투$\cdot$보수성 시멘트 콘크리트 포장의 열환경 특성( I )

류남형,유병림,Ryu Nam-Hyong,Yoo Byung-Rim 한국조경학회 2005 韓國造景學會誌 Vol.32 No.6

This study was undertaken to measure and analyze the thermal environment characteristics of the grey permeable cement concrete pavement(GPCCP), the permeable cement concrete brick pavement(PCCBP) compared with impermeable cement concrete pavement(ICCP) and bare soil(BS) under the summer outdoor environment. Following is a summary of major results. 1) The peak surface temperature was greatest in the GPCCP$(54.2^{\circ}C)$ followed by ICCP$(47.2^{\circ}C)$ rut August 2, 2002, the hottest day$(35.3^{\circ}C\;of\;highest\;temperature)$ during the experiment; peak temperature in the ICCP and BS were $45.5^{\circ}C)$ and $45.3^{\circ}C)$ respectively. 2) Analysis of heat budget of the pavements has revealed that the heat environment was worse in the GPCCP than that in the ICCP and that this was mainly due to a low albedo in the former(0.2) relative to that of the latter(0.4). 3) Analysis of heat budget of the pavements has revealed that the heat environment was worse in the GPCCP than that in the PCCBP, BS and that this was mainly due to a decreased latent heat resulting from a time dependent decreasing impact of rainfall. 4) It is necessary to make cool pavements to further studies on light-colored surface materials for attaining high albdo and construction methods which can enhance the latent heat through the continuous evaporation from pavements surface. 5) Vertical arrangement of pavement layers has not been considered in the present study, which has been focuses on the heat characteristics of the surface layer materials. Accordingly, future studies will have to be empasized on pavement methods including the vertical arrangement of the pavement layers.

여름철 공원 수림지와 잔디밭의 온열쾌적지수 개선 효과

류남형,이춘석,Ryu, Nam-Hyong,Lee, Chun-Seok 한국조경학회 2014 韓國造景學會誌 Vol.42 No.6

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. The purpose of this study was to evaluate human thermal comfort in summer by the type of greenery in parks and to explore planning solutions to supply a comfortable thermal environment in parks. The research was conducted in three different land cover types: a park with multi-wide-canopied trees(WOODLAND), park with grass(LAWN) and park with pavement(PAV) as reference sites in Hamyang-Gun SangrimPark. Field measurements of air temperature, relative humidity and wind velocity, short-wave and long-wave radiation from six directions(east, west, north, south, upward and downward) were carried out in the summer of 2014(August 21-23 and 29-30). Mean Radiant Temperature($T_{mrt}$) absorbed by a human-biometeorological reference person was estimated from integral radiation and the calculation of angular factors. The thermal comfort index PET was calculated by Rayman software, UTCI, OUT_SET$^*$ were calculated using the UTCI Calculator and the Thermal Comfort Calculator of Richard DeDear. The results showed that the WOODLAND has the maximum cooling effect during daytime, reduced air temperatures/$T_{mrt}$ by up to $5.9^{\circ}C/35^{\circ}C$ compared to PAV and lowered heat stress values despite increasing relative humidity values and decreasing wind velocity. While the LAWN had very slight cooling effects during daytime, reduced air temperatures/$T_{mrt}$ by up to $0.9^{\circ}C/3^{\circ}C$ compared to PAV, the improvement effects of the thermal comfort index was very slight. However, during nighttime the microclimatic and radiant conditions of WOODLAND, LAWN, and PAV were similar owing to the absence of solar radiation, reduction of wind velocity and an increase in relative humidity. Because the shading and evapotranspiration effects of the WOODLAND were much greater than the evapotranspiration effects of the LAWN, it can be said that the solutions for supplying comfortable thermal environment in parks are to amplify the green volumes rather than green areas. This study was undertaken to evaluate the human thermal comfort in summer of WOODLAND/LAWN parks and to determine the improvement effects of thermal comfort index. These results can contribute to the provision better thermal comfort for park users during park planning.

여름철 낮 그늘시렁의 차양이 온열쾌적 지표에 미치는 영향

류남형,이춘석,Ryu, Nam-Hyong,Lee, Chun-Seok 한국조경학회 2013 韓國造景學會誌 Vol.41 No.6

본 연구는 여름철 낮 그늘시렁의 차양이 온열쾌적 지표에 미치는 영향을 파악하고자 수행하였다. 이를 위해 여름철 차양 및 겨울철 방풍을 고려하여 갈대발로 천개면 등을 차폐한 3가지 유형의 그늘시렁(가로 4m${\times}$세로 4m${\times}$높이 2.7m) I(천개면 차폐) II(천개면, 서향면 차폐) III(천개면, 서향면, 북향면 차폐)을 4층 옥상에 구축하였다. 그리고 1차 실험은 2013년 8월 14일부터 16일까지 대조구, 그늘시렁 I, III을 대상으로, 2차 실험은 2013년 8월 26일부터 28일까지 대조구, 그늘시렁 I, II를 대상으로 기상변수(기온, 습도, 복사, 풍속)를 측정하였다. 그늘시렁의 차양이 인체가 흡수하는 복사환경과 $T_{mrt}$ 및 $SET^*$에 미치는 영향은 다음과 같다. 그늘시렁의 차양으로 인해 인체가 흡수한 복사량의 저감은 단파복사가 장파복사에 비해 훨씬 크게 나타났다. 대조구 대비 인체가 흡수한 단파복사량 차이의 최댓값 ${\Delta}K_{abs,max}$는 그늘시렁 I과 III에서는 $-119W/m^2$와 $-158W/m^2$였으며, 그늘시렁 I과 II에서는 $-145W/m^2$와 $-159W/m^2$였다. 대조구 대비 인체가 흡수한 장파복사량의 차이의 최댓값 ${\Delta}L_{abs,max}$는 그늘시렁 I과 III에서는 $-15W/m^2$와 $-17W/m^2$였으며, 그늘시렁 I과 II에서는 $-8W/m^2$와 $-7W/m^2$였다. 그늘시렁의 차양에 의해 인체가 흡수한 $T_{mrt}$와 $SET^*$ 값도 낮아졌다. $T_{mrt}$는 1차 실험에서는 그늘시렁 I과 III에서 각각 최대 $16.0^{\circ}C$와 $21.4^{\circ}C$, 그리고 2차 실험에서는 그늘시렁 I과 II에서 각각 최대 $18.8^{\circ}C$와 $20.8^{\circ}C$ 저감되었다. $SET^*$는 1차 실험에서는 그늘시렁 I과 III에서 각각 최대 $2.9^{\circ}C$와 $2.6^{\circ}C$ 그리고 2차 실험에서는 그늘시렁 I과 II에서 각각 최대 $3.5^{\circ}C$와 $2.6^{\circ}C$ 저감되었다. 대조구 $SET^*$ 대비 그늘시렁 II, III의 $SET^*$ 저감효율은 그늘시렁 I에 비해 낮게 나타났는데, 이는 풍속의 차이 때문이었다. 따라서 그늘시렁 수직면의 차폐시에는 차양 못지않게 통풍을 고려하는 것이 필수적이라 생각된다. 대조구의 3일간 평균 최고기온이 $37.5^{\circ}C$였던 1차 실험기간 결과에서는 $SET^*$ 값이 하루 중 대부분 시간대에서 온열 쾌적대 및 수용대의 상한 값인 $28.7^{\circ}C$와 $30.4^{\circ}C$를 초과하였다. 반면에 대조구의 3일간 평균 최고기온이 $34.4^{\circ}C$였던 2차 실험결과, $SET^*$ 값이 그늘시렁 I에서는 18~12시와 오후 14~18시, 그늘시렁 II는 15~18시에만 온열 쾌적대에 드는 것으로 나타났다. 반면에 그늘시렁 I, II에서 $SET^*$ 값은 하루 중 대부분 시간대에서 온열 수용대에 드는 것으로 나타났다. 따라서 혹서기에 그늘시렁의 온열쾌적성을 확보하기 위해서는 갈대발 등에 의한 차양뿐만 아니라, 덩굴식물이나 녹음수에 의한 차양을 도입하는 방안을 강구하여야 할 것이다. 그리고 그늘시렁의 차양효과를 평가하는 지표로서 $T_{mrt}$와 $SET^*$는 실효성이 있었다고 판단되며, 향후 옥외 조경공간의 온열환경 평가 지표로서 활용이 기대된다. This study was conducted to investigate the effects of pergola's shading on the thermal comfort index in the summer. The 3 type of pergolas($4m{\times}4m{\times}h2.7m$) which were screened overhead(I)/overhead west(II)/overhead west north(III) plane with reed blind for summer shading and winter wind break, were constructed on the 4th floor rooftop. Thereafter the meteorological variables(air temperature, humidity, radiation, and wind speed) of pergola I, III and rooftop were measured from 14 to 16 August 2013(1st experiment), those of pergola I, II and rooftop were measured from 26 to 28 August 2013(2nd experiment). The effects of pergola's shading on the radiation environment and mean radiant temperature($T_{mrt}$), standard effective temperature($SET^*$) were as follows. The maximum 1 h mean values of differences ${\Delta}$ of the sums of shortwave radiant flux densities absorbed by the human body (${\Delta}K_{abs,max}$) between pergola I, III and nearby sunny rooftop were $-119W/m^2$, $-158W/m^2$, those between pergola I, II and rooftop were $-145W/m^2$, $-159W/m^2$. The maximum 1 h mean values of differences ${\Delta}$ of the sums of long wave radiant flux densities absorbed by the human body (${\Delta}L_{abs,max}$) between pergola I, III and nearby sunny rooftop, were $-15W/m^2$, $-17W/m^2$, those between pergola I, II and nearby rooftop, were $-8W/m^2$, $-7W/m^2$. The response of the direction dependent long wave radiant flux densities $L_1$ on the pergola's shading turned out to be distinctly weaker as compared to shortwave radiant flux densities $K_1$. The pergola's shading leads to a lowering of $T_{mrt}$ and $SET^*$. The peak values of $T_{mrt}$ absorbed by the human body were decreased $16^{\circ}C$ and $21.4^{\circ}C$ under pergola I and III as compared to that of nearby rooftop in the 1st experiment. Those were decreased $18.8^{\circ}C$ and $20.8^{\circ}C$ under pergola I and II as compared to that of nearby rooftop in the 2nd experiment. The peak values of $SET^*$ absorbed by the human body were decreased $2.9^{\circ}C$ and $2.6^{\circ}C$ under pergola I and III as compared to that of nearby rooftop in the 1st experiment. Those were decreased $3.5^{\circ}C$ and $2.6^{\circ}C$ under pergola I and II as compared to that of nearby rooftop in the 2nd experiment. The relative $SET^*$ decrease in pergola II, III compared to nearby sunny rooftop $SET^*$ were lower than that in pergola I, revealing the influence of the wind speed. Therefore it is essential to design pergola to maximize wind speed and minimize solar radiation to achieve comfort in the hot summer. The $SET^*$ under pergola I, III were exceeded $28.7^{\circ}C$ and $30.4^{\circ}C$ which were the upper limit of thermal comfort and tolerable zone during all most daytimes in the 1st experiment(maximum air temperature $37.5^{\circ}C$). The $SET^*$ under pergola I was exceeded $28.7^{\circ}C$ which was the upper limit of thermal comfort zone at 13h, that under pergola II was exceeded $28.7^{\circ}C$ from 8h to 14h, meanwhile the $SET^*$ under pergola I, II were within thermal tolerable zone during most daytimes in the 2nd experiment(maximum air temperature $34.4^{\circ}C$). Therefore to ensure the thermal comfort of pergola for summer hottest days, pergola should be shaded with not only reed blind but also climbing and shade plants. $T_{mrt}$ and $SET^*$ were suitable index for the evaluation of pergola's shading effects and outdoors.

저토심 경사지붕과 평지붕 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성

류남형,이춘석,Ryu, Nam-Hyong,Lee, Chun-Seok 한국조경학회 2013 韓國造景學會誌 Vol.41 No.6

This study was undertaken to investigate the characteristics of retention and evapotranspiration in the extensive greening module of sloped and flat rooftops for stormwater management and urban heat island mitigation. A series of 100mm depth's weighing lysimeters planted with Sedum kamtschaticum. were constructed on a 50% slope facing four orientations(north, east, south and west) and a flat rooftop. Thereafter the retention and evapotranspiration from the greening module and the surface temperature of nongreening and greening rooftop were recorded beginning in September 2012 for a period of 1 year. The characteristics of retention and evapotranspiration in the greening module were as follows. The water storage of the sloped and flat greening modules increased to 8.7~28.4mm and 10.6~31.8mm after rainfall except in the winter season, in which it decreased to 3.3mm and 3.9mm in the longer dry period. The maximum stormwater retention of the sloped and flat greening modules was 22.2mm and 23.1mm except in the winter season. Fitted stormwater retention function was [Stormwater Retention Ratio(%)=-18.42 ln(Precipitation)+107.9, $R^2$=0.80] for sloped greening modules, and that was [Stormwater Retention Ratio(%)=-22.64 ln(X)+130.8, $R^2$=0.81] for flat greening modules. The daily evapotranspiration(mm/day) from the greening modules after rainfall decreased rapidly with a power function type in summer, and with a log function type in spring and autumn. The daily evapotranspiration(mm/day) from the greening modules after rainfall was greater in summer > spring > autumn > winter by season. This may be due to the differences in water storage, solar radiation and air temperature. The daily evapotranspiration from the greening modules decreased rapidly from 2~7mm/day to less than 1mm/day for 3~5 days after rainfall, and that decreased slowly after 3~5 days. This indicates that Sedum kamtschaticum used water rapidly when it was available and conserved water when it was not. The albedo of the concrete rooftop and greening rooftop was 0.151 and 0.137 in summer, and 0.165 and 0.165 in winter respectively. The albedo of the concrete rooftop and greening rooftop was similar. The effect of the daily mean and highest surface temperature decrease by greening during the summer season showed $1.6{\sim}13.8^{\circ}C$(mean $9.7^{\circ}C$) and $6.2{\sim}17.6^{\circ}C$(mean $11.2^{\circ}C$). The difference of the daily mean and highest surface temperature between the greening rooftop and concrete rooftop during the winter season were small, measuring $-2.4{\sim}1.3^{\circ}C$(mean $-0.4^{\circ}C$) and $-4.2{\sim}2.6^{\circ}C$(mean $0.0^{\circ}C$). The difference in the highest daily surface temperature between the greening rooftop and concrete rooftop during the summer season increased with an evapotranspiration rate increase by a linear function type. The fitted function of the highest daily surface temperature decrease was [Temperature Decrease($^{\circ}C$)=$1.4361{\times}$(Evapotranspiration rate(mm/day))+8.83, $R^2$=0.59]. The decrease of the surface temperature by greening in the longer dry period was due to sun protection by the sedum canopy. The results of this study indicate that the extensive rooftop greening will assist in managing stormwater runoff and urban heat island through retention and evapotranspiration. Sedum kamtschaticum would be the ideal plant for a non-irrigated extensive green roof. The shading effects of Sedum kamtschaticum would be important as well as the evapotranspiration effects of that for the long-term mitigation effects of an urban heat island. 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.

여름철 공원 수림지 가장자리의 온열환경 기울기 변화 - 하동송림과 함양상림을 대상으로 -

류남형,이춘석,Ryu, Nam-Hyong,Lee, Chun-Seok 한국조경학회 2015 韓國造景學會誌 Vol.43 No.6

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 $7.1{\pm}1.7m$와 $4.3{\pm}4.6m$였으며, 함양상림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $5.8{\pm}4.9m$와 $3.5{\pm}4.1m$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. This study investigated the extent and magnitude of the woodland edge effects on users' thermal environments according to distance from woodland border. A series of experiments to measure air temperature, relative humidity, wind velocity, MRT and UTCI were conducted over six days between July 31 and August 5, 2015, which corresponded with extremely hot weather, at the south-facing edge of Hadongsongrim(pure Pinus densiflora stands, tree age: $100{\pm}33yr$, tree height: $12.8{\pm}2.7m$, canopy closure: 75%, N $35^{\circ}03^{\prime}34.7^{{\prime}{\prime}}$, E $127^{\circ}44^{\prime}43.3^{{\prime}{\prime}}$, elevation 7~10m) and east-facing edge of Hamyangsangrim (Quercus serrata-Carpinus tschonoskii community, tree age: 102~125yr/58~123yr, tree height: tree layer $18.6{\pm}2.3m/subtree$ layer $5.9{\pm}3.2m/shrub$ layer $0.5{\pm}0.5m$, herbaceous layer coverage ratio 60%, canopy closure: 96%, N $35^{\circ}31^{\prime}28.1^{{\prime}{\prime}}$, E $127^{\circ}43^{\prime}09.8^{{\prime}{\prime}}$, elevation 170~180m) in rural villages of Hadong and Hamyang, Korea. The minus result value of depth means woodland's outside. The depth of edge influence(DEI) on the maximum air temperature, minimum relative humidity and wind speed at maximum air temperature time during the daytime(10:00~17:00) were detected to be $12.7{\pm}4.9$, $15.8{\pm}9.8$ and $23.8{\pm}26.2m$, respectively, in the mature evergreen conifer woodland of Hadongsongrim. These were detected to be $3.7{\pm}2.2$, $4.9{\pm}4.4$ and $2.6{\pm}7.8m$, respectively, in the deciduous broadleaf woodland of Hamyansangrim. The DEI on the maximum 10 minutes average MRT, UTCI from the three-dimensional environment absorbed by the human-biometeorological reference person during the daytime(10:00~17:00) were detected to be $7.1{\pm}1.7$ and $4.3{\pm}4.6m$, respectively, in the relatively sparse woodland of Hadongsongrim. These were detected to be $5.8{\pm}4.9$ and $3.5{\pm}4.1m$, respectively, in the dense and closed woodland of Hadongsongrim. Edge effects on the thermal environments of air temperature, relative humidity, wind speed, MRT and UTCI in the sparse woodland of Hadongsongrim were less pronounced than those recorded in densed and closed woodland of Hamyansangrim. The gradient variation was less steep for maximum 10 minutes average UTCI with at least $4.3{\pm}4.6m$(Hadongsongrim) and $3.5{\pm}4.1m$(Hamyansangrim) being required to stabilize the UTCI at mature woodlands. Therefore it is suggested that the woodlands buffer widths based on the UTCI values should be 3.5~7.6 m(Hamyansangrim) and 4.3~8.9(Hadongsongrim) m on each side of mature woodlands for users' thermal comfort environments. The woodland edge structure should be multi-layered canopies and closed edge for the buffer effect of woodland edge on woodland users' thermal comfort.

폭염 시 어린이공원의 온열환경

류남형,이춘석,Ryu, Nam-Hyong,Lee, Chun-Seok 한국조경학회 2016 韓國造景學會誌 Vol.44 No.6

This study was to investigate the user's thermal environments of the children's parks according to pavements and sunscreen types during periods of heat waves. The measurements were conducted at the sand pits, rubber chip pavement, shelters, and green shade ground of the two children's parks located in Jinju, Korea(Chilam: $N\;35^{\circ}11^{\prime}1.4{^{\prime}^{\prim}}$, $E\;128^{\circ}5^{\prime}31.7{^{\prime}^{\prime}}$, elevation 38m, Gaho: $N\;35^{\circ}09^{\prime}56.8{^{\prime}^{\prime}}$, $E\;128^{\circ}6^{\prime}41.1{^{\prime}^{\prime}}$, elevation 24m) over three days during 11-13, August, 2016. The highest ambient air temperatures at the Jinju Meteorological Office during the three measurement days were $35.9{\sim}36.8^{\circ}C$, which corresponded with the extremely hot weather. A series of experiments measured air temperature, relative humidity, wind velocity, black globe temperature, and long-wave and short-wave radiation of the six directions 0.6 m above ground level. The wet bulb globe temperature(WBGT) and the universal thermal climatic index(UTCI) were used to evaluate thermal stress. Surface temperature images of the play equipment were also taken using infrared thermography. Surface temperatures of the play equipment and grounds were used to evaluate burn risk through contact with playground materials. The results showed the following. The maximum air temperatures averaged over 1-hour period for three days were $36.6{\sim}39.4^{\circ}C$. The sun shades reduced those temperatures by up to $2.8^{\circ}C$(green shade) and $1.0^{\circ}C/2.3^{\circ}C$(shelters). The minimum relative humidity values averaged over 1-hour period for three days were 44~50%. The sun shades increased those humidity values by up to 6%(green shade) and 4%/6%(shelters). The risk of heat related illness at the measurement sites of the children's parks were extreme and high in the daytime hours. The maximum WBGT values averaged over a 30-minute period for three days were $31.2{\sim}33.6^{\circ}C$. The sun shades reduced those WBGT values by up to $2.4^{\circ}C$(green shade) and $0.5^{\circ}C/2.1^{\circ}C$(shelters) compared to sandpits, but would not block the risk of heat related illness in the daytime hours. The category of heat stress at the measurement sites of the children's parks were extreme and very strong in the daytime hours. The maximum UTCI values averaged over a 30-minute period for three days were $39.9{\sim}48.1^{\circ}C$. The sun shades reduced those UTCI values by up to $7.8^{\circ}C$(green shade) and $4.1^{\circ}C/8.2^{\circ}C$(shelters) compared to sandpits, but could not lower heat stress category from extreme and very strong to strong and moderate in the daytime hours. According to the burn threshold criteria when skin was in contact with playground materials, the maximum surface temperature of the stainless steels($70.8^{\circ}C$) surpassed three seconds $60^{\circ}C$ threshold for uncoated steel, that of the rubber chip($76.5^{\circ}C$) surpassed five seconds $74^{\circ}C$ threshold for the plastic, that of the plastic slide($68.5^{\circ}C$) and seats($71.0^{\circ}C$) surpassed the one min $60^{\circ}C$ threshold for plastic, respectively. The surface temperatures of shaded play equipment were lower approximately $20^{\circ}C$ than those of play equipment exposed to the sun. Therefore, sun shades can block the risk of burns in daytime hours. Because of the extreme and high risk of heat related illness and extreme and high heat stress at the children's parks during periods of heat waves, parents and administrators must protect children from the use of playgrounds. The risk of burn when contact with play equipments and grounds at the children's parks during periods of heat waves, was 본 연구는 폭염 시 어린이공원 내 포장 및 차양의 유형에 따른 온열환경을 규명하고자 하였다. 이를 위해 진주기상대에서 측정한 일 최고기온이 $35.9{\sim}36.8^{\circ}C$를 나타낸 2016년 8월 11일부터 8월 13일까지 3일간 진주시내 어린이공원 2곳(칠암어린이공원: $N\;35^{\circ}11^{\prime}1.4{^{\prime}^{\prim}}$, $E\;128^{\circ}531.7{^{\prime}^{\prime}}$, 표고: 38m; 가호제12어린이공원: $N\;35^{\circ}09^{\prime}56.8{^{\prime}^{\prime}}$, $E\;128^{\circ}6^{\prime}41.1{^{\prime}^{\prime}}$, 표고: 24m)의 모래밭, 고무칩포장지, 쉘터, 녹음지를 대상으로 미기상을 측정하였다. 미기상환경으로서 지상 60cm 높이에서 기온, 흑구온도, 상대습도, 풍속, 6방향의 장파 및 단파 복사를 측정하였고, 이를 바탕으로 열스트레스 지수인 WBGT와 UTCI를 산정 및 분석하였다. 또한 열화상카메라로 포장면과 놀이시설의 표면온도를 측정하였으며, 이를 바탕으로 단시간 피부접촉시 화상의 위험을 평가하였다. 연구결과는 다음과 같다. 어린이공원의 3일 시간 평균 최고 기온은 $36.6{\sim}39.4^{\circ}C$였으며, 모래밭에 비해 녹음에서 $2.8^{\circ}C$, 쉘터에서 $1.0^{\circ}C$ 및 $2.3^{\circ}C$ 낮게 나타났다. 시간 평균 최저 습도는 44~50%였으며, 모래밭이나 고무칩포장지에 비해 녹음에서 6%, 쉘터에서 4% 및 6% 높게 나타났다. 열사병위험지수 WBGT 값에 근거하면 폭염 시 어린이공원의 주간의 열사병 위험도는 높은 또는 극심한 정도로 나타났다. 3일 30분 평균 최고 WBGT 값은 $31.2{\sim}33.6^{\circ}C$였으며, 모래밭에 비해 녹음에서 $2.8^{\circ}C$, 쉘터에서 $2.3^{\circ}C$ 및 $1.0^{\circ}C$ 낮게 나타났으나, 차양에 의해서도 열사병 위험을 피할 수는 없었다. 체감더위지수 UTCI 값에 근거하면 폭염 시 어린이공원의 주간의 온열 스트레스의 범주는 매우 강한 또는 극심한 정도로 나타났다. 3일 30분 평균 최고 UTCI 값은 $39.9{\sim}48.1^{\circ}C$였으며, 모래밭에 비해 녹음에서 $7.8^{\circ}C$, 쉘터에서 $8.2^{\circ}C$ 및 $4.1^{\circ}C$ 낮게 나타났으나, 차양에 의해서도 극심한 또는 매우 강한 온열 스트레스를 강한 또는 적정한 온열 스트레스로 낮출 수는 없었다. 단시간 피부접촉에 의한 화상 온도 기준에 따르면, 놀이시설 및 포장면의 최고 표면온도가 스텐레스 스틸($70.8^{\circ}C$)은 무도장 철재 3초 $60^{\circ}C$, 고무칩포장($76.5^{\circ}C$)은 플라스틱 5초 $74^{\circ}C$, 청색 플라스틱 미끄럼판($68.5^{\circ}C$)과 앉음판($71.0^{\circ}C$)은 플라스틱 1분 $60^{\circ}C$ 기준을 초과한 것으로 나타났다. 하지만 그늘이 진 놀이시설의 표면온도는 햇빛에 노출된 놀이시설의 표면온도에 비해 $20^{\circ}C$ 내외로 낮게 나타나, 차양에 의해 화상의 위험을 현저하게 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 폭염 시에는 어린이공원의 온열환경은 어린이들에게 높거나 극심한 열사병 위험에 빠지게 하고, 매우 강한 또는 극심한 온열 스트레스를 주기 때문에 보호자나 관리자가 어린이들의 어린이공원 이용을 제한해야 한다. 그리고 폭염시에는 어린이공원의 포장면 또는 놀이시설에 의한 화상의 위험이 매우 높으므로 이용 시 주의를 해야 하며, 화상의 예방을 위해서는 차양시설을 적극적으로 도입해야 한다.

모듈형 경사지붕 녹화시스템의 토양과 식물생육 모니터링

류남형 ( Nam Hyong Ryu ),이춘석 ( Chun Seok Lee ) 한국환경복원기술학회(구 한국환경복원녹화기술학회) 2011 한국환경복원기술학회지 Vol.14 No.5

The major objective of this study was to quantify the effects of substrate depth and substrate composition on the development of sedum etc., in a sloped rooftop (6 12 pitch) environment during: a 4-year period. The experiment was conducted from 2006 October to 2010 December under several conditions without soil erosion control two substrate depth (5cm, 10cm), four substrate composition: (A5N3C2, A3N3C4, A6C4, G5L3C2; A artificial lightweight soil, N natural soil, G granite::: decomposed soil, C leave composite, L loess), four sloped roof direction (E40°W, W40°N, S40°W,:: N40°E). In this experiment 4 sedum etc., were used; Sedum sarmentosum, Sedum kamtschaticum, Sedum rupestre, Sedum telephium, flowering herbs (mixed seed:Taraxacum platycarpum, Lotus corniculatus, Aster yomena, Aster koraiensis), western grasses (mixed seed:Tall fescue, Creeping redfescue, Bermuda grass, Perennial ryegrass). The establishment factor had two levels succulent: shoot establishment (sedum), seeding (flowering herbs, western grasses). The major findings were as follows; 1. Enkamat, as it bring about top soil exfoliation, was unsuitable material for soil erosion control. 2. Sedum species exhibited greater growth at a substrate depth of 10cm relative to 5cm. All flowering herbs and western grasses established only at a substrate depth of 5cm were died. A substrate depth of 5cm was not suited in sloped rooftop greening without maintenance. If additional soil erosion control will be supplemented, a substrate depth of 10cm in sloped rooftop greening without maintenance was considered suitable. 3. For all substrate depth and composition, the most abundant species was Sedum kamtschaticum. The percentage of surviving Sedum kamtschaticum was 73.4% at a substrate depth of 10cm in autumn 2007 one year after the roof vegetation had been established. But the percentage of surviving other sedum were 33.3% 51.9%, therefor mulching for soil erosion control was essential after rooftop ~ establishment in extensive sloped roof greening was proved. To raise the ratio of plant survival, complete establishment of plant root at substrate was considered essential before rooftop establishment. 4. There was a significant interaction between biomass and substrate moisture content. There were also a significant difference of substrate moisture and erosion among substrate composition. The moisture content of A6C4 was highest, the resistance to erosion of A5N3C2 was highest among substrate composition. The biomass of plants were not significantly higher in A5N3C2 and A6C4 relative to A3N3C4 and G5L3C2, For substrate moisture and erosion resistance, A5N3C2 and A6C4 were considered suitable in sloped rooftop greening without maintenance. 5. There were significant difference among roof slope direction on the substrate moisture. Especially, the substrate moisture content of S40°W was lower relative to that of N40°E, that guessed by solar radiation and erosion.

조경용 투수성 블록 포장의 열환경 특성

한승호,류남형,강진형,Han Seung-Ho,Ryu Nam-Hyong,Kang Jin-Hyoung 한국조경학회 2006 韓國造景學會誌 Vol.34 No.2

This study aims to measure and to analyze the thermal environment characteristics of the various permeable pavement materials such as grass pavement (GREEN BLOCK PARK), stone and grass pavement (GREEN BLOCK STEP), stone pavement (GREEN BLOCK MOSAIC) and wood pavement (WOOD BLOCK) under the summer outdoor environment. The thermal environment characteristics measured in the study includes the changes of surface temperature during the day, changes of the temperature on each pavement layer, and long and short wave radiation of each pavement surface. The experimental condition is based on the data on the hottest temperature (August 5, 2005, $34.0^{\circ}C$) of the you. Some of main findings are: 1) The heat environment was worse on the wood pavements than on the stone pavement. This is mainly due to the low albedo of the wood pavements (0.37) while the albedo value of stone pavements is 0.41. Small heat capacity of the wood pavements also contributes to this difference. 2) The heat environment was worse on the stone pavements than on the turf pavements. This was mainly due to the evapotranspiration of the plant growth layer of the turf pavements. 3) The peak surface temperature was the highest on the wood pavements ($56.1^{\circ}C$). The peak surface temperatures on the stone pavements, the stone-grass pavements and the grass pavements were $43.1^{\circ}C,\;40.1^{\circ}C\;and\;37.9^{\circ}C$, respectively. 4) To improve the thermal environments in the urban area, it is recommended to raise the albedo of the pavements by brightening the surface color of the pavement materials. Further studies on the pavement materials and the construction methods which can enhance the continuous evapotranspiration from the pavements surface are needed.

조경용 차양시설과 수목에 의한 하절기 옥외공간의 자외선 차단율 비교

이춘석,류남형,Lee, Chun-Seok,Ryu, Nam-Hyong 한국조경학회 2013 韓國造景學會誌 Vol.41 No.6

우리나라의 공원과 옥외 공공 공간에서 쉽게 접할 수 있는 조경용 차양시설과 녹음수가 하절기 옥외 공간에서 태양광의 자외선을 실질적으로 얼마나 차단하는가를 객관적으로 검증하기 위하여, 대표적인 조경용 차양시설인 목재쉘터, 막구조물과 녹음수인 버드나무 하부의 자외선량을 현장에서 연속적으로 측정하여 태양광과 비교 분석하였다. 자외선 현장측정을 위하여 자외선 A와 B의 조사량을 지속적으로 측정 및 기록할 수 있는 자동시스템을 구축하였으며, 이를 각 시험구의 중앙부에 설치하여 지상 1.1m 위치의 연직방향 자외선량을 2012년 7월에서 9월의 오전 9시부터 17시까지 매 분 단위로 기록하였다. 기상조건과 계측자료의 유효성 등을 고려하여 총 17일 동안의 자외선량을 바탕으로 시험구별 특성을 해석하였는데, 대조구에서 관측된 오전 10시부터 오후 4시까지의 총 648건의 10분 단위 평균데이타를 바탕으로 태양광 UVA+B와 UVB의 일중 시간대별 특성과 월별 특성을 비교하였다. 시설별 자외선량 비교에는 태양광의 자외선량이 현격하게 떨어지는 9월의 자료를 제외하고, 7월과 8월의 15일치 자료 중 오전 10시부터 오후 4시까지 총 2,052건의 데이터를 바탕으로 분석하였다. 시험기간 동안 태양광의 UVA+B는 평균 $1,148{\mu}W/cm^2$로 측정되었는데, 이때 목재쉘터와 막구조물, 녹음수 하부에서 측정된 평균값은 각각 $39{\mu}W/cm^2$(3.4%), $74{\mu}W/cm^2$(6.4%), $87{\mu}W/cm^2$(7.6%)에 불과했다. 즉, 목재쉘터가 약 97%의 자외선 차단율을 보여 가장 효과적인 것으로 나타났으며, 녹음수와 막구조물이 약 93%의 차단율을 보임으로서 세 시험구 모두 한낮동안의 자외선을 최소 약 93% 이상 차단하는 것이 확인되었다. UVB의 경우, 태양광이 $207{\mu}W/cm^2$의 평균값을 보일 때 목재쉘터와 녹음수 및 막구조물이 각각 $12{\mu}W/cm^2$(5.8%), $17{\mu}W/cm^2$(8.2%), $26{\mu}W/cm^2$(13%)로 평균값이 분석되어, 막구조물의 차단율이 상대적으로 낮은 것이 확인되었다. 그러나, 전체적으로 태양광의 자외선량과 상대적으로 비교했을 때, 태양의 남중고도가 높은 한낮 동안에는 시험구별로 측정된 자외선량에서 큰 차이가 있다고 보기는 어려웠다. 반면에, 차양시설과 수목의 형태적 특성에 의해 태양남중고도에 따라서 측면으로 조사되는 자외선이 이른 오전과 늦은 오후에 높은 수준으로 측정되는데, 이것이 하절기 인간의 옥외활동에 더 큰 장애요인이 되는 것으로 해석되었다. 결론적으로 조경용 차양시설과 녹음수는 하절기 옥외공간의 태양광에 의한 자외선을 최소 93% 이상 차단하는 것으로 나타났다. 차양면의 재료와 특성에 따라서 차단율에 다소 차이는 발생하였지만, 전체적으로 비슷한 성능을 보인 것으로 해석되었다. 다만, 차양시설의 구조적 형태적 특성에 따라서 측면으로 유입되는 자외선을 차단할 수 있는 방안이 보완된다면, 옥외의 쾌적한 휴식공간으로 기능할 수 있을 것으로 예상된다. The purpose of this study was to compare the ultra-violet(UV) radiation under the landscaping shade facilities and tree with natural solar UV of the outdoor space at summer middays. The UVA+B and UVB were recorded every minute from the $20^{th}$ of June to the $26^{th}$ of September 2012 at a height of 1.1m above in the four different shading conditions, with fours same measuring system consisting of two couple of analog UVA+B sensor(220~370nm, Genicom's GUVA-T21GH) and UVB sensor(220~320nm, Genicom's GUVA-T21GH) and data acquisition systems(Comfile Tech.'s Moacon). Four different shading conditions were under an wooden shelter($W4.2m{\times}L4.2m{\times}H2.5m$), a polyester membrane structure ($W4.9m{\times}L4.9m{\times}H2.6m$), a Salix koreensis($H11{\times}B30$), and a brick-paved plot without any shading material. Based on the 648 records of 17 sunny days, the time serial difference of natural solar UVA+B and UVB for midday periods were analysed and compared, and statistical analysis about the difference between the four shading conditions was done based on the 2,052 records of daytime period from 10 A.M. to 4 P.M.. The major findings were as follows; 1. The average UVA+B under the wooden shelter, the membrane and the tree were $39{\mu}W/cm^2$(3.4%), $74{\mu}W/cm^2$(6.4%), $87{\mu}W/cm^2$(7.6%) respectively, while the solar UVA+B was $1.148{\mu}W/cm^2$. Which means those facilities and tree screened at least 93% of solar UV+B. 2. The average UVB under the wooden shelter, the membrane and the tree were $12{\mu}W/cm^2$(5.8%), $26{\mu}W/cm^2$(13%), $17{\mu}W/cm^2$(8.2%) respectively, while the solar UVB was $207{\mu}W/cm^2$. The membrane showed the highest level and the wooden shelter lowest. 3. According to the results of time serial analysis, the difference between the three shaded conditions around noon was very small, but the differences of early morning and late afternoon were apparently big. Which seems caused by the matter of the formal and structural characteristics of the shading facilities and tree, not by the shading materials itself. In summary, the performance of the four landscaping shade facilities and tree were very good at screening the solar UV at outdoor of summer middays, but poor at screening the lateral UV during early morning and late afternoon. Therefore, it can be apparently said that the more delicate design of shading facilities and big tree or forest to block the additional lateral UV, the more effective in conditioning the outdoor space reducing the useless or even harmful radiation for human activities.

조경용 투수성 블록포장의 열특성

한승호 ( Seung Ho Han ),류남형 ( Nam Hyong Ryu ),윤용한 ( Yong Han Yoon ),김원태 ( Won Tae Kim ),강진형 ( Jin Hyoung Kang ) 한국환경과학회 2008 한국환경과학회지 Vol.17 No.5