국립부경대, 도시 열섬 원리 규명... "열 비대칭 구조가 핵심"

단순 열역학 모델로 원리 규명
인공 구조물의 열 축적 분석
국제 학술지 NPG 논문 게재

열섬 현상 메커니즘./국립부경대 제공

국립부경대 문우석 교수팀이 도시 열섬 현상의 발생 원인을 낮과 밤의 열 누적 및 방출 비대칭 구조로 설명해 학계의 주목을 받았다.

환경대기과학전공 문우석 교수 연구팀의 전미정 연구원은 도시와 교외 지역의 기온 차이를 유발하는 도시 열섬 현상을 단순화된 열역학 모델로 설명한 연구 결과를 국제 학술지 'Nonlinear Processes in Geophysics'에 게재했다.

이번 연구는 도시 열섬이 발생하는 물리적 배경과 가장 강해지는 시점을 규명하는 데 초점을 맞췄다.

기존 연구들은 대개 관측 사례를 나열하거나 복잡한 수치모델에 의존해 핵심 원리를 직관적으로 이해하기 어려운 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 도시 기온 변화를 '표면 에너지 수지' 관점에서 접근해 최소 변수로 구성된 단순 열역학 모델을 제시했다.

연구 결과에 따르면 도시는 낮 동안 태양복사를 통해 많은 열을 흡수하며, 그중 상당 부분을 건물이나 도로 등 인공 구조물에 저장한다.

이 저장된 열이 밤에 천천히 방출되면서 도시가 주변 지역보다 늦게 식게 돼 야간 열섬 현상이 강화되는 것이다.

연구팀은 이 과정을 수학적으로 단순화해 열 축적과 방출이 기온에 기여하는 비대칭 구조를 명확히 설명했다.

문우석 교수는 "이번 연구는 복잡한 기후모델이 아니라 최소한의 변수만으로도 재현 가능한 해석 모델을 제시했다는 점에서 의미가 크다"며 "도시가 어떻게 열을 저장하고 방출하는지에 대한 근본적인 이해를 제공하는 것이 가장 큰 성과"라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 향후 도시 설계나 녹지 확충, 폭염 대응 정책 등 실질적인 도시 기후 완화 전략을 과학적으로 평가하는 데 중요한 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

부산=김성욱 기자 attainuk0518@