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| 도시 열섬, 열역학 모델로 설명했다(Urban Heat Island Explained Using a Thermodynamic Model) | |||
| 작성자 | 대외홍보센터 | 작성일 | 2026-02-19 |
| 조회수 | 289 | ||
| 도시 열섬, 열역학 모델로 설명했다(Urban Heat Island Explained Using a Thermodynamic Model) | |||||
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대외홍보센터 |  |
2026-02-19 |  |
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국립부경대 연구팀, 도시 열섬 ‘낮·밤 열 비대칭 구조’로 규명
- 국제학술지 <Nonlinear Processes in Geophysics> 게재
△ 열섬 현상 메커니즘 이미지.
국립부경대학교는 환경대기과학전공 문우석 교수 연구팀의 전미정 연구원이 도시와 교외 지역의 기온 차이를 유발하는 도시 열섬(Urban Heat Island) 현상을 단순화된 열역학 모델로 설명한 연구 결과를 최근 <Nonlinear Processes in Geophysics>에 게재했다고 밝혔다.
이번 연구는 도시 열섬이 왜, 그리고 언제 가장 강해지는지를 물리적으로 규명하는 데 초점을 맞췄다. 도시 열섬은 도시 지역의 기온이 주변 교외 지역보다 높게 나타나는 현상으로, 폭염 심화, 에너지 수요 증가, 건강 위험 확대 등과 연관된 주요 기후 문제다.
하지만 기존 연구들은 관측 사례를 나열하거나 복잡한 수치모델에 의존하는 경우가 많아, 핵심 원리를 직관적으로 이해하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 도시 기온 변화를 ‘표면 에너지 수지(Surface Energy Balance)’ 관점에서 접근해 최소 변수로 구성된 단순 열역학 모델을 제시했다.
연구에 따르면, 도시는 낮 동안 태양복사를 통해 많은 열을 흡수하고, 그중 상당 부분을 건물, 도로, 콘크리트 같은 인공 구조물에 저장한다. 이 저장된 열이 밤에 천천히 방출되면서 도시가 주변 지역보다 더 늦게 식고, 야간 열섬 현상이 강화된다.
연구팀은 이러한 과정을 수학적으로 단순화한 모델로 표현해, 낮 동안의 열 축적 및 밤 동안의 열 방출이 도시 기온에 어떻게 기여하는지 제시했다. 이를 통해 도시 열섬이 단순히 ‘도시가 더 덥다’는 현상이 아니라, 시간에 따라 누적되고 방출되는 열의 비대칭 구조에서 비롯된다는 점을 명확히 설명했다.
문우석 교수는 “이번 연구는 도시 열섬을 복잡한 대규모 기후모델이 아니라, 최소한의 변수만으로도 재현 가능한 간단하지만 해석 가능한 모델로 설명했다는 점에서 의미가 있다.”라며, “기존의 경험적·통계적 접근을 넘어, 도시가 어떻게 열을 저장하고 방출하는지에 대한 근본적인 이해를 제공하는 것이 이번 연구의 가장 큰 성과”라고 밝혔다.
이 접근법은 도시 기후를 더 직관적으로 이해할 수 있게 해 주고, 향후 도시 설계, 녹지 확충, 건축 자재 선택, 폭염 대응 정책 등 실질적인 완화 전략을 과학적으로 평가하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. <부경투데이>
△ 문우석 교수(오른쪽)와 전미정 연구원.
Pukyong National University Research Team Identifies the Urban Heat Island as a “Day-Night Thermal Asymmetry Structure”
- Published in the international journal <Nonlinear Processes in Geophysics>
Pukyong National University announced that researcher Jeon Mi-Jeong from the research team led by Professor Moon Woo-Seok of the Major in Environmental Atmospheric Sciences has recently published a study in Nonlinear Processes in Geophysics explaining the Urban Heat Island (UHI) phenomenon―where temperature differences arise between urban and surrounding suburban areas―using a simplified thermodynamic model.
The study focuses on physically explaining why and when the urban heat island becomes most intense. The Urban Heat Island refers to the phenomenon in which temperatures in urban areas are higher than those in nearby suburban regions, and it is a major climate-related issue associated with intensified heat waves, increased energy demand, and heightened health risks.
However, many previous studies have relied on listing observational cases or complex numerical models, which made it difficult to intuitively understand the core mechanisms behind the phenomenon. To address this limitation, the research team approached urban temperature variation from the perspective of the ‘Surface Energy Balance,’ proposing a simplified thermodynamic model composed of a minimal set of variables.
According to the study, cities absorb a large amount of solar radiation during the daytime, with a significant portion of that heat stored in artificial structures such as buildings, roads, and concrete surfaces. This stored heat is released slowly at night, causing urban areas to cool more slowly than surrounding regions and thereby intensifying the nighttime urban heat island effect.
The research team expressed these processes through a mathematically simplified model, illustrating how heat accumulation during the daytime and heat release during the nighttime contribute to urban temperature changes. Through this approach, the study clearly explains that the urban heat island phenomenon is not simply that “cities are hotter,” but rather that it arises from an asymmetric structure of heat that accumulates and is released over time.
Professor Moon Woo-Seok stated, “This study is meaningful in that it explains the urban heat island phenomenon not through complex large-scale climate models, but through a simple yet interpretable model that can reproduce the phenomenon using only a minimal set of variables.” He added, “Beyond conventional empirical and statistical approaches, the most significant achievement of this research is providing a fundamental understanding of how cities store and release heat.”
This approach enables a more intuitive understanding of urban climate and is expected to be useful for scientifically evaluating practical mitigation strategies, including urban design, expansion of green spaces, selection of building materials, and heatwave response policies. <Pukyong Today>