생태도시

생태도시와 산림도시 (Sustainable City)

１ 생태도시의 의의

도시는 현재 인류의 55%이상이 거주하고 있으며, 이런 인구의 도시집중화 현상은 지속적으로 이루어 지고 있다. 이에 따른 주택, 교통 및 환경측면에서 많은 도시문제가 발생되게 되었으며 이런 도시문제는 다방면으로 확대되어 빈부격차, 세대간 갈등, 지역이기주의 등 여러 가지 형태로 확대되고 있다. 이에 많은 도시계획가나 정책결정자들과 학자들은 현대의 도시문제를 해결하기위한 다양한 방안을 제시하고 있다. 
에너지를 소비하고 환경을 오염시키는 도시에서 벗어나고자 하는 시도는 다양한 철학과 시대적 상황이 반영되어 여러 가지 형태로 제안되었다. 그 예로는 생태도시, 저탄소도시, 녹색도시, 기후변화대응도시 등이 있다. 하지만 이 거의 모든 도시의 개념들은 여러 가지 도시문제 중 특히 관심이 있는 분야에 대해 강조하여 표현하는 것이 대부분이며, 다른 도시문제에 대한 의식은 거의 동일하다.
생태도시는 “A human settlement modeled on the self-ustaining resilient structure and function of natural cosystems" (탄력적으로 지속가능한 구조를 가지고 있으며, 자연생태계의 기능을 가지고 있는 인간이 살고 있는 거주공간)으로 정의된다. 이런 생태도시의 개념은  모든 도시문제를 한꺼번에 표현하기는 완벽하지는 않지만, 가장 많은 도시문제를 포용할 수 있는 개념이다. 인간도 생태계의 구성요소이며, 생물과 무생물이 함께 살아가는 범위를 뜻하는 생태계가 함께 의미하는 도시의 개념이기 때문이다.

 

가) 도시문제와 문제도시

전세계 육지면적의 3%안 도시지역에 세계인구의 약 55%정도가 도시에 거주하고 있다. 이런 도시는 전세계 에너지소비량의 70%를 소비하고 있으며, 온실가스인 이산화탄소의 75%가 도시에서 발생되고 있다. 이것은 지구의 환경에 미치는 도시의 영향이 얼마나 크며, 지구의 환경문제를 해결하기 위해서는 반드시 도시의 문제를 해결할 때 가능하다는 것에 대한 반증이라고 할 수 있다. 
현재의 도시문제는 크게 주거문제와 교통문제 그리고 환경문제로 대별될 수 있으며, 그 밖에 안전이나 에너지와 같은 문제들도 있다. 
하지만 앞으로 더욱 문제가 될 것은 이런 도시의 문제들이 자속적으로 악화될 가능성이 매우 크다는 것이다. 결국 도시문제는 전지구적 문제로 확대되어 도시의 문제들이 지구의 여러 환경문제로 이어지게 될 것이 분명하다는 것이다. 결국 도시의 문제는 지구에 문제가 되는 도시 득 문제가 된 셈인 것이다. 이러한 문제도시에 대한 해결 없이는 인류의 터전인 지구 더 가까이로는 도시의 문제를 해결할 수 없을 것이다.

나) 도시문제의 해결방안

  그렇다면 도시의 여러 문제를 어떻게 해결할 것인가? 
이제까지 다양한 각각의 도시문제에 대한 문제제기와 해결방안이 제시되어 왔다. 하지만 이런 해결방안이 한쪽을 향하지 않고 다른 방향으로 가는 일도 많았던 것이 사실이다. 예를 들어 도시내 주거공간의 부족문제를 바라보았을 때, 한 측에서는 압축도시형태로 도시를 상하로 확대시켜 적은 공간에서 많은 도시민이 거주할 수 있는 공간을 마련해야 한다고 주장하는 반면 다른 측에서는 도시의 외곽에 위성도시를 조성하거나, 도시외곽의 녹지를 개발하여 거주공간을 마련해야 한다고 주장하기도 한다. 
물론 도시문제의 해결방안들이 공통적인 것들도 많이 존재한다. 도시의 에너지 전환, 거주환경의 개선, Personal Mobility의 확대와 같은 것들은 거의 대부분의 도시문제의 해결방안으로 동의를 받고 있다. 이렇게 공통적인 부분은 최대한 적용하고, 갈등이 있는 부분에 대해서는 지역적인 상황과 시대변화 그리고 도시민의 행복증진이라는 큰 목표아래서 합의하고 같이 해결방안을 찾아가는 것이 중요할 것이다.
  
２ 도시의 패러다임의 변화

  1970년대부터 유럽과 미국, 캐나다 등지에서는 대기오염과 토양오염, 생태계 훼손 등 도시가 직면한 다양한 환경문제에 대한 관심을 갖기 시작하여 1980년대에 접어들면서 뉴어바니즘(New urbanism), 컴팩트시티(Compact city), 생태도시(Ecologicalcity)와 같은 도시모델들을 제안하였다. 특히 생태도시는 과거 도시성장의 한계, 환경 및 자원문제 등에 대응하기 위해 제도 및 기술개발을 위한 산업의 변화가 있었던 시기의 대표적인 도시모델이자 1992년 브라질 리우회의 이후 전 세계 도시개발 패러다임을 지배해 ‘지속가능한 개발(Sustainable development)’ 목표에 대한 도시적 차원의 대응방안으로 재조명받게 된 모델이다.

 

 
가) 생태도시 (Eco-City)

  생태도시는 1970년대 이전 자유주의적 경제사상에 의해 에너지와 자원을 제한없이 사용하던 시대에 대한 반성으로 가장 처음 등장한 개념이다. 영국 런던의 스모그현상이나 개발도상국 등에서 발생하던 환경오염의 문제에 대한 성찰이 나오면서부터 도시지역의 오염문제를 해결하기 위해 녹지공간을 증대하고자 하는 방향으로 제기되었다.
생태도시는 자연환경 훼손을 최소화하고, 토지, 에너지, 자원 사용 및 소비를 최소화하는 것을 비전으로 하여, 환경친화적인 방법으로 자원과 에너지 절약을 실현할 수 있는 물리·환경적인 차원 뿐만 아니라 사회적, 경제적 차원에 대한 방안을 제시하고자 하는 도시의 형태이다. 
 

나) 저탄소 도시 및 탄소중립도시

  저탄소도시는 환경오염이나 온실가스의 배출과 같은 1차 오염원으로부터 발생한 지구 전체적인 기후변화현상 (지구온난화)에 대한 경각심이 높아지면서 기후변화에 의한 도시의 여러 환경문제를 해결하기 위해 등장하였다. 이러한 도시문제에는 도시내 열섬현상, 이상기후에 의한 자연재해의 발생, 도시 물 환 체계의 붕괴에 따른 홍수 및 도시침수 사태의 발생 등이 있다  하지만 지속적인 노력에도 불구하고 전 지구적 탄소배출량이 지속적으로 증가하고, 지구온난화의 위험성이 더욱 커지면서 탄소내 탄소발생량을 “0”으로 하지는 탄소중립도시운동이 제창되었으며, 이에 더 나아가서 도시숲이나 도시공원 등 도시내 녹지공간을 조성하여 오히려 도시에서 탄소를 흡수할 수 있는 환경을 만들자는 탄소중립도시 운동이 시작되게 되었다.

다) 가후대응도시

 

기후대응도시는 탄소중립도시를 넘어 기후변화에 대한 적응(Adaptation)과 완화(Mitiagation)을 동시에 이루고자 하는 도시이다. 기후대응도시에 있어 탄력성(Resilence)라는 개념이 중요한데, 이는 기후변화와 같은 외부환경의 변화에 따른 충격을 완화하는 방향으로 도시를 계획한다는 의미이다. 여기서 기후변화 적응이란 환경변화에 대응할 수 있는 역량을 키워 기후변화에 의한 피해를 최소화 하는 일을 말하며, 기후변화의 완화란 이산화탄소 등 온난화를 일으키는 온실가스를 직접적으로 줄이는 활동을 말한다. 
도시와 관련해서 폭염 등 재난발생시 야외활동 자제, 방역사업, 범람지역 기반시설 이전 등의 적응 활동에 속하며, 신재생에너지 활용, 에너지 절약 및 도시녹지공간 조성등의 완화활동에 속한다. 이 밖에도 옥상녹화나 가로수 조성이나 제로에너지주택과 같은 경우는 
또한 기후대응도시에서는 자원의 순환에 대한 고려가 꼭 필요한데, 도시내에서 발생하는 쓰레기나 하수, 폐열 등을 재활용하여 재생가능한 자원으로 활용하는 방안들이 고려되고 있다.

 

라) 스마트생태도시 (Smart Green City)

  스마트도시 (Smart City)는 현재 도시계획 분야에서 가장 각광을 받고 있는 분야이다. 다양한 유형의 전자 데이터 수집 센서를 사용하여 자산과 자원을 효율적으로 관리하는 데 필요한 정보를 제공하는 도시 지역을 말한다. 스마트 시티의 개념은 도시 운영 및 서비스의 효율성을 최적화하고 시민들과의 연결을 위해 네트워크에 연결된 다양한 물리적 장치인 사물 인터넷과 정보통신기술의 통합된 도시를 말한다. 우리나라의 경우 스마트도시 조성 및 산업진흥 등에 관한 법률 제2조에서 ‘도시의 경쟁력과 삶의 질 향상을 위하여 스마트도시기술을 활용하여 건설된 스마트도시기반시설 등을 통하여 언제 어디서나 스마트도시서비스를 제공하는 도시’라고 정의 내리고 있다. 스마트도시의 분야에는 교통, 보건 의료 복지, 환경, 안전, 물류 등이 있으며, 생태와 관련된 분야는 환경분야라고 할 수 있다. 

 
 
３ 생태도시의 요소

생태도시를 구성하는 요소에는 많은 것들이 있다. 여기에서는 생태도시를 구성하는 여러 가지 요소들과 그 적용방법에 대해 살펴보고자 한다.

가) 그린인프라 (Green Infrastructure)
 

기반시설을 뜻하는 Infrastructure는 도시의 기능을 발휘하는 꼭 필요한 기반시설을 말한다. 이런 기반시설 중 도시의 환경보호 기능을 가지는 그린인프라는 도시문제를 해결하는 대안으로서 각광을 받고 있다. 이런 그린인프라에는 공원, 숲, 습지, 홍수터, 그린벨트, 그린웨이 등과 같이 인간의 삶의 질을 높이고 물순환과 홍수조절과 같은 생태계의 서비스를 증진시키는 인프라로 정리할 수 있다. 또한 도시의 환경적 목표나 지속성을 달성시키는 다양한 기술이나 기법을 모두 포함하는 개념(Center for Clean Air Policy, 2011)으로 진화되고 있다.
광의의 그린인프라에는 많은 종류가 있으며, 여기에는 도시물순환과 그린 IT, 녹색교통, 신재생에너지, 에너지 효율화를 포함한다. 이러한 광의의 그린인프라의 경우에는 교통, 스마트도시, 에너지문제를 같이 포함하고 있으므로 그 해당부분에 구체적으로 다루고 있으며, 협의의 그린인프라에는 도시공원, 산림 및 오픈스페이스와 같은 생태환경에 주로 관심을 가진다.
도시공원과 녹지는 가장 기본적인 그린인프라로 여기에는 도시공원, 근린공원을 비롯하여 가로수를 포함하며, 주택이나 건물의 조경 및 정원, 텃밭과 습지, 도시농업공간도 포함된다. 일반적으로 도시공원과 녹지는 도시관계법령에 의해 보호받고 있으며, 도시계획시에도 일정 비율 이상을 조성하도록 유도한다.
옥상녹화나 벽면녹화를 포함한 녹화시설물이나 기법들은 법률적으로 규정되지는 않았지만, 도시내 녹지공간의 확대에 중요한 영향을 미친다. 
자연녹지는 도시내에 도시 조성이전부터 존재하던 산림이나 숲, 동식물의 서식지 및 수변공간을 의미한다.
위와 같은 그린인프라가 그 기능을 제대로 발휘하기 위해서는 이를 연결해주는 연결망이 매우 중요하다. 생태계은 연속적인 경우 그 효과를 제대로 발휘할 수 가 있다, 단편적으로 도심에 분산된 소규모 공원의 단순한 연결만으로도 생태계의 다양성과 복원력은 크게 향상된다는 연구결과가 많이 존재한다.
 
나) 저영향기법 (Low Impact Development)

 저영향 개발(低影響開發, 영어: Low-impact development, LID)은 강우유출 발생지에서부터 침투, 저류를 통해 도시화에 따른 수생태계를 최소화하여 개발 이전의 상태에 최대한 가깝게 만들기 위한 토지이용 계획 및 도시 개발 기법을 말한다. 세부 적용기준은 지역별로, 그 지역의 기후, 지형 등에 따라 달라지지만 공통적으로는 투수면적을 늘려, 유출수의 침투를 보다 많이 하여 홍수 및 정화기능을 강화하고, 친환경적인 배수환경을 조성하여 건강한 물순환체계를 구축하는 것을 목표로 한다.

  저영향기법의 요소기술에는 다음과 같은 것들이 있다.

 우수저류공원(Rain Garden)이란, 도시지역에서 빗물을 최대한 많이 토양에 침투시켜 보유할 수 있도록 설계된 움푹하게 파여진 식재 지역을 뜻한다. 이를 통해, 빗물의 흐름을 조절하여 홍수를 대비하고, 표면에 흐르는 유출수를 정화할 수 있다. 유럽에서는 1980년대부터 이에 대한 연구가 진행되어왔으며, 침수방지 외에 오염 물질 자연 여과 기능, 생태환경 조성 등의 다양한 효과를 가지고 있다.

 생태저류지(Bio-retention) 또한 우수 저류공원과 비슷한 기술로서, 좁은 면적에서도 식물과 토양을 이용해 흡수, 여과, 침전, 휘발, 이온교환, 생물학적 분해 과정을 통한 오염 물질 제거에 효과적으로 사용되는 기술이다. 함몰 지형에 배수가 잘되는 토양 혼합물과 침수에 강한 식생으로 설계하며, 토양 표면은 식물 잔여물이나 우드칩 등의 피복층으로 덮는다. 토양 특성 상 투수성이 낮아 침투속도가 느릴 경우 인위적인 배수 시스템이 요구되며, 인위적 배수시스템은 식생수로나 식생여과대와 같은 다른 관리시설과 결합하도록 한다.[3] 두 가지 기술 모두 건물의 정원, 주차장, 도로중앙 등 다양한 도시구성요소에 소규모 설치에 매우 용이하다.

 옥상 저류공원(Rooftop Gardens)은 옥상에 정원을 설치하여 우수유출수를 저류 및 지연시킨 후 하수처리시설로 배출시키는 기술로 빗물 유출 저감 효과뿐만 아니라 도시열섬의 감소, 공기 정화 및 온실가스의 배출 감소 등의 효과 확보에 용이하다. 다시말해, 옥상을 토양과 식물로 녹화하여 지붕으로 떨어지는 강우를 저장하고 증발시키는 역할을 하여 유출량을 감소시키는데 효과적이다. 증발산에 의해 지붕 온도를 낮추기도 하고 강우에 따른 빗물의 표면 유출량을 낮춘다. 특히, 중소 규모의 강우에 대해서 효과적인 유출수 관리가 가능하다.

 가로수 저류(Tree box Filter)는 도시지역의 가로수를 담고 있는 땅 속의 컨테이너 형태의 필터를 이용하여, 도시 내 강우유출수를 저류시키는 기술이다. 한 지역에 이와 같은 가로수 저류를 위한 필터가 널리 분포하게 되면 매우 효과적인 유출수의 수질 관리가 가능하다. 가로수 저류를 통해 스스로 흘러들어가는 유출수는 가로수 아래의 땅속 필터를 통해 저류지에 도달하기까지 나무 뿌리와 토양을 거치면서 자연적으로 여과된다.

 식생수로(Vegetated Swales)는 양 옆의 경사면과 바닥이 식물로 덮인 개방된 얕은 도랑으로 지표 유출수를 모아서 하류 배출 지점으로 천천히 흘러나가게 하는 역할을 한다. 식생수로는 유출수가 도랑의 식물과 하층토에 의해 걸러지도록 설계되며, 그 아래 토양층으로 침투되게 하기도 한다. 수로는 자연적이거나 인공적으로 만들어질 수 있으며, 특정 오염물질을 가두거나 침투시키고 강우유출수의 유속을 저감시킨다. 식생수로는 강우유출수 배수시스템의 일부로 이용될 수 있으며, 배수로나 하수시설을 대체하기도 한다.

 완충녹지대(Buffers and Strips)는 근접한 지표면의 얕은 유량을 처리하도록 설계된다. 특히 유출수의 속도를 줄이고 토사나 오염물질을 저류시켜 하층 토양으로 침투하게 하는 역할을 한다. 이 기술은 과거 농업관리기술로 활용되었지만, 최근에는 도시에서도 활용되고 있다. 적절한 디자인과 유지관리로 비교적 높은 오염물질 제거효율을 제공한다. 더불어, 하나의 조경으로 보이기 때문에 공공 디자인의 면에서도 저항이 적은 편이다.

 빗물저장탱크(Rain Barrels and cisterns)는 저렴한 비용으로 효과적이고 손쉽게 활용할 수 있는 저류장치로서 주거지역, 상업지역, 산업지역 등에 적용이 가능하다. 빗물저장탱크는 옥상에서 흘러 내려오는 강우유출수를 저류시킨다. 또한, 잔디밭이나 정원에 쓸 관개수를 저장해 놓을 수도 있다. 물탱크(Cistern)는 옥상의 강우유출수를 지하에 저장해놓는 장치로서 일부 혹은 전체를 묻어 빗물 저장하고 후에 이를 활용할 수 있다.

 투수성 포장(Permeable Pavers)은 포장재를 통해 빗물을 노상에 침투시켜 흙 속으로 환원시키는 기능을 한다. 일반적으로 강우유출수를 침투시켜 배수로로 흘려보내기 전에 일시적으로 물을 저류시키는 하층구조도 포함하여 설계한다. 투수성 포장은 보도와 승용차 등 중량이 가벼운 차량이 통과하는 차도나 주차장 등에 적용된다. 투수성 포장은 불투수성 재질에 틈을 두어 설치하는 방식과 물을 침투시킬 수 있는 포장 재질 자체를 활용하여 물을 침투시키는 방식으로 구분할 수 있다.

 

저영향개발기법 기술요소 미국 사례

 
다) 에너지자립 

  생태도시에 있어 에너지문제는 매우 중요하다. 현대 도시의 문제점은 많은 인구가 거주하면서 많은 에너지를 이용하고 있지만 그 자원과 에너지의 거의 대부분을 도시 외부에서 공급받는 다는 점이다. 외부로 부터 얻는 자원과 에너지는 공급의 안전성도 떨어질 뿐만 아니라 운송과정에서의 탄소배출도 문제가 되고 있다. 따라서 현대의 생태도시들은 에너지와 자원 측면에서 자급자족을 이룰 수 있는 도시구조를 만들기 위해 노력하고 있다. 또한 에너지소비를 줄여 에너지자립을 이루고자 하는 여러 방법도 함께 연구되고 있다.

① 신재생에너지의 확대
   신재생에너지는 석유, 석탄, 원자력, 천연가스 등 화석연료가 아닌 에너지로 세분하여 보면 아래와 같다.
 신에너지 3개분야 : 연료전지, 석탄액화·가스화, 수소에너지
 재생에너지 8개분야 : 태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지
이러한 재생에너지 중 태양열과 태양광에너지는 도시지역에서도 다양한 적용이 가능하며, 풍력과 바이오매스 에너지도 도시지역에서 적극 활용하기 위한 노력이 계속되고 있다.
 
② 제로주택 (Passive House)
  도시의 에너지 소비 중 많은 부분을 차지하는 것이 주택부분이다. 주택의 냉난방과 관련된 에너지 소비이다. 이런 도시 주택의 에너지 문제를 해결하기 위한 대안으로 제시된 것이 바로 제로주택(패시브하우스)이다.
패시브 하우스(독일어: Passivhaus, 영어: passive house)는 최소한의 냉난방으로 적절한 실내온도를 유지할 수 있게 설계된 주택을 말하며, 1년 내내 평균 20℃의 온도를 유지할 수 있다.기밀성과 단열성을 강화하고, 태양광과 같은 자연에너지를 적극 활용하여 난방비용을 일반주택의 10% 수준으로 줄일 수 있다. 
 
라) 도시농업/임업

도시농업은 도시에서 발생되는 모든 농업활동을 의미하며, 도시지역의 자투리 공간(옥상, 베란다, 골목길, 시민농장)을 활용하여 여가 또는 체험적인 농사로, 농촌에서 생계와 판매를 목적으로 하는 농업과는 구별된다. 
최근 친환경 먹거리와 안전한 먹거리에 대한 관심이 늘어나면서 로컬푸드(Local Food)에 대한 관심이 늘어나고 있다, 따라서 도시내 유휴공간 (건물, 옥상, 자투리땅, 공원녹자) 등을 이용한 도시농업의 진흥이 필요하다. 또한 도시농업의 경우 전문가가 아닌 일반인들에 의한 운영이 되므로 농업애 대해 전문지식이 없는 경우가 많다. 따라서 도시농업을 스마트팜으로 조성하여 최소한의 관리를 하고서도 효율적인 농업활동이 이루어 질 수 있도록 하는 것이 필요하다.
도시임업은 도시내의 도시숲, 학교숲, 마을숲과 같은 산림을 조성하여 도시민들의 거주환경을 개선해 주는 역할을 하며, 최근에는 특히 문제가 되는 미세먼지제거나 도시내 열섬현상을 완화시키기 위한 노력들이 계속 되고 있다.
 

마) 녹색스마트시티기술 

  스마트도시의 분야 중 하나인 그린 스마트기술은 도시의 그린인프라를 스마트하게 유지관리 할 수 있는 기법 및 기술을 말한다. 온도, 수분, 기상이나 생태정보를 취득할 수 있는 각종 센서를 이용하여 도시의 녹지공간이나 환경을 감시하고, 이를 제어할 수 있도록 다양한 관리기법을 적용한다.

 

 

바) 도시목질화 (Woodism City)
  

목재를 이용한 건축물 사례

산림은 유엔에서 인정한 유일한 탄소흡수원이다. 이 말을 자세히 살펴보면 산림에서 서식해 있는 나무들이 탄소를 흡수하여 목재의 형태로 저장되는 것이고, 이 목재들이 벌채되어 건축이나 가구 등 제품으로 사용된다면 그 내구연한만큼 탄소를 지속적으로 고정하고 있다는 말이다. 결국 산림을 가꾸고, 거기서 생산된 목재를 잘 이용하는 것만으로도 기후변화에 훌룡하게 대응하고 있다는 말이 된다. 특히 목재는 천연 단열재와 방음재의 역할을 하고 있어, 건축물의 에너지 절감을 위해서도 많은 역할을 할 수 있다.
위와 같은 이유로 북미나 서유럽 북유럽지역의 경우 목조 건축 및 목재로 된 각종 기반시설 (방음벽, 공원시설, 휴양시설, 전시장 등)들이 많이 지어지고 있으며, 일부 국가의 경우 일정 경우 목재의 사용을 의무화 하거나, 목재의 사용을 권장하고 있다.