• CFD 시뮬레이션은 도시의 재료가 열적 쾌적성에 미치는 영향을 평가한다. • UTCI는 도시 열 스트레스 완화 전략을 평가하기 위해 사용된다. • 반사성 재료는 표면 온도와 열 스트레스를 유의하게 감소시킨다. • 시뮬레이션에서 표면 온도는 46.94 °C에서 41.16 °C로 감소하였다. 본 연구는 계산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 시뮬레이션을 사용하여, 표면 재료의 열적 특성 변화가 도시 열 환경에 미치는 영향을 중심으로 도시 재료 물성의 수정이 열적 쾌적성에 미치는 영향을 평가한다. 기후변화로 인해 도시 열섬현상(UHI)의 강화는 열 스트레스와 건강 위험을 증가시켰다. 국지적인 적응 조치가 연구되어 왔음에도 불구하고, 도시 전역 수준의 포괄적 접근은 아직 충분히 탐구되지 않았다. 본 연구는 도시 열적 쾌적성을 개선하고 UHI를 완화하기 위한 재료 수정의 효과를 분석함으로써 이러한 공백을 해소하고자 한다. CFD 시뮬레이션은 대한민국 전주신도시를 대상으로 아스팔트, 콘크리트 및 녹지공간과 같은 표면 재료의 열적 물성에 변화를 주는 다양한 시나리오 하에서 수행되었다. 보편 열기후지수(Universal Thermal Climate Index, UTCI)를 열적 쾌적성 평가에 사용하였으며, 표면 온도 측정은 열 스트레스 완화의 효과를 평가하는 데 활용되었다. 그 결과, 반사성 및 적응성 재료는 표면 온도와 열 스트레스를 유의하게 감소시키는 것으로 나타났다. 예를 들어, 최고 표면 온도는 46.94 °C에서 41.16 °C로 감소하였고, UTCI 값은 32.49 °C에서 30.03 °C로 감소하였다. 이러한 결과는 UHI 효과 완화에 있어 재료 선택의 중요성을 강조한다. 또한 본 연구는 포괄적인 열적 쾌적성 지표로서 UTCI의 유용성을 보여주며, 향후 연구에서는 AI 및 디지털 트윈 기술이 도시 기후 적응 전략을 더욱 향상시킬 수 있음을 시사한다.

• 2025년 2월 8일 약 886,519 m²의 지역이 강한 한랭 스트레스를 받았다. • 한랭 기후에서의 도시 미기후를 평가하기 위한 방법론을 제안하였다. • CFD(전산유체역학) 기반 UTCI(Universal Thermal Climate Index) 분석은 한랭 기후에서의 도시 회복력(resilience) 계획을 뒷받침할 수 있다. 본 연구는 도시 환경에서의 실외 한랭 스트레스를 평가하기 위한 상세한 계산 프레임워크를 제시한다. 기후 불확실성이 증가함에 따라 한랭 관련 위해요인의 빈도와 심각도는 특히 인구 밀집 도시 지역에서 증가할 것으로 전망되며, 이는 도시의 형태(morphology)와 표면 특성이 열적 불편을 악화시키기 때문이다. 그러나 한랭 스트레스에 대한 연구는 열 관련 연구에 비해 제한적이다. 이러한 공백을 해소하기 위해, 우리는 전이(Transient) 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 54개의 매개변수 시나리오에서 수행하였다. 이는 대표적인 도시 표면 재료의 복사 특성(방사율, 반사율, 투과율)을 변화시키는 방식으로 구성하였으며, 극저온 조건에서 보행자 수준의 열적 쾌적을 보편 열환경 지수(UTCI)를 이용해 평가하였다. 시뮬레이션 결과는 한국 경기도의 과천(Gwacheon)에서 3개 도시 모니터링 관측소로부터 수집한 실시간 기상 관측치와 비교하여 검증하였다. 방사율 ε가 0.4이고 반사율이 0.6이며, 건물 외벽 투과율이 0.7, 아스팔트 ε가 0.7인 시나리오 14는 모든 관측소에서 R² > 0.85의 수준으로 관측된 온도 패턴을 가장 정확하게 재현하였다. 공간 UTCI 매핑 결과, 2025년 2월 8일 9:00에 약 886,519 m²의 면적이 강한 한랭 스트레스(UTCI < –10 °C)를 경험했으며, 특히 고층 주거 집단과 노출된 녹지 구역에서 두드러지게 나타났다. 본 연구 결과는 한랭 스트레스 분포에서 표면 재료 구성과 도시 형태가 중요한 역할을 함을 시사한다. 제안된 방법은 도시 계획 및 설계에서 겨울 기후 적응 전략을 안내하기 위한 견고하고 생리학적으로 근거 있는 도구를 제공한다.

• 범죄 발생과 도시 환경 특성 간의 상관관계를 연구하였다. • 긴급 신고 지점 주위의 10–50 m 버퍼 구역을 고려하였다. • 극단적 그래디언트 부스팅(Extreme Gradient Boosting) 및 Shapley additive explanation(SHAP) 모델을 사용하였다. • 범죄 확률은 해당 지역의 토지피복 특성에 기반하여 분석하였다. • 범죄 확률이 높은 지역을 식별하였다. 도시 안전은 지속가능한 도시를 위한 핵심 기반이다. 본 연구는 대한민국 대구광역시를 대상으로 다양한 범죄 유형과 도시 환경 특성 간의 관계를 분석하고, 예측 기반 범죄 위험 지도를 개발하고자 한다. 공간 자료는 112개 긴급 신고 위치를 기준으로 10~50미터 범위의 버퍼 구역을 생성하여 구축하였다. XGBoost 알고리즘과 SHAP(SHapley Additive exPlanations)을 함께 활용하여 서로 다른 유형의 범죄에 영향을 미치는 핵심 변수를 도출하였다. 분석 결과, 상업시설, 유동인구, 신용카드 거래량, 가구 수, 도로 면적은 모든 범죄 범주에 걸쳐 일관되게 유의한 예측 변수로 나타났으며, 예측 성능의 최댓값은 10미터 버퍼 규모에서 관찰되었다. 예측 결과를 바탕으로 고위험 지역을 시각화하는 고해상도 범죄 확률 지도를 구축하고, 기존 CCTV 설치의 적정성을 평가하였다. 해석 가능하고 공간적으로 상세하며 고해상도의 예측을 제공함으로써, 본 연구는 데이터 기반 범죄 예방 전략을 가능하게 하고 지속가능한 도시 계획 및 포용적 안전 정책을 뒷받침한다. 제안된 접근법은 안전 인프라를 급변하는 도시 역동성과 동기화하는 데 어려움을 겪는 다양한 도시 맥락에 대해 본질적으로 확장 가능하고 이전 가능하다.

• CFD 시뮬레이션은 도시의 재료가 열적 쾌적성에 미치는 영향을 평가한다. • UTCI는 도시 열 스트레스 완화 전략을 평가하기 위해 사용된다. • 반사성 재료는 표면 온도와 열 스트레스를 유의하게 감소시킨다. • 시뮬레이션에서 표면 온도는 46.94 °C에서 41.16 °C로 감소하였다. 본 연구는 계산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 시뮬레이션을 사용하여, 표면 재료의 열적 특성 변화가 도시 열 환경에 미치는 영향을 중심으로 도시 재료 물성의 수정이 열적 쾌적성에 미치는 영향을 평가한다. 기후변화로 인해 도시 열섬현상(UHI)의 강화는 열 스트레스와 건강 위험을 증가시켰다. 국지적인 적응 조치가 연구되어 왔음에도 불구하고, 도시 전역 수준의 포괄적 접근은 아직 충분히 탐구되지 않았다. 본 연구는 도시 열적 쾌적성을 개선하고 UHI를 완화하기 위한 재료 수정의 효과를 분석함으로써 이러한 공백을 해소하고자 한다. CFD 시뮬레이션은 대한민국 전주신도시를 대상으로 아스팔트, 콘크리트 및 녹지공간과 같은 표면 재료의 열적 물성에 변화를 주는 다양한 시나리오 하에서 수행되었다. 보편 열기후지수(Universal Thermal Climate Index, UTCI)를 열적 쾌적성 평가에 사용하였으며, 표면 온도 측정은 열 스트레스 완화의 효과를 평가하는 데 활용되었다. 그 결과, 반사성 및 적응성 재료는 표면 온도와 열 스트레스를 유의하게 감소시키는 것으로 나타났다. 예를 들어, 최고 표면 온도는 46.94 °C에서 41.16 °C로 감소하였고, UTCI 값은 32.49 °C에서 30.03 °C로 감소하였다. 이러한 결과는 UHI 효과 완화에 있어 재료 선택의 중요성을 강조한다. 또한 본 연구는 포괄적인 열적 쾌적성 지표로서 UTCI의 유용성을 보여주며, 향후 연구에서는 AI 및 디지털 트윈 기술이 도시 기후 적응 전략을 더욱 향상시킬 수 있음을 시사한다.

• 2025년 2월 8일 약 886,519 m²의 지역이 강한 한랭 스트레스를 받았다. • 한랭 기후에서의 도시 미기후를 평가하기 위한 방법론을 제안하였다. • CFD(전산유체역학) 기반 UTCI(Universal Thermal Climate Index) 분석은 한랭 기후에서의 도시 회복력(resilience) 계획을 뒷받침할 수 있다. 본 연구는 도시 환경에서의 실외 한랭 스트레스를 평가하기 위한 상세한 계산 프레임워크를 제시한다. 기후 불확실성이 증가함에 따라 한랭 관련 위해요인의 빈도와 심각도는 특히 인구 밀집 도시 지역에서 증가할 것으로 전망되며, 이는 도시의 형태(morphology)와 표면 특성이 열적 불편을 악화시키기 때문이다. 그러나 한랭 스트레스에 대한 연구는 열 관련 연구에 비해 제한적이다. 이러한 공백을 해소하기 위해, 우리는 전이(Transient) 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 54개의 매개변수 시나리오에서 수행하였다. 이는 대표적인 도시 표면 재료의 복사 특성(방사율, 반사율, 투과율)을 변화시키는 방식으로 구성하였으며, 극저온 조건에서 보행자 수준의 열적 쾌적을 보편 열환경 지수(UTCI)를 이용해 평가하였다. 시뮬레이션 결과는 한국 경기도의 과천(Gwacheon)에서 3개 도시 모니터링 관측소로부터 수집한 실시간 기상 관측치와 비교하여 검증하였다. 방사율 ε가 0.4이고 반사율이 0.6이며, 건물 외벽 투과율이 0.7, 아스팔트 ε가 0.7인 시나리오 14는 모든 관측소에서 R² > 0.85의 수준으로 관측된 온도 패턴을 가장 정확하게 재현하였다. 공간 UTCI 매핑 결과, 2025년 2월 8일 9:00에 약 886,519 m²의 면적이 강한 한랭 스트레스(UTCI < –10 °C)를 경험했으며, 특히 고층 주거 집단과 노출된 녹지 구역에서 두드러지게 나타났다. 본 연구 결과는 한랭 스트레스 분포에서 표면 재료 구성과 도시 형태가 중요한 역할을 함을 시사한다. 제안된 방법은 도시 계획 및 설계에서 겨울 기후 적응 전략을 안내하기 위한 견고하고 생리학적으로 근거 있는 도구를 제공한다.

• 범죄 발생과 도시 환경 특성 간의 상관관계를 연구하였다. • 긴급 신고 지점 주위의 10–50 m 버퍼 구역을 고려하였다. • 극단적 그래디언트 부스팅(Extreme Gradient Boosting) 및 Shapley additive explanation(SHAP) 모델을 사용하였다. • 범죄 확률은 해당 지역의 토지피복 특성에 기반하여 분석하였다. • 범죄 확률이 높은 지역을 식별하였다. 도시 안전은 지속가능한 도시를 위한 핵심 기반이다. 본 연구는 대한민국 대구광역시를 대상으로 다양한 범죄 유형과 도시 환경 특성 간의 관계를 분석하고, 예측 기반 범죄 위험 지도를 개발하고자 한다. 공간 자료는 112개 긴급 신고 위치를 기준으로 10~50미터 범위의 버퍼 구역을 생성하여 구축하였다. XGBoost 알고리즘과 SHAP(SHapley Additive exPlanations)을 함께 활용하여 서로 다른 유형의 범죄에 영향을 미치는 핵심 변수를 도출하였다. 분석 결과, 상업시설, 유동인구, 신용카드 거래량, 가구 수, 도로 면적은 모든 범죄 범주에 걸쳐 일관되게 유의한 예측 변수로 나타났으며, 예측 성능의 최댓값은 10미터 버퍼 규모에서 관찰되었다. 예측 결과를 바탕으로 고위험 지역을 시각화하는 고해상도 범죄 확률 지도를 구축하고, 기존 CCTV 설치의 적정성을 평가하였다. 해석 가능하고 공간적으로 상세하며 고해상도의 예측을 제공함으로써, 본 연구는 데이터 기반 범죄 예방 전략을 가능하게 하고 지속가능한 도시 계획 및 포용적 안전 정책을 뒷받침한다. 제안된 접근법은 안전 인프라를 급변하는 도시 역동성과 동기화하는 데 어려움을 겪는 다양한 도시 맥락에 대해 본질적으로 확장 가능하고 이전 가능하다.

진행 중인 기후 위기 속에서 인간에 대한 기후의 영향을, 특히 인간과 그 활동을 둘러싼 미기후의 영향을 연구할 필요성이 점차 커지고 있다. 다양한 모델이 미기후를 시뮬레이션하기 위해 개발되어 왔으나, 폭염을 겪는 고밀도 지역에 대한 시뮬레이션 모델은 실제 측정치에 비해 지나치게 높은 온도를 재현하는 문제를 보인 바 있다. 이러한 제한을 극복하기 위해 본 연구는 dense residential areas의 미기후를 보다 정확하게 시뮬레이션하기 위해 STAR-CCM+를 기반으로 한 CFD 모델을 개발하고 검증하고자 하였다. 기존 모델에서 확인된 현실적인 시뮬레이션 성능을 향상시키기 위해, 모델에는 다양한 도시 표면에서의 태양복사, 습도, 지표복사, 장파복사 교환, 열저장 및 증발, 그리고 식생으로부터의 증발산, 대류, 건축물로부터의 열전달을 포함하도록 설계하였다. 검증을 위해 해당 기간 동안의 시뮬레이션 결과와 실제 측정치의 비교를 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발한 모델의 R 2 값이 0.86에서 0.91로 증가하였으며, 이는 해당 모델이 대상 부지에서의 측정 결과를 잘 재현할 수 있음을 나타낸다. 모델의 과적합을 방지하기 위해 대상 부지 인근에 위치한 다른 AWS인 한강 AWS의 측정 결과를 입력값으로 사용하였다. 모델이 대상 부지 내 5개 지점의 실제 측정치를 잘 재현함이 확인되었다. 온도와 습도의 R 2는 0.96~0.98 범위였고, 풍속은 0.64~0.81 범위였다. • 5 km × 5 km 규모의 대규모 도시 지역에서 미기후 CFD 모델 개발. • 고온 및 고습 조건에서 설명 가능한 CFD 모델 검증. • 도시 요인을 포함하여 단파/장파, 대류 및 증발을 반영. • 도시 열섬에 대해 R 2 0.96~0.98의 높은 정확도 시뮬레이션.

본 연구는 기존 그린 인프라(GI) 인터페이스의 연석(curb)에 구현된 매개변수 설계 효율성을 빗물 저류 용적과 유량을 비교함으로써 규명한다. 이 연구의 목적은 설계를 통한 도시 지속가능성 향상을 위해 혁신적인 방법을 탐색하는 데 있다. 도시열섬(Urban Heat Island, UHI) 현상은 여전히 도시의 핵심 과제로 남아 있으며, 에너지 소비 증가, 대기질 악화, 공중보건 위험 증대를 초래한다. 이에 본 연구는 거리 요소를 통해 구현된 수동적 매개변수 설계 전략을 평가하며, 특히 기하학적 전략에 초점을 두어 빗물 저류를 증대시키고 방향성 있는 흐름을 유도하고자 한다. 한국 남부의 한 도로 구간을 대표 샘플로 디지털 모델링하였다. 이 모델은 연석 설계의 여러 변형을 매개변수 조정 조건을 달리하여 체계적으로 평가할 수 있게 하였다. 시뮬레이션은 각 구성과 관련된 강우의 체적 저류를 정량화하여 성능 결과를 견고하게 비교할 수 있도록 하였다. 그 결과, 연석 돌출을 증가시킬수록 빗물 저류가 더 높았으며, 가장 높은 프로파일(설계 C, 210 mm)이 최대 저류에 도달하였다. 그러나 이 경우 변동성이 가장 컸던 반면, 설계 A와 B는 중간 범위의 경사(약 3°)에서 더 안정적인 저류 특성을 보이면서 중간 수준의 저류 용량을 나타냈다. 이러한 결과는 연석 유형의 중요성과, 가로 경관 수준에서 수동적 설계를 통합하는 데 대한 통찰을 강조한다. 궁극적으로 본 연구는 도시 계획에 대한 함의를 제시하며, 기존 인프라에 물 저류 전략을 통합할 수 있는 경로를 제공한다. 이러한 발전은 기후 적응 노력에 기여할 뿐 아니라, 그린 인프라의 확장과 도시 위해요인의 완화에도 기여한다.

식생 생장 환경이 열악한 도시 지역에서는 수목을 식재하기 위해 나무를 선택할 때, 제안된 식재 부지 주변의 지역 조건뿐 아니라 도시 환경 자체도 함께 고려해야 한다. 최적의 도시 수목 식재 선정을 위한 핵심 요인을 도출하기 위해, 본 연구는 극단 경사 부스팅(extreme gradient boosting) 기계학습 방법과 샤플리 가법 설명(Shapley additive explanations)을 활용하여 설명가능한 AI(eXplainable AI) 모델을 구축하고자 하였다. 이 접근은 유사한 기간에 식재되었으나 생명력(vitality)이 서로 다른 수목을 정규화 차이 식생 지수(normalized difference vegetation index)를 통해 분석할 수 있게 하였으며, 다양한 도시 환경 및 국지적 조건과 수목 간의 관계를 파악하는 데 기여하였다. 모델의 설명력은 서로 다른 수종의 R2에 근거하여 0.454–0.605 범위였다. 적절한 도시 수목을 식재할 때 고려해야 하는 공간적 거리(spatial distance)는 10–40 m로 다양하였다. 특히, 영향을 미치는 요인들의 우선순위는 수종별로 달랐다. 여러 요인을 종합하여, 실험 구역 내에서 식재에 가장 적합한 수목을 제시하는 지도를 생성하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로, 선택된 수목은 도시 공간에서 주어진 조건 하에 식재될 경우 잘 자랄 것으로 기대되며, 궁극적으로 도시 수목 식재 및 관리 정책을 위한 과학적 근거를 제공할 것이다.