적성을 확보하기 위해서는 녹지의 면적보다 녹지의 용적에 주력해야 한다는 것을 시사하는 것이다. 본 연구는 수림지와 잔디밭에서 공원의 이용자가 체감하는 온열쾌적성을 정량적으로 평가하고, 수림지 및 잔디밭이 가진 온열쾌적지수 개선효과를 규명함으로써 향후 공원계획시 이용자를 고려한 쾌적한 온열환경을 조성하는데 기여할 수 있을 것이다.

• KIEAE Journal
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• 제16권1호
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• pp.11-19
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• 2016

Purpose: PMV, PET, and similar thermal comfort indices and microclimate modeling have recently become actively used to evaluate thermal comfort. This study will look at pedestrian roads with diverse spatial characteristics on university campus using the ENVI-met model as the base for onsite measurement. Method: The PET was used as the thermal comfort index. The first microclimate measures were collected on September 20, 2014, and the second microclimate measures were collected on June 1, 2015. The ENVI-met model was used at the same time. Result: As a results, Onsite measurement results differed depending on the PET spatial characteristics. The location associated with the most discomfort had a PET of $47.8^{\circ}C$. The spatial characteristics of this place included a with no shade. The most comfortable location had shade, and the PET was $24.6^{\circ}C$. When the ENVI-met model and onsite measurements were compared, similar patterns were found, but with a few differences at specific points; this was due to the limitation of using input materials such as trees, buildings, and covering materials with the ENVI-met model. This factor must be thoroughly considered when analyzing modeling results.

• 한국조경학회지
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• 제42권5호
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• pp.22-30
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• 2014

조경용 녹음수가 하절기 옥외공간에서 인간이 느끼는 열쾌적성에 미치는 효과를 객관적으로 검증하기 위하여 수형이 서로 다른 미국참나무, 배롱나무, 참느릅나무 등 세 종의 수목를 선정하여 일사차단율과 평균복사온도 저감 효과를 비교분석하였다. 또한, 주기적으로 수관부 사진을 촬영하여 수관부의 변화특성도 비교 검토하였다. 일사량과 건구온도, 흑구온도를 현장에서 자동으로 계측 기록할 수 있는 시스템을 구축하여 각 수목의 수관 하부에 지면으로부터 1.1m 위치에 설치하고, 2013년 4월 1일부터 동년 11월 30일까지 매 분 단위로 기록될 수 있도록 설정하였다. 수관의 천공차폐율 분석결과, 비교적 일정한 상태를 유지한 것으로 나타난 2013년 6월 1일부터 동년 8월 30일까지의 자료 중, 우천과 이상 기상일 자료를 제외한 오전 10시에서 오후 2시까지의 자료를 통계 분석에 이용하였다. 10분 단위 평균값으로 환산된 총 6,640건의 흑구온도와 건구온도를 바탕으로 평균복사온도를 환산하였으며, 이를 각 시험구의 일사량과 비교 분석하였다. 분석 대상 기간 중 미국참나무와 배롱나무, 참느릅나무 수관부의 평균 천공차폐율은 각각 99%, 98%, 97%였으며, 각 수관하부에 도달한 평균 태양 복사량은 $106W/m^2$, $163W/m^2$, $202W/m^2$로 대조구의 $823W/m^2$와 비교했을 때, 최소 75%이상이 차단된 것으로 나타났다. 또한, 평균복사온도의 경우, 각각 $30.34^{\circ}C$, $33.34^{\circ}C$, $34.77^{\circ}C$로 계산되어 대조구의 $46.0^{\circ}C$와 비교했을 때, 적게는 $10^{\circ}C$에서 많게는 $16^{\circ}C$까지 수목의 수관부에 의해서 저감된 것으로 나타났다. 일사량과 평균복사온도의 관계를 회귀분석한 결과, 매우 밀접한 선형관계를 형성하고 있었으며, 설명력도 매우 높게 분석되었다. 결론적으로 본 연구를 통해서 하절기 옥외공간에서 녹음수의 수관은 일사량의 상당부분을 차단함으로써 인간이 체감하는 열쾌적성을 개선하는데 매우 중요한 역할을 하고 있다는 점을 객관적으로 확인할 수 있었다. 따라서, 옥외공간에 더 많은 녹음수와 숲을 조성하여 그늘 지역을 증가시킴으로써 인간의 하절기 옥외활동에 부정적 영향을 주고 있는 불필요한 열에너지를 현격하게 저감시켜 쾌적한 열환경을 효과적으로 조성할 수 있을 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권4호
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• pp.227-237
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• 2020

도시지역의 여름철 밤 시간대 열환경을 알아보기 위해, 토지피복 대분류에 따라 10개의 도시기후지역 지점에서 미기후 자료를 측정하여 인간 열환경지수를 분석하여 보았다. 미기후 요소 비교 분석 결과, 그린인프라 지역이 그레이인프라 지역보다 기온에서는 평균 1.6℃ 최대 2.4℃ 낮은 결과를 보였으며, 상대습도에서는 반대로 그린인프라 지역이 평균 9.0% 최대 15.0% 높은 결과를 보였다. 풍속에서는 그린인프라 지역과 그레이인프라 지역에서 차이가 거의 없는 것으로 나타났으며, 수목의 영향으로 가장 낮은 풍속을 보인 산림지점을 제외하고는 모든 지점에서 유의성이 없는 것으로 나타나, 건물이나 수목의 높이에 의해 결정되는 표면거칠기 뿐만 아니라 지역풍의 영향이 풍속을 결정하는 주 요인인 것으로 보인다. 평균복사온도에서는 수목의 영향으로 산림지역이 가장 높은 값을 보였으며, 산림지역을 제외하면 그린인프라 지역이 그레이인프라 지역에 비해 평균 5.5℃의 저감 효과를 보였다. 평균복사온도를 결정하는 주 요인으로는 하늘시계지수라고 할 수 있다. 인간 열환경지수 분석에서는 그린인프라 지역은 거의 덥지도 춥지도 않는 '중립'의 열지각 단계를 나타내었으며, 그레이인프라 지역은 그것보다 한 단계 높은 '약간 따뜻함'의 단계를 나타내었다. 가장 높게 나온 산림지역을 제외하면, 그린인프라 지역이 그레이인프라 지역에 비해 3.2℃ 저감 효과를 보여 1/2 단계의 인간 열환경 개선 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 한국조경학회지
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• 제43권5호
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• pp.65-73
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• 2015

조경용 차양막의 명도가 하절기 옥외공간에서 인간이 느끼는 온열쾌적성에 어떤 영향을 미치는 지를 객관적으로 검증하기 위하여 흑색과 백색 차양막으로 2.5m의 피라미드형 시험구를 조성하여 그 하부 공간의 평균복사온도 변화 특성을 비교 분석하였다. 그리고 현실적인 적용가능성을 검토하기 위하여 95% 일사차단율의 농업용 통기성 흑색 차양망 하부와 비교 검토하였다. 지면으로부터 1.1m, 1.7m, 2.4m 지점에서 계측된 평균복사온도를 비교한 결과, 차양이 없는 대조구의 평균복사온도가 $41.8^{\circ}C$일 때, 막면과 인접한 지상 2.4m 지점의 평균복사온도는 흑색 및 백색막과 통기성 흑색망에서 각각 $49.1^{\circ}C$, $41.6^{\circ}C$, $36.8^{\circ}C$로 분석되어, 흑색막 아래의 값이 현저히 높은 것으로 나타났다. 그러나, 실제 사람이 체감하는 범위인 지상 1.7m 지점의 평균값은 $37^{\circ}C$, $38^{\circ}C$, $33^{\circ}C$로 분석되어 재료의 명도에 의한 차이는 크지 않은 것으로 나타났는데, 이 높이 이하의 위치에서는 흑색막보다 백색막 아래의 평균복사온도 값이 미세하게나마 높은 것으로 나타났다. 통기성 흑색망의 경우 모든 높이에서 가장 낮은 평균복사온도를 보여서 하절기 열환경 개선측면에서 가장 효과적인 것으로 나타났다. 시험에 사용된 차양막 소재의 일사 반사 및 흡수 특성을 분석한 결과, 동일 소재라도 색상의 밝기에 따라서 일사의 반사율과 흡수율, 투과율에서 차이가 발생됨이 확인되었다. 흑색막의 경우, 일사 반사율은 낮고, 흡수율은 높아 막 자체의 온도가 현저히 높아지는 것으로 나타난 반면, 일사 투과율은 상대적으로 낮은 것으로 평가되었다. 백색막의 경우, 일사반사율은 높은 반면, 일사 흡수율이 낮아 막면 자체의 온도는 상대적으로 낮았으나, 일사투과율은 상대적으로 높은 것으로 평가되었다. 결과적으로 막면의 장파복사량과 표면온도는 흑색이 높게 나타났으나, 실제 사람들의 체감 범위에서의 평균복사온도는 흑색막 아래가 미세하게나마 더 낮아지는 결과가 나타난 것은 백색막의 상대적으로 높은 일사투과율의 영향인 것으로 판단되었다.

• 한국조경학회지
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• 제45권2호
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• pp.60-67
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• 2017

하절기 옥외공간에서 조경용 차양 소재의 공극률 차이에 따른 온열환경의 개선 효과를 객관적 물리량으로 검증하기 위해, 도심 건물 옥상에 조성된 암상자 상단에 공극률을 달리한 흑색 막소재의 차양을 설치하고, 그 하부의 평균복사온도의 차이를 계측하여 비교하였다. 적용된 공극률은 각각 0.5, 1. 2, 4, 8, 16, 32% 였으며, 2016년 8월에서 11월까지 세 조씩 순차적으로 비교되었다. 일 최고 흑구온도가 $30^{\circ}C$ 이상인 날의 오전 11시부터 오후 3시까지의 자료를 비교한 결과, 차양과 측벽이 설치되지 않는 개방구의 평균복사온도가 $44.26^{\circ}C$일 때, 무측벽-유차양구, 유측벽-무차양구, 유측벽-유차양구의 값은 각각 33.08, 45.80, $42.03^{\circ}C$로 차양과 측벽 유무에 의한 명확한 차이가 확인되었다. 측정 시기별 평균복사온도 기준치를 보정하기 위하여 대조구의 값을 공변량으로 공극률에 따른 값을 공분산분석(ANCOVA)한 결과, 유측벽-무차양구의 평균 값이 $45.80^{\circ}C$일 때, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 32% 공극률 차양 하부의 값은 각각 43.40, 43.10, 41.49, 40.43, 39.61, 37.91, $38.12^{\circ}C$로 계산되었다. 공극률과 평균복사온도 사이에는 약 22.5%의 공극률을 최저점으로 하는 U자형의 2차 함수의 관계가 있는 것으로 분석되었다. 결론적으로, 본 연구를 통해서 차양의 공극률이 높아질수록 일정 수준까지는 평균복사온도를 저감시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었으며, 그 한계값은 물리적 측정치로는 16%였으며, 통계적 추정치로는 약 22.5%였다.

• 한국지역지리학회지
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• 제23권1호
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• pp.151-167
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• 2017

본 연구의 목적은 2001~2015년 동안 부산광역시의 $PM_{10}$ 농도가 기온변화 패턴에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 최근 15년간 관측된 부산광역시 $PM_{10}$ 농도는 꾸준한 감소 추세를 보이고 있다. 계절적 $PM_{10}$ 농도는 평균적으로 봄철에 가장 높게 나타났고, 겨울철, 여름철, 가을철의 순으로 관측되었지만, 관측 지점별로 계절적 평균 농도 순위는 일정하지 않았다. $PM_{10}$ 농도의 구간별 발생 빈도를 분석한 결과, 가장 높은 빈도로 관측된 미세먼지 농도는 $20{\mu}g/m^3{\sim}60{\mu}g/m^3$ 범위로 조사되었고, 이는 전체 관측일수의 64.6%에 달했다. 황사일과 비황사일의 월평균 농도를 공간적으로 비교한 결과, 황사의 영향이 상대적으로 작은 겨울철에 미세먼지 농도의 서고동저 패턴이 다소 강하게 나타난 반면, 황사의 영향이 증가하는 봄철에는 지역적 차이가 감소하였다. 단순화된 연간 기온 곡선을 이용하여 산출한 월평균 기온증감률을 $PM_{10}$ 농도와 비교한 결과, $PM_{10}$ 농도 변화는 연구지역 평균 기온상승률과 음의 상관관계를 보임에 따라 $PM_{10}$ 농도 감소 추세는 연중 기온 변화 폭(연교차)의 증가 경향으로 이어졌다. 전체적으로 $PM_{10}$ 농도 변화는 연평균기온과는 미미한 상관관계를 나타냈지만, 연평균기온에 지배적인 영향을 주는 겨울철로 국한할 때 $PM_{10}$ 농도와 기온은 비교적 높은 양의 상관관계를 보였다. 에너지 수지 측면에서, $PM_{10}$ 농도 변화는 복사에너지의 반사와 흡수에 따른 복사강제력에 영향을 미쳐 온난화 또는 냉각효과에 기여하게 되는데, 연구지역의 $PM_{10}$ 농도 변화와 기온 변화 간의 상관관계는 시공간적으로 일정하지 않고 도시 대기 질에 연관된 사회경제적 요인이 고려되지 않아 통계적 유의성은 제한적으로 나타났다.

• 한국조경학회지
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• 제40권5호
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• pp.100-108
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• 2012

통풍과 차양이 하절기 옥외공간에서 인간이 느끼는 온열쾌적성에 어떤 영향을 미치는지를 객관적으로 검증하기 위하여 통풍과 차양을 달리한 실험구를 조성하고 흑구온도와 기온 및 풍속을 측정하여 평균복사온도를 환산하여 비교 분석하였다. 미기후 측정을 위하여 개방된 잔디밭에 철제 각관을 이용하여 가로${\times}$세로${\times}$높이가 각각 $3m{\times}3m{\times}1.5m$인 프레임을 구성하고, 투명 폴리에틸렌 필름과 농업용 차광막을 이용하여 통풍과 차양의 조건을 달리한 네 가지의 실험구를 조성하였다. 각 실험구 내 중심부 지면으로부터 1.2m 높이에서 베인형 풍속계와 흑구, 측온저항체(PT-100)를 이용하여 2011년 5월 1일부터 동년 9월 30일까지 풍속과 기온, 흑구온도를 매 분 단위로 계측하였다. 기상조건과 계측자료의 유효성 등을 고려하여 총 44일 동안의 13,262건의 자료를 바탕으로 실험구별 일중 시계열적 변화를 분석하였으며, 낮 시간에 해당되는 오전 7시부터 오후 8시까지의 7,172건의 자료를 바탕으로 실험구에 따른 통계적 차이를 해석하였다. 아울러 햇볕이 가장 강렬한 시간대인 오전 11시부터 오후 4시까지의 자료를 바탕으로 평균복사온도와 풍속 및 일사량과의 관계를 분석하였다. 평균복사온도를 기준으로 해석했을 때, 통풍이 차단된 노지에서의 측정기간 중 최고값이 $58.84^{\circ}C$까지 상승한 반면, 차양이 적용되고 통풍이 원할한 실험구의 최고값은 $42.94^{\circ}C$였다. 시험결과를 종합하면, 하절기 옥외공간에서 낮 동안의 평균복사온도에 있어서 차양에 의해서는 최대 $13^{\circ}C$, 평균 $9^{\circ}C$의 냉각효과가 발생한 반면, 방풍에 의해서는 반대로 평균 약 $3^{\circ}C$의 가열효과가 있는 것으로 정리되어, 통풍이 되지 않는 태양직사광 지역은 바람이 원활하게 통하는 그림자 지역 보다 최대 $16^{\circ}C$까지 높은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구를 통해서 하절기 옥외공간의 열쾌적성을 개선하는데 차양이 가장 중요하며, 그 다음이 통풍이라는 사실을 파악할 수 있었다. 따라서 옥외공간에 더 많은 녹음수와 숲을 조성하여 그림자 지역을 증가시킴으로써 인간의 하절기 옥외활동에 많은 제약을 주고 있는 불필요한 열에너지를 현격하게 저감시켜 쾌적한 미기후를 효과적으로 조성할 수 있으며, 나아가 정교하게 조성된 바람길이나 통풍 시스템을 적용한다면 도시 전체의 열환경도 효과적으로 개선할 수 있을 것이다.

• Architectural research
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• 제16권4호
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• pp.203-210
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• 2014

The packaged terminal air conditioner, the typical cooling system for the residential buildings, consumes a large amount of electricity in a short period time during peak hours. In order to reduce the peak load and conserve the electricity, the thermally activated building system can be used as a secondary system to handle the partial cooling load. However, the thermally activated building system may cause condensation and under-cooling. Thus, design of both systems should be performed with careful investigation in characteristics of both systems to amplify the advantages. Since the thermally activated building system has the time-delay effect which may cause under-cooling, the system is designed to handle the base load of the building. Hence, simple simulation with EnergyPlus was performed to observe the characteristics of cooling load in residential buildings. Once the possible range of the load handling ratio of the thermally activated building system was decided, characteristics of system was analyzed in terms of hardware component and operation parameters. The hardware components were analyzed in plant and system aspects and the operation parameter was evaluated in the thermal comfort aspect. As the load handling ratio increased, the thermal comfort increased due to the lower radiant mean temperatures. Within the range of thermal comfort, the several adjustments were made in setpoint temperature and electricity consumptions of difference cases were observed to decide which components and parameters were important for designing the systems.