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대기 오염 차단과 열 저감을 위한 학교통학로 식재 방안

요약

목차
01 연구개요 28
 1. 연구배경 및 목적 28
 2. 연구범위 및 내용 33
02 학교통학로 녹지 사례 38
 1. 가로 녹지 대기 오염 물질 저감 38
  1-1. 가로 녹지 대기 오염 물질 저감 효과 40
  1-2. 가로 녹지 대기 오염 물질 저감 식재 디자인 52
 2. 가로 녹지 열 저감 56
  2-1. 가로 녹지 열 저감 효과 56
  2-2. 가로 녹지 열 저감 식재 디자인 63
  2-3. 종합 68
 3. 학교통학로 녹지 가이드라인 69
  3-1. 미국 뉴저지 School Zone 디자인 가이드 69
  3-2. 통학로 대기 오염 물질 저감 가이드 70
  3-3. Safe Routes to school 가이드 71
  3-4. 사례 종합 72
03 서울시 학교통학로 유형 구분 74
 1. 서울시 학교통학로 현황 74
  1-1. 조사 대상지 선정 74
  1-2. 학교통학로 정의 및 범위 76
  1-3. 도로 폭 77
  1-4. 협곡 높이 79
  1-5. 가로수 유무 80
 2. 도시 협곡 비율 81
  2-1. 협곡 높이 비교 81
  2-2. 도시 협곡 비율 81
 3. CFD 시뮬레이션 분석을 위한 물리적 유형 도출 83
04 식재 유형별 대기 오염 차단 및 열 저감 효과 86
 1. CFD 시뮬레이션 모델링 조건 구성 86
  1-1. 형상 변수 결정 88
  1-2. 격자 크기 및 경계 조건 설정 91
  1-3. 다공질 매질 모델 설정 93
 2. 식재 유형별 대기 오염 물질 차단 효과 검증 95
  2-1. 1차 시뮬레이션 분석 95
  2-2. 1차 시뮬레이션 분석 종합 98
  2-3. 2차 시뮬레이션 분석 99
  2-4. 식재 유형별 대기 오염 물질 차단 메커니즘 106
  2-5. 종합 109
 3. 식재 유형별 열 저감 효과 검증 110
  3-1. 열 저감 효과 검증을 위한 지표 110
  3-2. 열 저감 효과 검증 113
  3-3. 식재 유형별 열 저감 메커니즘 116
  3-4. 종합 118
 4. 대기 오염 차단 및 열 저감 효과가 고려된 종합 지표 120
  4-1. 대기 오염 차단 및 열 저감 종합 지표 120
  4-2. 대기 오염 차단 및 열 저감 효과 검증 종합 121
05 학교통학로 식재 방안 세부 기준 확보 124
 1. 설문 개요 124
  1-1. 설문 조사 대상지 선정 124
  1-2. 설문 조사 내용 126
 2. 설문 결과 127
  2-1. 일반 특성 127
  2-2. 학교통학로 녹지 조성 필요성 127
  2-3. 학교통학로 녹지 만족도 131
  2-4. 학교통학로 녹지 선호도 137
  2-5. 학교통학로 녹지 조성 방향성 인식 차이 141
  2-6. 학교통학로 녹지의 정서적 효과 142
  2-7. 설문 조사 결과 종합 143
 3. 학교통학로 식재 세부 기준 145
  3-1. 학교통학로 녹지 공간 계획 145
  3-2. 학교통학로 식재 계획 145
  3-3. 기타 145
06 학교통학로 식재 방안 148
 1. 식재 가이드라인 계획 148
  1-1. 대기 오염 저감 및 열 저감을 위한 식재 유형 148
  1-2. 식재 계획 수립 151
  1-3. 식재 가이드라인 152
 2. 학교통학로 식재 방안 158
  2-1. 식재 현황 파악 및 식재 방안 158
  2-2. 도로규모 별 식재 방안 159
  2-3. 식재 방안(공통) 168
07 결론 및 제언 174
 1. 정책 제안 174
  1-1. 학교통학로 녹화사업 시 가이드라인 활용 174
  1-2. 학교통학로 차도 축소 제안 174
  1-3. 학교통학로 녹지 조성을 위한 근거성 확보 176
 2. 활용 방안 178
참고문헌 180
부록 189
 1. 설문 조사지 189
 2. CFD 시뮬레이션 결과 Data 196
Abstract 207

표 목차
[표 2-1] 대기 오염 물질 저감을 위한 생울타리 설치 시 고려사항 51
[표 2-2] 수목의 열 저감 효과 연구 62
[표 2-3] 주요 도로의 열 저감 디자인을 위한 수목 크기 및 투과율 63
[표 2-4] 이면 도로의 열 저감 디자인을 위한 수목 크기 및 투과율 64
[표 2-5] 중심 가로의 열 저감 디자인을 위한 수목 크기 및 투과율 65
[표 2-6] 가로수 열 저감 사례 종합 68
[표 2-7] 학교통학로 안전 관련 고려사항 72
[표 3-1] 학교통학로 조사 대상지 75
[표 3-2] 학교통학로 조사 범위 77
[표 3-3] 서울시 학교통학로 차도 폭 77
[표 3-4] 서울시 학교통학로 보도 폭 78
[표 3-5] 서울시 학교통학로 도로(차도+보도) 폭 79
[표 3-6] 서울시 학교통학로 학교 측 높이 79
[표 3-7] 서울시 학교통학로 학교 건너 측 높이 80
[표 3-8] 서울시 학교통학로 학교 측 높이 비율 81
[표 3-9] 서울시 학교통학로 도시 협곡 비율 82
[표 3-10] CFD 시뮬레이션 분석을 위한 물리적 유형 도출 83
[표 3-11] 서울시 학교통학로를 3개의 규모 유형으로 구분 83
[표 4-1] CFD 시뮬레이션 프로그램 비교 87
[표 4-2] CFD 시뮬레이션에 적용된 엽면적 밀도 94
[표 4-3] 2차 CFD 시뮬레이션을 위한 시나리오 100
[표 4-4] 열 쾌적성 지표 및 장·단점 비교 110
[표 4-5] 열 쾌적성 (PMV) 지표 기준 111
[표 4-6] 대기 오염 차단 및 열 저감 종합 지표에 의한 식재 유형 121
[표 5-1] 설문 조사 개요 124
[표 5-2] 조사 대상지 개요 126
[표 5-3] 설문 조사 내용 126
[표 5-4] 회복환경지각척도(Perceived RestorativenessScale 11: PRS 11) 142
[표 6-1] 서울시 학교통학로 3개의 규모 유형으로 구분 151
[표 6-2] 도로규모1 적용 식물 152
[표 6-3] 도로규모2 적용 식물 152
[표 6-4] 도로규모 3 적용 식물 154
[표 6-5] 식재 현황 파악 및 식재 방안 158
[표 6-6] 학교통학로 적용 가능한 식물종 168
[부록 표 1-1] 식재 유형 별 대기 오염 물질(%) 및 PMV 196

그림 목차
[그림 1-1] 차량 배기가스 배출에 의한 보행자의 호흡 높이 30
[그림 1-2] 배기가스 노출에 의한 보행자 피해 30
[그림 1-3] 서울시 학교통학로 녹화사업 대상지 32
[그림 1-4] 연구 추진 절차 및 흐름도 33
[그림 2-1] 도로 주변에서 발생한 PM2.5 농도 변화(보행자 높이 1.5m) 41
[그림 2-2] 장벽 효과에 의한 대기 오염 물질 저감 실험 45
[그림 2-3] 수목 및 장벽 효과에 대한 미세먼지 저감 결과 46
[그림 2-4] 수목 및 장벽 효과에 대한 미세먼지 저감 결과 47
[그림 2-5] 도시 협곡에서의 녹지의 미세먼지 농도의 변화 48
[그림 2-6] 대기 오염 물질 저감 개념도 53
[그림 2-7] 오픈 스페이스에서의 가로 녹지의 대기 오염 물질 감소 메커니즘 53
[그림 2-8] 대기 오염 물질 저감 개념도 54
[그림 2-9] 가로수 및 초본에 의한 거리의 열 저감 효과 분석 58
[그림 2-10] 거리에 따른 식생의 냉각 효과 그래프 62
[그림 2-11] 주요 도로의 열 저감 디자인 63
[그림 2-12] 이면 도로의 열 저감 디자인 64
[그림 2-13] 중심 가로의 열 저감 디자인 65
[그림 2-14] 건물 주변 지역의 열 저감 디자인 65
[그림 2-15] 건물 높이(8M, 20M, 32M)와 가로길이의 H:W 비율에 따른 가로 계획 66
[그림 2-16] 건물 높이(8M, 20M, 32M)와 가로길이의 H:W 비율에 따른 가로 계획 67
[그림 2-17] 건물 높이 대 너비 비율(H:W) 에 따른 수목 식재 우선 순위 등급 67
[그림 2-18] 뉴저지 School zone 디자인 가이드의 가로 환경 69
[그림 2-19] 통학로 대기 오염 물질 저감 수칙 70
[그림 2-20] 안전한 통학로 조성의 잘못된 사례 71
[그림 3-1] 조사 대상지 위치 74
[그림 3-2] 학교통학로 대상지 범위 76
[그림 3-3] 가로수가 없는 가로와 있는 가로 80
[그림 4-1] 형상 변수 결정 88
[그림 4-2] 유속의 방향성(streak-line) 89
[그림 4-3] 도로 양측 건물 높이가 동일한 경우의 도시 협곡 높이에 따른 오염 물질 확산 양상 90
[그림 4-4] 도로 양측 건물 높이가 다른 경우의 도시 협곡 내 오염 물질 확산 양상 90
[그림 4-5] 격자 해상도 검증 92
[그림 4-6] 경계 조건의 검증 결과 92
[그림 4-7] 생울타리 높이 및 다공성 변화에 의한 농도 변화 95
[그림 4-8] 교목의 식재 위치별 농도 변화 : 막힌(soild) 수관 96
[그림 4-9] 교목의 다공성에 의한 농도 변화 : 건물에 인접한 경우 97
[그림 4-10] 교목의 다공성에 의한 농도 변화 : 건물에 최대한 이격 97
[그림 4-11] 교목+관목(생울타리)과 관목(생울타리)의 농도 변화 98
[그림 4-12] 식재 유형 별 농도 저감율(평균) 100
[그림 4-13] 401개 식재 유형 별 농도 저감율 101
[그림 4-14] 식재 유형 별 농도 저감 상위 그룹(좌) 및 하위 그룹(우) 분석 101
[그림 4-15] 교목, 소교목의 투과 계수 별 농도 저감율(평균) 102
[그림 4-16] 관목의 투과 계수 별 농도 저감율(평균) 103
[그림 4-17] 투과 계수(밀도) 별 농도 저감 상위 그룹(좌) 및 하위 그룹(우) 분석 103
[그림 4-18] 관목 높이 별 농도 저감율(평균) 104
[그림 4-19] 관목 높이 별 농도 저감 상위 그룹(좌) 및 하위 그룹(우) 분석 104
[그림 4-20] 교목(저밀도)+관목 유형 별 농도 저감율(평균) 105
[그림 4-21] 관목 식재폭 별 농도 저감율(평균) 106
[그림 4-22] 학교통학로의 대기 오염 물질 확산 106
[그림 4-23] 교목의 대기 오염 물질 저감 메커니즘 107
[그림 4-24] 소교목의 대기 오염 물질 저감 메커니즘 108
[그림 4-25] 관목의 대기 오염 물질 저감 메커니즘 108
[그림 4-26] 대기 오염 물질 차단에 효과적인 식재 유형 109
[그림 4-27] 식재 유형 별 열 쾌적성 차이(평균) 113
[그림 4-28] 투과 계수 별 열 쾌적성 차이(평균) 114
[그림 4-29] 교목, 소교목이 없는 경우 관목 높이별 열 쾌적성 차이 114
[그림 4-30] 교목, 소교목이 없는 경우 관목 식재폭 별 열 쾌적성 차이 115
[그림 4-31] 열 쾌적성이 낮은 조건(교목, 고밀도)에서 관목 식재폭 별 변화 115
[그림 4-32] 학교통학로의 열 노출 116
[그림 4-33] 교목의 열 저감 메커니즘 117
[그림 4-34] 소교목의 열 저감 메커니즘 117
[그림 4-35] 관목의 열 저감 메커니즘 118
[그림 4-36] 식재 유형과 투과 계수 별 열 쾌적성 비교 119
[그림 4-37] 식재 유형 중 열 저감에 효과적인 식재 유형(PMV 1.0 미만) 119
[그림 5-1] 조사 대상지 위치 125
[그림 5-2] 설문 응답자 특성 127
[그림 5-3] 녹지 조성 필요성 128
[그림 5-4] 녹지 조성 관심도 128
[그림 5-5] 녹지 조성 필요성 이유(단독 응답) 129
[그림 5-6] 녹지 조성 필요성 이유(3개 중복 응답) 129
[그림 5-7] 녹지 조성 필요하지 않은 이유 130
[그림 5-8] 추가 건의, 제안 사항 130
[그림 5-9] 학교통학로에 필요한 요소(보기 카드) 131
[그림 5-10] 학교통학로에 필요한 요소 131
[그림 5-11] 녹지 조성 만족도 : ① 주변 경관과의 조화성 132
[그림 5-12] 녹지 조성 만족도 : ② 녹지 면적, 크기 132
[그림 5-13] 녹지 조성 만족도 : ③ 나무, 풀, 꽃의 배치 133
[그림 5-14] 녹지 조성 만족도 : ④ 나무, 풀, 꽃의 양 133
[그림 5-15] 녹지 조성 만족도 : ⑤ 나무, 풀, 꽃의 종류 134
[그림 5-16] 보도의 폭(너비) 만족도 134
[그림 5-17] 전반적인 관리 상태 만족도 135
[그림 5-18] 전반적인 만족도 136
[그림 5-19] 세부 만족도가 전반적 만족도에 미치는 영향 137
[그림 5-20] 선호하는 녹지 형태(보기 카드) 138
[그림 5-21] 녹지 형태 선호도(1순위 조사 결과) 138
[그림 5-22] 녹지 형태 선호도(3개 중복 응답) 138
[그림 5-23] 나무 심을 때의 중요한 요소 139
[그림 5-24] 녹지 조성 시 나무의 크기 140
[그림 5-25] 선호하는 통학로 형태(보기 카드) 140
[그림 5-26] 선호하는 통학로 형태 141
[그림 5-27] 녹지의 요소 중 심리 회복에 영향을 주는 요소 143
[그림 6-1] 학교통학로 식재 가이드라인 148
[그림 6-2] 대기 오염 저감 중요지역의 식재 유형 149
[그림 6-3] 열 저감 중요지역의 식재 유형 150
[그림 6-4] 학교통학로 식재 가이드라인 150
[그림 6-5] 도로규모1 식재 가이드라인 151
[그림 6-6] 도로규모2 식재 가이드라인 155
[그림 6-7] 도로규모3 식재 가이드라인 157
[그림 6-8] 도로규모1(가로수 충분, 하부녹지 보완/도입) : 명신초(예) 159
[그림 6-9] 도로규모1(가로수 도입, 생울타리 보완/도입) : 양진 초중교(예) 160
[그림 6-10] 도로규모1(가로수 외 요소로 녹지 확보, 생울타리 보완/도입 불가) : 관악중(예) 161
[그림 6-11] 도로규모2(가로수 충분, 생울타리 보완/도입) : 인헌초(예) 162
[그림 6-12] 도로규모2(가로수 보완, 생울타리 보완/도입) : 강명초(예) 163
[그림 6-13] 도로규모2(가로수 도입 생울타리 보완/도입) : 구남초(예) 164
[그림 6-14] 도로규모 3(가로수 충분, 생울타리 보완/도입) : 덕수고/행당중(예) 165
[그림 6-15] 도로규모 3(가로수 보완 생울타리 보완/도입) : 영파여자중고교(예) 166
[그림 6-16] 도로규모 3(가로수 도입, 생울타리 충분) : 경기고(예) 167
[그림 6-17] 강전정으로 수관폭이 매우 좁은 학교통학로 가로수 169
[그림 6-18] 통학로에 적용 가능한 벽면 녹화 사례 170
[그림 6-19] 통학로에 적용 가능한 벽면 녹화 사례 171
[그림 7-1] 학교통학로 보도 및 녹지 확대 예시 176
[그림 7-2] 대기 오염 물질 저감을 위한 식재 177
[그림 7-3] 열 저감을 위한 식재 177
[그림 7-4] 가로수 유지 관리 방안 제안 178
[그림 7-5] 하부 녹지 유지 관리 방안 179