Effects of Diurnal Variation of Ground‒ and Building‒Surfaces Temperature on Flow and Air Temperature in Urban Areas

Abstract

본 연구에서는 CFD‒LDAPS 접합모델을 이용하여 지표면과 건물표면 온도의 일변화가 도시지역 흐름과 기온에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 모델의 현실적인 지표경계 입력자료를 구축하기 위하여 GIS 자료와 토지피복 자료를 사용하였고, 일중 지표면 온도 변화율을 이용하여 매 시각의 지표면과 건물표면 온도를 설정하였다. 중규모 기상모델 (LDAPS)의 출력자료를 CFD 모델의 초기 및 경계자료로 활용하여 국내 기상 특성이 반영된 연속적인 결과를 얻을 수 있었다. 도시효과를 비교할 수 있는 대구 ASOS (이전 전∙후)를 대상지역으로 선정하였다. 대상일은 지표면 및 건물표면 온도의 일변화가 뚜렷하고 날씨의 영향을 받지 않는 여름철 맑은 날로 선정하였다. 여러 기상요소에 대해서 CFD 모델을 이용한 모의 결과를 관측, LDAPS 출력자료와 비교하였다. 도시 내의 장애물과 표면온도 변화를 고려하지 못하는 LDAPS는 전체적으로 기온에 대해서 과소모의, 풍속에 대해서 과대모의 하였고, 관측과는 차이가 큰 풍향을 모의하였다. CFD 모의 결과는 LDAPS 모의 경향과 유사하나, 도시효과가 고려되어 기온과 풍속에 대한 정확도가 개선되었다. 밤 시간대에는 낮은 지표면 온도와 과소모의된 LDAPS 기온의 영향으로 정확도 개선이 미미하였으나, 낮 시간대에는 도시 가열효과가 반영되어 관측과 유사한 기온을 모의하였다. 도심지에 위치한 이전 전 대구 ASOS 지점에서 평균 기온은 이전 후 지점에서 보다 1℃ 가량 높게 관측•모의 되었다. 또한, 이전 전 관측소에서의 풍속이 더 느리게 나타났다. 장애물로 인한 인공열 방출과 흐름 방해는 도시지역의 기상 관측과 인간의 생활 환경에 영향을 미친다. 토지피복 종류에 따른 표면 온도의 일변화는 그 지역의 흐름과 기온에 영향을 미친다. 초기 입력자료로 사용되는 중규모 모델의 성능이 향상된다면 CFD 모델의 정확성도 개선될 것으로 기대된다.