온실에 대한 적설심 설계기준 개선방안

Improvement of Snow Depth Design Criteria for Green House

Article information

J. Korean Soc. Hazard Mitig. 2017;17(01):243-251
Publication date (electronic) : 2017 February 28
doi : https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2017.17.1.243
유인상*, 이영우**, 정상만
* Member, Ph.D. Student, Department of Civil and Environmental Engineering, Kongju National University
** Member, Master Student, Department of Civil and Environmental Engineering, Kongju National University
***Corresponding Author, Member, Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, Kongju National University (Tel: +82-41-521-9300, Fax: +82-41-568-0287, E-mail: smjeong@kongju.ac.kr)
Received 2017 January 09; Revised 2017 January 11; Accepted 2017 January 23.

Abstract

본 연구에서는 온실의 적설심 설계기준을 개선하기 위하여 적설심 설계기준의 적정성을 분석하였다. 우리나라는 229개 행정구역으로 구분되어 있지만, 본 연구에서는 특별시, 광역시를 1개의 행정구역으로 분류하여 우리나라 162개 행정구역을 대상으로 분석하였다. 분석결과, 우리나라 162개 행정구역 중 76개 행정구역의 설계적설심이 적합한 것으로 나타났으며 나머지 86개 행정구역은 설계적설심의 상향이 요구되는 것으로 분석되었다. 이에 따라, 온실의 설계빈도인 30년빈도 적설심 산정결과를 기준으로 86개 행정구역의 설계적설심을 보완하였다. 적설의 무게는 적설의 단위중량에 따라 크게 변화하는데, 온실을 포함한 구조물을 설계할 경우에는 적설심 보다 적설하중으로 설계기준을 제시하는 것이 합리적이다. 이에 따라, 우리나라 162개 행정구역별 최대 적설단위중량을 산정하였고 최대 적설단위중량을 보완된 설계적설심에 적용하여 설계적설하중을 산정하였다. 본 연구를 통해 산정된 설계적설하중은 지역별 눈의 단위중량을 고려한 온실설계에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

Trans Abstract

In this study, snow depth design criteria for green house were evaluated and analyzed for its improvement. In Korea, there are a total of 229 administrative districts. However, this research combined the smaller districts of each Metropolitan city and made it into one administrative district, so a total of 162 administrative districts were used in this study. The analytical results show that the design snow depths for 77 administrative districts were appropriate out of 162 existing administrative districts. However, the design snow depths for the other 86 administrative districts were proven to be inappropriate and are required to increase their snow depths, so the 86 administrative districts’ design snow depths were also revised based on a 30-year recurrence interval snow depth. Snow load is significantly changed depending on snow unit weight, hence providing design criteria for green house with snow load is more reasonable than snow depth, because it considers the snow’s unit weight. With this, the snow unit weights of 162 administrative districts were calculated and it was used with the revised design snow depth for estimating the design snow load. Therefore, this study will use the designed snow load with unit weight consideration to design green houses based on the administrative districts.

1. 서론

전 세계적인 인구증가, 경제성장 및 산업발달로 인한 온실가스 배출량 증가는 세계 곳곳에 온실효과를 발생시키고 북극의 빙산을 녹여 해수면을 상승시키는 등 기후변화의 주된 원인이 되고 있다. 특히, 북극의 기온 증가는 세계 여러 나라의 겨울철 폭설 및 한파에 매우 큰 영향을 미친다. 북극의 기온이 증가하면 북극 주변의 매우 찬 공기 덩어리인 폴라보어텍스(polar vortex)를 고정시키고 있는 제트기류(jet steam)가 남하하게 되고 폴라보어텍스에 영향을 받는 범위가 넓어져 세계 곳곳에 한파 및 폭설 피해를 가중시킨다. 이와 같은 영향으로 최근 우리나라에서도 폭설에 의한 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 2014년 2월에는 울산 북구에서 공장의 지붕이 붕괴되어 근로자 2명이 사망하고 4명이 다치는 사고가 있었으며, 비슷한 시기에 경주에서는 체육관 지붕이 붕괴되어 10명이 사망하고 128명이 중경상을 입는 최악의 사고가 발생한 바 있다. 2012년, 부산에서는 400여 농가의 비닐하우스 약 1,920여동이 무너지며 시설복구비용만 58억원에 달했으며 농작물 피해액까지 더해지면 피해액은 더욱 큰 것으로 나타났다. 이와 같은 폭설에 의한 피해를 방지하기 위해 다양한 연구와 설계기준이 아래와 같이 제시되었다.

Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) (2014)에서는 폭설에 의한 온실의 피해방지를 위해 원예특작시설 내재해형 규격 설계도⋅시방서를 통해 행정구역별 온실의 설계적설심을 제시하고 있으며 행정구역의 설계적설심보다 낮은 강도의 온실은 해당 행정구역에 설계 및 시공을 하지 못하게 하고 있다. 폭설 피해원인 분석에 관한 연구로 Lee and Lee(1994)는 폭설의 국지적 요인들과 종관적 요인들을 분석하고 영동지역 강설현상의 수치실험을 통해 폭설요인을 분석하였다. Kim(2001)은 재해가 많이 일어나는 단동형과 연동형 비닐하우스에 대하여 각각 피해양상을 분석하고 재해복구용 비닐하우스 모델을 개발하였다. Lee at al.(2005)은 태풍 ‘매미’ 에 의한 지역별 비닐하우스 피해실태를 유형별로 조사 분석하여 상습피해지역에 적합한 비닐하우스 모델에 대해 검토하였다. Kim(2010)은 겨울철 여러 대기조건에 따른 대설 특징을 3차원 분석시스템으로 제공되는 고분해능의 자료를 이용하여 강원⋅영동지방의 강설패턴의 개념모델을 정립하고 영동지방 대설현상에 대하여 분석을 수행하였다. 통계분석 및 시뮬레이션 관련 연구로 Kwon(2010)은 재현기간별 확률적설량과 권역별 확률분포형을 통하여 최근의 보충된 자료와 상호간의 통계적인 동질성 검정 및 객관성이 있는 다수의 적합도 검정을 통하여 우리나라 적설량에 대한 대표 확률분포형에 따라 확률적설량을 산출하였다. 또한 Yun et al.(2013)은 간척지 내 온실의 설계에 합리적으로 적용할 수 있는 적설심을 제공하기 위해 전국 72개 기상관측소의 기상자료를 바탕으로 재현기간별 설계적설심을 산정하였다. Kim et al.(2013)은 기상청에서 제공하는 KMA-RegCM3 모형과 기후변화 시나리오를 바탕으로 미래의 기온과 강수량을 이용하여 대표 기상관측소 18개 지점의 목표기간별 일 적설량을 토대로 빈도별 확률적설량을 산정한 바 있다. 적설하중 산정 관련연구로 Lee(1984)는 다설지 구조물을 설계할 경우 필수적으로 평가되는 눈의 밀도를 실질적으로 관측하여 적설심도와 밀도와의 상관관계를 공식화 하여 설하중 산정에 활용 할 수 있도록 기초자료를 제시하였고 융설기와 증설기에 눈의 밀도변화에 관한 연구를 수행하였다. 또한 Son(1994)은 농업시설의 시설하중산정을 위하여 설계하중 결정의 기초가 되는 온도와 단위적설 중량의 분석을 온도변화에 따른 적설심과 단위적설중량과의 관계를 통계적으로 분석하였으며, 평균온도를 기준으로 온도분포에 따른 단위적설중량을 산정하였다. 미국의 연방재난관리청(Federal Emergency Management Agen, FEMA) (2013)에서는 Snow Load Safety Guide를 통하여 적설심이 아닌 적설하중을 통해 적설에 대한 시설물의 안전을 관리하고 있다. 눈의 밀도와 관련된 연구로 Judson and Doesken(2000)은 Central Rocky Mountain에 위치한 11개의 관측소를 대상으로 실측한 눈의 밀도를 통계 분석하여 각 관측소별 눈의 특성을 비교하였으며 눈의 밀도와 온도와의 상관관계에 대해서 연구하였다. Brian(2006)은 각기 다른 고도에서 실측한 눈의 밀도에 대하여 비교⋅분석하여 고도변화에 따른 눈의 밀도변화에 관련된 연구를 하였다.

기존 연구들을 살펴보면 특정지역에 대한 적설심, 적설의 단위중량, 적설하중에 대한 각각의 연구는 진행된 바 있으나 전국을 대상으로 적설심으로부터 적설하중을 산정하고 이를 설계기준 개선을 위해 적용한 연구는 진행된 바 없다. 이에 따라, 본 연구에서는 우리나라 162개 행정구역에 대해 온실의 적설심 설계기준 적정성을 평가한 기존의 연구 결과를 분석 보완하여 설계 적설심의 상향이 요구되는 지역은 보완하고 추가적으로 지역의 적설단위중량을 적용하여 적설하중 기반의 온실의 적설심 설계기준 개선방안을 제안하고자 한다.

2. 온실의 적설심 설계기준 평가 결과 분석 및 보완

본 장에서는 우리나라 162개 행정구역별 온실의 적설심 설계기준 평가에 대한 연구를 분석하고 보완한 결과를 서술하였다. 여기서, 행정구역은 특별시, 광역시를 포함한 시, 군을 말한다. 일반적으로 특별시, 광역시 내에 존재하는 구를 개별적인 행정구역으로 인정하여 우리나라를 229개의 시, 군, 구로 분류하지만 우리나라의 특별시, 광역시는 면적이 비교적 크지 않아 구들 간의 적설심 편차가 거의 없는 것으로 나타나 본 연구에서는 특별시, 광역시를 1개의 행정구역으로 분류하였다. Yu et al.(2015)은 온실 설계빈도인 30년빈도에서의 설계적설심을 산정하고 MAFRA(2014)에서 제시한 우리나라 162개 행정구역의 온실 설계적설심 자료를 수집하여 두 설계적설심의 차이를 제시하였다. MAFRA (2014)의 온실 설계적설심은 Table 1과 같이 최소 20cm 최대 40cm 이상 까지 2cm 단위로 행정구역별 온실 설계적설심을 제시하고 있으며 온실의 적설심 설계기준을 평가하기 위해 설계적설심 40cm 이상은 40cm로 간주하고 평가가 수행되었다. 본 연구에서는 Yu et al.(2015)의 연구결과에서 기상관측소별 최신화된 적설심을 적용하여 적설심 빈도분석을 통해 30년빈도 적설심을 재 산정 하였으며 이를 행정구역별 30년빈도 적설심으로 나타내기 위해 보간(interpolation) 하여 Table 1과 같이 행정구역별 온실의 설계적설심과 함께 나타내었다.

Results of Comparison Between Design Snow Depth and 30-year Recurrence Interval Snow Depth

온실의 적설심 설계기준 평가 결과, 총 162개 행정구역 중 76개 행정구역의 온실 설계적설심이 적정한 것으로 분석되었으며 86개 행정구역에서 온실 설계적설심의 상향이

필요한 것으로 나타났다. 그러나 대부분의 행정구역의 적설심 차이는 1~5cm 안팎으로 큰 차이가 발생하지 않은 것으로 분석되었으며 6cm 이상 차이가 있는 지역은 대부분이 강원도 지역으로 24개의 행정구역인 것으로 나타났다.

현재 온실의 적설심 설계기준은 앞서 기술한 바와 같이 행정구역별로 최소 20cm 최대 40cm 이상으로 제시하고 있는데, 40cm 이상이라는 수치는 설계기준으로 사용하기에 적설심 범위가 한정되어 있지 않아 애매모호한 수치로 명확한 설계 적설심 결정이 필요하다. 우리나라는 주로 산지가 많고 삼면이 바다로 둘러싸인 지형으로 강설의 특성 또한 지역별로 많은 차이가 나타난다. 일반적으로 2월에 한반도 남쪽과 북쪽에 각각 저기압과 고기압이 위치해 동풍이 지속적으로 유입되는 기압계가 형성되는데 이 동풍에 동해안의 풍부한 해상의 습기가 합쳐지면서 눈에 수분을 많이 포함한 습설형태의 눈이 내리게 된다. 습설은 건설에 비하여 중량이 무거워 동일한 적설심이라도 습설인 경우 피해가 더 크게 나타날 수 있다. 따라서 폭설에 의한 비닐하우스의 피해를 최소화하기 위해서는 지역별 눈의 단위중량을 고려하여 적설심이 아닌 적설하중을 통한 구조물 설계가 필요하다.

3. 행정구역별 온실의 적설심 설계기준 산정

행정구역별 합리적인 온실의 적설심 설계기준을 산정하기 위해 농림축산식품부(2014)에서 제시하고 있는 행정구역별 온실의 적설심 설계기준과 본 연구에서 산정한 온실의 설계빈도인 30년빈도 적설심을 비교 분석하였다. 온실의 적설심 설계기준이 더 큰 지역은 Fig. 1에서 제시하고 있는 바와 같이 적설심 설계기준 값을 그대로 사용하였고, 본 연구에서 산정한 30년빈도 적설심이 높게 산정된 지역은 30년빈도 적설심을 사용하여 Table 2와 같이 행정구역별 온실의 설계적설심 값을 산정하였다.

Fig. 1

Method of Revision for Snow Depth Design Criteria for Greenhouse According to Administrative Districts

Revised Design Snow Depth for Green House According to Administrative Districts

행정구역별 온실의 적설심 설계기준 산정 결과는 Table 2에 제시한 바와 같이 경상북도 울릉군에서 213cm로 가장 크게 산정되었고 이어서 강릉시, 동해시, 양양군, 속초시, 고성군, 평창시, 정선군, 태백시, 삼천시 순으로 각각 213cm, 127cm, 96cm, 95cm, 95cm, 92cm, 88cm, 83cm, 79cm, 75cm로 산정되었다. 온실의 적설심 설계기준이 가장 작게 산정된 행정구역은 울산시, 경주시, 청도군, 거제시, 고성군, 김해시, 남해군, 밀양군, 산천군, 양산군, 진주시, 창녕군, 창원시 등으로 20cm 로 산정되었다.

우리나라 162개 행정구역의 온실 적설심 설계기준은 평균 32.8cm, 표준편차 21.7cm, 최대 213.0cm, 최소 20.0cm로 산정되었다. 도별로 온실의 적설심 설계기준 평균 값을 분석해보면 서울, 인천을 포함한 경기도 지역이 25cm, 강원도 지역이 65cm, 대전, 세종을 포함한 충청남도 지역이 28cm, 충청북도 지역이 30cm, 대구를 포함한 경상북도 지역이 35cm, 부산, 울산을 포함한 경상남도 지역이 22cm, 전라북도 지역이 37cm, 광주를 포함한 전라남도 지역이 29cm로 산정되었다.

4. 행정구역별 적설 단위중량 산정

적설 단위중량은 적설하중을 산정하기 위한 매우 중요한 요소로서 지역에 따라 많은 차이를 보인다. 눈은 녹아서 물로 변하기 때문에 물의 단위중량과 연관시켜 적설 단위중량 산정 공식을 유도할 수 있다. 임의의 직사각형 상자 안에 눈이 쌓여있다고 가정했을 때 적설 단위중량은 γs, 적설의 바닥면적은 직사각형 상자의 면적인 A, 적설의 높이는 Hs로 볼 수 있다. 시간이 지나서 쌓인 눈이 녹아 물로 변했을 때 물의 단위 중량은 γw, 물의 바닥면적은 직사각형 상자의 면적인 A, 물의 높이는 Hw로 볼 수 있다. 질량보존의 법칙에 의해 눈과 물의 중량은 동일하다. 이를 공식으로 나타내면 식 1과 같다.

(1)Ws=γs×A×Hs=γw×A×Hw=Ww

여기서, Ws는 적설의 중량, Ww는 물의 중량이다.

식 (1)의 좌변 중 적설의 단위 중량인 γs를 제외하고 오른쪽으로 이동시키면 식 (2)와 같이 적설의 단위중량을 산정할 수 있다. 적설의 높이(Hs)는 적설심 자료를 통해, 물의 높이(Hw)는 강수량 자료를 통해 산정할 수 있고 물의 단위 중량(γw)은 4°C의 물로 가정하여 1.0tf/m3를 적용할 수 있다.

(2)γs= HwHs ×γw

기상청에서 제공하고 있는 강수량(mm)자료는 00∼24시까지 내린 비나 눈, 우박 등과 같이 구름으로부터 땅에 떨어져 내린 강수이고 적설심(cm)은 고체상의 강수인 눈, 싸락눈, 우박 등이 지면에 내려 쌓여있는 깊이를 말하며 눈, 싸락눈, 우박 등 고체상의 강수를 녹인 물을 우량으로 환산하고 이를 강수량으로 기록하고 있다. 적설 단위중량은 동일한 관측소에서 동일한 일자에 관측된 강수량과 적설심을 식 (2)에 대입하여 산정할 수 있다. 적설 단위중량의 경우 강설 당일 온도, 습도와 같은 기상상황에 따라 다르게 나타나기 때문에 강수량 자료 수집 시 주의가 필요하다. 적설 단위 중량 산정을 위한 강수량은 비가 포함되지 않고 순전히 고체성 강수인 눈, 싸락눈, 우박에 의한 강수량이기 때문에 관측자료 수집일자의 기상상황 자료도 같이 수집하여 강우가 발생한 일자의 강수량, 적설심 자료는 사용하지 않는다. 또한, Judson and Doesken(2000)에 의하면 적설의 단위중량 산정 시 오차를 줄이기 위하여 적설심이 2.5cm 이상 관측 된 사상에 대해서만 적설의 단위중량을 산정한다. 이는 눈으로 볼 수 없는 강우와 같은 기상 현상을 분류하기 위한 방법으로 본 연구에서도 이와 같은 방법을 적용하였다.

강수량, 적설심, 기상상황 자료를 20년 이상 보유한 우리나라 69개 기상관측소를 선별하여 식 (2)를 통해 연최대치 적설의 단위중량을 산정하였으며 이중 가장 큰 값을 기상관측소를 대표하는 적설의 단위중량으로 선정하였다.

적설의 단위중량 산정 결과, 겨울철 평균기온이 가장 높은 3월에 단위중량이 가장 크게 나타났으며 최대 적설 단위중량은 속초관측소에서 214kgf/m3로 산정 되었으며, 이어서 강릉, 영덕, 포항, 울진, 남해, 합천, 울산 관측소에서 각각 203kgf/m3, 199kgf/m3, 184kgf/m3, 162kgf/m3, 162kgf/m3, 150kgf/m3, 149kgf/m3로 산정 되었다. 최소 적설 단위중량은 완도관측소에서 59kgf/m3로 산정 되었으며, 이어서 목포, 부안, 충주, 군산, 광주, 천안, 장흥 관측소에서 각각 63kgf/m3, 67kgf/m3, 69kgf/m3, 69kgf/m3, 70kgf/m3, 71kgf/m3, 72kgf/m3로 산정 되었다.

기상관측소를 위치를 기준으로 적설 단위중량을 보간(interpolation)하여 행정구역별 적설단위 중량을 Fig. 2와 같이 작성하였다. 적설의 단위중량은 대표적인 대설지역인 울릉, 호남지역, 영동지방 중 울릉과 영동지방의 단위중량이 높게 산정되었으며 호남지역은 적설하중이 비교적 작게 산정되었다. 이는 겨울철 우리나라의 주변 기압배치에 의한 영향이다. 주로 서해안 지방이나 충청, 호남, 제주에 눈이 내릴 때는 대륙성 고기압이 확장되며 찬 공기가 상대적으로 따뜻한 서해를 지나면서 눈구름을 만들어 눈이 내린다. 반면에 동해안 지방에 눈이 내릴 때는 대륙성 고기압의 중심이 동쪽으로 밀리면서 북동풍이 불 때로 일반적으로 따뜻한 2월, 남쪽에서부터 점차 영향력을 확대하며 동해를 지나 습기를 머금고 불어오기 때문에 서해 내륙쪽에 비하여 습한 눈이 내린다.

Fig. 2

Snow Unit Weight Map According to Administrative Districts Developed in This Study

5. 온실의 적설심 설계기준 개선방안

온실의 적설심 설계기준을 개선하기 위해 30년빈도 적설심과 적설의 단위중량을 고려하여 Table 3과 같이 행정구역별 설계적설하중을 산정하였다. 설계적설하중 산정을 위한 적설단위중량은 59kgf/m3~214kgf/m3 범위로 산정되었으나 일반적으로 구조물 설계시 적설의 최소 단위중량을 100kgf/m3로 설정하므로 본 연구에서도 적설의 최소 단위중량을 100kgf/m3로 설정하고 적설하중을 산정하였다. 또한, 적설하중 단위는 구조물 설계시 사용하는 SI단위계인 kN/m2으로 표출하였으며 설계기준을 세부적으로 제시하기 위해 각 등급의 간격은 0.05kN/m2로 나타내었다. 즉, 적설하중이 1.23kN/m2인 지역은 1.25kN/m2로, 0.82인 지역은 0.85kN/m2로 0.05kN/m2 단위로 올림 하여 제시하였다.

Design Snow Load for Green House According to Administrative Districts

행정구역별 설계적설하중 산정 결과, 강릉시에서 2.55kN/m2로 가장 크게 산정되었으며 이어서 울릉군 2.20kN/m2, 양양군 2.00kN/m2, 속초시 2.00kN/m2, 고성군 1.82kN/m2, 평창군1.22kN/m2, 동해시 1.22kN/m2, 정선군 1.16kN/m2 로 산정되었다. 설계적설하중이 가장 작게 산정된 행정구역은 수원시, 의왕시, 안양시, 부천시, 동두천시, 군포시, 광명시, 안산시 등 수도권 지역과 남부지방의 행정구역들이며 0.25kN/m2로 산정되었다.

행정구역별 설계적설하중 산정 결과를 지도로 Fig. 3과 같이 나타내었으며 대표적인 대설지역인 영동지방의 고성군, 속초시, 양양군, 강릉시, 동해시, 삼척시, 태백시 등은 적설심과 적설의 단위중량 모두 높게 산정 된 지역으로 적설하중 또한 가장 높게 산정되었다. 또한 영남지방인 부산광역시, 대구광역시, 울산광역시, 경상남도, 경상북도 지역에서는 적설심과 적설단위중량 모두 작게 산정되어 적설하중 가장 작게 산정되었다.

Fig. 3

Design Snow Load Map for Green House According to Administrative Districts

6. 결론

본 연구에서는 온실의 적설심 설계기준 개선방안을 도출하기 위해 적설심 기반의 기존 온실 설계기준을 평가 및 보완하고 적설하중 기반의 온실 설계기준을 제안하였다. 본 연구를 통해 도출된 결과를 정리하면 아래와 같다.

  • (1) 온실의 적설심 설계기준 평가 결과, 총 162개 행정구역 중 76개 행정구역의 온실 설계적설심이 적정한 것으로 분석되었으며 86개 행정구역에서 온실 설계적설심의 상향이 필요한 것으로 나타났다. 그러나 대부분의 행정구역의 적설심 차이는 1cm~5cm 안팎으로 큰 차이가 발생하지 않은 것으로 나타났으며 6cm 이상 차이가 있는 지역은 24개 행정구역으로 대부분이 강원도 지역인 것으로 나타났다. 또한, 온실의 적설심 설계기준을 40cm 이상으로 제시하고 있는 행정구역에 대해서는 명확한 설계 적설심 결정이 필요하며 적설심으로 제시하고 있는 온실의 설계기준을 적설단위중량을 고려한 적설하중으로 제시할 필요가 있을 것으로 분석 되었다.

  • (2) 행정구역별 온실의 설계적설심 보완 결과, 울릉군에서 213cm로 가장 크게 산정되었고 이어서 강릉시, 동해시, 양양군, 속초시, 고성군, 평창시, 정선군, 태백시, 삼천시 순으로 각각 213cm, 127cm, 96cm, 95cm, 95cm, 92cm, 88cm, 83cm, 79cm, 75cm로 산정되었다. 이와 같은 지역들은 기존의 온실의 적설심 설계기준에서는 40cm 이상으로 제시되어 있던 지역들이다. 온실의 적설심 설계기준이 가장 작게 산정된 행정구역은 울산시, 경주시, 청도군, 거제시, 고성군, 김해시, 남해군, 밀양군, 산천군, 양산군, 진주시, 창녕군, 창원시 등으로 20cm로 산정되었다. 우리나라 162개 행정구역의 온실 적설심 설계기준은 평균 32.8cm, 표준편차 21.7cm, 최대 213.0cm, 최소 20.0cm로 산정되었다. 도별 온실의 적설심 설계기준 평균 값을 분석해보면 서울, 인천을 포함한 경기도 지역이 25cm, 강원도 지역이 65cm, 대전, 세종을 포함한 충청남도 지역이 28cm, 충청북도 지역이 30cm, 대구를 포함한 경상북도 지역이 35cm, 부산, 울산을 포함한 경상남도 지역이 22cm, 전라북도 지역이 37cm, 광주를 포함한 전라남도 지역이 29cm, 제주지역이 25cm로 산정되었다.

  • (3) 행정구역별 온실의 설계적설하중은 적설 단위중량과 설계적설심을 통해 산정 하였고 SI 단위계인 kN/m2으로 표출하였으며 설계기준을 세부적으로 제시하기 위해 각 등급의 간격은 0.05kN/m2로 나타내었다. 그 결과, 설계적설하중은 강릉시에서 2.55kN/m2로 가장 크게 산정되었으며 이어서 울릉군 2.20kN/m2, 양양군 2.00kN/m2, 속초시 2.00kN/m2, 고성군 1.82kN/m2, 평창군1.22kN/m2, 동해시 1.22kN/m2, 정선군 1.16kN/m2 로 산정되었다. 설계적설하중이 가장 작게 산정된 행정구역은 수원시, 의왕시, 안양시, 부천시, 동두천시, 군포시, 광명시, 안산시 등 수도권 지역과 남부지방의 행정구역들이며 0.25kN/m2로 산정되었다.

본 연구에서는 기존의 온실 적설심 설계기준의 개선방안으로 설계적설심 상향, 40cm 이상으로 제시된 행정구역의 명확한 설계적설심 산정 그리고 적설단위중량 적용을 통한 적설하중 기반의 온실 설계기준 제시를 제안하였다. 현재 우리나라에서는 적설의 단위중량을 계측하여 공식적으로 제공하는 기관이 존재 하지 않아 간접적인 방법으로 적설의 단위중량을 산정하였다. 적설의 단위중량은 강설 당일 기상상황에 매우 따라 다르게 나타는데 강설 당일 활용 가능한 세부적인 눈의 상태 자료 수집에 어려움이 있어 간접적인 방법을 통해 매우 정확도 높은 적설의 단위중량 산정에는 제약이 따른다. 본 연구를 통해 산정된 전국 단위의 단위중량과 적설하중은 지역별 적설하중의 분포를 분석하고 온실의 설계기준을 개선하는데 활용 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 온실의 안정성만을 고려하여 결과를 도출하였으며 본 연구의 결과는 향후 온실 설계 및 온실 설계기준의 개선에 충분히 활용 가능할 것이라고 판단된다.

References

Brian J. M. A Study on Snow Density Variations at Different Elevations and the Related Consequences; Especially to Forecasting. AOS401 2006;1(1)
FEMA. Risk Management Series - Snow Load Safety Guide 2013;
Judson A, Doesken N. Density of Freshly Fallen Snow in the Central Rocky Mountains, Bulletin of the American Meteorological Society. American Meteorological Society 2000;81(7):1577–1587. 10.1175/1520-0477(2000)081<1577:DOFFSI>2.3.CO;2.
Kim D. W. The Analysis of the Characteristics of Heavy Snowfall in Youngdong Region with the Numerical Model Data Assimilation. Master’s Thesis 2010. Chosun University;
Kim J. Y. Damage Status and Countermeasure Against Snowfall on Plastics Houses. Korean Journal of Horticultural Science & Technology 2001. 19(4)Korean Society for Horticultural Science. p. 229–635.
Kim Y. S, Kang N. R, Kim S. J, Kim H. S. Evaluation for Snowfall Depth Forecasting using Neural Network and Multiple Regression Models. Journal of Korean Society of Hazard Mitigation 2013. 13(2)Korean Society of Hazard Mitigation. p. 269–280. 10.9798/KOSHAM.2013.13.2.269.
Kwon D. H. A Study on the Determination of the Regional Representative Probability Distribution for Snowfall in Korea. Master’s Thesis 2010. Kumho National Institute of Technology;
Lee H, Lee T. Y. The Governing Factors for Heavy Snowfalls in Youngdong Area. Journal of Korean Meteorological Society 1994. 30(2)Korean Meteorological Society. p. 197–218.
Lee M. J. A basic study on the snow loads. Master’s Thesis 1984. Chonbuk National University;
Lee S. Y, Kim H. J, Yum S. H, Kang Y. I, Chun H, Nam Y. I. Investigation and Analysis of Damaged Single-span Greenhouse by Typhoon ‘MAEMI’. Journal of Bio-Environment Control 2005. 14(1)The Korean Society for Bio-Environment Control. p. 148–152.
Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA). Anti-disaster Standards for Agricultural Facilities 2014.
Son J. I. Determination of Resonable Unit Snow Weight and Greatest Gust Speed for Design of Agricultural Structures and their Applications. Journal of Bio-Environment Control 1994. 3(1)The Korean Society for Bio-Environment Control. p. 1–9.
Yu I. S, Kim D. H, Jeong S. M. Assessment of Design Snow Depth for Green House Using Frequency Analysis. Journal of Korean Society of Hazard Mitigation 2015. 16(1)Korean Society of Hazard Mitigation. p. 247–254. 10.9798/KOSHAM.2016.16.1.247.
Yun S. W, Choi M. K, Yu C, Lee J. W, Lee S. Y, Yoon Y. C. Estimation of Design Load for Greenhouse applicable in Coastal Reclaimed Lands. Journal of Agrcultural & Life Science 2013. 47(3)Institute of Agriculture & Life Science. p. 123–131.

Article information Continued

Table 1

Results of Comparison Between Design Snow Depth and 30-year Recurrence Interval Snow Depth

Administrative districts 30-year snow depth A (cm) Design snow depth B (cm) Difference A-B (cm) Administrative districts Design snow depth A (cm) 30-year snow depth B (cm) Difference A-B (cm) Administrative districts Design snow depth A (cm) 30-year snow depth B (cm) Difference A-B (cm)
Seoul 25gu 25 26 -1 Gang-won Hongcheon 47 30 +17 Gyeo-ng-nam Goseong 17 20 -3
Incheon 10gun·gu 24 26 -2 Hwacheon 34 28 +6 Gimhae 16 20 -4
Daejeon 5gu 29 30 -1 Hoengseong 38 34 +4 Namhae 19 20 -1
Daegu 8gun·gu 21 20 +1 Chu-ng-nam Gyeryong 29 32 -3 Miryang 16 20 -4
Ulsan 5gun·gu 16 20 -4 Gongju 28 28 0 Sacheon 19 20 -1
Busan 16gun·gu 16 24 -8 Geumsan 27 26 +1 Sancheong 25 24 +1
Gwa-ngju 5gu 35 36 -1 Nonsan 29 28 +1 Yangsan 16 20 -4
Sejong 1si 29 30 -1 Dangjin 27 28 -1 Uiryeong 21 20 +1
Gye-ong-gi Gapyeong 27 24 +3 Boryeong 26 26 0 Jinju 20 20 0
Goyang 25 24 +1 Buyeo 27 26 +1 Changnyeong 19 20 -1
Gwacheon 25 24 +1 Seosan 29 30 -1 Changwon 17 20 -3
Gwangmyeong 25 24 +1 Seocheon 31 32 -1 Tongyeong 15 20 -5
Gwangju 26 24 +2 Asan 25 26 -1 Hadong 22 20 +2
Guri 25 24 +1 Yesan 27 26 +1 Haman 18 20 -2
Gunpo 24 24 0 Cheonan 26 26 0 Hamyang 29 30 -1
Gimpo 23 24 -1 Cheongyang 27 26 +1 Hapcheon 24 22 +2
Namyangju 26 24 +2 Taean 28 28 0 Joen-buk Gochang 44 40 +4
Dongducheon 25 22 +3 Hongseong 27 26 +1 Gunsan 34 34 0
Bucheon 25 24 +1 Goesan 30 30 0 Gimje 38 40 -2
Seongnam 25 24 +1 Danyang 33 26 +7 Namwon 27 30 -3
Suwon 24 24 0 Boeun 32 32 0 Muju 29 30 -1
Siheung 25 24 +1 Chu-ng-buk Yeongdong 30 30 0 Buan 47 40 +7
Ansan 25 24 +1 Okcheon 30 30 0 Sunchang 37 36 +1
Anseong 27 26 +1 Eumseong 28 28 0 Wanju 30 26 +4
Anyang 25 24 +1 Jecheon 28 26 +2 Iksan 32 28 +4
Yangju 25 24 +1 Jeungpyeong 31 32 -1 Imsil 35 40 -5
Yangpyeong 26 24 +2 Jincheon 29 30 -1 Jangsu 33 38 -5
Yeoju 27 26 +1 Cheongju 32 34 -2 Jeonju 28 26 +2
Yeoncheon 23 24 -1 Chungju 27 26 +1 Jeongeup 49 40 +9
Osan 25 24 +1 Gyeongsan 21 20 +1 Jinan 32 34 -2
Yongin 25 24 +1 Gyeongju 20 20 0 Joen-nam Gangjin 22 22 0
Uiwang 24 24 0 Goryeong 23 22 +1 Goheung 17 20 -3
Uijeongbu 25 24 +1 Gyeo-ng-buk Gumi 26 24 +2 Gokseong 28 28 0
Icheon 28 28 0 Gunwi 24 22 +2 Gwangyang 21 20 +1
Paju 24 24 0 Gimcheon 28 28 0 Gurye 25 24 +1
Pyeongtaek 26 26 0 Mungyeong 33 34 -1 Naju 31 34 -3
Pocheon 25 22 +3 Bonghwa 37 24 +13 Damyang 36 40 -4
Hanam 25 24 +1 Sangju 31 30 +1 Mokpo 36 32 +4
Hwaseong 25 24 +1 Seongju 25 24 +1 Muan 34 36 -2
Gang-won Gangneung 127 40 +87 Andong 26 22 +4 Boseong 21 20 +1
Goseong 92 40 +52 Yeongdeok 33 34 -1 Suncheon 22 22 0
Donghae 96 40 +56 Yeongyang 35 24 +11 Sinan 33 30 +3
Samcheok 75 40 +35 Yeongju 31 28 +3 Yeosu 16 20 -4
Sokcho 95 40 +55 Yeongcheon 21 20 +1 Yeonggwang 37 40 -3
Yanggu 38 30 +8 Yecheon 30 26 +4 Yeongam 28 28 0
Yangyang 95 40 +55 Ulleung 213 40 +173 Wando 19 20 -1
Yeongwol 44 30 +14 Uljin 45 38 +7 Jangseong 40 40 0
Wonju 28 26 +2 Uiseong 24 20 +4 Jangheung 22 22 0
Inje 51 30 +21 Cheongdo 19 20 -1 Jindo 25 22 +3
Jeongseon 83 40 +43 Cheongsong 27 22 +5 Hampyeong 34 36 -2
Cheorwon 24 20 +4 Chilgok 24 22 +2 Haenam 23 22 +1
Chuncheon 32 32 0 Pohang 24 20 +2 Hwasun 28 30 -2
Taebaek 79 40 +39 Geoje 15 20 -5 Jeju Seogwipo 28 30 -2
Pyeongchang 88 40 +48 Geochang 29 30 -1 Jeju 16 20 -4

Fig. 1

Method of Revision for Snow Depth Design Criteria for Greenhouse According to Administrative Districts

Table 2

Revised Design Snow Depth for Green House According to Administrative Districts

Administrative districts Revised design snow depth(cm) Administrative districts Revised design snow depth(cm) Administrative districts Revised design snow depth(cm) Administrative districts Revised design snow depth(cm)
Seoul 25gu 26 Gang-won Sokcho 95 Gyeong-buk Gumi 26 Joen-buk Buan 47
Incheon 10gun·gu 26 Yanggu 38 Gunwi 24 Sunchang 37
Daejeon 5gu 30 Yangyang 95 Gimcheon 28 Wanju 30
Daegu 8gun·gu 21 Yeongwol 44 Mungyeong 34 Iksan 32
Ulsan 5gun·gu 20 Wonju 28 Bonghwa 37 Imsil 40
Busan 16gun·gu 24 Inje 51 Sangju 31 Jangsu 38
Gwangju 5gu 36 Jeongseon 83 Seongju 25 Jeonju 28
Sejong 1si 30 Cheorwon 24 Andong 26 Jeongeup 49
Gyeong-gi Gapyeong 27 Chuncheon 32 Yeongdeok 34 Jinan 34
Goyang 25 Taebaek 79 Yeongyang 35 Joen-nam Gangjin 22
Gwacheon 25 Pyeongchang 88 Yeongju 31 Goheung 20
Gwangmyeong 25 Hongcheon 47 Yeongcheon 21 Gokseong 28
Gwangju 26 Hwacheon 34 Yecheon 30 Gwangyang 21
Guri 25 Hoengseong 38 Ulleung 213 Gurye 25
Gunpo 24 Chung-nam Gyeryong 32 Uljin 45 Naju 34
Gimpo 24 Gongju 28 Uiseong 24 Damyang 40
Namyangju 26 Geumsan 27 Cheongdo 20 Mokpo 36
Dongducheon 25 Nonsan 29 Cheongsong 27 Muan 36
Bucheon 25 Dangjin 28 Chilgok 24 Boseong 21
Seongnam 25 Boryeong 26 Pohang 24 Suncheon 22
Suwon 24 Buyeo 27 Gyeong-nam Geoje 20 Sinan 33
Siheung 25 Seosan 30 Geochang 30 Yeosu 20
Ansan 25 Seocheon 32 Goseong 20 Yeonggwang 40
Anseong 27 Asan 26 Gimhae 20 Yeongam 28
Anyang 25 Yesan 27 Namhae 20 Wando 20
Yangju 25 Cheonan 26 Miryang 20 Jangseong 40
Yangpyeong 26 Cheongyang 27 Sacheon 20 Jangheung 22
Yeoju 27 Taean 28 Sancheong 25 Jindo 25
Yeoncheon 24 Hongseong 27 Yangsan 20 Hampyeong 36
Osan 25 Chung-buk Goesan 30 Uiryeong 21 Haenam 23
Yongin 25 Danyang 33 Jinju 20 Hwasun 30
Uiwang 24 Boeun 32 Changnyeong 20 Jeju Seogwipo 30
Uijeongbu 25 Yeongdong 30 Changwon 20 Jeju 20
Icheon 28 Okcheon 30 Tongyeong 20
Paju 24 Eumseong 28 Hadong 22
Pyeongtaek 26 Jecheon 28 Haman 20
Pocheon 25 Jeungpyeong 32 Hamyang 30
Hanam 25 Jincheon 30 Hapcheon 24
Hwaseong 25 Cheongju 34 Joen-buk Gochang 44
Gang-won Gangneung 127 Chungju 27 Gunsan 34
Goseong 92 Gyeong-buk Gyeongsan 21 Gimje 40
Donghae 96 Gyeongju 20 Namwon 30
Samcheok 75 Goryeong 23 Muju 30

Fig. 2

Snow Unit Weight Map According to Administrative Districts Developed in This Study

Table 3

Design Snow Load for Green House According to Administrative Districts

Administrative districts Design snow load (kN\/m2) Administrative districts Design snow load (kN/m2) Administrative districts Design snow load (kN/m2) Administrative districts Design snow load (kN/m2)
Seoul 25gu 0.30 Gang-won Sokcho 2.00 Gyeong-buk Gumi 0.30 Joen-buk Buan 0.50
Incheon 10gun·gu 0.25 Yanggu 0.45 Gunwi 0.30 Sunchang 0.40
Daejeon 5gu 0.30 Yangyang 2.00 Gimcheon 0.35 Wanju 0.30
Daegu 8gun·gu 0.25 Yeongwol 0.55 Mungyeong 0.40 Iksan 0.35
Ulsan 5gun·gu 0.30 Wonju 0.30 Bonghwa 0.50 Imsil 0.40
Busan 16gun·gu 0.25 Inje 1.05 Sangju 0.40 Jangsu 0.45
Gwangju 5gu 0.35 Jeongseon 1.20 Seongju 0.30 Jeonju 0.30
Sejong 1si 0.30 Cheorwon 0.30 Andong 0.35 Jeongeup 0.50
Gyeong-gi Gapyeong 0.30 Chuncheon 0.35 Yeongdeok 0.70 Jinan 0.40
Goyang 0.25 Taebaek 0.95 Yeongyang 0.60 Joen-nam Gangjin 0.25
Gwacheon 0.25 Pyeongchang 1.25 Yeongju 0.40 Goheung 0.25
Gwangmyeong 0.25 Hongcheon 0.70 Yeongcheon 0.30 Gokseong 0.30
Gwangju 0.30 Hwacheon 0.40 Yecheon 0.35 Gwangyang 0.30
Guri 0.25 Hoengseong 0.45 Ulleung 2.20 Gurye 0.30
Gunpo 0.25 Chung-nam Gyeryong 0.35 Uljin 0.80 Naju 0.35
Gimpo 0.25 Gongju 0.30 Uiseong 0.30 Damyang 0.40
Namyangju 0.30 Geumsan 0.30 Cheongdo 0.25 Mokpo 0.35
Dongducheon 0.25 Nonsan 0.30 Cheongsong 0.45 Muan 0.35
Bucheon 0.25 Dangjin 0.30 Chilgok 0.30 Boseong 0.25
Seongnam 0.25 Boryeong 0.25 Pohang 0.45 Suncheon 0.25
Suwon 0.25 Buyeo 0.30 Gyeong-nam Geoje 0.30 Sinan 0.35
Siheung 0.25 Seosan 0.30 Geochang 0.40 Yeosu 0.25
Ansan 0.25 Seocheon 0.35 Goseong 0.30 Yeonggwang 0.40
Anseong 0.30 Asan 0.25 Gimhae 0.25 Yeongam 0.30
Anyang 0.25 Yesan 0.30 Namhae 0.35 Wando 0.25
Yangju 0.25 Cheonan 0.25 Miryang 0.25 Jangseong 0.40
Yangpyeong 0.30 Cheongyang 0.30 Sacheon 0.30 Jangheung 0.25
Yeoju 0.30 Taean 0.30 Sancheong 0.40 Jindo 0.25
Yeoncheon 0.30 Hongseong 0.30 Yangsan 0.30 Hampyeong 0.35
Osan 0.25 Chung-buk Goesan 0.30 Uiryeong 0.30 Haenam 0.25
Yongin 0.25 Danyang 0.40 Jinju 0.30 Hwasun 0.30
Uiwang 0.25 Boeun 0.35 Changnyeong 0.25 Jeju Seogwipo 0.40
Uijeongbu 0.25 Yeongdong 0.35 Changwon 0.25 Jeju 0.30
Icheon 0.30 Okcheon 0.35 Tongyeong 0.30
Paju 0.25 Eumseong 0.30 Hadong 0.30
Pyeongtaek 0.30 Jecheon 0.30 Haman 0.25
Pocheon 0.30 Jeungpyeong 0.35 Hamyang 0.40
Hanam 0.25 Jincheon 0.30 Hapcheon 0.35
Hwaseong 0.25 Cheongju 0.35 Joen-buk Gochang 0.60
Gang-won Gangneung 2.55 Chungju 0.30 Gunsan 0.50
Goseong 1.85 Gyeong-buk Gyeongsan 0.30 Gimje 0.40
Donghae 1.25 Gyeongju 0.35 Namwon 0.40
Samcheok 1.05 Goryeong 0.35 Muju 0.35

Fig. 3

Design Snow Load Map for Green House According to Administrative Districts