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도시 열섬현상(Urban heat island)의 원인과 대책



열섬현상은 국소적 기후 현상으로 다양한 지리적 요인 등으로 도심지역의 기온이 교외지역에 비해 온도가 더 높게 나타나는 현상입니다


도심지는 도로와 건물이 많아 콘크리트 및 아스팔트로 뒤덮혀 있습니다. 인근 교외지역에 비하여 태양열을 흡수할 수 있는 면적이 부족합니다. 고층빌딩이나 각종 시설물이 바람의 통로를 차단하여 열이 빠져나기기 쉽지 않습니.




도심지에 있는 고층빌딩, 자동차, 주택 등에서 난방을 위하여 배출하는 열도 다른 지역보다 온도를 높이는 요인이 됩니다.

열섬현상은 도심이 내륙에 위치하고, 기온차가 큰 계절체 심하게 나타납니다



1 : 열섬 현상의 문제점



제목 1: 열섬 현상의 악순횐

열섬현장으로 도심부의 기온이 상승하게 되면 열대야 현상이 나타납니다. 각종 빌딩과 주택은 냉방기기의 사용을 늘리게 되고 에너지 사용량이 증가합니다.

결국 냉방기기의 가동에 따른 열이 발생하고, 이러한 열이 대기 중에 갇히게 되면 온실효과에 의하여 도심의 온도가 더 올라가는 열섬현상을 악화시키게 됩니다.

특히 여름철 도시 지역에서 밤의 온도가 25도씨 이상 내려가지 않는 열대야가 나타난다.

상승한 도심의 건물과 실내 온도를 낮추기 위해 에어컨(A/C)의 필요성을 증가시킵니다. 이러한 높은 수요는 더운 여름 오후에 전력망에 부담을 주어 정전 및 정전 상태에 더 취약하게 만들 수 있습니다.


제목 2: 오염물질이 정체되는 이유가 무엇인가요?

일반적으로 지상은 100미터 고저차에서 약 1도씨 정도의 온도차가 발생한다. 공기가 주변보다 높으면 밀도차에 의하애 상승하게 된다. 그런데 위층의 공기가 아래층보다 높다면 공기는 위로 올라가지 못하고 지상에 머물게 된다. 도심의 오염된 공기는 계속 축적되게 된다.

고온의 공기는 질소 산화물 및 휘발성 유기 화합물과 같은 공기 중 오염 물질로부터 스모그 (오존) 형성을 가속화합니다. A / C 사용의 형태로 냉각 에너지에 대한 수요가 증가하면 화석 연료 발전소에서 대기 오염 물질과 온실 가스의 배출이 증가 할 수 있습니다.


제목 3: 인체에 미치는 영향

열삼현장은 건강에도 악영향을 미친다. 열대야는 불면증을 야기합니다. 실제 열섬현상은 낮 시간 동안 충분한 휴식을 취하지 못하게 되어 야간의 수면장애를 유발하게 되고, 야간의 열대야로 인한 휴식 부족은 건강 악화를 유발합니다.

도시의 기온이 높을 수록 사망률도 높고 면역력도 크게 저하 시킵니다.

결국 도심의 열섬현상으로 인한 기온 상승과 오염된 공기는 열 관련 및 호흡기 질환을 악화시키고 생산성을 저하시킬 수 있습니다.

 

1: 주요 원인은 무엇인가요?


녹지공간의 부족

콘크리트 빌딩의 밀집과 불투수 포장, 각종 시설물이 표면을 덮고 있기 때문에 열을 흡수하는 공간이 부족합니다. 지붕과 포장 도로는 도시 표면적의 약 60 %를 차지하고 있습니다. 이러한 표면은 일반적으로 색상이 어둡기 때문에 태양열의 80 % 이상을 흡수하여 밝은 색상의 표면보다 더 뜨거워집니다. 온도가 상승한 지붕과 포장 도로는 열을 방출하고 외부 공기를 더 따뜻하게 만듭니다.




인공적 열 발생

자동차 배기가스, 에어컨 가동에 의한 열 방출이 원인이 됩니다. 자동차 배기가수는 100도씨 정도이고, 열섬에 따른 냉방 에너지 소모량 증가도 원인이 됩니다.


인간이 설계한 도시 특유의 환경이 기온상승에 공헌합니다. 아스팔트콘크리트, 빌딩 숲으로 꽉 채워진 표면은 태양열을 흡수한 후 적외선 방사의 형태로 그 열을 다시 내놓습니다. 하수구는 빗물을 흡수하기는커녕 빠르게 배출하여 지면의 기온을 일정하게 유지하지 못하게 합니다.

지표면에 열을 막아 줄 녹지와 나무가 부족하고 자동차에어컨 실외기 등이 한꺼번에 가동되면서 열을 발산하기 때문에 공기가 식을 시간과 공간이 없습니다.


고층 건물들은 바람이 제대로 통하지 못하게 장애물 역할을 하고 낮 동안 가열된 땅이 밤에 식히지 못하도록 방해하고 제대로 식지 못한 공기는 다음날 아침에 다시 뜨거운 여름 햇빛을 받으면서 악화됩니다. 최악의 경우는 낮에 맑은 날씨를 보이고 밤에 하층운으로 흐린 날씨가 되면 도심의 기온이 더욱 올라갑니다.




2 : 열섬 현상의 해소 방법


1) 열섬현상을 일으키는 각종 에너지원의 사용을 제한

에너지원 제한은 차량 2부제 등 통행 제한, 실내 온도 제한 등의 방법으로 일시적인 에너지 사용 및 열 배출을 제한할 수 있다. 그러나 이는 단기적 효과만 기대할 수 있다.


2) 도시 내 녹지 공간 확보

장기적으로는 도심의 녹지공간을 확보하는 것이 필요하다. 연구결과 건축 면적의 2.4배 정도의 녹지 공간이 있어야 한다고 하지만 도심의 토지 가격이 천정부지로 치솟는 현실에서 지자체나 정부가 녹지 공간을 위해 토지를 공원으로 바꾸는 것은 쉽지 않다.


3) 도심 건물의 태양열 반사 장치

최근 건물이나 도로 포장에 태양열을 반사할 수 있는 페인트, 도료 등의 재료를 사용하는 방법을 사용한다.


4) 녹지보호 정책과 가로수

녹지를 늘리는 것이 한계가 있다면 가로수를 늘리고 건물의 옥상에 조경을 하여 녹지화하는 방법도 가능하다.

건축물에 대한 건축허가 시에 건물에 대한 바람의 통로를 막지 않도록 하는 것도 필요하다.



3 : 열섬완화 포장이 무엇인가요?


열섬완화를 위한 방법이 제시된 것이 많이 있지만 일시적이거나 예산, 공간확보의 문제가 있다. 현재 상태에서 추가 비용과 공간없이 불투수 블록을 투수블록으로 교체하는 방법이 대안으로 제시된다.

열섬완화포장은 비가 올떼 블록이 물을 머금도록 하는 방법이다.

공극에 물을 가두게 되면 도심의 온도가 올라갈 때 가두어 두었던 물이 열을 흡수하는 역할을 하게 된다.




4 : 내구성



공극에 물을 많이 채우기 위해서 콘크리트 블록의 공극을 크게 하면 내구성이 떨어지고 강도기준에 미달하는 문제가 발생한다.

유지 보수를 위해서는 내구성을 높이는 것이 필요하다.




 

5 : 에스시씨티 제품 장점


열섬 현상을 예방하려면 반대의 방식으로 접근하면 됩니다.

가장 보편적이고 쉬우면서도 효과가 큰 방법은 역시 녹지를 많이 확보하는 것입니다. 충분한 공원과 녹지, 옥상 정원, 가로수를 조성해 놓으면 열섬 현상이 크게 완화됩니다.

실제로 서울시의 경우에도 창경궁이나 창덕궁, 송월동 일대는 여름철에 상대적으로 기온이 낮은 축에 들고, 공원이 부족한 지역일수록 열섬 현상이 심각한 모습을 보입니다.

그 외에도 상시 물길이 흘러가는 통로를 조성하거나, 기존에 존재하는 도시 내 하천들을 잘 활용하는 방법도 있습니다. 실제로 청계천 복원사업은 서울 도심의 열섬 현상을 크게 감소시키고 완화하는 부수적 효과가 있습니다.

그 외 실외기 바람의 온도를 낮추는 것과 개문 냉방을 하지 않는 것 등 일시적 방법도 있습니다.


모든 방법이 다 효과는 있습니다. 그러나 가장 비용이 적게 들고 공간을 추가로 필요로 하지 않는 방법은 무엇일까요

당사 제품은 투수성능이 뛰어나고 빗물을 가둘 수 있는 공간이 큽니다. 기존의 불투수 블록을 대체하여 투수블록으로 교체할 경우, 위에서 살펴본 열섬현상을 완하시키는 역할을 하게 됩니다.

당사 제품은 공극을 최대한 확보하면서도 내구성과 강도를 갖춘 특허 제품입니다.

당사 제품의 공극, 내구성, 압축강도, 인장강도 성능 조건을 충족시킬 수 있습니다.




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박대근 서울기술연구원 연구위원/박사 입력 2022.02.16 14:12 회색 콘크리트 건물과 검정색 아스팔트 도로가 도시경관 차원에서 어떨지는 개인마다 호불호가 갈릴 수 있다. 하지만 불투수 면적률을 높이는 부정적 요인 때문에 생태/환경적 측면에서는 저해 시설임이 분명하다. 이를 해결하기 위한 노력으로 건물 옥상에 녹화를 한다거나 도로(보도 및 차도)에 투

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