보건환경연구원 인천광역시 통합 데이터 제공 창구

도심녹지가 대기환경에 미치는 영향

-가로수 수관부의 높이 및 형상이 가장 중요한 요인

□ 한국환경정책·평가연구원(KEI, 원장 윤서성)은 「녹지의 대기환경영향에 관한 연구 (부제 : 도심녹지의 국지적 대기영향을 중심으로)」(연구책임자: 주현수 박사)를 통해서 차량의 증가 등으로 인해 대기오염이 심화되고 있는 도심의 대기질 개선방안에 대한 연구결과를 제시하였다.

□ 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. (첨부파일 참조<붙임1>)

□ 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. (첨부파일 참조<붙임2>)

□ 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. (첨부파일 참조<붙임3>)

□ 모델링 결과에 의하면, 파고다 공원이 있던 자리에 도로와 건물이 건설됨에 따라 근린공원 내부 및 인접지역의 대기오염도가 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 공원 경계부(풍하��향) 고도 5m에서의 농도를 비교할 경우, 공원이 있던 지역의 오염농도가 공원이 개발됨에 따라 약 3배 정도 증가하는 것으로 나타났다. (첨부파일 참조<붙임4>)

□ 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.