KIEAE Journal

공개공지는 도시민에게 쾌적한 환경 제공을 목표로 다중이 이용가능 하도록 건축물에 일정공간을 개방하는 것으로 1991년 건축법에 공개공지 제도가 도입되었다.

현행 ｢건축법｣에서는 공개공지란 지역의 환경을 쾌적하게 조성하기 위하여 연면적 합계가 5,000㎡ 이상인 문화 및 집회시설, 종교시설, 판매시설, 운수시설, 업무시설 및 숙박시설의 대지면적 10%이하 범위에서 조성하는 소규모 휴식공간으로 정의하고 있다(건축법 제43조, 2009).

공개공지 제도가 도입된 이래로 2018년 서울특별시에 조성된 공개공지는 총 1,587개소로 면적은 996,146㎡이며, 이는 여의도 면적의 약 4.3배에 해당하는 규모이다.

공공을 위해 조성하는 목적으로 공개공지는 앞으로 꾸준히 증가할 예정이나 도심의 공공 공간으로서의 역할을 하지 못하고 단순한 건축허가 및 인센티브를 위한 수단으로 조성되고 있다. 예를 들어 공개공지 조성 이후에는 유지 및 관리가 제대로 이루어지지 않아 낙후되는 경우가 빈번하며, 관리소홀, 사유화를 앞세운 출입통제, 불법주차 등 오히려 도시환경을 저해하는 요소로 발생하기도 한다.

최근 서울시는 이러한 실태에 문제를 해결하고자 공개공지의 질적 수준을 향상시키기 위하여 다양한 노력을 시도하고 있다. 노후 및 기능 저하로 시민이용도가 떨어지는 공개공지에 시민편의를 위한 벤치 등 편의시설을 보강 및 설치하여 공개공지 이용 활성화를 목표로 2013년부터 ‘공개공지 되살리기 사업’을 진행하고 있다. 또한 2016년부터 서울시 건축조례를 개정하여 5년 이상 경과된 공개공지에 대하여 소유자가 사업비의 10%이상 부담하고 자치구가 10%이상 부담하는 사업, 소유주 또는 자치구가 사업비의 20% 이상 부담하는 ‘노후 공개공지 리모델링 사업’을 추진하고 있다.

이와 같은 리모델링 사업 추진으로 도심지의 활력을 불어 넣는데 도움을 줄 수 있으며 시민들의 휴식과 삶의 질이 높아질 수 있는 효과를 기대하고 있다.

본 연구에서는 공개공지 리모델링을 실시한 업무시설 중 한 곳을 대상으로 공개공지 전ㆍ후 에 대해 ENVI-met 시뮬레이션을 실시하였다. 이를 통해 여름, 겨울철의 각각 미기후 환경 및 온열쾌적성에 대해 평가하였다. 이를 통해 노후 공개공지 리모델링 시 미기후와 온열환경을 고려한 개선방향을 제시하여 관련 제도 개선에 기여하고자 한다.

본 연구의 분석대상은 2015년 서울의 공개공지 리모델링 사업 8개소 중 민관이 협력하여 쉼터를 개선한 모범사례로 뽑힌 서울시 금천구 W센터를 선정하였다. 대상지의 리모델링 과정 및 현황에 대해 살펴보고, AWS(자동기상관측장비)를 통하여 주풍향, 대기환경 기초자료를 수집하였다. 리모델링 전ㆍ후 공개공지 환경을 분석하는데 있어서 실측하기에 어려움이 있어 정량적으로 외부 공간 특성을 평가하기 위해 ENVI-met 시뮬레이션을 이용하였다. 이를 통해 전ㆍ후 공개공지의 미기후 환경 및 온열쾌적성을 분석하였다. 시간적 범위는 2018년 하지(6월 21일)과 2018년 동지(12월 22일) 오후로 하였다.

공개공지 관련된 선행연구는 ‘국내 공개공지 설치규정’에 관한 연구, ‘공개공지 이용행태 분석’에 관한 연구, ‘해외 공개공지 제도 비교 및 분석’에 관한 연구, ‘공개공지 유지관리 방안’에 관한 연구, ‘공개공지 질적 평가’에 관한 연구로 분류할 수 있다.

‘국내 공개공지 설치규정’에 관한 연구는 다음과 같다. 김도경 외(2011)는 도시환경기본계획이 공개공지계획에 있어 실효성 있는 제도인지 전후를 비교분석하여 현재의 문제점을 도출하고 개선방향을 제시하였다. 정평란(2010)은 강남구의 공개공지 관련 서류를 발췌하여 공개공지 현황을 파악하고 의무적 설치규모를 초과한 초과공개공지를 대상으로 공개공지 확보에 영향을 주는 요인을 분석하였다. 한국문화공간건축학회(2009)는 도시환경정비사업으로 공개공지 조성이 확대됨에 따라 공개공지 디자인가이드라인을 제안하였고, 강남구의 현황 분석을 통하여 향후 조성될 공개공지에 대한 디자인가이드라인을 제안하였다.

‘공개공지 이용행태 분석’에 관한 연구는 다음과 같다. 김기수(2012)는 서울 테헤란로 주변의 고층 건축물 내 공개공지에 한정하여 공개공지의 계획특성 파악, 공공성 확보에 대한 연구를 위해 이용자 만족도 설문조사를 통하여 만족도의 분석 항목, 이용행태 특성을 도출하였다. 강윤희(2011)는 테헤란로에 조성된 공개공지를 대상으로 현장조사, 이용자 및 관리자 유형별 의식 차이 분석을 위한 의식조사를 통하여 공공과 민간의 의견을 수용한 관리방안을 제시하였다. 이윤석(2010)은 서울의 39개 공개공지를 대상으로 현장관찰 및 설문을 통하여 이용측면에서 바람직한 공개공지의 주요 물리적 구성요소를 도출하였다. 호창기(2008)는 신촌로를 중심으로 조성된 공개공지를 중심으로 이용자의 선호도와 만족도를 조사하여 공개공지의 만족도가 높은 요인을 추출하였다.

‘해외 공개공지 제도 비교 및 분석’에 관한 연구는 다음과 같다. 이상민 외(2012)는 뉴욕의 공개공지 관련 법령 및 지침 등과 일본 도쿄(2006)은 후쿠오카시의 공개공지 이용실태를 파악하여 문제점 도출 및 건물 위치와 속성간의 관계를 밝혔다. 도의 공재공지 관련 제도인 총합설계제도와 관련한 법규 및 지침 등을 검토하여 국내 제도와 비교 및 분석하였다. 김지엽 외(2009)는 뉴욕시의 공개공지 현황을 통하여 조닝제도의 한계 및 발전방향을 제시하고 우리나라의 도시환경 개선에 필요함을 강조하였다. 변혜선

‘공개공지 유지관리 방안’에 관한 연구는 다음과 같다. 최정희(2012)는 서울시, 뉴욕시, 도쿄도를 사례로 공개공지 관리 및 개선 현황을 분석하여 유지관리 및 활용도 증진 방안에 대해 연구하였다. 왕승찬(2012)은 공개공지 설치 및 활성화에 대한 사례를 대상으로 관리실태의 문제점 파악 및 유지관리에 대한 개선방안을 제시하였다. 엄붕훈(2011)는 대구광역시 공개공지를 대상으로 현장 실태조사 및 평가를 실시하여 관리 상태와 활용성에 대한 유지관리 방안을 제시하였다.

‘공개공지 질적 평가’에 관한 연구는 다음과 같다. 김세용(2002)은 쾌적성 인자와 요소를 계층화분석을 통하여 추출하였고, 전문가 인터뷰를 토대로 쾌적성 지표를 추출하엿다. 양동양 외(1997)는 이용자가 생각하는 쾌적성 요인을 추출하여 쾌적성 인자와 요소로 구분한 뒤 상대적 중요도를 파악하였다. 全國市街地再開發協會(1988)는 공개공지의 공간유형을 개방형과 폐쇄형으로 분류한 뒤 각각의 쾌적성의 유효계수를 이용하여 측정하였다.

이처럼 공개공지에 관련된 선행연구는 다양한 주제로 연구가 진행되어 왔다. 그러나 이러한 선행연구의 방향은 주로 정책 및 제도 개선에 관한 연구, 이용행태 분석에 대해 치중되어 있다. 반면에 노후된 공개공지 리모델링 완공 후 사후평가에 대한 연구결과는 미비하다.

본 연구는 공개공지 리모델링 시 보행환경에 대해 미기후 분석을 하고, 온열쾌적성을 평가하는데 있어 기존 연구와 차별성을 둔다. 시뮬레이션을 통하여 여름, 겨울철의 온열환경 및 쾌적성에 대하여 비교분석하여 사후 디자인 개선방향을 제시하고자 한다.

본 연구의 분석대상은 노후 공개공지 리모델링 사업 중 서울특별시 금천구에 위치한 W센터이다. 이 건물은 2004년 11월에 준공되었고, 공개공지 리모델링은 2015년 8월에 진행되었다. 공개지 리모델링 사업개요는 Table 1.과 같다.

Location	Kasan Digital 2ro, Geumcheon-gu, Seoul 123
Landscape Area	2,890㎡
Composition Details	Installation of resting facilities, such as tree and pagora
Construction Period	24.06.2015 ~ 05.08.2015
Business Expenses	220 million (government-cost 30 / self-cost 190)
Arboreal Vegetation	School tress 31 / Shrubbery 785

W센터는 공개공지 면적 총 2,890㎡으로 건물 출입구와 도로변 사이 공간에는 몇 개의 의자와 고장난 분수대로 노후화된 상태였다. 리모델링 사업을 통해 이들을 철거하고 소나무 등 총 13종 816그루의 나무와 감국 등 42종 16,060본의 꽃을 심어 총 847㎡의 녹지공간을 조성하였다. 사업 과정에 있어서 서울시가 공공조경가의 설계자문을 지원하고 건물 운영위원회는 입주민의 동의를 얻어 총 190백만 원을 부담하여 평소 녹지공간이 부족했던 공개공지에 녹지 쉼터를 조성하였다.

공개공지에 휴식공간과 의자, 안내판 설치 등으로 재구성한 이곳은 공공기관과 민간이 협력하여 쉼터를 개선한 모범사례로 꼽히고 있다. 리모델링 전후 전경은 다음 Fig. 1. 같다.

Fig. 1. 
Before and after Remodeling

ENVI-met은 3차원 미기상 모델링 프로그램으로 독일 Bochum University의 Michael Bruse에 의해 1998년 개발되었다. ENVI-met은 1차원의 토양모델, 식생모델, 열교환 모델이 포함되어 있다. 그리고 지면과 건축물에 관한 식으로 이루어져 있는데, 이러한 구성적 특성은 공간적으로 넓은 영역보다 좁은 영역에서의 상세한 기상정보를 도출하는데 장점을 갖고 있으며 미기상에 영향을 미칠 수 있는 물리적 과정에 대한 고려를 구체적으로 하고 있다. 최대 250×250×30 셀의 공간 모델링이 가능한 격자 형태를 지원하며, 세밀한 미기후 변화를 수치적으로 분석할 수 있는 장점이 있어 도시지역의 고층 건물에 의한 주변 지역의 미기후 변화(기류, 유체의 흐름장, 온도와 습도의 분포)등을 계산할 수 있다(Fig. 2. 참고). 식생, 토양, 건물 등에 관한 조건들은 다양한 유형의 선택으로 격자 내부에서 자유롭게 배치될 수 있으며, 사용자의 설계 계획에 따라 실제지형을 고려한 미세규모로 분석이 가능한 장점이 있다(최현정, 2016).

Fig. 2. 
ENVI-met model boundary

(Source: http://www.model.envi-met)

이러한 ENVI-met은 기상, 지표, 식물을 기본적으로 설정하고 건물과 외부공간과의 소규모의 상호작용을 정량적으로 분석할 수 있는 모델로 사용되고 있다(Herath et al., 2018; Karakounos et al., 2017; Acero et al., 2016).

본 연구에서는 ENVI-met 4.4를 이용하였다. 시뮬레이션 일시는 2018년 6월 21일과 2018년 12월 22일로 각각 15시로 선정하였다. ENVI-met 모델링을 하기 위해서 CF파일(미기후 자료 초기 값)과 IN파일(물리적 환경정보)이 필요하다. CF파일은 기상청 자료의 AWS(자동기상관측장비)를 통하여 수집한 주풍향, 대기환경 기초자료를 이용하였다. IN파일은 건물높이와 형태, 피복재질, 수목을 기입하여 대상지의 기본적인 환경정보를 입력하는 것으로 현장조사를 통해 정보를 입력하였다.

미기후 자료는 기상자료개방포털(http://data.kma.go.kr)을 통하여 수집하였다. 대상지와 직선 이격거리로 약 2.4km(남동측) 정도 떨어져 있는 금천기상관측소의 자료를 이용하였다. CF파일은 다음 Table 2.와 같으며, 각 경우별로 구분하여 실행하였다.

물리적 환경정보를 위한 자료 수집은 현장답사를 통하여 조사하였다. 미기후 환경은 대상지를 포함한 외부의 영향 또한 고려해야 하므로 대상지보다 넓게 설정하였다. 격자 규모는 3M 단위로 설정하였으며, 대상지 및 주변 건물과 대지의 피복 상태조사를 하여 기입하였다. 리모델링 전 환경은 현장답사가 어려운 관계로 과거 위성사진을 통하여 정보를 조사하였다. 공개공지 리모델링 전ㆍ후 모델링 IN파일 값은 다음 Table 3.과 같다.

Remodeling Before
Remodeling After

온열쾌적성을 평가하기 위해 BIO-met을 이용하였다. BIO-met은 온열쾌적성 지표를 계산하기 위한 도구로서 ENVI-met안에서 연동되는 프로그램이다. 모델링 출력 후 PMV(Predicted Mean Vote)를 지표로 산출한다. PMV란 예상 온열감(Predicted Mean Vote)으로 인체와 주변 환경과의 정상상태 열 평행 모델에 근거하여, 인간이 느끼는 온열감을 -3.0에서 +3.0으로 7단계로 지수화 한 것이다(Fanger, 1972). 이러한 지표 값은 특정한 미기후 조건 하에서 온열감에 대한 사람들의 의사 표시를 평균화하여 예측하는 것이다. Comfort Zone(-0.5 ~ +0.5)에 가까울수록 사람들이 쾌적함을 느끼고 열환경에 대한 만족을 느끼게 된다. 보통 ‘-3.0 ~ +3.0’의 범위로 수치화하여 온열냉감을 분류하지만, 시뮬레이션 상황에 따라서 범위의 격차는 상이할 수 있다. 이러한 PMV는 미기후 요소(기온, 풍속, 평균 복사온도, 습도)와 개인적 요소(착의량, 활동량)을 고려하며, 산출하기 위한 설정값은 다음 Table 4.와 같다(김동준, 2018).

대상지의 지상 약 1.5m에서 온도, 풍속ㆍ풍향을 시뮬레이션하여 ENVI-met 4.4의 시각화 프로그램인 Leonardo를 이용하여 Table 5.에 도식화하였다.

Simulation	Before Remodeling	After Remodeling	Category	Min / Max
Temperature Distribution in Summer				Before  Min : 23.5℃  Max : 28.5 After  Min : 22.6℃  Max : 28.5℃
Wind speed/direction Distribution in Summer				Before  Min : 0m/s  Max : 6.2m/s After  Min : 0m/s  Max : 6.1m/s
Temperature Distribution in Winter				Before  Min : 12.2℃  Max : 19.9℃ After  Min : 12.2℃  Max : 19.8℃
Wind speed/direction Distribution in Winter				Before  Min : 0m/s  Max : 5.0m/s After  Min : 0m/s  Max : 4.9m/s

2018년 6월 21일 15시를 기준으로 리모델링 전 여름 미기후를 살펴보면 적색 보도블럭으로 피복이 되어 있으며 주로 기온은 25~26℃, 풍속은 3.1~3.7m/s로 형성하고 있다. 반면에 리모델링 후 여름 기온 분포를 살펴보면 흰색 보도블럭 및 외부 공간 녹지화 강화로 기온은 24~25℃, 풍속은 2.5~3.1m/s로 감소하였다. 또한 공개공지 주변 지역에서도 부분적인 온도 저감이 나타났다. 리모델링 전ㆍ후 공통적으로 대상지 건물의 저층부는 필로티로 구성되어 있어 건물의 입면 주위는 통풍의 원활함에 따른 온도 저감이 나타나는 것으로 추정된다. 2018년 12월 22일 15시를 기준으로 리모델링 전 겨울 미기후를 살펴보면 기온은 13~14℃, 풍속은 1.5~2.5m/s, 리모델링 후 기온은 13~13.5℃, 풍속은 1.5~2.0m/s로 리모델링 전ㆍ후에 있어서 큰 변화는 나타나지 않았다.

온열쾌적성 평가를 위해 지상에서 약 1.5m 높이에서의 PMV값을 Leonardo를 이용하여 Table 6.에 도식화하였다.

Simulation	Before Remodeling	After Remodeling	Category	Min / Max
PMV in Summer				Before  Min : 0.3  Max : 3.1 After  Min : 0.1  Max : 2.9
PMV in Winter				Before  Min : -2.8  Max : -0.7 After  Min : -2.8  Max : -0.6

2018년 6월 21일 15시를 기준으로 여름 온열쾌적성을 살펴보면 리모델링 전에는 대상지에서 1.5~2.0으로 나타나는 반면에, 리모델링 후에는 1.3~1.8로 감소하였다. 또한 주변에서도 온열쾌적성 수치는 부분적으로 감소하였다. 이는 대상지내에 수목 식재 및 피복 재질 개선에 의해 온도가 내려간 것으로 파악된다. 2018년 12월 22일 15시를 기준으로 겨울 온열쾌적성을 살펴보면 여름철 시뮬레이션 결과와는 달리 리모델링 전ㆍ후에 대상지에서 뚜렷한 차이가 나타나지 않고, 대부분 -2.4 ~ -2.2의 분포로 나타났다.

노후 공개공지 리모델링 시 외부공간의 미기후 분석 및 온열쾌적성을 평가하기 위해 ENVI-met 4.4라는 미기후 프로그램을 이용하였다. 분석 결과, 각 여름, 겨울의 기온, 풍향 및 풍속, PMV 값을 얻을 수 있었다.

기존 대상지의 외부공간에는 적색 보도 블럭으로 포장이 되어 있었고, 가로수와 고장난 분수대로 노후화된 상태였다. 반면에 리모델링을 통해 개선된 외부공간에는 흰색 보도 블럭과 풍성한 녹지공간을 조성하였다. 이러한 주요 개선사항이 여름에 기온을 1~2℃, 온열쾌적성은 0.1~0.2를 낮추게 되어 환경개선에 긍정적 효과가 나타났다. 이러한 미기후가 개선됨에 따라 주변 외부공간에도 부분적인 온열환경 개선효과가 나타나게 되었다. 반면에 겨울의 미기후 분석 및 온열 쾌적성 결과, 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다. 이를 통해 노후 공개공지 리모델링 디자인 계획 시 여름철의 미기후를 적극 고려해야 함을 알 수 있다.