In this study, to understand the green infrastructure and fine dust reduction measures in cities more clearly, we understand the concept of green infrastructure and review recent cases of green infrastructure expansion in domestic and foreign cities and studies related to fine dust reduction. The objective is to find out practical practices and expansion plans that can be applied in Green Infrastructure. The main research method was a comprehensive review of the contents of various green infrastructure application cases and fine dust reduction plans that were recently proposed through literature reviews and domestic and foreign case studies. Based on these contents, we analyzed the case of urban design containing the plan to expand green infrastructure.
In addition to maintaining and preserving the existing greening, the case of urban design with high variability and applicability was also reviewed in order to take into account the additional space that can be secured in the city and to secure additional greening area. This has great significance in reviewing and analyzing the applicability of green infrastructure in the field of landscaping. In the future, it is necessary to find ways to actively utilize them in the landscaping sector, such as guidelines on continuous R&D and green infrastructure concepts.
이정균 차장, 조경부(jklee@samaneng.com)
이상범 과장, 조경부(sblee3@samaneng.com)
김현준 대리, 조경부(hjkim5@samaneng.com)
김아연 대리, 조경부(aykim@samaneng.com)
김종완 사원, 조경부(jwkim6@samaneng.com)
1. 서론
최근 도시를 위협하고 있는 수많은 도시 문제 중 하나는 ‘도시의 미세먼지’이다. 미세 먼지(Particulate matter)는 ‘우리 눈에 보이지 않는 아주 작은 물질로 대기 중에 장기간 떠다니는 직경 10 이하의 입자상 물질’이라고 정의되며 (환경부, 2016), ‘부유 분진’ 또는 ‘입자상 물질’ 등으로 불리기도 한다. 미세먼지의 입자는 매우 작아 인체에 깊숙하게 침투할 수 있어 건강에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 이에 2013년 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(International Agency for Research on Cancer, IARC)에서는 미세먼지를 1군 발암물질로 지정하였고, 심각한 지역에서는 시급한 문제로 대두되고 있다.
우리나라 주요 도시의 미세먼지 농도는 최근 줄어드는 경향이지만 초미세먼지의 농도는 미세먼지와 비교하여 크게 줄어들지 않고 있다(박찬열, 2018). 이에 국가 차원에서 「미세먼지 저감 멋 관리에 관한 특별법」을 제정하여 미세먼지 비상 저감조치의 법적 근거를 마련하는 등 대책을 수립하고 있다. 그러나 국내 예방적 차원의 미세먼지 대책 이외에 미세먼지를 줄일 수 있는 다양한 방안이 시도되어야한다. 이러한 측면에서 미세먼지 저감을 위한 방안 중 하나로 도시 내 공원, 녹지, 수목 등 그린인프라의 증요성이 높아지고 있다. 도시 내 공원녹지는 기온이 주변보다 상대적으로 낮고 습도가 높아 미세먼지를 빨리 침강시키는데 효과적이다. 각 지자체에서는 바람길, 탄소상쇄 숲 등 그린인프라를 지속적으로 조성하여 왔지만, 미세먼지를 줄이는 것과 연계하여 그린인프라를 조성하는 정책과 관련 연구는 시작단계에 있다.
이에 본 연구에서는 도시 내 그린인프라와 미세먼지 저감방안을 보다 명확하게 규명하기 위해 그린인프라의 개념에 대해 이해하고 최근 국내･외 도시에서 그린인프라 확대 사례 및 미세먼지 저감 관련 연구를 검토하여, 향후 조경분야에서 그린인프라 적용할 수 있는 실천방안과 확대방안등의 모색을 목적으로 한다.
1.2 연구내용 및 방법
본 연구에서는 그린인프라의 미세먼지 저감효과에 대한 최근 연구에서 진행되고 있는 연구동향과 그린인프라에 대해 파악해보고 이를 통해 미세먼지 저감할 수 있는 방안 등을 검토하여 그린인프라 확대방안 등 내용에 대해 선행 연구 분석을 통해 진행하였다.
첫째, 그린인프라에 대한 개념 이해와 기본요소 등을 검토함으로써 그린인프라를 이해한다. 둘째, 국내･외 그린인프라 확대방안 사례 및 이를 통한 미세먼지 저감효과에 대한 연구사례를 분석한다. 셋째, 이를 토대로 미세먼지 저감을 위한 그린인프라 확대방안을 검토하고 향후 설계 시 반영해야 할 사항에 대해 고찰해보았다.
2. 그린인프라의 개념 및 연구동향
2.1 그린인프라의 개념
그린인프라는 ‘Green’과 ‘lnfrastructure’가 결합된 것으로서, 공식화되어 사용된 최초의 시점은 1999년 5월 미국의 지속가능한 발전에 관한 대통령 위원회(President's Council on Sustainable Development)의 보고서에서 지속가능한 발전을 위한 지역개발의 실천 전략 중 하나로 제시하면서부터이다(국립환경과학원, 2016). 가장 널리 통용되는 정의는 Benedict and MacMahon(2006)이 제시한 개념으로 그린인프라를 ‘자연생태계의 가치와 기능을 보존하고 깨끗한 공기와 물을 유지하여 사람과 야생생물에게 편익을 제공하는 오픈스페이스와 자연지역의 상호 연결된 네트워크’로 정의하면서 넓은 범위의 그린인프라로 발전시켰다. 한편 유럽에서는 그린인프라를 2020 생물다양성 전략을 달성하기 위한 전략 중 하나로 보며, ‘생물다양성을 보호하고 생태계서비스를 제공하도록 설계･관리되는 자연에 가까운 지역과 높은 수준의 자연지역의 전략적으로 계획된 네트워크’로 정의하고 있다. 이는 기존의 녹지, 생태 네트워크 개념이 확장된 것으로, 자연 그대로의 녹색 공간을 강조하는 개념이라고 할 수 있다.
2.2 그린인프라 요소
그린인프라의 일반적 정의에 따른 관련 요소로는 우수관리 등 물순환에 대한 측면과 자연생태적 녹지공간이 대표적이라고 할 수 있다. 미국 환경청의 그린인프라 개념에 의하면 도시 숲, 수목과 같은 전통적 그린인프라 요소뿐 아니라 옥상녹화, 빗물정원, 식생수로, 투수성 도로 등 저영향개발을 위한 기법들이 요소에 포함된다고 할 수 있다(강정은, 2014). 기획재정부(2009)는 2000년대 녹색성장기조를 따라 인프라 기반을 하이브리드 자동차, 수소연료 전지, 자전거 등 저탄소 녹색 교통, 태양열, 지열, 풍력 등 신재생에너지, 자원의 재활용 등에 초점을 맞추었다. 이외 환경을 파괴하지 않고 전력 소모를 줄이면서도 에너지효율성이 높은 그린IT 기술도 그린인프라 해당한다고 하였다.
2.3 그린인프라와 미세먼지 관련 연구동향
국립산림과학원 (2016)에서는 1ha의 숲은 연간 총 168㎏에 달하는 미세먼지 등 대기 오염물질(이산화황, 이산화질소, 오존 포함)을 흡수하는 효과가 있다고 하였다. 국립산림과학원의 2017년 연구에서도 미세먼지는 도심 평균 60.2 /m3, 숲 경계 40.6 /m3, 숲 내부 51.2 /m3, 숲 중심 42.4 /m3로 도심 대비 도시숲의 농도가 평균 25.6% 낮고, 초 미세 먼지는 도심 평균 23.5 /m3, 숲 경계 13.3 /m3, 숲 내부 14.8 /m3, 숲 중심은 13.4 /m3로 도심 대비 도시숲의 농도가 평균 40.9% 낮음을 확인하였다.
3. 그린인프라를 이용한 미세먼지 대응사례
3.1 해외 그린인프라 정책과 조성사례
3.1.1 영국 런던의 런던플랜
영국 런던은 도시 내 녹지의 중요성과 녹지의 네트워크화가 주는 이익을 이해하고, 그린인프라 계획을 지속적으로 개발･발전시키고 있다. 그린인프라를 사회 기반시설과 함께 핵심적인 시설 중 하나로 인식하여 도시기본계획인 ‘런던플랜(London Plan)’을 통해 그린 인프라 전략과 계획을 세웠다. 그린인프라의 개념을 정책적으로 반영하려는 시도를 하였으며, 지방정부에서 런던플랜을 바탕으로 그린인프라 계획을 수립하고 조성하였다는 점에서 주목할 만한 사례이다. 런던플랜은 2004년에 첫 공표되었으며, 런던플랜의 프로젝트 중 하나로 그린 그리드(Green Grid) 개념이 도입되었다. 그린 그리드는 오픈스페이스 네트워크를 구축하는 프로젝트로서 해당 지역의 개발 시 오픈스페이스가 필수적으로 고려되어야 한다고 명시하고 있으며, 이스트 런던의 도시재생지역에 처음 도입되었다. 그린 그리드 지역은 런던플랜이 지속적으로 수정･보완되면서 런던 전반으로 확산되었으며, 지역별 특성을 고려하여 허브와 연결망을 계획하도록 하고 있다.
3.1.2 영국 맨체스터의 그린 앤 블루 전략
영국의 맨체스터는 산업혁명 때부터 조성된 도시로 녹지 공간 부족, 생태계 파괴 등 환경 문제뿐만 아니라 도시 전반의 쇠퇴가 나타나고 있었다. 시는 이러한 문제들을 해결하고 도시환경 개선을 위한 방법 증 하나로 도시 내에서의 그린인프라 조성을 선택하였다. 맨체스터는 네트워크화 녹지공간이 생물다양성, 재해 조절 기능, 시민의 삶의 질 제고 등의 장점이 있음을 이해하고, 이를 도시계획에 접목시켜 국가적, 지역적, 경제적 혜택을 보고자 하였다. 기존의 그린인프라 전략에서 블루인프라를 보완하여 계획을 수립하고, 인프라 간 네트워킹을 통해 다양한 도심에서의 이익을 창출하고자 하였다. 맨체스터는 그린인프라 전략을 발전시켜 2025년을 목표로 맨체스터 중심 도시 및 주변지역을 모두 아우르는 그린 및 블루 인프라 전략과 액션플랜을 수립하였다. 그린 앤 블루 인프라 전략에서는 도심과 그 주변지역의 그린인프라 현황을 분석하고, 네트워크화를 통해 그린 인프라 간의 연결성을 높여 지역성장, 기후변화 적응, 홍수 관리, 삶의 질 제고, 대기오염 저감, 생물다양성의 증진 등을 도모한다.
3.1.3 독일 슈투트가르트의 바람길과 도시숲
독일 슈투트가르트는 벤츠, 포르쉐, 보쉬의 자동차 본사와 공장이 입지하여 남부 독일을 대표하는 자동차 중심의 공업도시이다. 주위가 언덕으로 둘러싸인 분지형 지역에 자리잡고 있으며, 유일하게 개방되어 있는 동부에는 라인강 지류인 네카(Neckar)강이 흐른다. 슈투트가르트는 공업 발달에 따라 지속적으로 인구가 유입되고 자동차가 늘어나 대기 오염이 심각한 문제가 되고, 분지라는 지역적 특성 때문에 오염된 공기의 대류순환이 원활하지 않아 대기 환경이 지속적으로 악화되는 상황에 직면하였다.
슈투트가르트의 그린인프라를 활용한 대기오염 저감은 단순히 바람길에 녹지를 확보하는 것뿐만 아니라 주거, 교통 등 다양한 방면에서 함께 이루어졌다. 바람길을 따라 도심과 외곽의 동서남북 녹지축을 만들고, 길이 300m 왕복 5차선의 도로 지하화로 상부에 녹지를 조성하는 등 도시 규모로 녹지를 네트워크화 하였으며, 시민 녹지 접근 향상을 위한 교통 체계 개선, 승용차 이용 제한, 육교 및 지하도 폐쇄, 바람길을 피해 능선을 따라 터널을 조성하여 도시 환경 질을 개선하는 등의 정책이 함께 이루어졌다. 이외에도 옥상, 도로 등을 녹화하고 자투리 공간을 활용하여 공원녹지, 포켓파크 등을 조성하는 등 복합적인 그린인프라 조성으로 대기오염을 줄이는 데 큰 효과를 거두었다.
3.1.4 독일의 그린월을 이용한 미세먼지 흡착
독일의 환경기술기업인 Green City Solution은 사물인터넷 기술을 이용한 미세먼지 저감 그린월(Green Wall) 겸 휴식 공간(벤치)인 ‘시티트리’를 개발하였다. 시티트리는 폭 3m, 높이 4m, 두께 0.6m의 이끼로 이루어진 미세먼지 및 공기정화 패널로, 땅에 나무를 심는 대신 이끼를 이용하여 수직 녹화함으로써 공기정화를 위한 천연 필터 역할을 한다. 시티트리에는 사물인터넷 기술이 활용되었는데, 벽 양쪽에 대시보드가 있어 실시간으로 이끼 상태를 모니터링 할 수 있으며, 토양의 습도, 온도 및 수질을 측정하는 센서를 설치하였다. 또한 오염센서가 있어 주변의 공기 질을 감시하고, 공기를 얼마나 정화하고 있는지 실시간으로 대시보드에 표시된다. 시티트리는 빗물을 모아두는 탱크와 비료 저장소가 내장되어 있어 우수를 재이용하여 자동 관수하는 방식으로 작동하며, 태양열을 이용한 전력 활용으로 친환경적이다. 시티트리는 하루 약 250g의 먼지를 흡착하고, 연간 240톤의 이산화탄소를 제거할 수 있으며, PM10 평균 19.7土7%, PM2.5 평균 15土5%, PM 1 평균 11土5%를 저감한다. 2018년 기준 베를린, 파리, 홍콩 등 14개의 도시에 20개의 시티트리가 설치되어 있다.
3.2 국내 그린인프라 조성사례
3.2.1 서울시_3천만 그루 나무심기 프로젝트
서울시 공원녹지면적은 대형공원 조성, 자투리땅 녹화 등을 통해 꾸준히 증가했지만, 초미세먼지 농도는 미세먼지, 열섬효과 등으로 경쟁도시보다 높은 수준이다. 이에 서울시에서는 ‘도시숲 조성’을 환경 악화의 근원적인 해결책으로 보고 공원미세먼지, 폭염 등 서울의 악화된 기후환경에 대응하기 위해 효과적인 나무심기 전략을 마련하여 2022년까지 총 3천만 그루의 나무를 심는 환경 개선 프로젝트이다. 민선6기에 이어 지속되는 사업으로 2018년에 12백만그루 나무심기를 수행하였으며, 민선7기에 8백만 그루이상 나무심기 추진으로 총 2천만 그루 달성을 목표로하고 있다. 서울시는 나무심기 민관협력 추진위원회 구성･운영을 통해 시민들의 자발적인 나무심기 공감대 형성과 확산을 위해 노력하고 있으며, 홍보방안 실행, 공모전･콘테스트 심사 등을 수행하여 시민들의 많은 호응을 얻고 있다.
3.2.2 마포구 미세먼지 저감벤치 및 공기청정숲 조성
마포구는 2018년 10월 마포구청 광장에 미세먼지 저감 기능을 하는 ‘그린벤치’를 시범 설치하였다. 마포구에서 설치한 벤치는 앞서 소개한 독일의 시티트리처럼 한국의 기후와 환경에 맞는 미세먼지 대책의 일환으로 제작한 시설물로서, 가로 2m, 세로 1.5m, 높이 2.5m 크기의 미세먼지 저감 벤치이다. 벤치 외벽에 공기정화식물 324본과 깃털이끼를 식재해 그린월을 만들고, 벤치 안쪽에는 공기정화기를 장착하여 외부 미세단지를 흡수해 깨끗한 공기로 정화한 후 다시 외부로 내보낸다. 그린벤치는 사물인터넷을 활용한 자동 관리 운영 방식으로 레이저 센서로 주변 공기 질을 확인해 미세먼지 농도가 높은 환경(PM2.5 36 /m3 이상, PM10 81 /m3 이상)이 되면 자동으로 공기정화 기능이 작동된다.
4. 그린인프라를 통한 미세먼지 저감 효과 분석 및 연구
4.1 서울시 미세먼지와 녹지 분포 분석
서울시 최근 5년간 연평균 미세먼지, 초미세먼지 농도(2013~2017)와 서울시 주변에 위치한 경기도 소재 측정소의 최근 5년간 연평균 미세먼지(2013~2017), 최근 4년간 초미세먼지 (2014~2017) 농도를 이용해 미세먼지 분포와 서울시내 공원녹지 분포를 비교하였다. 미세먼지 농도는 측정소 위치, 교통량, 토지이용 등의 복잡한 요인으로 인해 차이가 발생하지만, 녹지 분포와 비교하여 보였을 때 상대적으로 대규모 녹지가 분포하는 지역이 타 지역에 비해 농도가 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
4.2 미세먼지 저감을 위한 식재기법 연구사례
4.2.1 도로녹지
도시 내 풍향을 따라 건설된 도로는 녹지를 이용해 바람길을 형성할 수 있으며, 도로의 우수한 통풍 조건은 오염된 대기를 도시 밖으로 배출하여 도시의 대기를 개선하는데 크게 기여할 수 있다. 이 밖에 도로 녹지대의 나무들은 흡착작용을 통해 분진의 확산을 막아주거나 걸러주는 역할을 한다. 특히 공기 중의 먼지가 바람을 타고 나무를 통과할 때 상당량은 나무에 의해 걸러지는데, 풍속이 빠를수록 여과되는 횟수가 늘어나 도시 공기는 더욱 깨끗해진다. 차량 통행량이 많을 때는 대기 오염물질의 농도가 높아지는데, 이때 도로 양쪽에 조성된 녹지대는 자동차배기가스 중의 납과PM(Particulate Matters)의 확산을 막고 흡수하는데 크게 기여할 수 있다.
4.2.2 주거지역
주거지역에서는 입체녹화가 미세먼지 오염을 저감시키는데 매우 유용하게 활용될 수 있다. 특히 옥상녹화는 여름철 실내의 온도를 2~5℃ 낮춰주고, 겨울철에는 2~5℃ 높여줌으로써 에너지 절감은 몰론 대기 중 30%의 미세먼지를 흡수 해주는 효과를 제공한다. 실제 옥상녹화의 평균 미세먼지 제어량은 12.3g/m2이고, 평균 미세먼지 제어 비율은 31.13%에 달하는 것으로 알려져 있다.
4.2.3 공업지역녹지
공업지역의 방호림 배치방식은 최소 2~3열 이상으로 식재해야 하며, ‘아교목-관목-잔디’ 방식으로 조성하는 것이 바람직하다. 방호림의 위치는 풍향에 따라 바람이 도시로 향하는 곳에 30~50m 폭으로 설치할 필요가 있다. 공장지역의 미세먼지 확산 및 유입을 저감하기 위한 수종의 선정 시에는 생장이 빠르고, 수형이 크고 높으며, 흡진 효과가 높은 수종을 우선적으로 고려해야 효과적이다.
5. 미세먼지 저감을 위한 그린인프라 확대 방안
5.1 미세먼지 저감을 위한 그린인프라 확대 방안
기본적으로는 많은 녹화 면적을 확보할수록 미세먼지 저감에 유리할 수 있다. 이를 위해서는 기존의 녹화를 유지하고 보존함은 물론 도시 내에서 확보 가능한 추가적인 공간을 최대한 고려해야 한다. 예를 들어 건축물의 입면이나 지붕, 도로 중앙분리대, 단지의 조형시설물, 담장, 울타리 등의 기존의 공간을 활용할 수 있다.
또한, 추가적인 녹화 면적을 확보하기 위해서는 가변성과 적용성이 높아 누구나 쉽고 간단하게 이를 실천할 수 있도록 모듈화 등의 다양한 기법과 기술 개발이 요구된다.
5.2 그린인프라 연결성을 고려한 공원 조성
미세먼지 농도가 상대적으로 높으면서 그린인프라 연결성이 상대적으로 낮은 지역에 공원녹지와 가로수 조성을 고려하여야 할 것으로 보인다. 조성 시 미세먼지 저감 효과가 상대적으로 높은 교목을 활용하여 다층구조 식재, 공원 내부 밀식 식재 등의 방법으로 조성할 필요가 있으며, 도심지 특성에 따라 옥상 녹화, 벽면녹화 등 건물녹화와 함께 공원 간에 연결성 있는 가로수 조성을 통해 연결성을 확보하여야 한다.
5.3 시민참여를 통한 그린인프라 조성 체계 구축
효율적인 그린인프라 확대를 위해서는 무엇보다 시민인식이 가장 중요하다. 시민들이 미세먼지 저감을 위한 그린인프라의 증요성을 인식하고, 이를 조성하기 위한 실천 활동이 함께 이루어져야 효율적인 그린인프라 확대가 이루어질 수 있다. 기업 또한 미세먼지 저감을 위한 그린인프라의 역할을 이해하고, 관련 사업에 자발적으로 참여할 수 있도록 해야 한다. 이와 함께 지자체가 공공의 역할을 수행하여 그린인프라 확대 협력체계를 구축하여야 한다. 지자체와 기업이 시민 및 시민단체와의 협력 네트워크 구축을 통해 부지 나무심기, 수목 시민입양 제도 등을 추진하여 시민과 시민단체가 그린인프라 확대의 실천 축으로 활동할 수 있도록 그린인프라 확대 협력체계를 구축하여야 한다.
6. 결론 및 고찰
본 연구는 미세먼지의 주원인을 국외의 영향이나 발전 및 산업 등 국가적인 차원에서 접근했던 기존의 연구와 달리 도시 내 일상적인 생활 속에서 생성되어 활동하는 미세 먼지를 저감하는 방안에 초점을 맞추고자 하였고 그린인프라의 확대방안에 대해 이론 고찰과 사례 검토를 통해 적용가능성을 검토해 보았다.
미세먼지 저감을 위한 노력 중 가장 대표적인 방안이자 지속가능한 방안은 생태적 방안이다. 녹화에 대한 새로운 계획 및 설계, 혹은 시설이나 장치의 적용, 그리고 도시를 구성하고 있는 기존의 그린 인프라 시설을 활용하는 방안이 있을 것이다. 도로 협곡(터널, 지하도로, 방음벽)에 대한 수직녹화, 미세먼지 흡착･흡수등이 높고 동시에 잎의 주기 등을 고려한 수종을 선별하여 적용한 도로변 가로수와 하부식생, 완충녹지와 건축물 외벽 등의 수직녹화, 인구이동이 많은 지역의 이동식 수직녹화 등이다. 일부에서는 녹화가 중심이 되는 생태적 방안이 수치적으로 그 효과가 미비하고 계절이나 기후적 여건에 의해 유지관리가 어렵다는 의견이 있다. 그러나 그린인프라는 이외에도 도시에 기여하는 긍정적인 역할이 매우 많으며, 이 기능들은 미세먼지를 저감시키는 데에 간접적인 영향으로 이어진다. 즉 가장 지속가능한 방안이므로 끊임없이 이에 대한 효과를 높일 수 있는 방안을 모색하는 데에 집중해야 한다.
본 연구에서는 그린인프라에 대한 개념 및 그린인프라의 미세먼지 저감효과 확대방안에 대한 사례 및 연구에 대해서 살펴보았다. 향후 그린인프라를 확대하려면 정책적인 측면과 지자체, 기업, 주민들의 많은 참여와 협력이 필요할 것으로 보여진다. 아직 미세먼지를 줄이는 것과 연계하여 그린인프라를 조성하는 정책과 관련 연구는 시작단계에 있다.
지속적인 연구개발 및 그린인프라 개념을 담은 조경식재 가이드라인 등 조경분야에서 적극적으로 활용할 수 있는 방안이 필요할 것으로 판단된다.
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