도심녹지가 대기환경에 미치는 영향
대기오염이 심화된 도심지역에서의 수목(녹지)은 특히 대기질 개선 측면에서 최근 주목을 받고 있으나, 수목이 실제로 대기질에 얼마만큼의 영향을 미치는지에 대한 연구는 아직 명확하게 정립되지 않은 상황이라 할 수 있다.
본 연구에서는 수목 자체의 기공을 통한 오염물질 흡수능력과 더불어 바람과 같은 미기상 현상과 오염확산과정이 종합적으로 고려된 CFD(Computational Fluid Dynamics) 모델링 방법을 통하여 도심에서의 수목의 대기질 영향을 분석하였다.
본 연구는 도심의 여러 녹지 형태 중 「도시협곡(street canyon)의 가로수」와 「근린공원의 수목」을 분석대상으로 설정하였으며, 이 두 형태의 수목이 가스상 오염물질인 「질소산화물」과 「황산화물」에 미치는 영향을 분석하였다.
도시협곡이란 차도를 따라 빌딩이 줄지어 배치된 지역으로, 통행차량에서 배출된 각종 오염물질이 협곡 내부에 축적되어 국지적 대기환경이 심각하게 악화될 수 있는 지형조건이며, 이러한 고농도의 대기오염물질은 협곡내의 보도나 인접 사무실에서 활동하는 사람들의 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있으므로 도시협곡 내의 대기질 환경문제는 매우 중요하다.
근린공원은 도심에 설치되는 도시공원의 대표적인 한 유형으로 이러한 규모의 녹지가 대기환경에 어느 정도의 영향을 미치는지에 대한 평가가 이루어졌다.
첫 번째 녹지유형으로 선정한 도시협곡의 가로수 연구에서는 다양한 도시협곡 유형별로 가로수가 협곡내 대기질에 미치는 영향을 분석하였다.
모델링 결과에 의하면 가로수 수관부의 높이, 형상 및 개구율(porosity)이 도시협곡내의 대기오염저감을 위한 중요한 인자로 파악되었으며, 반면에 일반적으로 대기질 개선 측면에서 매우 중요한 인자로 알려져 있는 수목의 오염물질 흡수속도는 실제 도심환경의 조건하에서 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
도시협곡의 대기질에 가장 많은 영향을 미치는 가로수 인자는 수관부의 높이로써, 초기에 자동차 배가스로 가득 찬 높이 10m의 도시협곡에 대한 모델링 결과에 따르면, 높이 12m 및 지하고 6m의 가로수가 식재되고 도로에 직각(협곡 내 오염농도가 가장 높게 형성되는 풍향조건)으로 1m/sec 풍속의 바람이 불 경우, 풍상측 보도 2m 높이에서의 오염농도가 단지 8～27분 이내에 85% 정도까지 감소되는 것으로 나타났다.
가로수가 없는 상황에서도 협곡의 양쪽 건물 높이가 비대칭이면 기류흐름의 변화로 인한 대기개선효과가 나타나며, 이 때 풍상측 건물보다 키가 큰 가로수를 식재하면 그 효과는 증대된다.
이러한 가로수의 도시협곡내 대기오염저감 메카니즘은 나뭇잎 등에 의한 직접적인 오염물질 흡수작용이 주가 아니라 가로수 수관부에 의한 기류흐름 변화로 인해 협곡 내·외부간의 공기교환이 촉진되는 작용에 기인한다.
국내·외의 많은 가로수 관리지침 등에서는 도심의 대기질 개선과 관련하여 대기오염물질의 흡수속도가 높은 수목을 식재할 것을 권유하고 있다. 그러나 본 연구결과에 따르면 오염이 심화된 도시협곡내의 대기질 개선을 위해서는 오염물질 흡수능력이 큰 가로수를 식재하기 보다는 가로수 수관부의 높이, 형상 등을 적정하게 관리하여 협곡 내외부의 기류교환을 촉진시키는 것이 더욱 효율적인 것으로 나타났다.
두 번째 녹지유형으로 선정한 근린공원 규모의 녹지에 대한 연구는 서울시 종로구의 파고다 공원 및 인근지역을 대상으로 이루어졌다.
도심의 근린공원 녹지가 개발되어 토지이용 형태가 인접 지역과 유사하게 변경된 경우에는 근린공원 및 주변지역의 오염농도가 크게 증가할 수 있으며, 이 경우는 근린공원 녹지가 지녔던 오염물질의 흡수능력이 전부 제거됐다는 것뿐만 아니라 도로차량 등의 오염물질 배출원이 추가됨으로써 오염확산조건이 변화한다는 것을 의미한다.
본 연구에서는 도심의 근린공원이 개발되었을 경우의 대기질 변화를 정량적으로 파악하고자, 파고다 근린공원이 주변지역과 유사한 형태로 건물과 도로가 건설된 경우를 가정하여 모델링을 수행하였다.
모델링 결과에 의하면, 파고다 공원이 있던 자리에 도로와 건물이 건설됨에 따라 근린공원 내부 및 인접지역의 대기오염도가 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 공원 경계부(풍하뱡향) 고도 5m에서의 농도를 비교할 경우, 공원이 있던 지역의 오염농도가 공원이 개발됨에 따라 약 3배 정도 증가하는 것으로 나타났다.
한편, 파고다 공원 규모의 수목에 의한 직접적인 오염물질흡수에 따른 대기질 개선효과는 실제계에서 가능한 식물의 오염물질(NOx 및 SOx) 흡수속도 범위를 고려할 때, 오염물질의 대류확산에 의한 것보다 상대적으로 중요도가 낮은 것으로 파악되었다.
결국, 도시 근린공원의 수목은 자체적으로 오염물질을 흡수 제거함으로써 대기질 개선에 기여하는 기능은 크다고 말하기 힘들지만, 상대적으로 친환경적인 토지이용형태(배출원이 거의 없고, 해당지역 및 주변지역에서 월활한 기류소통을 촉진)로 인해 대기환경 악화를 억제하는 효과는 탁월하다 할 수 있을 것이다. 따라서 대기오염이 심한 도심지역에서의 오염원 추가건설 제어를 위한 녹지보호정책은 우선적으로 고려되어야 할 도시대기정책 사안이라 할 수 있을 것이다.
이상의 연구결과는 수치모델에 의존하여 도출된 것으로, 비용 등 현실적 측면에서 어려움이 따를 것으로 예상되기는 하지만, 향후 실측자료에 의한 보완 및 검증과정이 필요할 것으로 판단된다.
수치모델을 구성하는 요소 가운데 기류해석 알고리즘은 풍동실험 및 선행결과와의 비교를 통해 자세히 검증이 된 것에 반해, 비교자료의 부재로 인해 수목에 대한 수치해석모델의 타당성은 본 연구에서 검증할 수 없었으며, 여기에 대해서는 향후 보다 심층적인 연구가 필요할 것이다.
웹사이트: http://www.kei.re.kr
연락처
한국환경정책․평가연구원 정책연구본부 주현수 연구위원 02-380-7675
이 보도자료는 한국환경정책평가연구원가(이) 작성해 뉴스와이어 서비스를 통해 배포한 뉴스입니다.
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2011년 7월 8일 08:44