• 제목/요약/키워드: UTCI

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아파트 단지의 늦봄·여름철 인간 열환경 분석 - 서울특별시 강서구 마곡동 - (Analysis of Human Thermal Environment in an Apartment Complex in Late Spring and Summer - Magok-dong, Gangseo-gu, Seoul-)

  • 박수국;현철지;강훈
    • 한국조경학회지
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    • 제50권1호
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    • pp.68-77
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    • 2022
  • 서울에 위치한 아파트 단지의 인간 열환경을 정량적으로 분석하여 조경 및 도시 계획에서 인체 열 관련 스트레스를 개선할 수 있는 방법을 알아보고자 하였다. 늦봄과 여름철에 6지점[아파트중심지점, 옥상(시멘트)지점, 옥상(녹화)지점, 운동장지점, 가로수길 지점, 어린이놀이터지점]에서 미기후 자료(기온, 상대습도, 풍속, 태양 및 지구복사에너지)를 측정하여 인간 열환경지수인 PET와 UTCI를 분석하여 보았다. 늦봄과 여름철 모두 어린이놀이터지점에서 가장 높은 열환경을, 옥상(녹화)지점이 가장 낮은 열환경을 보였다. 두 지점 간 평균 차이를 비교해 보면, 기온 0.8~1.1℃, 상대습도 1.8~4.0%, 평균복사온도 7.5~8.0℃의 차이를 보였다. 풍속은 오픈스페이스 지점들에서 0.4~0.5 ms-1 더 빨랐으며, 아파트중심지점에서는 오후에 빌딩풍 현상도 나타났다. 최대 차이를 보인 어린이놀이터지점과 옥상(녹화)지점 간 인간 열환경지수 PET와 UTCI의 차이는 평균적으로 늦봄 5.2℃(최대 11.7℃) 여름철 5.4℃(최대 18.1℃) PET, 늦봄 3.0℃(최대 6.1℃) 여름철 2.6℃(최대 9.8℃) UTCI를 보였다. 이것은 평균적으로 PET에서는 약 1단계, UTCI에서는 1/2단계의 열환경지수 저감 효과를 보였으며, 최대 차이로는 PET에서는 2~3단계, UTCI에서는 1~1.5단계의 매우 큰 차이를 보였다. 또한, 옥상녹화의 효과[옥상(시멘트)지점과 옥상(녹화)지점 간의 차이]는 평균적으로 늦봄 4.6℃ PET와 2.5℃ UTCI, 여름철 4.4℃ PET와 2.0℃ UTCI 저감 효과를 보여, PET에서 2/3단계, UTCI에서 1/3단계의 개선 효과를 보여 주었다. 통계학적으로는 그린 인프라 지점인 옥상(녹화)지점, 운동장지점, 가로수길 지점은 PET와 UTCI에서 유의성이 없는 것으로 나타나, 모두 열환경 개선 효과가 있는 것으로 나타났다. 그러므로, 그린 인프라를 이용한 옥상녹화, 잔디포장, 가로수식재 적용을 통한 인간 열환경 개선 방안을 조경계획 및 설계에 반드시 도입하여야 할 것이다.

ENVI-Met 시뮬레이션을 통한 도로 방향별 가로수 식재 형태에 따른 여름철 열환경 개선 효과 분석 (Analysis of Thermal Environment Modification Effects of Street Trees Depending on Planting Types and Street Directions in Summertime Using ENVI-Met Simulation)

  • 임현우;조상만;박수국
    • 한국조경학회지
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    • 제50권2호
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    • pp.1-22
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    • 2022
  • 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램인 ENVI-met을 활용하여 여름철 도로 방향과 가로수 식재형태에 따른 도시공간의 열환경 개선 효과를 분석하였다. 수목 식재 시 낮 시간 동안의 기온과 풍속은 감소하고 상대습도는 증가하였다. 평균복사온도와 인간 열환경지수 PET(physiological equivalent temperature), UTCI(universal thermal climate index)는 수목 식재 시 감소하는 경향을 보였다. 수목 식재 시 가장 큰 변화를 보인 기상요소는 평균복사온도로, PET와 UTCI 변화량 또한 평균복사온도와 유사한 패턴을 보였다. 가장 큰 저감효과를 보인 수목식재방법은 수고가 낮고, 수관폭이 넓고, 엽면적지수가 높은 수목을 좁은 간격으로 식재하는 시나리오(LWDN)였다. 평균복사온도, PET, UTCI는 태양의 고도 및 방위와 건물의 위치에 따른 그림자 형성 조건에 따라 큰 차이를 보였으며, 건물에 의한 태양복사에너지 차단이 클수록 수목에 의한 영향이 줄어들었다. 특히, 동측과 서측 보도에서는 시간대별 저감량에서 큰 차이를 보였다. 가장 저감효과가 큰 수목식재 시나리오인 LWDN으로 식재하였을 때 서측 방면에 위치한 북서, 서, 남서측 보도는 오전 시간대인 10:00에 수목이 없는 경우에 비해 PET 8.6-12.3℃, UTCI 4.2-4.5℃, 동측 방면에 위치한 북동, 동, 남동측 보도는 오후 시간대인 16:00에 PET 8.1-11.8℃, UTCI 4.4-5.0℃로 큰 저감효과를 보였다. 반면, 가장 저감효과가 적었던 수고가 높고, 수관폭이 좁으며, 엽면적지수가 낮은 수목을 넓은 간격으로 식재하였을 때 최대 저감량은 동측 방면 보도에서 PET 1.8℃, UTCI 0.9℃ 이하, 서측 방면 보도에서 PET 3℃, UTCI 0.9℃ 이하로 적은 저감효과를 보였다. 또한, 건물에 의한 영향으로 인해 수목영향이 적은 시간대에는 수목식재 시나리오 간 평균복사온도, PET, UTCI 저감효과의 차이가 크지 않았다. 이 연구결과는 가로수 식재 시 여름철 도시 열환경 저감을 위한 모델 개발에 기초자료로서 활용가능할 것이다.

그늘시렁 Wisteria floribunda의 엽면적지수가 온열환경에 미치는 영향 (The Effects of Pergola Wisteria floribunda's LAI on Thermal Environment)

  • 류남형;이춘석
    • 한국조경학회지
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    • 제45권6호
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    • pp.115-125
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    • 2017
  • 본 연구는 등(Wisteria floribunda(Willd.) DC.)으로 피복된 그늘시렁($L\;7,200{\times}W\;4,200{\times}H\;2,700mn$)의 엽면적지수(LAI)의 변동에 따른 온열환경을 규명하고자 한 것이다. 이를 위해 진주시내 광장($N35^{\circ}10^{\prime}59.8^{{\prime}{\prime}}$, $E128^{\circ}05^{\prime}32.0^{{\prime}{\prime}}$, 표고: 38m)의 등으로 피복된 그늘시렁 하부와 햇빛에 노출된 포장지를 대상으로 맑은 날 미기상을 측정하였다. 범용온열기후지수(UTCI)를 산정하기 위해 봄철과 여름철의 미기상환경으로서 지상 60cm 높이에서 기온, 풍속, 상대습도 그리고 6방향의 장파 및 단파복사를 2017년 4월 9일부터 8월 27일까지 측정하였다. 또한, LAI는 LAI-2200C 수관분석기로 측정하였다. 18일간 오전 10시부터 오후 4시까지의 앉은 자세의 인체가 흡수한 매 1분 간격 인체-생기상학적 자료를 분석한 결과는 다음과 같다. 측정기간 동안 햇빛노출지에 비해 그늘시렁 하부의 일평균 기온은 $0.7{\sim}2.3^{\circ}C$ 낮았으며, 일평균 풍속과 일평균 상대습도는 각각 0.17~0.38m/s와 0.4~3.1% 높았다. LAI와 쥴리안 데이 사이의 회귀식은 $y=-0.0004x^2+0.1719x-11.765(R^2=0.9897)$였다. 그늘시렁 하부의 일평균 평균복사온도($T_{mrt}$) 값은 햇빛 노출지에 비해 각각 $11.9{\sim}25.5^{\circ}C$로 낮았으며, 최대 평균복사온도 감소(${\Delta}T_{mrt}$)는 $24.1{\sim}30.2^{\circ}C$였다. LAI의 변동에 따른 햇빛 노출지 대비 일평균 $T_{mrt}$ 감소율(%) 사이의 회귀식은 $y=0.0678{\ln}(x)+0.3036(R^2=0.9454)$였다. 그늘시렁 하부의 일평균 UTCI 값은 햇빛 노출지에 비해 각각 $4.1{\sim}8.3^{\circ}C$로 낮았으며, 최대 범용온열기후지수 감소 값(${\Delta}UTCI$)는 $7.8{\sim}10.2^{\circ}C$였다. LAI의 변동에 따른 햇빛 노출지 대비 일평균 UTCI 감소율(%) 사이의 회귀식은 $y=0.0322{\ln}(x)+0.1538(R^2=0.8946)$였다. 종합적으로 보면 여름철에 덩굴식물로 피복된 그늘시렁에 의한 녹음은 차양에 의한 $T_{mrt}$의 감소를 통해 낮 동안 UTCI를 감소시킴으로써 열스트레스를 매우 강한(UTCI>$38^{\circ}C$) 또는 강한(UTCI >$32^{\circ}C$) 단계에서 강한(UTCI >$32^{\circ}C$) 또는 보통(UTCI >$26^{\circ}C$) 단계로 낮추어 준다. 따라서 여름철 열스트레스를 완화하고 쾌적한 인체 온열쾌적성을 제공하기 위해서는 덩굴식물로 피복된 그늘시렁의 도입은 필수적이다. 하지만 폭염 시에는 덩굴식물로 피복된 그늘시렁 하부의 온열환경도 이용자들에게 매우 강한 열 스트레스(UTCI >$38^{\circ}C$)를 주므로 노약자의 옥외활동은 자제시킬 필요가 있다고 판단된다.

UAV 기반 도시 공간의 열 쾌적성 평가기법 개발 (Development of a UAV-Based Urban Thermal Comfort Assessment Method)

  • 김성현;송봉근;박경훈
    • 한국지리정보학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.61-77
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    • 2024
  • 본 연구는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 기반 데이터를 사용하여 도시 열 쾌적성을 신속하게 진단하는 방법을 개발하는 것을 목표로 수행하였다. 연구 대상지는 경상남도 창원시에 위치한 창원대학교 공과대학 부지 및 용지공원을 대상으로 수행하였으며, 기초자료 구축에는 현장측정 및 UAV를 활용하였다. 세부적으로 현장측정 기반 열 쾌적성 지수 PET, UTCI를 산출하였으며, UAV를 활용하여 식생지수(NDVI), 하늘시계지수(SVF) 및 지표면 온도(LST) 영상을 제작 후 분석에 활용하였다. 연구결과, UAV 기반 예측된 PET와 UTCI는 각 유의수준 1% 이내에서 0.662, 0.721의 높은 상관관계를 보이는 것을 확인하였다. 예측 모델의 설명력은 PET 43.8%, UTCI 52.6%로 도출되었으며, RMSE는 PET 6.32℃, UTCI 3.16℃로 나타나 UAV 기반 열 쾌적성 평가 시 UTCI 지수를 활용하는 것이 더 적합한 것으로 도출되었다. 본 연구에서 개발된 방법은 기존 접근 방식에 비해 상당한 시간 절약 이점을 제공하여 실시간 도시 열 쾌적성 평가 및 완화 계획에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

학교 운동장과 녹지공간의 UTCI, PMV, WBGT 비교 분석 (Analyses on Comparison of UTCI, PMV, WBGT between Playground and Green Space in School)

  • 윤용한;박승환;김원태;김정호
    • 한국환경생태학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.80-89
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    • 2014
  • 본 연구는 학교의 옥외공간 중 학생들의 휴식 및 활동량이 가장 많고, 높은 열과 낮은 열을 가지는 운동장 및 녹지공간을 대상으로 열적 쾌적성 지표 중 UTCI, PMV, WBGT를 이용하여 학생들이 느끼는 열적 쾌적성을 비교 분석하고자 하였다. 연구대상지는 인천광역시 학교시설(3개교)을 대상으로 하였으며, 조사기간은 2013년 7 ~ 8월까지 실시하였다. 측정항목으로 열적 쾌적성 지표의 경우 UTCI, PMV, WBGT를, 녹지구조는 녹피율과 녹지용적계수를 측정하였다. 학교별 녹지용적계수는 A학교($4.71m^3/m^2$) > B학교($3.34m^3/m^2$) > C학교($0.38m^3/m^2$)의 순이었으며 학교별 열적 쾌적성 지표를 살펴보면, UTCI는 녹지공간 $32.30{\sim}35.68^{\circ}C$, 운동장 $40.66{\sim}2.94^{\circ}C$, PMV수치는 녹지공간 1.76~2.66이었으며 운동장은 모두 3으로 나타났다. WBGT는 녹지공간 $26.15{\sim}31.38^{\circ}C$, 운동장 $31.67{\sim}34.53^{\circ}C$이었다. 3개 지표 모두 녹지공간 대비 운동장에서 매우 불쾌적한 수준이었다. 열적 쾌적성 및 녹지와의 상관분석결과, 열적 쾌적성 지표인 UTCI, PMV, WBGT 모두 일사, 흑구온도와는 정의 상관관계를, 녹피율 및 녹지용적계수와는 부의 상관관계로 나타났다.

실측과 컴퓨터 모델링을 통한 미기후 요소 및 인간 열환경지수의 차이 비교 분석 (Comparison of Differences on Microclimatic Factors and Human Thermal Sensation between in situ Measurement and Computer Modeling)

  • 박수국;공학양;강훈
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제7권1호
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    • pp.43-52
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    • 2020
  • 본 연구는 컴퓨터 모델링의 결과를 실측자료 보정없이 이용하였을 때의 문제점을 조사하기 위해, 작은 도시공원을 대상으로 실측자료와 컴퓨터 모델링 결과를 비교 분석하여 보았다. 컴퓨터 모델링 결과는 실측자료에 비해 미기후 요소인 기온과 풍속에서는 과소예측을 보였으며, 상대습도와 평균복사온도에서는 과대예측을 하는 것으로 나타났다. 그 차이는 인간 열환경지수인 PMV와 UTCI에서 최대 2.3 PMV와 4℃ UTCI의 차이를 보였다. 그러므로, 인간 열환경지수 (열쾌적성) 연구에서 컴퓨터 모델링을 이용할 때는 반드시 실측자료를 이용한 결과보정 과정을 거쳐 도시와 조경계획 및 디자인에 적용되어야 할 것이다.

여름철 공원 수림지 가장자리의 온열환경 기울기 변화 - 하동송림과 함양상림을 대상으로 - (The Gradient Variation of Thermal Environments on the Park Woodland Edge in Summer - A Study of Hadongsongrim and Hamyangsangrim -)

  • 류남형;이춘석
    • 한국조경학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.73-85
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    • 2015
  • 본 연구는 공원 수림지 경계로부터 내부로의 거리에 따른 수림지 가장자리의 온열환경에 대한 효과를 규명하고자 하였다. 이를 위해 전형적인 여름 날씨를 나타낸 2015년 7월 31일부터 8월 5일까지 6일간 소도읍에 소재하고 있는 장령림인 하동송림의 소나무 순림(수령: $100{\pm}33$년, 울폐도: 75%, 수고: $12.8{\pm}2.7m$, 지하고: $9.8{\pm}2.7m$, N $35^{\circ}03^{\prime}34.7^{{\prime}{\prime}}$, E $127^{\circ}44^{\prime}43.3^{{\prime}{\prime}}$, 표고 7~10m) 남측 가장자리와 함양상림의 졸참나무-개서어나무 군락(수령: 졸참나무 58~123년, 개서어나무 102~125년, 울폐도: 96%, 수고: 교목층 $18.6{\pm}2.3m$, 아교목층 $5.9{\pm}3.2m$, 관목층 $0.5{\pm}0.5m$, 지하고는 교목층 $11.0{\pm}3.2m$, 아교목층 $3.1{\pm}1.7m$, 관목층 $0.2{\pm}0.3m$, 초본층의 피도 60%, N $35^{\circ}31^{\prime}28.1^{{\prime}{\prime}}$, E $127^{\circ}43^{\prime}09.8^{{\prime}{\prime}}$, 표고 170~180m) 동측 가장자리의 경계로부터 내부로의 거리별 기온, 상대습도, 풍속, MRT나 UTCI를 측정 및 분석하였다. 그리고 비선형 시그모이드 함수를 적용하여 수림지 가장자리가 가지는 경계로부터의 거리에 따른 기온, 상대습도, 풍속, MRT, UTCI의 저감효과를 구명하였다. 깊이의 결과 값이 -를 나타내는 것은 수림지의 바깥을 의미한다. 1) 최고 기온, 최저 상대습도, 최고 기온시 풍속에 대한 수림지 가장자리 효과가 미치는 깊이는 상록침엽수림인 하동송림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $12.7{\pm}4.9m$, $15.8{\pm}9.8m$ 그리고 $23.8{\pm}26.2m$였으며, 낙엽활엽수림인 함양상림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $3.7{\pm}2.2m$, $4.9{\pm}4.4m$ 그리고 $2.6{\pm}7.8m$였다. 2) 이용자가 체감하는 더위에 직접적인 영향을 주는 인체가 흡수한 온열환경에 근거한 최고 MRT와 최고 UTCI(체감더위지수)에 대한 수림지 가장자리 효과가 미치는 깊이는 하동송림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $7.1{\pm}1.7m$$4.3{\pm}4.6m$였으며, 함양상림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $5.8{\pm}4.9m$$3.5{\pm}4.1m$였다. 3) 미기후 즉 온열환경 요소인 기온, 상대습도, 풍속 그리고 인체가 흡수한 온열환경에 근거한 주간(10:00~17:00) MRT와 UTCI에 대한 수림지 가장자리의 효과는 식생밀도가 상대적으로 높고, 하층식생이 발달한 함양상림이 식생밀도가 낮고, 하층식생의 거의 없는 하동송림에 비해 높게 나타났다. 따라서 체감 더위지수인 UTCI의 10분 평균값이 최댓값을 나타낸 시점을 기준으로 하면, 수림지 경계로부터 내부로의 거리가 하동송림의 경우는 $4.3{\pm}4.6m$, 함양상림의 경우는 $3.5{\pm}4.1m$에서 온열환경 기울기의 변화가 비교적 완만해지므로, 수림지 계획시 이용객의 온열환경을 고려한 완충대의 적정 폭은 하동송림의 경우는 4.3~8.9m, 함양상림의 경우는 3.5~7.6m이다. 또한 온열환경에 대한 완충효과를 극대화하기 위해서, 수림지 완충대 식생의 수직구조는 다층 구조의 수관과 닫힌 가장자리로 하여야 한다.

Green Curtain 형식의 벽면녹화시스템을 통한 여름철 건물 실내 열환경 비교 분석 (Analysis of Thermal Environment Improving Effects of Green Curtain in Summer)

  • 이선영;조상만;박수국
    • 한국조경학회지
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    • 제50권5호
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    • pp.80-89
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    • 2022
  • 본 연구는 수평적인 열환경 개선의 한계점을 해결하기 위해, 수직적인 녹화방법인 green curtain을 이용한 건물의 벽면녹화 유무에 따른 여름철 건물 실내와 실외의 열환경을 비교하였다. 측정은 2021년 여름철 건물내부 중심부 지점과 건물 외부 잔디밭 지점을 대상으로 미기후 자료인 기온, 상대습도, 풍속, 태양 및 지구복사에너지를 측정하여 인간 열환경지수인 PET와 UTCI를 계산하여 비교 분석하였다. 그 결과, 주간 기온은 평균 1.6℃ 더 시원한 결과를 보였으며, 야간에는 green curtain의 효과가 나타나지 않았다. 상대습도는 주간에 평균 5.6%, 야간에 평균 1.0% 실내가 더 높은 결과를 보였다. 풍속은 주간에 평균 1.4-1.8ms-1, 야간에 평균 1.4-1.5ms-1로 green curtain의 설치 여부와 관계없이 실외에서 높은 값을 보였다. 평균복사온도는 평균 4.7℃ 감소 효과를 보여주었으며, 야간에는 green curtain의 효과가 나타나지 않았다. 인간 열환경지수인 PET와 UTCI 결과에서는 주간 PET는 평균 2.1℃의 저감 효과를 보여 1/3 단계의 실내 열지각 개선 효과를 나타내었으며, UTCI는 평균 1.1℃로 1/6 단계의 열스트레스 저감 효과를 보이는 것으로 나타났고, 야간에는 PET와 UTCI 모두 green curtain의 효과가 나타나지 않았다. 조경계획 시 여름철 주간시간대의 열환경 개선을 위한 방안으로 green curtain을 활용하는 것도 효과적일 것이다.

기후변화 및 폭염대응 증발냉각시스템 적용에 따른 내·외부 열환경 변화 연구 (Thermal Environment Transition of Response Climate Change and Heat Wave Application Evaporative Cooling System)

  • 김정호;김학기;윤용한;권기욱
    • 한국환경과학회지
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    • 제25권9호
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    • pp.1269-1281
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    • 2016
  • This study evaporative cooling system a heat wave climate change and reduction of the inside and outside thermal environment change research. Measurement items included micro meteorological phenomena and measured comfort indices. A micro meteorograph of temperature, relative humidity, surface temperature, and the comfort indices of WBGT, UTCI, and PMV were measured. The difference in inside and outside temperatures were compared for different land types, with the largest difference found in Type A ($4.81^{\circ}C$), followed by Type B ($4.40^{\circ}C$) and Type C ($3.12^{\circ}C$). Relative humidity was about 10.43% higher inside due to water injection by the evaporative cooling system. Surface temperature was inside about $6.60^{\circ}C$ higher than the outside all types. WBGT were Type A ($3.50^{\circ}C$) > Type B ($2.71^{\circ}C$) > Type C ($1.88^{\circ}C$). UTCI was low heat stress inside than outside all types. PMV was analysed Type C for inside predicted percentage of dissatisfied 75%, other types was percentage of dissatisfied 100% by inside and outside. Correlation analysis between land cover type and temperature, surface temperature, pmv, utci. T-test analysed inside and outside temperature difference was significant in all types of land.