열섬현상(UHI, Urban Heat Island)은 도시 지역이 주변 농촌 지역에 비해 상대적으로 더 높은 온도를 기록하는 현상입니다. 이는 도시화로 인해 발생하며, 여러 가지 원인으로 인해 발생합니다. 오늘은 열섬현상의 원인과 해결방안에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
열섬현상
국소기후 중 하나인데, 다양한 지리적 요인으로 인하여 도심 번화가지역의 기온이 주변 교외지역에 비해 온도가 더 높게 나타나는 현상입니다. 더 빠르게 달궈지고 느리게 식는 특징도 있습니다. 도시화가 촉발되면서 함께 발견된 현상으로, 사시사철 존재하는 현상이지만 대중적으로는 유난히 여름에 존재감이 큽니다. 아이러니하게도 열섬 현상의 강도는 여름이 가장 약하며, 겨울이나 봄이 가장 강한 편입니다. 다만 겨울은 한파나 초이상 고온이 있으면 열섬이 약해지며 봄은 간혹 내륙이 늦게 식어 열섬 현상이 두드러지는 경우가 적어서 열섬 현상은 식는 시기인 가을에 가장 두드러져서 대도시와 내륙의 차이가 큽니다.
열섬현상의 원인
도시 특유의 환경 하나하나가 아주 깨알같이 기온상승에 공헌하기 때문입니다. 아스팔트와 콘크리트, 빌딩 숲으로 꼼꼼하게 발라놓은 땅은 일광을 흡수한 후 적외선 방사의 형태로 그 열을 다시 내놓으며, 하수구는 빗물을 흡수하기는커녕 빠르게 배출하여 지면의 기온을 일정하게 유지하지 못하고, 일광의 지표가열을 막아 줄 녹지와 나무가 거의 없는 데다실외기 등이 한꺼번에 폐열을 뿜어대서 공기가 버틸 수가 없습니다.
게다가 고층 건물들은 바람이 제대로 불지도 못하게 장애물 역할을 하는 데에 더하여, 낮 동안 가열된 땅이 밤에 지방에 비에 식히지 못하게 막고 있고, 제대로 식지 못한 공기는 다음날 아침에 다시 뜨거운 여름 햇빛을 받으면서 악화됩니다. 최악의 경우는 낮에는 맑은 날씨를 보이고 밤에는 하층운으로 흐린 날씨를 보입니다. 거기에다가 열섬까지 강하면 기온 상승에 매우 유리한 조건입니다.
열섬 현상은 별개로 더스트 돔 (Dust dome)이라는 현상까지 추가로 동반하는 경우가 많습니다. 도시의 온도가 주변지역에 비해 상대적으로 높아지게 되면 뜨거운 공기는 대류현상에 의해 상승하게 되고, 상승기류가 발생한 도시 중심부에는 국지적인 작은 저기압이 발생합니다. 그 결과 기압차를 메우기 위해서 도시 외곽에서 도시 중심부를 향해 바람이 불어 들게 되고, 이것이 도시의 열이 밖으로 빠져나가지 못하게 막아서 열섬 현상을 유지시킵니다. 그런데 도시는 알다시피 많은 공장과 자동차 매연, 미세먼지등을 내뿜고 있고 이것들이 바람이 불면서 제대로 도시에서 빠져나가야 하는데 빠져나갈 바람 자체가 만들어지지 않는 것입니다.
결국 도시의 매연과 먼지는 도시에 고스란히 차곡차곡 쌓이게 되고, 이것이 상승기류를 타고 돔처럼 쌓이면서 거대한 "먼지 지붕" 이 만들어지게 됩니다. 바람을 빗자루질에 비유하자면, 빗자루로 먼지를 쓸어내는 게 아니라 도리어 도시 쪽으로 교외지역의 먼지까지 함께 모아놓는 상황입니다. 그래서 열섬 현상은 종종 스모그와도 함께 논의되기도 합니다.
열섬현상 해결방안
열섬현상 해결을 위한 방안은 다양한 분야에서 접근할 수 있습니다. 효과적으로 열섬현상을 완화하려면 도시 설계와 환경 개선이 중요합니다.
1. 도시 녹지공간 확장
식물들은 증산작용을 통해 공기 중의 수분을 증발시켜 기온을 낮추는 효과가 있습니다. 공원, 정원, 도로변 녹지대를 확대하면 열섬현상을 완화할 수 있습니다. 또 건물 사이에 숲을 만들어 도시 내 온도를 자연적으로 낮추는 방법입니다. 이를 통해 기온 상승을 억제하고, 도심의 공기 질도 개선할 수 있습니다.
2. 도시 건축물의 색상과 재료 개선
건물 외벽과 지붕에 반사율이 높은 재료를 사용하면 태양열을 많이 반사시켜 열을 흡수하지 않게 됩니다. 예를 들어, 밝은 색의 페인트나 반사성이 강한 지붕 자재를 사용할 수 있습니다. 또 녹색 지붕(생태 지붕)은 건물의 온도를 낮추는 데 도움이 되며, 빌딩 외벽에도 식물을 키울 수 있도록 해 열섬현상을 줄일 수 있습니다.
3. 지붕과 도로의 열 반사성 증대
지붕에 반사성이 높은 재료나 페인트를 덧칠하여, 태양의 열을 반사시켜 건물 내부로 열이 전달되는 것을 줄이는 방법도 있고, 도로와 보도에 반사율이 높은 재료나 도로포장 방법을 적용하여 열을 반사하게 하는 방식도 있습니다.
4. 도시 내 수자원 관리 및 물의 활용
물은 열을 흡수하고 방출하는 성질이 있어, 도심에 인공호수나 물길을 만들면 주변 공기의 온도를 낮출 수 있습니다. 물이 증발하는 과정에서 주변 온도를 낮추는 효과도 있습니다. 일정 시간에 맞춰 도시 곳곳에 물을 뿌려 온도를 낮추는 방법도 사용할 수 있습니다. 물론 이 방법은 물의 낭비를 최소화하기 위해 효율적인 관리가 필요합니다.
5. 대중교통 및 친환경 교통수단 장려
도심 내 자동차 수를 줄이고, 대중교통을 활성화하면 차량에서 발생하는 열을 줄일 수 있습니다. 또한, 대중교통은 교통 혼잡을 완화하고, 공기 질도 개선할 수 있습니다. 전기차는 배기가스를 배출하지 않기 때문에 대기 질 개선에 기여합니다. 자전거와 보행을 장려하는 도시 설계를 통해 온실가스 배출도 줄이고 열섬현상을 감소시킬 수 있습니다.
6. 지속 가능한 도시 설계
도시 설계에서 지나치게 밀집된 건물이나 좁은 도로를 피하고, 공간을 보다 효율적으로 활용하는 방식으로 설계하면 열의 축적을 줄일 수 있습니다. 공공장소나 건물 외벽에 햇빛을 차단할 수 있는 구조물이나 쉼터를 설치하여 열을 직접적으로 차단하는 방법도 도움이 됩니다.
7. 기상 정보와 예측 시스템 개선
기상학적으로 열섬현상을 예측하고, 이를 기반으로 사전 대응할 수 있는 시스템을 구축하는 것이 중요합니다. 기상데이터를 실시간으로 수집하여 도시 내 온도 분포를 정확히 파악하고, 이를 바탕으로 효율적인 열섬현상 완화 전략을 세울 수 있습니다.
위와 같은 방법들을 종합적으로 적용하면, 도시의 온도를 낮추고, 열섬현상을 효과적으로 완화할 수 있습니다. 각 도시는 특성에 맞는 해결책을 선택하여 점진적으로 개선해 나갈 수 있습니다.