• 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.

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.

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.

도심항공교통(Urban Air Mobility, UAM)은 대규모 광역도시에서 교통 혼잡을 완화할 수 있는 잠재적 해결책으로 최근 전 세계적인 주목을 받고 있다. 고도 비행 운용을 주로 전제로 설계된 기존 항공 기상 시스템은 지형과 건물 구조의 영향을 크게 받는 저고도 항공기에 적절하지 않다. 따라서 UAM 시스템의 안전하고 효율적인 운용을 위해 복잡한 도시 기상 조건을 정확히 관측하고 예측하기 위한 고도화된 기술 개발이 필수적이다. 본 연구는 지정된 시험지역 내 UAM 운항 회랑에서의 풍속 및 난류 특성을 분석한다. 이를 위해 계산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모델을 사용하였으며, 초기 경계조건은 한국 기상청의 지역자료동화 및 예측시스템(Local Data Assimilation and Prediction System, LDAPS)으로부터 도출하였다. 지표면 온도는 식생 도시 캐노피 모델(Vegetated Urban Canopy Model, VUCM)로 모사하였고, 지형 및 건물 데이터는 대한민국 국립지리정보원(National Geographic Information Institute, NGII)에서 확보하였다. 분석은 2023년 7월부터 2024년 6월까지 1년 기간을 대상으로 수행되었다. 모델 검증은 UAM 시험장치 주변에 설치된 자동기상관측장치(Automatic Weather Station, AWS) 자료와의 비교를 통해 실시하였다. 그 결과 평균 풍속은 지표 부근에서 낮았으나 고도에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 풍력 전단(Wind shear)과 난류 운동에너지는 지표 부근에서 가장 높고 고도가 높아질수록 감소하였다. 회랑 고도(300–600 m)에서는 풍력 전단이 주로 “약함(light)”으로 나타났고, 지표 부근에서는 특히 산봉우리 주변을 중심으로 “보통(moderate)”에서 “강함(strong)”에 이르는 풍력 전단이 발생하였다. 계절 분석에서는 풍향 변화가 60도 이상으로 급격한 구간이 산봉우리 주변에서 빈번하게 관측되었으며, 때로는 회랑 내부에서도 관측되었다. 향후 연구로는 UAM 시험장치 지역에 구축될 고해상도 기상 관측 네트워크를 활용한 검증을 포함할 예정이다. 또한 회랑 내 UAM 운용에 영향을 미치는 유해 기상 요소를 모니터링할 것이다.

• 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.

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.

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.

도심항공교통(Urban Air Mobility, UAM)은 대규모 광역도시에서 교통 혼잡을 완화할 수 있는 잠재적 해결책으로 최근 전 세계적인 주목을 받고 있다. 고도 비행 운용을 주로 전제로 설계된 기존 항공 기상 시스템은 지형과 건물 구조의 영향을 크게 받는 저고도 항공기에 적절하지 않다. 따라서 UAM 시스템의 안전하고 효율적인 운용을 위해 복잡한 도시 기상 조건을 정확히 관측하고 예측하기 위한 고도화된 기술 개발이 필수적이다. 본 연구는 지정된 시험지역 내 UAM 운항 회랑에서의 풍속 및 난류 특성을 분석한다. 이를 위해 계산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모델을 사용하였으며, 초기 경계조건은 한국 기상청의 지역자료동화 및 예측시스템(Local Data Assimilation and Prediction System, LDAPS)으로부터 도출하였다. 지표면 온도는 식생 도시 캐노피 모델(Vegetated Urban Canopy Model, VUCM)로 모사하였고, 지형 및 건물 데이터는 대한민국 국립지리정보원(National Geographic Information Institute, NGII)에서 확보하였다. 분석은 2023년 7월부터 2024년 6월까지 1년 기간을 대상으로 수행되었다. 모델 검증은 UAM 시험장치 주변에 설치된 자동기상관측장치(Automatic Weather Station, AWS) 자료와의 비교를 통해 실시하였다. 그 결과 평균 풍속은 지표 부근에서 낮았으나 고도에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 풍력 전단(Wind shear)과 난류 운동에너지는 지표 부근에서 가장 높고 고도가 높아질수록 감소하였다. 회랑 고도(300–600 m)에서는 풍력 전단이 주로 “약함(light)”으로 나타났고, 지표 부근에서는 특히 산봉우리 주변을 중심으로 “보통(moderate)”에서 “강함(strong)”에 이르는 풍력 전단이 발생하였다. 계절 분석에서는 풍향 변화가 60도 이상으로 급격한 구간이 산봉우리 주변에서 빈번하게 관측되었으며, 때로는 회랑 내부에서도 관측되었다. 향후 연구로는 UAM 시험장치 지역에 구축될 고해상도 기상 관측 네트워크를 활용한 검증을 포함할 예정이다. 또한 회랑 내 UAM 운용에 영향을 미치는 유해 기상 요소를 모니터링할 것이다.

도시열섬(UHI)은 도시 지역이 주변 농촌 지역에 비해 지표 근처의 더 높은 온도를 경험하는 현상으로, 지구온난화와 급속한 도시화로 인해 도시기후학에서 오랫동안 심각한 문제로 인식되어 왔다. 본 연구는 간단한 이론적 열역학 모형을 통해 UHI의 핵심 기작을 규명하고자 한다. 표면 에너지 수지(SEB)에 기반한 간단한 주야(낮-밤) 모형을 사용하여, UHI는 주로 두 가지 기작—도시 재료의 열용량이 커서 일교차(DTR)가 감소하는 현상, 그리고 도시 알베도가 낮아 평균 온도가 상승하는 현상—에 의해 발생함을 보여준다. 이러한 기작들은 UHI의 강도가 낮보다 밤에 더 강하게 나타나는 이유를 설명한다. 이론 모형으로부터 산출된 UHI 강도는 관측에서 나타난 일변화의 경향과 질적으로 유사한 변화를 보이며, 이는 UHI를 이해하기 위한 이론 모형의 적용 가능성을 지지한다. 또한, 대한민국의 메가시티(서울)와 주요 도시(수원)에서 UHI의 시간적 역학을 분석한 결과, 두 도시 모두에서 UHI의 장기적 변화는 DTR에서의 도시-농촌 차이 변화와 유의미하게 상관되어, UHI에서 도시 열저장의 역할을 강조한다. 특히 본 연구는 잘 알려진 UHI의 기작들이 시간적분(time-integrated) 이론적 틀을 통해 단순하고 직관적인 방식으로 설명될 수 있음을 보여주며, 복잡한 도시기후 과정을 해석하는 데 있어 단순화 모형의 학술적 가치를 부각한다. 아울러 이러한 접근은 UHI 연구를 넘어서는 더 넓은 적용 가능성을 보여주며, 해당 모형들이 다양한 기후 및 환경적 맥락에서 실용적인 도구로 활용될 수 있음을 시사한다.