도시 중심의 열을 낮추는 기본 원칙

UCL 연구자들이 수행한 새로운 연구에 따르면, 흰색으로 페인트를 칠하거나 반사 코팅을 적용한 냉각 루프는 태양열 패널과 녹색 루프보다 도시를 냉각시키고 열을 낮추는 데 더 효과적일 수 있다. 한편, 에어컨은 외부 온도를 1도 정도 높인다.

이 연구는 전 세계의 도시들이 기온 상승의 문제에 대처하고 있는 가운데 이루어졌다. 도시 지역은 일반적으로 인근의 시골 지역보다 더 따뜻하며, 이는 열파의 영향을 악화시키고 도시의 건강 위험을 증가시킨다.

유럽 위원회의 공동 연구 센터가 2003년부터 2020년까지 도시와 시골 지역의 지표면 온도 차이를 분석한 결과, 도시의 지표면 온도는 때때로 시골 지역보다 10-15도 높았다.

예를 들어, 런던의 경우, 주민들은 새로운 현실을 직면하고 있다. 기상 연구에 따르면, 지난 3십년 동안 런던은 30도 이상의 기온을 기록한 날이 116일이나 되었으며, 그 중 절반이 지난 10년 동안 발생했다.

连续적인 30도 이상의 기온은 더 흔해졌으며, 극한의 기온도 빈번해졌다. 런던에서는 지난 5년 동안 35도 이상의 기온을 기록한 날이 5일이나あった. 이러한 극한의 열은 열중증과 열고통의 위험을 높이고 기존의 건강 상태를 악화시킨다.

기후가 변함에 따라, 도시에 거주하는 사람들은 점점 더 기온 상승의 영향을 받게 된다. 도시들은 열을 가두어 도시 열도 섬 효과를 일으키며, 이는 주민들에게 심각한 건강 문제를引き起こ는다.

대규모의 세계 인구가 도시에서 거주하고 있기 때문에, 이러한 영향을 완화하기 위한 지속 가능한 해결책을 찾는 것이 중요하다. 도시 계획자, 디자이너, 의회, 정부는 모두 이러한 기온을 낮추기 위해 노력하고 있다.

일부를 수동적으로 냉각시키는 방법으로 탐索되는 방법에는 녹색 루프, 도시의 식생 확대, 냉각 루프 등이 있으며, 에어컨은 건물 내부를 냉각시키기 위한 적극적인 방법이다.

녹색 루프와 태양열 패널은 그렇게 효과적이지 않다

대도시 규모에서 건물 및 도로 수준의 개입이 기온에 미치는 영향을 비교하는 연구는 도시 관련 열로 인한 사망자와 질병이 증가함에도 불구하고 부족하다. 연구자들은 2018년 여름의 두 개의 더운 날, 7월 26일과 27일에 2m에서 공기 온도에 대한 9가지 개입의 영향을 모델링했다.

자세한 도시 기후 모델링과 수동 및 적극적인 개입의 실제 커버리지에 대한 최근 데이터를 사용하여, 연구는 대기 온도와 도시의 표면 에너지 균형(SEB)에 대한 이러한 열 적응 전략의 영향을 연구했다.

연구에 따르면, 태양열 패널과 녹색 루프를 모두 배치하는 것은 대규모로 기온을 낮추는 데 효과적이지 않았다. 그러나, 태양열 패널의 실用的 배치는 관련 에너지 소비를 상쇄할 수 있다고 연구에서 밝혔다.

태양열 패널과 광범위한 도로 수준의 식생은 약 0.3도 정도의 온도 하락을 가져왔다. 이러한 시스템은 매우 효과적이지 않지만, 여전히 환경적 이점을 제공한다.

태양광 패널은 주로 전기 공급원으로 사용되지만, 또한 감각적 열 흐름을 포착하여 온도를 낮추는 수동-적극적인 전략으로 사용될 수 있다.它们은 지붕의 알베도(반사율)를 증가시킴으로써 이를 수행한다.

식생이 있는 지붕은 야생 동물의 서식지와 물 배수와 같은 몇 가지 이점을 제공한다. 그러나, 녹색 지붕은 낮에는 냉각 효과를 제공하지만, 평균적으로는 온도에 거의 영향을 미치지 않는다.

연구에 따르면, 녹색 지붕의 온도에 대한 영향은 하루 종일 크게 변했다. 연구자들은 런던에서 가장 일반적인 식물인 sedum 식물을 사용하여 녹색 지붕을 모델링했지만, 다른 설계는 다른 효과를 가져올 수 있다.

하루 중 가장 더운 때, 광범위한 녹색 지붕의 채택은 도시 온도를 평균 0.5도 정도 낮출 수 있다. 그러나, 녹색 지붕은 밤에는 열을 유지하고 일몰 후에 방출함으로써 밤의 온도를 약 0.5도 정도 높인다.

도시에서 실제로 작동하는 것은 무엇인가?

지구 물리 연구 저널에 발표된 연구에서, 연구자들은 대기 온도와 표면 에너지 균형(SEB)에 대한 다양한 도시 열 관리 시스템의 열 효과를 테스트하기 위해 3D 도시 기후 모델을 사용했다. 이러한 시스템에는 다음이 포함되었다.

* 녹색 루프
* 지면 수준의 나무 식생
* 지붕의 태양열 패널
* 냉각 루프
* 에어컨

각 시스템의 전체 잠재적 영향을 평가하기 위해, 팀은 각 시스템을 광범위하게 채택하고 이론적으로 가능하다고 모델링했다.

모든 해결책 중에서, 냉각 루프는 2m 공기 온도에서 가장 큰 감소를 보였다. 냉각 루프는 다양한 재료로 만들어진 높은 반사율의 지붕을 구현하는 것을 포함한다.

모든 냉각 루프 개입은 온도 감소를 가져오며, 런던 남부와 동부에서 주요한 영향을 미친다. 광범위하게 도시 전역에서 채택할 경우, 냉각 루프는 평균 1.2도 정도의 온도 감소를 가져올 수 있다. 런던의 일부 지역은 최대 2도 정도의 온도 감소를 경험할 수 있다.

냉각 루프는 이중 이점을 제공한다.

* 외부 도시 환경을 냉각시키기 위해 열을 반사하는 대신 흡수한다.
* 건물 내부를 냉각시킨다.

연구에 따르면, 냉각 루프의 수평 방향은 위치에 따라 달라진다. 따라서, 도시의 중심과 중간 고층의 지역에 냉각 루프를 설치하면, 저층과 개방된 주거 지역은 냉각 효과를 경험할 수 있다.

에어컨의 부정적인 영향

기온이 상승함에 따라, 에어컨의 채택은 급격히 증가했다. 국제 에너지 기구(IEA)에 따르면, 글로벌 에어컨 판매는 1990년부터 2016년까지 3배 이상 증가했다.

에어컨은 건물 내부의 열을 흡수하고 외부로 방출하는 방식으로 작동한다. 그러나, 이 과정에서 외부 도시 환경을 더 따뜻하게 만든다.

연구에 따르면, 런던의 모든 건물의 내부 온도를 21도까지 유지하기 위해 에어컨을 사용하면, 도시 전역의 온도가 약 0.15도 정도 상승한다. 이는 도시의 중심 지역에서 최대 1도까지 상승할 수 있다.

연구자들은 에어컨이 건물 내부의 기온을 낮추는 데 효과적이지만, 외부 도시 환경을 더 따뜻하게 만들기 때문에, 에어컨의 사용을 줄이는 것이 중요하다고 강조했다.