KR101943759B1 - 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법 및 장치가 개시된다. 활용정보 추출 장치는, 지표면 형상 입력자료 중 건물높이 정보를 나타내는 제1 형상자료, 식생의 높이 정보를 나타내는 제2 형상자료, 식생지역 중 수관 하부의 높이정보를 나타내는 제3 형상자료를 구축하는 지표면 형상자료 구축부와, 지표면 속성자료인 하늘시계지수(Sky View Factor)를 산출하는 지표면 속성자료 산출부와, 모의 시간에 입력되는 기상자료를 구축하는 기상자료 구축부와, 그림자패턴 분석을 통해 각 격자 지점의 일조시간 차이와 주변 구조물에 의한 영향을 분석하여 산출하는 그림자유무 자료 산출부와, 지표면 형상자료 구축부, 지표면 속성자료 산출부, 기상자료 구축부 및 그림자유무 자료 산출부를 통해 구축된 자료를 이용하여 복사량 및 평균복사온도를 모의하는 평균복사온도 모의부를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예는 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법 및 장치에 관한 것이다.
극한기상으로서의 폭염 및 열대야 빈도의 증가는 피할 수 없으며, 이에 대한 연구개발이 수행되고 있다. 폭염은 주간 일 최고기온을 기준으로 하여 주의보 및 경보로 알림을 하는데 이는 폭염과 관련한 종관기상장의 영향을 받는다. 열대야는 주간동안 도시를 지배하고 있는 기상장으로부터 지표면이 가열되어 저장되었던 열에너지가 일몰 후 냉각에 의해 방출이 될 때 나타나는 현상이다. 이러한 열대야는 입체적 부피가 큰 도시에서는 그 열 저장량이 비도시지역보다 상대적으로 크게 나타나 도시 열대야가 더 큰 문제로 지적된다.
이와 같이, 도시지표면 및 기후변화에 따라 미래의 폭염 및 열대야에 대해 시민을 보호하기 위해 대응활동들이 수행되고 있으며, 적절한 대응 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 실제 기상자료로부터 복잡한 도시지표면의 입체적구성(건물, 식생, 도로의 형상)과 표면재질(아스팔트, 콘크리트, 유리, 식생, 물)에 따라 복사량을 산정하여 보행자높이에서의 평균복사온도를 산정하고 그 결과를 검증 및 활용하는 기술을 개발하여, 도시의 폭염저감 활동 및 기후변화 완화정책에 활용하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 장치는, 지표면 형상 입력자료 중 건물높이 정보를 나타내는 제1 형상자료, 식생의 높이 정보를 나타내는 제2 형상자료, 식생지역 중 수관 하부의 높이정보를 나타내는 제3 형상자료를 구축하는 지표면 형상자료 구축부; 지표면 속성자료인 하늘시계지수(Sky View Factor)를 산출하는 지표면 속성자료 산출부; 모의 시간에 입력되는 기상자료를 구축하는 기상자료 구축부; 그림자패턴 분석을 통해 각 격자 지점의 일조시간 차이와 주변 구조물에 의한 영향을 분석하여 산출하는 그림자유무 자료 산출부; 및 상기 지표면 형상자료 구축부, 상기 지표면 속성자료 산출부, 상기 기상자료 구축부 및 상기 그림자유무 자료 산출부를 통해 구축된 자료를 이용하여 복사량 및 평균복사온도를 모의하는 평균복사온도 모의부;를 포함한다.
일실시예에서, 상기 지표면 형상자료 구축부는 태양복사가 차단되는 높이를 계산하기 위해 상기 제3 형상자료에서 식생높이를 상기 지표면 형상 입력자료에서의 1/4값으로 계산하여 적용할 수 있다.
일실시예에서, 상기 지표면 속성자료 산출부는 지형과 건물높이 및 식생높이 정보를 이용해 동서남북 방향의 하늘시계지수와 이를 평균한 평균하늘시계지수를 계산할 수 있다.
일실시예에서, 상기 기상자료는 연, 월, 일, 시에 대한 시간자료와 기온, 상대습도, 전천일사, 산란일사, 직달일사에 대한 값들을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법은, 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감을 위한 활용정보 추출 방법으로서, 지표면 형상 입력자료 중 건물높이 정보를 나타내는 제1 형상자료, 식생의 높이 정보를 나타내는 제2 형상자료, 식생지역 중 수관 하부의 높이정보를 나타내는 제3 형상자료를 구축하는 제1 단계; 지표면 속성자료인 하늘시계지수(Sky View Factor)를 산출하는 제2 단계; 모의 시간에 입력되는 기상자료를 구축하는 제3 단계; 그림자패턴 분석을 통해 각 격자 지점의 일조시간 차이와 주변 구조물에 의한 영향을 분석하여 산출하는 제4 단계; 및 상기 제1 내지 제4 단계들을 통해 구축된 자료를 이용하여 복사량 및 평균복사온도를 모의하는 제5 단계를 포함한다.
전술한 본 발명의 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법 및 장치를 이용하면, 태양복사모델을 활용하여 복사플럭스 및 평균복사온도를 계산하는 체계를 구축하고, 이를 통해서 하늘시계지수, 그림자유무정보, 기상자료(기온, 습도, 일사량 등), 지표면의 건물이나 식생으로부터 반사되어 다시 입사되는 플럭스를 계산하여 최종적으로 보행자높이에서의 평균복사온도를 산출할 수 있다. 또한, 산출결과로부터 시간별 고온지역을 추출하고, 추출된 지역에 열저감 완화를 위한 활동요소(가로수 식재, 클린로드, 쿨루프 등)를 적용하여 그 효과를 분석하고 결과를 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 장치(이하, 간략히 '정보 추출 장치'라 한다)에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1의 정보 추출 장치에 채용할 수 있는, 지표면 속성자료인 하늘시계지수를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 도 1의 정보 추출 장치에 채용할 수 있는, 복사량모의 검증 결과를 수치화한 예시도이다.
도 4는 도 1의 정보 추출 장치에 의해 제공할 수 있는, 실제기상조건이 반영된 도로 지면복사온도 예측정보 자료에 대한 예시도이다.
도 5는 도 1의 정보 추출 장치를 사용하여 제공할 수 있는, 도시열섬 대응사업를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 도 1의 정보 추출 장치에 채용할 수 있는, 지표면 속성자료인 하늘시계지수를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 도 1의 정보 추출 장치에 채용할 수 있는, 복사량모의 검증 결과를 수치화한 예시도이다.
도 4는 도 1의 정보 추출 장치에 의해 제공할 수 있는, 실제기상조건이 반영된 도로 지면복사온도 예측정보 자료에 대한 예시도이다.
도 5는 도 1의 정보 추출 장치를 사용하여 제공할 수 있는, 도시열섬 대응사업를 설명하기 위한 예시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 장치(이하, 간략히 '정보 추출 장치'라 한다)에 대한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 정보 추출 장치(100)는, 지표면 형상자료 구축부(110), 지표면 속성자료 산출부(120), 기상자료 구축부(130), 그림자유무 자료 산출부(140) 및 평균복사온도 모의부(150)를 포함하며 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보를 추출할 수 있다.
지표면 형상자료 구축부(110)는 지표면 형상 입력자료 중 건물높이 정보를 나타내는 제1 형상자료(Building_DEM), 식생의 높이 정보를 나타내는 제2 형상자료(Vegetatin_DEM), 식생지역 중 수관 하부의 높이정보를 나타내는 제3 형상자료(Trunk_DEM)을 구축할 수 있다.
지표면 속성자료 산출부(120)는 지표면 속성자료인 하늘시계지수(Sky View Factor)를 산출할 수 있다.
기상자료 구축부(130)는 모의 시간에 입력되는 기상자료를 구축한다. 기상자료는 연, 월, 일, 시에 대한 시간자료와 기온, 상대습도, 전천일사, 산란일사, 직달일사에 대한 값들을 포함할 수 있다.
그림자유무 자료 산출부(140)는 그림자패턴 분석을 통해 각 격자 지점의 일조시간 차이와 주변 구조물에 의한 영향을 상세히 분석하여 산출할 수 있다.
평균복사온도 모의부(150)는 지표면 형상자료 구축부(110), 지표면 속성자료 산출부(120), 기상자료 구축부(130) 및 그림자유무 자료 산출부(140)를 통해 구축된 자료를 이용하여 복사량 및 평균복사온도를 모의할 수 있다.
전술한 정보 추출 장치(100)는 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있다. 또한, 정보 추출 장치(100)는 프로세서와 메모리를 구비할 수 있다. 이 경우, 전술한 구성부들(110 내지 130) 중 적어도 하나 이상은 메모리에 저장되고 프로세서에 의해 수행되어 해당 기능을 수행하도록 구현될 수 있다.
또한, 정보 추출 장치(100)의 적어도 하나의 구성부는 소프트웨어적인 구성으로 컴퓨터에서 처리 가능한 프로그램으로 제작 가능하다. 즉, 본 실시예의 정보 추출 장치(100)에 포함되는 구성부는 소프트웨어 또는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 FPGA(field programmable gate array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 하드웨어 구성요소로 구현될 수 있다.
또한, 정보 추출 장치(100)의 적어도 하나의 구성부는, 상술한 소프트웨어 또는 하드웨어로 한정되지는 않고, 적어도 하나의 구성부는 중앙처리장치나 프로세서에 의해 어드레싱 가능한 적어도 하나의 저장 매체에 저장되도록 구현될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 인체를 둘러싸고 있는 불균일한 주변 표면의 단파 및 장파 속(flux)의 총 합인 평균복사온도를 모의하는 체계를 제공할 수 있고, 이 체계로부터 지상 1.1m에서의 복사량 정보를 산출하여 도시 내 상세 고온지역을 추출하고, 열을 저감하기 위한 활용기술개발 및 효과를 분석하는 기술개발에 기여할 수 있다.
이하에서는 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 정보 추출 장치에 채용할 수 있는, 지표면 속성자료인 하늘시계지수를 설명하기 위한 예시도이다. 도 3은 도 1의 정보 추출 장치에 채용할 수 있는, 복사량모의 검증 결과를 수치화한 예시도이다. 도 4는 도 1의 정보 추출 장치에 의해 제공할 수 있는, 실제기상조건이 반영된 도로 지면복사온도 예측정보 자료에 대한 예시도이다. 도 5는 도 1의 정보 추출 장치를 사용하여 제공할 수 있는, 도시열섬 대응사업를 설명하기 위한 예시도이다.
본 실시예에 따른 정보 추출 장치는 지표면 형상자료를 구축할 수 있다.
정보 추출 장치는 지표면 형상 입력자료 중 건물높이 정보를 나타내는 'Building_DEM', 식생의 높이 정보를 나타내는 'Vegetation_DEM', 식생지역 중 수관 하부의 높이정보를 나타내는 'Trunk_DEM'을 구축할 수 있다. Trunk_DEM의 경우 식생높이의 1/4값으로 계산하여 적용할 수 있고, 이것은 태양복사가 차단되는 높이를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 구축이 완료되면, 목적에 맞게 구축되었는지 검사를 할 수 있으며, 그 경우 항공사진 정사영상 등을 이용하여 모델영역에 대한 전반적인 환경과 입력자료 구축결과에 대한 평가를 수행할 수 있다.
또한, 정보 추출 장치는 지표면 속성자료를 산출할 수 있다.
정보 추출 장치는 도 2에 도시한 바와 같이 지표면 속성자료인 하늘시계지수(Sky View Factor)를 산출할 수 있다. 또한, 지형과 건물높이, 식생높이 정보를 이용해 동서남북 방향 SVF와 이를 평균한 SVF를 계산할 수 있다. SVF는 건물, 지형, 식생높이에 따라 다르게 나타난다. 또한, SVF가 높을수록 주변 피복물의 영향없이 낮동안의 태양복사가 온전하게 도달할 수 있으며, 야간에 지표복사량 방출에 영향을 미치게 된다. 본 실시예에서는 이러한 SVF를 고려하여 지표면 속성자료를 산출한다.
또한, 정보 추출 장치는 기상자료를 구축할 수 있다.
기상자료는 모의 시간마다 입력되는 값으로서, 연, 월, 일, 시에 대한 시간자료와 기온, 상대습도, 전천일사, 산란일사, 직달일사에 대한 값들이 구축되어야한다. 기상청 등의 관계 기관에서 운영하는 자동관측지점에서 관측된 시간별 데이터로 시간, 대기온도, 상대습도, 전천일사 정보를 받아 이용할 수 있다. 표 형태의 기상자료는 규칙에 맞춰 작성되어야 모델에 반영할 수 있다. 따라서, 기상자료 적용은 하루 동안의 대기온도, 상대습도, 전천일사 변동을 대표하는 일변동 자료를 이용할 수 있으며, 구름으로 인한 일사량 감소가 나타나는 일시는 모의시간에서 제외할 수 있다.
또한, 정보 추출 장치는 그림자유무 자료를 산출할 수 있다.
동쪽에서 해가 뜨면서 지표구조물의 서쪽방향으로 그림자가 생기며, 낮동안의 그림자효과로 인한 일사량 감소는 평균복사온도에도 영향을 미친다. 따라서, 본 실시예에 따른 정보 추출 장치는 30분 간격의 상세한 그림자패턴 분석을 통해 각 격자 지점의 일조시간 차이와 주변 구조물에 의한 영향을 상세히 분석하여 산출할 수 있다.
또한, 정보 추출 장치는 위에서 산출된 자료들에 기초ㅎ여 복사량 및 평균복사온도를 모의할 수 있다.
본 실시예에서 단파복사속과 장파복사속은 모델을 통해 직달일사, 산란일사, 전천일사와 도시 지표면의 물리적 상호작용에 대한 관계가 모의됨으로써 산출될 수 있다. 이를 나타내면 다음의 [수학식 1-4]와 같다.
[수학식 1-4]
수학식 1-4에서, 
는 도시의 특정 위치에 유입되는 단파복사를 나타내고, 
, 
및 G는 각각 직달일사, 산란일사 및 전천일사를 나타낸다. 
는 행렬 i×j 위치에서 그림자의 유(0), 무(1) 판정을 위한 Boolean 값이며 η는 태양고도(지평면과 태양이 이루는 각)을 나타낸다. 또한, 
는 행렬 i×j 위치에서의 하늘시계인자(sky view factor, SVF)를 나타낸다. 이것은 Ratti와 Richens(1999)에 의해 개발된 래스터 기반 계산방법을 적용할 수 있다.
또한, 수학식 1-4에서, 
는 둘러싸고 있는 모든 표면의 평균 알베도(0.15)를 나타낸다. 위에서 세번째 수학식(수학식 3)은 직달일사 및 산란일사 속(flux)과 지표에 의한 반사일사(reflected radiation)를 단순화하여 기술하고 있다. 지표에 도달한 직달일사 중 표면에 의해 반사되어 밖으로 빠져나가는 량은 수학식 2를 통해 추정될 수 있다.
또한, 수학식 1-4에서 
는 Stefan-Boltzmann 상수(5.67×10-8Wm-2K-4)이다. 단파복사속은 직달일사, 산란일사, 전천일사를 입력 자료로 사용될 수 있다.
다음으로, 보행자 위치에서의 3차원 장파, 단파 복사량의 시간 변화와 평균복사온도 결과를 산출하는데, 그 과정은 다음과 같다. 평균복사온도(mean radiant temperature, Tmrt)는 인체와 복사를 통해 열을 교환하는 주변 표면의 평균온도로 인체를 둘러싸고 있는 불균일한 주변 표면의 단파 및 장파 속(flux)의 총 합을 통해 기술된다. Tmrt의 계산을 위해서는 3차원의 장파(longwave) 및 단파(shortwave) 복사 영역을 모두 합한 평균복사속밀도(mean radiant flux density, Sstr) 요인들 및 개인별 흡수요인들이 필요하다.
평균복사속밀도는 다음의 수학식 5를 통해 계산될 수 있다.
[수학식 5]
수학식 5에서, 
와 
는 6방향(동서남북-상하) 각각에서의 장파와 단파의 복사속(radiation flux)이며 
는 사람과 주위를 둘러싸고 있는 표면들의 각 요인들(angular factors)로 동/서/남/북 방향의 복사속에서는 0.22로 상/하 방향의 복사속에는 0.06을 부여하고 있다. 
는 단파흡수계수(0.7), 
는 인체의 흡수율(0.97)이다. 
을 구하면 식 (2)의 Stefan-Boltzmann 법칙을 통해 
가 계산된다.
[수학식 6]
다음으로, 정보 추출 장치는 복사량모의를 검증할 수 있다.
검증은 넷 라디오미터(Net radiometer)를 이용할 수 있다. 넷 라디오미터를 이용한 복사량 검증은 단파복사 및 장파복사의 경우에 수행될 수 있다. 관측된 복사량과 모의된 복사량의 검증은 겨울과 여름 각각 맑은 날과 흐린 날에 대해 수행되었고 그 검증지표는 도 3에 도시한 바와 같이 R2와 RMSE(Root Mean Square Error)로 수치화할 수 있다.
도 3에서 알 수 있듯이, 총 4가지 사례일에 대한 매 시간 복사량 값을 이용하여 'Lindberg et al, 2008'과 같은 표본 개수로(n=96) 산포도를 분석한 결과, R2 값이 상향단파복사 0.97, 하향단파복사 0.94, 상향장파복사 0.98, 하향장파복사 0.93으로 모두 높은 상관관계를 보이는 것을 확인할 수 있다.
전술한 실시예에 의하면, 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출하여 제공할 수 있다. 또한, 추출된 정보를 이용하여 평균복사온도의 고온지역 분포를 산출할 수 있으며, 해당지역이 고온으로 나타나는 원인을 분석할 수 있다. 즉, 같은 도시의 지표면에서, 같은 기온의 조건이라도 주변의 환경이나 구조물, 지표이용 특성에 따라 그 편차는 다르게 나타난다. 도 4에 도시한 바와 같이 고온(빨간색)으로 나타나는 지역에 대해서는 열 저감을 위한 대응방안이 필요하며, 그 대응방안의 시행으로 인한 열저감 효과를 분석할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 의하면, 본 발명은 도시에서 열 저감방안으로 장기적 및 단기적 대응을 수립하여 진행하는데 활용될 수 있다. 일례로, 도 5에 도시한 바와 같이 도시 지표면 보행자 높이에서의 상세한 복사량 산출 정보에 기초하여 가로수 식재, 그늘막 설치 등의 대응을 수행할 수 있다. 가로수 식재는 장기적 대응에 해당하고 그늘막 설치는 단기적 대응에 해당할 수 있다. 이러한 활동요소를 시행함으로써 지표면에서 사람이 받을 수 있는 복사량의 감소를 분석할 수 있으며, 열쾌적도를 평가할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의하면, 다음과 같은 작용효과를 얻을 수 있다:
- 상세화: 도시 지표면에서 보행자높이에서의 복사량을 상세화함.
- 정확도: 관측과 모의된 단파, 장파 복사량의 검증수치가 R2의 경우, 상향단파복사 0.97, 하향단파복사 0.94, 상향장파복사 0.98, 하향장파복사 0.93으로 나타났고, RMSE의 경우, 상향단파복사는 8.78 W/m2, 하향단파복사 25.53 W/m2, 상향장파복사 25.84 W/m2, 하향장파복사 25.81 W/m2로 높은 정확도를 나타냈다.
- 효과: 통상 수치모델(500m해상도)에서는 도시지표면을 물리과정 등을 상세하게 반영하지 않으나, 본 실시예에서는 예보 또는 관측되는 기상자료에 따라 지표면에서 영향받을 수 있는 요소들을 고려하여 2m ~ 10m 해상도로 정보화한다. 이는 도시의 고온지역을 추출하여 정보화하여 도시의 열 저감 대응책 제시와 그 활동요소에 의한 효과분석에 활용될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법 및 장치로 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감 위한 활용정보 추출 방법이나 장치를 이용하는 평균복사온도 산출 방법으로 구현될 수 있다.
전술한 경우, 평균복사온도 산출 방법은, 평균복사온도 산출을 위한 대상지를 선정하는 단계; 상기 대상지에 관한 정보를 수집하는 단계; 상기 평균복사온도 산출을 위한 모델을 구축하는 단계; 및 상기 수집된 정보를 상기 구축된 모델에 적용하여 모델링하는 단계를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 상기 대상지를 선정하는 단계는, 상기 대상지의 지리적 위치, 모델의 규모를 결정할 범위 및 해상도에 대한 계획을 포함할 수 있고, 상기 대상지에 관한 정보는, 도시지리정보 및 기상자료를 포함할 수 있고, 상기 모델은, 1차원 모델, 2차원 모델 및 3차원 모델을 포함할 수 있다. 그리고 상기 복사온도 산출 방법은, 상기 모델링에 의해 산출된 평균복사온도를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 전술한 경우, 도시지리 정보의 수집에는, 1차원 모델의 경우 어안렌즈 촬영장비, 나침반, 수평계, 경위도와 높이 자료를 구하기 위한 GPS 장치가 이용되고, 2차원 모델의 경우 지형, 건물, 식생 등의 도시 형태 입력 요소가 이용되고, 3차원 모델의 경우 항공 하이다 자료로부터 지면분류 과정을 거쳐 산출된 3차원 점군분류 결과가 이용될 수 있다.
또한, 상기 1차원 모델은, 특정 지점에 대한 계산 모델로서 어안렌즈를 기반으로 촬영된 영상을 이용해서 지점 주변의 인자들을 입력 및 계산하고, 상기 2차원 모델은, 행렬로 정리된 지리정보 자료를 이용하여 공간적 분포를 계산하고 활용하는 모델로서 지리적 위치, 고해상도의 지면정보 자료 및 기상관측자료가 이용될 수 있다.
또한, 상기 모델링하는 단계는, 3차원 복사 속(flux), 그림자 패턴 변화, 그로 인한 평균복사온도의 시간적-공간적 변화를 수치적으로 모의하는 2차원 모델을 모델링할 수 있다. 상기 모델링하는 단계는, 평균복사밀도 요인들 및 개인별 흡수요인들로 구성되는 평균복사온도에 관한 모델을 모델링할 수 있다. 여기서, 평균복사온도는, 인체를 둘러싸고 있는 불균일한 주변 표면의 단파 및 장파 속(flux)의 총 합을 통해 기술될 수 있다. 단파 및 장파 속(flux)의 총합은, 식생과 건물의 하늘시계지수(Sky view factor), 그림자효과, 지형에 의한 지면시계지수(Ground view factor), 매 시간별 기온, 습도, 일사량 자료를 이용하여 계산될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Claims (5)
- 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감을 위한 활용정보 추출 장치로서,
지표면 형상 입력자료 중 건물높이 정보를 나타내는 제1 형상자료, 식생의 높이 정보를 나타내는 제2 형상자료, 식생지역 중 수관 하부의 높이정보를 나타내는 제3 형상자료를 구축하는 지표면 형상자료 구축부;
상기 지표면 형상 입력자료 중 지형과 건물높이, 식생높이 정보를 토대로 지표면 속성자료인 동서남북 방향 하늘시계지수(Sky View Factor, SVF)와 상기 동서남북 방향 SVF를 평균한 평균 SVF를 산출하는 지표면 속성자료 산출부;
자동관측지점에서 관측된 시간별 데이터로서 모의 시간에 입력되는 기상자료를 미리 지정된 규칙에 맞게 구축하는 기상자료 구축부-상기 기상자료는 모의 시간에 입력되는 값으로 연, 월, 일, 시에 대한 시간자료와 기온, 상대습도, 전천일사, 산란일사, 직달일사에 대한 값들을 포함함-;
그림자패턴 분석을 통해 각 격자 지점의 일조시간 차이와 주변 구조물에 의한 영향을 분석하여 산출하는 그림자유무 자료 산출부; 및
상기 지표면 형상자료 구축부, 상기 지표면 속성자료 산출부, 상기 기상자료 구축부 및 상기 그림자유무 자료 산출부를 통해 구축된 자료를 이용하여 복사량 및 평균복사온도를 모의하는 평균복사온도 모의부-여기서, 상기 평균복사온도는 인체와 복사를 통해 열을 교환하는 주변 표면의 평균온도로 인체를 둘러싸고 있는 불균일한 주변 표면의 단파 및 장파 속(flux)의 총 합을 통해 표현되고, 상기 평균복사온도의 계산은 3차원의 장파(longwave) 및 단파(shortwave) 복사 영역을 모두 합한 평균복사속밀도(mean radiant flux density, Sstr) 요인들 및 개인별 흡수요인들에 기초하여 수행됨-;를 포함하며,
상기 지표면 형상자료 구축부, 상기 지표면 속성자료 산출부, 상기 기상자료 구축부, 상기 그림자유무 자료 산출부 및 상기 평균복사온도 모의부는 소프트웨어 모듈 형태로 메모리에 저장되고 상기 메모리에 연결되는 프로세서에 의해 실행되는 활용정보 추출 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 지표면 형상자료 구축부는 태양복사가 차단되는 높이를 계산하기 위해 상기 제3 형상자료에서 식생높이를 상기 지표면 형상 입력자료에서의 1/4값으로 계산하여 적용하는, 활용정보 추출 장치. - 삭제
- 삭제
- 소프트웨어 모듈을 저장하는 메모리와 상기 메모리에 저장된 프로그램을 수행하는 프로세서를 구비한 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 도시 상세 복사량모의를 통한 고온지역 열저감을 위한 활용정보 추출 방법으로서,
상기 소프트웨어 모듈에 포함되는 지표면 형상자료 구축부에 의해, 지표면 형상 입력자료 중 건물높이 정보를 나타내는 제1 형상자료, 식생의 높이 정보를 나타내는 제2 형상자료, 식생지역 중 수관 하부의 높이정보를 나타내는 제3 형상자료를 구축하는 제1 단계;
상기 소프트웨어 모듈에 포함되는 지표면 속성자료 산출부에 의해, 상기 지표면 형상 입력자료 중 지형과 건물높이, 식생높이 정보를 토대로 지표면 속성자료인 동서남북 방향 하늘시계지수(Sky View Factor, SVF)와 상기 동서남북 방향 SVF를 평균한 평균 SVF를 산출하는 제2 단계;
상기 소프트웨어 모듈에 포함되는 기상자료 구축부에 의해, 자동관측지점에서 관측된 시간별 데이터로서 모의 시간에 입력되는 기상자료를 미리 지정된 규칙에 맞게 구축하는 제3 단계-상기 기상자료는 모의 시간에 입력되는 값으로 연, 월, 일, 시에 대한 시간자료와 기온, 상대습도, 전천일사, 산란일사, 직달일사에 대한 값들을 포함함-;
상기 소프트웨어 모듈에 포함되는 기상자료 구축부에 의해, 그림자패턴 분석을 통해 각 격자 지점의 일조시간 차이와 주변 구조물에 의한 영향을 분석하여 산출하는 제4 단계; 및
상기 소프트웨어 모듈에 포함되는 평균복사온도 모의부에 의해, 상기 제1 내지 제4 단계들을 통해 구축된 자료를 이용하여 복사량 및 평균복사온도를 모의하는 제5 단계를 포함하며,
상기 평균복사온도는 인체와 복사를 통해 열을 교환하는 주변 표면의 평균온도로 인체를 둘러싸고 있는 불균일한 주변 표면의 단파 및 장파 속(flux)의 총 합을 통해 표현되고,
상기 평균복사온도의 계산은 3차원의 장파(longwave) 및 단파(shortwave) 복사 영역을 모두 합한 평균복사속밀도(mean radiant flux density, Sstr) 요인들 및 개인별 흡수요인들에 기초하여 수행되는 활용정보 추출 방법.
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