Landsat 위성영상을 활용한 아파트 단지의 물리적 특성이 계절별 단지 내 온도에 미치는 영향에 관한 연구

Abstract

As urbanization and industrialization has flourished the city, the quality of life of the citizen has been increased. However, through the development phase, the negative issues in the city have skyrocketed in various aspects. A city becomes megacity or international city as it expands, even though the side effect of the development starts coming up to the surfaces. One of side effects that city has is environmental features of the city. Since the city has its environmental features, it provides the citizen with its unique climate and micro-climate. When it comes to summertime, the citizen in a city no matter it's big or small, they face urban heat island with the tropical night period. As time goes by, the period of heat wave during summer has been extended by urbanization. In winter, the citizen in the city is confronting extended cold wave and urban cool island effect. In order to figure out the cause and ease the side effect of urbanization and industrialization, various studies and research on city thermal environments have been conducted. However, most of the researches are focusing only on particular areas, and a variety of land uses in the city. This study examines the relationship and the influence between daily air temperature of a multi-family residential complex and physical characteristics of its. Not only multi-family residential complex is major and dominant housing type in Seoul, but also the researcher points out that providing thermal comfort environment in the dwelling area is as important as analyzing the relationship between physical characteristics of city and temperature. Thus, this study utilizes Landsat8 and AWS(Automatic Weather Station) to extract the daily air temperature of the multi-family residential complex. The selected multi-family residential complex is 79 complex in Seoul, and the selection was based on the apartment complex, which is located in 500m radius of AWS location. The physical characteristics of the multi-family residential complex are categorized into five; four of its are inside of physical traits, and the other one is outside of physical components of the apartment complex. Each of the physical characteristics is weather characteristics, general characteristics of the apartment complex, three-dimensional aspects of the apartment complex, land coverage characteristics, surrounding environmental and locational characteristics. Based on variables, the study uses correlation analysis and regression analysis as research method. The findings draw outs that designing the apartment complex considering the airy site plan and ventilation path to reduce the air temperature during summer could bring a negative impact on winter in thermal environment of the apartment complex. Furthermore, when it comes to designing an apartment complex, a designer should analyze the surrounding environmental and locational features. The results prove that having a green space and waterfront has a different relationship and the degree of impact on the daily air temperature of the apartment complex, and those are different by types and scale of environmental and locational features. This research serves as one of the guidelines of designing a multi-family residential complex in Seoul in a vid to improve the air temperature and thermal environment in an apartment complex.

여름철 폭염 및 열섬현상과 더불어 겨울철 한파와 냉섬현상이 도시 특유의 기후 특성이 되고 있으며 이러한 특성은 서울의 도시환경 문제 중 하나로 대두되고 있다. 서울은 산업화와 도시화에 의한 개발로 인하여 수계와 산지 주변 및 인공피복의 증가에따라 도심온도에 영향을 주는 도시환경이 변화하였다. 이러한 변화는 지난 십수년간 공동주거형 대단위 아파트단지 개발에 따라서 미기후 측면, 특히 단지 내 대기온도에 영향을 주었다. 서울은 사계절이 있어서 각 계절마다 도시 미기후특성과 대기온도가 다르다. 이와 같은 도시 기후환경의 변화는 아파트를 중심으로 한 주거환경의 급격한 변화와 함께 도시의 물리적 환경 변화와 관련성이 높다. 특히 서울은 높은 개발밀도에 따른 불투수면의 증가와 녹지 및 수공간의 축소가 도시의 열 쾌적성을 악화시키는 주된 요인으로 작용하고 있어, 대다수의 도시민이 거주하고 있는 아파트 단지의 쾌적성 확보를 위한 열환경 개선이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 아파트 단지의 내·외부 물리적 특성이 아파트 단지 내의 주간 대기온도에 미치는 영향과 이러한 영향이 계절별로 어떠한 차이가 있는지를 분석을 통해 살펴보고 이를 통해 도시설계적 시사점을 도출하고자 하였다. 연구를 위해 서울시내 AWS관측지점 반경 500m지역 이내 포함된 아파트단지를 선정하였고, 2018년 각 월별 주간 시간대 평균기온을 통해 사계절을 나눴다. 2018년 각 월별 주간 시간대 평균기온을 통해 사계절을 나눠서 Landsat8 위성자료로 각 계절별로 단지내 대표 지표온도를 도출하였으며 최근접 AWS의 동일시점 기온자료와 비교하여 주간대기온도 값으로 보정하였다. 또한, 각 아파트 단지별로 일반적 특성변수인 면적대비 세대 수, 건축년도, 건폐율, 용적률, 주동 형태의 비율, 단지의 입체적 특성인 인동간격, 천공개폐율과 공극률, 단지의 향, 경사도, 거칠기, 평균 층수를 특성변수로 선정하였다. 또한, 단지의 오픈스페이스 및 토지피복 특성인 알베도와 식생지수, 주변 환경특성인 250m 이내 주변 도로 면적, 녹지 면적, 수 공간 면적과 250m 이내 한강 변 유무, 250m 이내 하천변 유무, 510m 이내 주요 산지 유무, 120m 이내 10,000m² 이상 평지 녹지 유무, 170m 이내 30,000m² 이상 평지녹지유무로 특성변수를 선정하였다. 분석은 상관분석과 다중회귀분석으로 구성하였다. 상관분석은 대기온도 및 선정된 물리적 특성 변수들간의 상관성분석과 독립변수들간의 상관분석으로 상호영향과 상관관계를 도출하였다. 다중회귀분석은 각 계절별로 단지 내 주간 대기온도와 단지내·외부의 물리적 특성 변수들간의 회귀분석으로 하였다. 분석결과 첫째, 여름철 온도만을 고려해서 통풍이 잘 통하도록 설계하는 것은 사계절을 살펴보았을 때 단지 외부의 주변환경 특성에따라 열쾌적성에 적합하지 않을 수 있다. 둘째, 아파트 단지 설계시 입지특성을 고려하여 단지의 향, 주 동 형태 비율, 단지 내부 녹지계획 등을 설계해야한다. 아파트 단지의 탑상형 또는 판상형 설계 비율과 관련한 세부적인 디자인특성 및 단지의 향은 단지 주변의 녹지공간과 수변공간의 면적 및 유무에따라 설계방향을 고려해야 한다. 셋째, 분석결과 계절별 단지 내 대기온도와 단지 내·외부 특성들은 상호영향과 상관관계가 있음으로 아파트 단지 설계시 입지적 특성을 파악한 후 입지적 특성과 사계절 단지 내 열쾌적성을 고려한 설계방안을 제안하였다. 본 연구는 아파트단지의 계획 및 설계 시 공동주거환경의 대기온도 및 열쾌적성을 개선하기 위한 방안의 하나로써 정량적 자료를 수집, 분석 해석함으로써 준거자료를 구축하였다는데 의미가 있다. 본 연구의 결과는 아파트 단지의 주변환경적 요소를 고려하여 단지의 계절별 열환경을 개선할 수 있는 보완적 장치를 마련하기 위한 설계 가이드라인 및 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.