중미기후 규모 CFD 시뮬레이션을 통한 열환경 취약성 예측: 경기도 평택시를 대상으로

Prediction of Thermal Environment Vulnerability through Meso-Micro Climate Scale CFD Simulations: A Case Study of Pyeongtaek City, Gyeonggi Province, South Korea

본 연구는 도시의 열 환경 취약성을 분석하는 Meso-Micro Climate Scale의 통합된 열환경 CFD 시뮬레이션 모델을 제시하였다. 경기도 평택시 전체를 대상으로 약 40 km의 대상지를 Meso-Climate Scale의 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. Meso-Climate Scale의 시뮬레이션 결과를 기준으로 기후 취약 지역을 비전동, 포승읍, 지산동으로 선정하였다. 선정된 세 지역은 지리적 특성으로 인해서 온도가 높게 분석되었으며, 이에 대해 5 km 내외의 Micro-Climate Scale의 CFD 시뮬레이션을 수행하여 도시의 열 환경을 상세 단위로 분석하였다. 선정된 세 지역 모두 지리적 특성과 더불어, 건물의 난배치로 열섬현상이 매우 강하게 나타나서 폭염에 취약한 것으로 나타났다. 특히, 1.5 m 높이의 온도를 평가하여, 35 °C가 넘는 기후 취약지역의 면적은 전체 지역의 50%가 넘는 것으로 나타났다. 개발된 기후변화 취약지역 평가모델을 통하여 폭염 등의 기후 위기에 대응할 수 있는 기술을 제안할 수 있으며, 취약성 및 개선도에 대한 가이드를 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

This paper presents an integrated approach for predicting urban thermal environment vulnerability employing computational fluid dynamics (CFD) simulations at the meso- and microclimate scales. The analysis focused on Pyeongtaek City, Gyeonggi Province, which covers an area of approximately 40 km in length. A mesoclimate-scale CFD simulation was performed to assess large-scale thermal patterns, which led to the identification of Bijun-dong, Poseung-eup, and Jisan-dong as climate-vulnerable regions. These areas exhibit elevated temperatures, which can be attributed to their geographical features. A subsequent microclimate-scale CFD simulation covering a 5 km2 area in greater detail provided deeper insights into the urban thermal environment. The findings revealed pronounced urban heat island effects in all three regions. Exacerbated by their geographic characteristics and irregular building layouts, these make them particularly susceptible to heat waves. More than 50% of the analyzed areas were identified as climate-vulnerable zones with temperatures surpassing 35 °C at an elevation of 1.5 m above sea level. Based on the results of the study, we propose strategic technologies and guidelines for mitigating climate risks such as heatwaves, and offer recommendations for improving urban climate resilience.