(출처)
(출처) 그래픽 Vivek Bhardwaj.
熱섬現像
(Urban) Heat island
1. 개요
국소기후 중 하나로, 다양한 지리적 요인으로 인하여 도심 번화가 지역의 기온이 주변 교외지역에 비해 수 도 가량 더 높게 나타나는 현상. 더 빠르게 달궈지고 느리게 식는 특징도 있다. 특히 열섬이 발생하는 곳이 분지지형이기까지 하면 더욱 그렇다.2. 원인
도시화가 촉발되면서 함께 발견된 현상으로, 사시사철 존재하는 현상이지만 대중적으로는 유난히 여름에 그 존재감이 크다.[1] 아이러니하게도 열섬 현상의 강도는 여름이 가장 약하며, 겨울이나 봄이 가장 강한 편이다. 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 크다.2차원의 지도를 펼쳐 놓고 그 위로 기온을 나타내는 Z축을 하나 더 만든 다음 각 지역에 대한 현재온도를 나타내게 하면 기온의 등온선(等溫線)이 마치 섬의 등고선(等高線)처럼 보이기 때문에 이름이 열섬 현상이 되었다.
대한민국에서 이 현상이 가장 강한 곳은 역시 서울특별시다. 서울시내 주요 번화가에서의 여름철 공기는 숨막히고 찌는 듯한 반면, 고양시 벽제동 일대, 김포시 고촌읍 일대, 과천시 서울랜드, 남양주시 팔당리 일대 등의 공기는 여름 햇빛 아래서도 웬만큼 견딜 만한 경우가 많다. 심지어는 그늘에 있으면 가끔 선선한 바람까지도 불기도 한다.[2] 반면에 경기도 광명시 광명동, 철산동 일대는 행정구역상 서울의 교외이지만 실질적으로는 서울 시가지의 일부에 속해있어 서울특별시 열섬의 직접 영향권에 들기에(경기도에서 가장 더운 곳으로 꼽힌다는 풍문이 있다) 영등포와 비슷한 기후를 보인다. 거기에 안양시와 분당구가 있는 성남시도 열섬현상이 심하다. 서울뿐만 아니라 대한민국 각 지역의 도시들이 다 그렇다.[3] 그래도 지구온난화로 서울특별시와 경기남부는 온대기후가 되어 가고 있기는 하다.
이는 인간이 도시 생활을 하면서 꾸며놓은 도시 특유의 환경 하나하나가 아주 깨알같이 기온상승에 공헌하기 때문이다. 아스팔트와 콘크리트, 빌딩 숲으로 꼼꼼하게 발라놓은 땅은 일광을 흡수한 후 적외선 방사의 형태로 그 열을 다시 내놓으며, 하수구는 빗물을 흡수하기는 커녕 빠르게 배출하여 지면의 기온을 일정하게 유지하지 못하고, 일광의 지표가열을 막아 줄 녹지와 나무가 거의 없는데다 자동차와 에어컨 실외기 등이 한꺼번에 폐열을 뿜어대니 공기가 버틸 수가 없다![4]
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 악화된다. 최악의 경우는 낮에 맑은 날씨를 보이고 밤에 하층운으로 흐린 날씨이다. 거기에다가 열섬까지 강하면 기온 상승에 매우 유리하다.[5] 복사냉각이라면 그래도 잘 식는다.
이 때문에 열섬 현상을 예방하려면 반대의 방식으로 접근하면 된다. 가장 보편적이고 쉬우면서도 효과가 큰 방법은 역시 녹지를 많이 확보하는 것. 충분한 수의 공원과 녹지, 옥상 정원, 가로수를 조성해 놓으면 열섬 현상이 크게 완화된다. 실제로 서울특별시의 경우에도 창경궁이나 창덕궁, 송월동 일대는 여름철에 상대적으로 기온이 낮은 축에 들고, 공원이 부족한 지역일수록 열섬 현상이 심각한 모습을 보인다.
그 외에도 상시 물길이 흘러가는 통로를 조성하거나, 기존에 존재하는 도시 내 하천들을 잘 활용하는 방법도 있다. 실제로 청계천 복원사업은 서울 도심의 열섬 현상을 크게 감소시키고 완화하는 부수적 효과가 있었는데 컴퓨터의 수랭 쿨러가 돌아가는 원리를 떠올리면 이해하기 쉽다.[6] 호수공원을 설치하는 것도 열섬을 해소하는 방법 중 하나다. 그 외 실외기 바람의 온도를 낮추는 것과 문 열고 냉방을 하지 않는 것, 버려지는 폐열을 그대로 재활용 하는 것 등이 있다.
3. 더스트 돔
열섬 현상은 별개로 더스트 돔(Dust dome)이라는 현상까지 추가로 동반하는 경우가 많다.원리는 이렇다. 도시의 온도가 주변지역에 비해 상대적으로 높아지게 되면 뜨거운 공기는 대류현상에 의해 상승하게 되고, 상승기류가 발생한 도시 중심부에는 국지적인 작은 저기압이 발생한다. 그 결과 기압차를 메우기 위해서 도시 외곽에서 도시 중심부를 향해 바람이 불어들게 되고, 이것이 도시의 열이 밖으로 빠져나가지 못하게 막아서 열섬 현상을 유지시킨다. 그런데 도시는 알다시피 많은 공장과 자동차 매연, 미세먼지 등을 내놓는 동네고, 이것들이 바람이 불면서 제대로 도시에서 빠져나가야 하는데 빠져나갈 바람 자체가 만들어지지 않는 것.
결국 도시의 매연과 먼지는 도시에 고스란히 차곡차곡 쌓이게 되고, 이것이 상승기류를 타고 돔처럼 쌓이면서 거대한 "먼지 지붕" 이 만들어지게 된다. 바람을 빗자루질에 비유하자면, 빗자루로 먼지를 쓸어내는 게 아니라 도리어 도시 쪽으로 교외지역의 먼지까지 함께 모아놓는 상황이다. 그래서 열섬 현상은 종종 스모그와도 함께 논의되며, 열섬 현상의 해결을 위해 대중교통의 이용 같은 방법이 적극적으로 제안되기도 한다.
이렇게 모인 먼지는 도시 시민들에게 건강상 악영향을 미치게 되며, 태풍이 불거나 비가 내리지 않는 한 도시 밖으로 쉽게 빠져나가기가 어렵다.
4. 기타
도심의 기온이 주면 교외지역보다 높은 현상을 최초로 발견한 사람은 그레고어 멘델이다. 다만 당시에는 다른 기상학자들이 주목하지 않았다.옥상에 정원을 가꾸는 것은 열섬 현상을 크게 완화할 수 있는 좋은 방법이다. 분지 지형 한가운데에 도심이 있어 열섬현상이 강한 대구광역시의 경우 지자체 단위로 녹지를 조성해서 열섬현상을 성공적으로 최소화하였고[7] 다른 지자체도 벤치마킹해 도입하고 있다.
[1] 기본적으로 대한민국을 비롯한 온난 습윤 기후는 여름이 더운데다 습도까지 높아 체감온도가 이미 높은 상태이다. 이런 상황에서 열섬 현상까지 발생하니 원래 온도 + 체감 온도 + 불쾌지수가 함께 높아진다.[2] 사실 수도권 지역의 기후대 자체를 뒤집어 엎어버린 것이 열섬현상이기도 하다. 서울의 경우 (최한월 -3도 기준으로) 냉대기후가 나타나야 할 것이 겨울철 열섬현상으로 인해 온대기후로 변해버린 케이스다. 반면에 열섬현상이 거의 없는 경기도 외곽지역(특히 내륙)은 얄짤없이 냉대기후가 나타난다. 경기권 중 자연적인 온대기후 지역은 인천광역시의 원인천, 옹진군 지역, 시흥시(배곶, 정왕, 월곶 같은 시화지역), 안산시, 화성시, 평택시 같은 서해안 지역이다.[3] 광역시들은 다 열섬현상이 있고 그 외에도 수원시, 청주시, 원주시, 창원시, 포항시도 열섬현상이 있다.[4] 자동차의 경우 내연기관, 수소연료전지가 폐열을 뿜으며 에어컨의 경우 전기식은 응축열만, 개스엔진식은 응축열에 엔진의 배기열까지 뿜는다.[5] 2020년 7월에도 있는데 다른 지역은 초이상 저온인데 열섬때문에 서울은 약간만 낮게 되었다. 2020년 9월 중하순도 이 영향으로 다른 지역은 조금 낮지만 서울특별시는 오히려 높았다. 2022년 7월, 2023년 5월도 역시 이 영향으로 서울은 낮에 햇빛으로 가열되었다가 밤에 구름으로 식지 못하는 상황이 자주 나타났다. 서울특별시뿐만이 아니라 대구광역시도 마찬가지인데 2022년 6월에 있었다.[6] 물론, 이는 하천의 물이 정상적으로 흐를때 기준이다. 하천이 흐를때, 물의 운동에너지가 공기와 충돌해서 바람을 일으키고, 그 바람이 주위 공기들을 움직이는 역할을 한다. 하천이 정상적으로 흐르지 못한다면 거기서 거기일 뿐이다.[7] 다만 대구기상대를 경북대학교 인근에서 금호강변으로 이전해 수치가 낮게 나온 것도 반영되어 있다.