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김재진 연구실
국립부경대학교 환경대기과학전공 김재진 교수
전산유체역학(CFD)
도시 미기후
대기질 모델링
연구 영역
기본 정보
논문·특허
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김재진 연구실

국립부경대학교 환경대기과학전공 김재진 교수

김재진 연구실은 도시 대기환경과 기상·열환경을 전산유체역학 기반으로 분석하는 연구를 수행합니다. 대기오염물질 확산, 도시 배출과 도시 형태의 결합 효과를 모사하고 기상 인자와 농도 특성의 상관을 분석하여 대기질 예측과 진단을 고도화합니다. 또한 수목 차폐와 증발산, 복사 및 미세기후 파라미터화를 반영해 보행자 열쾌적성(UTCI)과 스트레스 변화를 평가합니다. 더불어 LDAPS 및 관측 자료를 연동한 UAM 운항 회랑의 바람·난류 특성 분석과 딥러닝 기반 nowcasting, 도시 규모 수치모델 개선을 통해 운항 지원 기반기술을 구축합니다.

전산유체역학(CFD)도시 미기후대기질 모델링오염물질 확산UAM 기상 회랑
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도시 오염물질 확산·대기질 고도화 및 예측 연구 thumbnail
도시 오염물질 확산·대기질 고도화 및 예측 연구
Urban pollutant dispersion and air-quality prediction research
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표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 1
·
2026
Cold stress mitigation by urban trees: Computational fluid dynamics analysis of deciduous and evergreen effects in winter environments
Geon Kang, Wonsik Choi, Jeong-Hee Eum, Jae-Jin Kim
IF 12 (2026)
Sustainable Cities and Society
• CFD–복사 결합 모델은 대구에서 겨울철 나무의 UTCI(유니버설 열 환경 기후 지수) 영향을 평가한다. • 풍속이 UTCI에 가장 큰 영향을 미치며(상관계수 R≈−0.97), 기온과 MRT(평균복사온도)는 부차적이다. • 키가 큰 상록침엽수는 바람에 노출된 복도에서 특히 아침과 밤 시간에 한랭 스트레스를 완화한다. • 반면, 차폐된 구역에서는 상록수의 그늘이 MRT를 낮추는 동시에 오후 한랭 스트레스를 악화시킨다. • 낙엽수 또는 저목은 차폐된 지역에 적합하며, 상록수는 바람이 강한 지역에 적합하다. 중위도 및 아열대 도시에서 점차 관측이 늘고 있는 극심한 한파는 보행자에게 심각한 건강 및 안전 위험을 초래한다. 여름철 열 완화 측면에서 도시 나무와 같은 자연 기반 해법은 널리 인지되어 왔으나, 겨울철 효과는 충분히 탐구되지 않았고 그 결과도 일관되지 않다. 나무는 풍속을 낮춰 대류에 의한 열 손실을 감소시키는 동시에 태양복사를 줄여 MRT를 낮추며, 이로 인해 한랭 스트레스를 악화시킬 가능성도 있다. 본 연구는 대구(대한민국) 고밀도 도심 지역에서 한파 발생 시기에 대해, 낙엽수와 상록수의 영향이 보행자의 한랭 스트레스에 어떻게 작용하는지 유니버설 열 환경 기후 지수(UTCI)를 이용해 규명하기 위해 전산유체역학(CFD) 모델을 사용한다. 복사 모델과는 단방향(one-way) 오프라인 결합 방식을 적용하였다. 시나리오는 수종과 수고(높이)를 달리하여 공력 항력, 차폐(그늘), 냉각 효과를 평가하였다. 결과는 풍속이 UTCI의 지배적 요인임을 보여주었으며(피어슨 상관계수, R≈−0.97), 반면 기온(R≈0.3)과 MRT(R≈0.15)는 부차적 조절자로 작용하였다. 상록수는 노출 구역에서 강한 바람 발생 확률을 낮추고 중증 한랭 스트레스(UTCI ≤ –13°C)를 완화하였으며, 키가 큰 상록수일수록 아침과 야간에 가장 효과적이었다. 반대로 바람이 이미 약한 차폐된 저층 지역에서는 추가적인 차폐가 MRT와 기온을 낮추어 오후의 열적 쾌적성을 악화시켰다. 낙엽수는 겨울철 잎면적이 작아 영향이 제한적이었다. 이러한 결과는 겨울철 식재 전략이 수종, 수관 높이, 그리고 국지적 형태를 고려해야 함을 강조한다. 상록수는 바람에 노출된 복도에 적합하고, 낙엽수 또는 더 짧은 수종은 차폐된 구역에 더 적합하다.
https://doi.org/10.1016/j.scs.2026.107131
Evergreen
Deciduous
Apparent temperature
Wind speed
Morning
Subtropics
2
Article
|
인용수 0
·
2025
CFD-quality nowcasting for urban air mobility with a deep learning-based emulator
J.H. Bae, Yelim Lee, Ju-Hwan Rho, Geon Kang, Jae-Jin Kim, Rackhun Son
IF 5.6 (2025)
Environmental Research Letters
도심 항공 모빌리티(UAM) 항공기는 일반적으로 복잡한 도심 지형 상공에서 1000–2000피트의 고도에서 운항하며, 구조물과의 공기 흐름 상호작용이 역동적인 조건을 초래함에 따라 정밀하고 실시간의 기상 예측이 요구된다. 전통적인 대규모 예측 시스템은 거친 격자 해상도로 인해 난류 경계층 특성을 충분히 포착하기 어려운 반면, 고해상도 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션은 실시간 운영을 위한 계산 비용이 지나치게 크다. 이러한 과제를 극복하기 위해 본 연구는 한국 기상청이 운영하는 지역 데이터 동화 및 예측 시스템의 데이터를 활용하여 CFD와 유사한 결과를 신속하게 생성하는 딥러닝 기반 에뮬레이터를 제안한다. 잔차 밀집 블록(residual dense blocks)과 풍향 분류 시스템을 통합함으로써, 에뮬레이터는 예측 정확도와 계산 효율을 유의미하게 향상시킨다. 이 접근법은 UAM 운항과 더 나아가 광범위한 도심 기상 응용에 필수적인 도시 규모의 고해상도 일기예측을 가능하게 하며, UAM의 안전하고 효과적인 통합을 위한 새로운 표준을 정립한다.
https://doi.org/10.1088/1748-9326/addc84
Nowcasting
Air quality index
Computer science
Computational fluid dynamics
Quality (philosophy)
Environmental science
Meteorology
Aerospace engineering
Geography
Engineering
3
Preprint
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인용수 0
·
2025
Effects of Trees Planted on a Viaduct on Thermal Comfort in Street Canyons during Heatwaves.
Geon Kang, Jae-Jin Kim
노후화된 고가도로를 철거할지, 또는 녹지공간으로 전환할지에 대한 의사결정은 도시계획에서 점차 더 큰 관심을 받고 있다. 본 연구는 열파(heatwaves) 동안 스트리트 캐니언(street canyons)에서의 공기흐름과 열적 쾌적감에 미치는 영향을 특히 중점으로, 고가도로를 선형 공원으로 재용도(repurposing)할 때의 환경적 영향을 조사한다. 본 연구는 나무의 항력, 차양(shading), 증발산(evapotranspiration)에 대한 매개변수화 계획(parameterization schemes)을 포함한 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 모델을 사용하여, 나무의 존재 여부, 높이, 배치 위치, 태양 고도(solar altitude) 등을 포함한 다양한 시나리오를 평가하였다. 고가도로만 단독으로 존재할 때는 풍속을 감소시키고 표면 온도를 증가시켰다. 그러나 구조물 위에 식재한 나무는 뚜렷한 냉각 효과를 제공하여 풍속과 공기 온도를 낮춤으로써 열적 쾌적감을 향상시켰다. 키가 6m를 초과하는 높은 나무는 고가구간에서는 평균 기온을 최대 1.7°C, 보행자 구역에서는 0.6°C까지 감소시켰다. 높이 1m 미만의 관목은 표면을 효과적으로 냉각했으나 적절한 차양을 제공하지 못했으며, 4m를 초과하는 나무는 보편 열기후 지수(Universal Thermal Climate Index, UTCI)를 2–8°C 개선하였다. 고가도로의 중앙에 배치한 나무는 UTCI 개선 효과가 가장 컸고, 반면 측면 식재는 구조물 아래 공간에서의 열환경 조건을 향상시켰다. 본 연구 결과는 열적 쾌적감을 최적화하는 데 있어 나무의 증발산, 수목 높이, 그리고 전략적 배치의 중요성을 강조하며, 재용도된 고가도로에서의 지속가능한 도시계획과 녹지 인프라 설계에 유용한 통찰을 제공한다.
https://doi.org/10.5194/icuc12-200
Canyon
Street canyon
Environmental science
Thermal comfort
Geography
Meteorology
Architectural engineering
Engineering
Cartography
최신 정부 과제
36
과제 전체보기
1
2025년 6월-2026년 12월
|2,167,000,000
(대형산불) 딥러닝 기반 산불·연무 확산속도 예측 알고리즘 개발
정밀한 AI 기반 산불·연무 확산 예측 및 피해평가 체계를 이용한 의사결정지원 플랫폼 개발을 통해 기후변화 및 산불재난 대형화에 맞는 고도화된 첨단산불대응시스템 구축
대형산불
산불대응
산불확산예측
연무확산예측
산불피해예측
2
2024년 4월-2029년 4월
|289,493,000
기후변화 적응을 위한 도시 미기후 수치 연구
도시 규모의 미기후 연구를 수행할 수 있는 수치 모델을 개발하고, 도시 지역을 대상으로 당면한 기후변화에 따른 기상·기후 재해를 완화할 수 있는 미기후 적응 방안을 연구
전산유체역학 모델
도시 미기후
기후변화
적응
미래 기후변화 시나리오
3
2024년 3월-2026년 12월
|7,638,000,000
UAM 운항 지원을 위한 기상관측 및 예측 기반기술 개발
UAM 버티포트 및 회랑의 최적 기상관측을 통한 기상실황정보 생산 및 기상예측 기반기술 개발
최적의 관측망
3차원 기상 실황장
LES 모델
인공 지능
확률 기반 난류 지수
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2022도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법1020220112140
등록2021전산유체역학(Computational Fluid Dynamics) 모델을 이용한 장애물에 의한 미세먼지 확산 영향 분석 시스템 및 이를 이용한 분석 방법1020210180807
등록2021유입 풍속과 도시 형태 매개 변수를 이용한 도시 풍속 분석 시스템 및 이를 이용한 분석 방법1020210002461
전체 특허

도시 대기환경 분석 시스템 및 이를 이용한 도시 대기환경 분석 방법

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220112140

전산유체역학(Computational Fluid Dynamics) 모델을 이용한 장애물에 의한 미세먼지 확산 영향 분석 시스템 및 이를 이용한 분석 방법

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210180807

유입 풍속과 도시 형태 매개 변수를 이용한 도시 풍속 분석 시스템 및 이를 이용한 분석 방법

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210002461