A Study on Urban Parameterization Using GIS and CFD model

Abstract

본 연구에서는 GIS 와 CFD 모델을 이용하여 도시 모수화에 관한 두 가지 연구를 수행하였다. 첫 번째 연구의 목적은 실제 도시 지역에 적용 가능한 풍속 모수화 수식을 도출하는 것이며, 두 번째 연구의 목적은 중규모 기상 모델에서 도시의 건물 효과를 반영할 수 있는 매개변수를 도출하는 것이다. 먼저 첫 번째 연구에서는 CFD 모델을 이용하여 건물 부피비 변화가 건물군 주변과 내부 흐름에 미치는 영향을 조사하였다. 건물 부피비에 따른 건물군 주변과 내부의 흐름 특성을 분석하기 위하여, 일정한 공간 내에서 건물 높이는 고정시키고 부피비를 체계적으로 변화시켜 수치 모의하였다. 건물 부피비가 증가할수록 건물군 주변에 영향을 미치는 영역은 넓게 나타났으며, 이는 건물 규모가 커질수록 넓은 지역에서 흐름에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 건물군 내부에서는 건물 부피비가 증가할수록 평균 풍속이 감소하였다. 건물군 내부의 평균 풍속을 건물 부피비와 배경 풍속으로 모수화하였다. 모수화 방법을 GIS 를 이용하여 얻은 7개 도시 80개 지역에서 수치 모의한 결과와 비교하였고, 이 방법이 도시 지역의 평균 풍속을 비교적 잘 모수화하는 것을 확인할 수 있었다. 두 번째 연구에서는 GIS 를 이용하여 얻은 실제 도시 지역 120개 지역을 대상으로 건물의 기하학적 매개변수를 산출하고, CFD 모델로 수치모의를 수행하였다. 건물의 기하학적 매개변수들의 상관관계를 이용하여 지역별 건물의 특성을 알 수 있다. 각 지역별 풍하측 지역의 풍속 저감율과 매개변수들의 관계를 분석해보면, 건물의 옆면비가 풍속과 가장 큰 상관도를 보였다. 기하학적 매개변수를 이용하여 각 지역별 거칠기 길이와 영면변위를 산출한 후, 건물의 평면비와 옆면비와 비교하였다. 거칠기 길이와 영면변위는 풍속과 가장 상관도가 높았던 건물의 옆면비와 양의 상관관계를 나타냈지만, 높은 상관도를 보이지는 않았다. 반면, 건물의 평면비와 옆면비를 모두 반영할 수 있는 건물의 부비피와 높은 상관도를 나타냈다.