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예전부터 도시환경문제는 도시화가 이루어짐과 동시에 사회문제로 제기되어 왔지만 도시개발은 도시환경을 고려하지 않고 무분별하게 발전되어 왔다. 이에 따른 도시의 환경오염이 인간들의 활동에 미치는 영향이 커짐에 따라 도시환경문제는 한층 더 고조되는 한편 도시기후변화에 대한 관심과 더불어 기상환경영향평가에 대한 관심 또한 점차 높아지고 있는 실정이다. 도시의 지속적인 발달은 도시 인구 집중화 및 도시 지표 및 토지이용 등의 변화를 심각하게 발생시키고 있다. 이러한 인공적인 개발로 인하여 도시의 내외적 경관변화 뿐만 아니라 지형 및 기온상승, 바람장의 변화 그리고 대기오염 물질의 증가 등 여러 가지 요소가 복합적으로 도시지역의 국지기후 변화를 초래하게 된 것이다.

대규모 토지이용도 변경이 도시 기상환경에 미치는 영향을 분석하는 많은 연구가 있었다. 이러한 도심 지역의 환경변화의 분석을 위해 기온, 상대습도, 풍속, 풍향, 강수량 등의 기상요소를 이용한 많은 연구들이 수행되었다(Landsberg, 1981; Honjo et al., 2002; Ren et al., 2008; Saaroni and Ziv, 2010). 또한 도심하천복원으로 인한 영향으로 순복사량에 대한 현열의 비율이 줄어들고 기온의 저감효과가 있었다(Kim et al., 2008). Lengfeld and Ament(2012)은 토지이용도와 풍속 그리고 여러 환경조건이 기온, 비습, 지표온도에 미치는 영향을 분석하였다.

도시화를 평가하는 방법으로 주로 도시열섬강도(Urban Heat Island Intensity)가 쓰인다. 일반적으로 도시열섬강도는 도시와 교외 지역의 지표 기온 차이로 정의된다. 도시열섬강도는 도시의 크기, 도시의 에너지 소비량, 지리적 위치, 월, 계절, 종관 기상 조건 등 많은 요소들에 영향을 받는다(e.g., Oke, 1982; Yague et al., 1991; Montavez et al., 2000). Chow and Svoma(2011)는 도시열섬강도에서 교외지역의 정의가 분명하지 않은 문제점을 해결하기 위해 기온의 증가율과 감소율을 이용하여 도시화 효과를 설명하기도 했다. 하지만, 대부분 수십 년간의 기상자료를 바탕으로 장기간의 변화를 살펴보는 연구가 많았다.

대규모 지표 형질의 변화가 있는 도시 지역에서의 기상환경영향평가를 위해서는 우선 정밀한 지표환경분석이 수행되어야 한다. 그러기 위해서는 도시는 물론 그 주변 지역에 이르기까지 조밀한 기상관측망이 필요하다. 종래에는 지상의 고정기상 관측 자료를 토대로 기상현상을 규명하여왔으나 국내의 경우 기상관측망의 밀도가 도시지역의 기상 특성을 파악하기에 충분할 만큼 조밀하지 못한 실정에 있다. 또한 대부분의 기상관측소 위치가 도심과 산업시설 등으로부터 떨어져 있고 시가지보다 높은 해발고도에 자리 잡고 있음으로 관측지점의 기온이 갖는 지역적 대표성이 문제가 되고 있다. 이에 대규모 개발 지역인 은평구 뉴타운에 조밀한 온습도 관측망을 구축하여 재개발 전·후 기상환경을 관측하였고 이를 통해 도시 재개발이 국지기후에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다.

은평구 뉴타운 개발 지역은 1971년부터 30년 이상 건축 제한으로 개발이 되지 않은 곳이었다. 서울시는 은평구 지역을 신시가지형 시범 뉴타운으로 선정하고, 지역간 격차의 해소, 난 개발 방지, 주택문제 해결, 교육환경의 격차 해소, 일자리 창출 및 경기부양 효과를 도모하기 위하여 2002년 10월부터 2011년 10월까지 전체 면적 3,492,421 m²에 대하여 주택건설을 위주로 하는 대규모 개발 사업을 시행하였다. 개발 지역의 위치는 서울특별시 은평구 진관내ㆍ외동과 구파발동 일대이며, 북쪽으로는 창능천(약 30 m의 폭)이 동서로 뻗어 흐르고 서쪽에는 남북으로 뻗어 있는 1번 국도가 지나고 있다. 동쪽은 북한산 국립공원이 위치해 있으며 남쪽으로는 서울시 시내가 시작된다. 전체 개발 지역은 다시 3개의 지구로 나뉘어져 있다. 1지구는 진관내동 지역이 해당되는데 창능천을 북쪽 경계로 하고 있어 전체 개발 지역에서 가장 북쪽에 위치하고 있다. 2002년부터 2008년까지가 1지구의 개발 사업기간으로 되어 있다. 2지구는 대부분 진관외동지역에 하며 전체 개발지역에서 남쪽에 위치해 있고 1지구와의 사이에는 진관근린공원을 두고 있다. 2지구의 개발 사업기간은 2004년부터 2009년까지이다. 3지구는 구파발동과 진관외동으로 되어 있는데 서쪽과 동쪽 지역으로 나눠져 그 사이에 2지구가 있다. 3지구의 서쪽은 1번 국도가 지나가고, 동쪽은 북한산 자락으로 연결된다. 3지구의 개발 사업기간은 2005년부터 2011년까지이다. Figure 1은 은평뉴타운 지역 개발 전과 개발 후의 항공사진이다.

Fig. 1. 
The aerial photograph (a) before (2002) and (b) after the construction (2010).

2007년 3월부터 은평구 뉴타운 개발 지역 내 9개 지점을 정하고 디지털 온습도계(3641-20, Hioki)를 이용하여 기온 및 상대습도를 관측하였다. 관측기기의 자세한 설명은 Table 1에 나타내었다. 각 지점들의 특징을 살펴보면 P1, P4, P5, P7 지점은 종교지역에 설치되어 상대적으로 다른 지점보다 식생의 비율이 높다. P2, P3 지점은 개발 전에는 여러 동의 비닐하우스로 이루어진 원예단지가 조성되었던 곳이었다가 개발이 진행되면서 도로와 인접하여 가장 큰 변화가 예상되는 지점이다. P6, P8, P9 지점은 주변에 식생보다 높은 건물이 있고, 개발 지역과 10 m 이내에 위치해 있다(Fig. 2). Table 2에 각 지점의 정보를 표시하였다. 자료는 15분 간격으로 관측되었다. 분석에 사용된 자료는 2007년 3월부터 2010년 2월의 자료를 사용하였고 수집율이 90% 미만인 자료는 분석에서 제외시켰다. 각 연도별 계절의 연속성을 고려하기 위해 2007년은 2007년 3월~2008년 2월, 2008년은 2008년 3월~2009년 2월, 2009년은 2009년 3월~2010년 2월로 관측자료를 구분하였다.

Fig. 2. 
Distribution of meteorological observation sites in the Eunpyeong experiment area (○: non-development area, □: development area).

대규모 재개발 지역인 서울 은평구 뉴타운 개발 지역에 관측망을 구축하고 2007년 3월부터 2010년 2월까지 9개 지점에서 기온 및 상대습도를 관측하였다. 이 관측자료를 이용하여 도시개발이 기상환경에 미치는 영향을 분석하였다. 연구지역은 대규모 토지이용도의 변화로 분석기간 동안 기온과 상대습도의 변동폭이 점차 커지고 있었다. 뉴타운 지역 내의 기온과 상대습도의 변화는 크게 개발중심지와 외곽지역으로 구분하여 설명할 수 있다. 개발과정으로 인해 토지피복 및 건물의 변화가 생긴 지역은 기온은 높아졌고, 반대로 상대습도는 낮아짐을 확인하였다. 외곽지역에 위치한 지점들은 상대적으로 개발의 영향은 적고, 식생의 영향으로 개발중심지역만큼 기온과 상대습도의 변화가 크지 않았다. 이는 각 지점의 토지이용도에 가장 큰 영향을 받은 것으로 보여진다. 뉴타운 지역 내 지점간의 변화 뿐 아니라 교외지역과의 비교를 위해 고양 AWS지점과 기온 차이를 분석하였다. 교외지역과의 기온 차이는 2007년에 0.1^oC에서 2009년에 0.46^oC로 시간이 갈수록 점점 커지고 있었고, 여름에 작고 겨울에 크게 나타났다. 지점 간의 차이는 있지만 전체 지점에서 재개발로 인한 기온상승효과를 확인할 수 있었고, 교외 지역과 최대 2^oC 이상 차이가 났었다. 은평뉴타운과 교외지역의 최저기온차는 개발중심지에 위치한 지점들이 증가추세를 보여 도시개발이 최저기온의 증가에 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.

도시재개발에 의한 기상환경변화를 확인하기 위해서는 환경변화 전후의 관측자료와 장기간의 안정적인 자료수집이 중요하다. 향후 조밀한 관측지점과 다양한 기상요소를 이용하여 개발효과에 대한 영향평가가 필요하다.