서 언
학교 운동장은 학생들의 체육과 학습 외 시간을 소비하는 중요한 공간의 하나로 많게는 25% 내외의 학교생활이 이루어지는 장소이다(Dyment and Bell, 2008). 또한 학교 운동장은 학생들뿐만 아니라 지역주민들의 문화, 체육 공간으로서도 공유되고 있다(Han et al., 2015; Park and Cho, 2007). 이와 같이 학교 운동장이 지역사회에서 지니는 공익적 기능으로 인하여 2006년부터 ‘학교 잔디 운동장 사업’이 시작되어 학교 운동장이 체육과 레크레이션 활동을 하기에 유용한 공간으로 리모델링 하는 사업들이 진행되어 2014년 전국 학교 운동장 11,673개 중 22.8%인 2,665개소가 인조잔디와 천연잔디로 조성되었다(Han et al., 2015; Kwon, 2008). 잔디로 조성한 운동장들 중 인조잔디 운동장의 비율은 천연잔디 운동장에 비하여 두 배정도 많은데 이는 천연잔디 운동장의 경우 초기 조성 비용은 인조 잔디에 비하여 적게 소요되지만 조성 후 사후관리 비용이 많이 들고, 이러한 비용을 학교 자체 재원으로 충당해야 하는 등의 재정적 문제와 인조잔디 운동장의 경우 일정 기간 사후관리를 받을 수 있는데 비하여 천연잔디의 경우 학교 당국이 관리를 해야 하는 등의 관리상의 어려움이 있기 때문이다(Han et al., 2015; Kwon, 2008).
시공 이후의 관리적 애로사항이 상존하고 있음에도 불구하고, 학교 운동장의 녹지 조성이 학생들의 신체활동을 증진시키거나 학생들의 학업성취도를 향상시키거나 태도 개선 효과가 있는 것과 같은 학생들의 학교생활에서 긍정적인 요인으로 작용하고 있어(Dyment and Bell, 2008; Matsuoka, 2010) 천연잔디의 필요성이 부각되고 있다. 반면 인조잔디의 경우 충전제로 사용되는 고무칩의 잠재적 위험성이나 중금속을 비롯한 다양한 유해물질 검출, 천연잔디 구장에 비해 상대적으로 높은 부상위험 등이 제기되고 있다(Chang, 2019; Kwon, 2008). 실제로 초, 중, 고교의 교사나 직원들도 인조잔디에 비하여 천연잔디에 대한 선호성이 높게 나타났다(Chang, 2019).
한편 인조잔디 운동장이 이용자들에게 미칠 수 있는 가장 큰 위협요소 중 하나는 표면온도 상승으로 경기자들에게 화상과 같은 부상의 위험성을 증대시킬 뿐만 아니라 경기자들의 경기력을 현저히 감소시키는 것이다(Jia et al., 2007; DSR, 2011). 또한 인조잔디 운동장은 천연잔디 운동장에 비하여 기온 저감효과나 열쾌적성 효과가 낮게 나타나 학교의 쾌적한 열환경 조성에 큰 위협이 된다(Lim et al., 2015).
우리나라에서 인조잔디와 천연잔디의 지표온도 차이에 관련 된 연구들은 Lee et al. (2015)이 운동장의 피복 소재(천연잔디, 인조잔디, 우레탄, 콘크리트, 나지)별에 따른 지면 온도와 키 높이의 지상부 온도를 비교한 바 있으며 Lim et al. (2015)이 천연잔디와 인조잔디, 마사토 간의 온열효과 비교 연구가 수행 된 바 있다. 본 연구는 본 연구자들이 중심이 되어 2014년 수행 한 운동장의 피복 소재별 지표면과 지상부 온도변화(Lee et al., 2015)의 후속 연구로 기존의 연구에서 여름기인 7월과 8월에 일기불순으로 인해 진행되지 못한 부분을 보완하기 위하여 6월에서 9월까지 조사하였다. 아울러 선행연구(Lee et al., 2015)가 학생들의 학습시간을 고려하여 오전 9시에서 오후 6시까지 조사되었었는데 아침 시간대에 운동장을 이용하는 지역주민들의 활동을 고려하여 오전 7시부터 오후 6시까지 조사하였다.
재료 및 방법
조사는 2015년 경북 안동시에 소재하고 있는 영호초등학교 운동장에서 수행하였다. 조사는 2014년 선행연구에서(Lee et al., 2015) 기상 조건 악화 등으로 측정하진 못한 7월과 8월 자료를 보완하고, 지역주민들이나 학생들이 등교하여 학교 운동장을 이용할 수 있는 시간대인 아침 7시를 조사 시간대에 추가하여 조사하였다. 조사지 구분은 2014년 조사(Lee et al., 2015)와 동일하게 나지와 아스팔트 도로, 시멘트 보도 블럭, 우레탄 트랙, 에폭시 수지 도포 운동장, 천연잔디 및 인조잔디 운동장을 대상으로 하였으며 6월부터 9월까지 보름 간격으로 조사를 하였는데 흐린 날은 피하여 조사하였다. 조사 일자는 6월 16일, 30일, 7월 16일, 31일, 8월 8일, 28일, 9월 9일, 29일 이었으며 조사 시간은 아침 7시, 9시, 12시 오후 3시, 6시에 지표면 온도와 지상부 온도를 4반복 측정하였다. 온도 측정은 표면의 경우 비접촉 적외선 온도계(MT4, Rayteck, China)를 이용하였고, 지상부 조사는 1 m높이에서 디지털온도계(O-230, DRETEC, Japan)를 이용하여 측정하였다. 조사 결과는 SAS 프로그램을 이용하여 각 조사일 자료를 조사시간과 조사장소 두 요인을 대상으로 이원분산분석법으로 분석하였다(PROC ANOVA) (SAS Institute Inc., 2011). 아울러 각 조사 장소별 표면과 대기 중 온도 비교 자료는 일별로 구분하여 Tukey test로 처리평균간 차이를 분산분석하였다(PROC ANOVA) (SAS Institute Inc., 2011).
결과 및 고찰
안동 영호초등학교 운동장에서 2015년에 조사한 결과 조사 시기, 장소 및 시간대별에 따라 표면온도와 대기 중 온도에 차이가 있었다(Table 1).
|
Table 1. Analysis of variance for main effects and interaction of survey time and site on surface and air temperature in elementary school playground. 
|
6월 16일 조사 시 지면온도는 오전 7시에는 피복 소재별로 차이가 없었으나 9시 조사 이후에는 차이를 보였다(dF=34, 104, F=326.12, P<0.0001)(Fig. 1). 9시와 12시 조사에서 인조잔디의 지표면 온도가 가장 높았으며 12시를 제외하고는 천연잔디의 표면온도가 가장 낮았다.
대기 중 온도도 아침 7시를 제외하고, 피복 소재별로 차이를 보여 12시에는 인조잔디의 대기 중 온도가 가장 높았다(dF=34, 105, F=738.97, P<0.0001) (Fig. 1B).
6월 30일 조사 시는 모든 조사 시간대에서 피복 소재별로 지표면 온도에 차이가 있었다(dF=34, 105, F=277.78, P<0.0001) (Fig. 2A). 9시 조사에서도 인조잔디의 표면온도는 50℃이상을 나타내었고, 12시 조사에서는 65℃이상의 높은 표면온도를 보였으며 오후 3시에도 50℃이상의 고온을 나타내었다. 반면 천연잔디의 경우 모든 조사시간대에서 가장 낮은 표면온도를 나타내었다. 대기 중 온도는 지표 면 온도에 비하여 큰 차이는 없었으나 인조잔디가 천연잔디에 비하여 온도가 높았다(dF=34, 105, F=1342.17, P<0.0001) (Fig. 2B).
Fig. 1. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on June 16, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT: Artifi cial turfgrass.
Fig. 2. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on June 30, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT: Artifi cial turfgrass.
7월 16일 조사 시에도 모든 조사시간대에서 피복 소재별로 표면온도의 차이를 보였으며 6월 30일 조사와 유사한 양상을 나타내었다(dF=34, 105, F=2103.2, P<0.0001) (Fig. 3A). 대기온도는 7시를 제외하고 모든 조사지에서 온도가 큰 차이를 나타내지 않았다(dF=34, 105, F=206.71, P<0.0001) (Fig. 3B).
7월 31일 조사 때에도 이전의 조사와 유사한 양상을 보였으나 전체적으로 표면온도가 높게 나타났다(dF=34, 105, F=745.71, P<0.0001) (Fig. 4A). 12시와 오후 3시 조사에서는 천연잔디를 제외하고 모든 측정지역에서 표면온도가 모두 50℃이상으로 높게 나타났으며 오후 6시 조사에서도 천연잔디를 제외하고는 40℃이상의 온도를 나타내어 대기 중 온도(dF=34, 105, F=206.71, P<0.0001) (Fig. 4B)보다 높은 온도를 보였다.
Fig. 3. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on July 16, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT: Artificial turfgrass.
대기 중 온도가 높았던 8월 8일 조사 결과도 운동장 지표면 온도는 7월 31일 조사와 유사한 경향을 보였는데 천연잔디의 표면온도는 9시부터 오후 3 시까지 60℃이상의 고온을 유지하였고, 오후 6시에도 50℃정도로 고온을 나타내었다(dF=34, 105, F=2998.1, P<0.0001) (Fig. 5A).
대기온도가 하강하는 8월 28일 조사 때에도 인조잔디 표면온도는 12시와 오후 3 시에 50℃이상을 나타내었으나 오후 6시에는 천연잔디와 유사한 온도로 급감하였다(dF=34, 105, F=1635.18, P<0.0001) (Fig. 6A). 인조잔디 지표면 온도는 아침 7시에 15℃내외에서 12시에 65℃내외로 50℃정도의 온도차이를 보여 다른 피복 소재에 비하여 온도 변화가 크게 나타났다.
9월초에 운동장 표면온도와 대기 중 온도를 조사한 결과는 Fig. 7과 같았다. 지표면 온도는 인조잔디의 경우 아침 7시 조사에서는 다른 지역에 비하여 온도가 낮았으나 오전 9시부터 오후 3시까지는 다른 지역에 비하여 높았고, 9시와 12시 조사에서는 천연잔디에 비하여 15℃이상의 차이를 보였다(dF=34, 105, F=4290.94, P<0.0001) (Fig. 7A).
Fig. 4. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on July 31, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT: Artificial turfgrass.
Fig. 5. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on August 8, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT: Artificial turfgrass.
Fig. 6. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on August 28, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT: Artificial turfgrass.
Fig. 7. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on September 9, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT:Artificial turfgrass.
9월 29일 조사 시에도 인조잔디 표면은 12시에 50℃이상의 높은 온도를 보였다(dF=34, 105, F=2984.6, P<0.0001) (Fig. 8A).
Fig. 8. Mean surface (A) and 1 m height above the ground (B) temperature depending on playground cover materials in playground of Youngho elementary school in Andong, Korea on September 29, 2015. The error bars represent standard deviations. N: Bare soil; A: Asphalt road; C: Concrete road; U: Uretan track; E: Epoxy ground; T: Natural turfgrass; AT: Artificial turfgrass.
정오시간대 인조잔디의 표면온도는 6월 중순부터 9월 중순까지 60℃를 넘었고, 8월 중순에는 70℃를 넘었고, 6월하순에서 8월 중순까지는 9시부터 오후 세시까지 50℃를 초과하였다. Brigham Young 대학에서는 운동경기를 할 수 있는 안전한 운동장 표면온도를 49℃로 정해놓고 있는데(Turfgrass Research Center, 2009) 본 조사에 의하면 6월하순부터 8월 하순까지는 등교직후인 9시부터 저학년 학생들의 하교시간대인 오후 3시까지 인조잔디 운동장을 사용하기에 부적절한 조건이었다. 또한 6월 중순부터 9월 하순까지는 점심시간대인 12시에 표면온도가 50℃를 초과 해 운동장에서의 신체 활동이 어려운 시간대로 나타나 학생들의 주요 신체활동이 점심시간에 이루어지는 점을 고려할 때 개선이 필요할 것으로 생각된다. Lee et al. (2015)의 연구에서는 10월 초순까지 정오에는 인조잔디 표면온도가 50℃에 근접하는 것으로 나타나 10월달에도 대기 중 온도가 25℃를 상회할 경우 인조잔디 운동장에서 활동을 자재하여야 할 것으로 판단된다. 아침 7시나 오후 6시의 경우 인조잔디와 천연잔디 표면온도는 큰 차이를 보이지 않았으나 9시부터는 인조잔디 표면의 온도가 급격히 상승하여 하절기 동안 천연잔디에 비하여 인조잔디의 표면이 10℃이상의 차이를 보였다. 따라서 인조잔디 운동장의 경우 하절기에는 주간에 사용을 지양하여야 할 것으로 판단된다.
대기 중 높은 온도를 보이는 피복 소재는 인조잔디, 우레탄, 에폭시, 아스팔트 등의 순이었는데 인조잔디로 조성 된 많은 학교 운동장의 체육시설들을 우레탄 트랙과 에폭시 농구장 등으로 조성하는 것을 감안하면 학교 건물 주변의 운동장이 한낮의 온열효과를 상승시키는 요인으로 쾌적한 학교 환경을 조성하기 위해서는 지양하여야 할 것으로 생각된다. Lim et al. (2015)도 인조잔디 운동장의 기온 저감효과가 천연잔디나 마사토 운동장에 비하여 낮고, 열쾌적성도 가장 낮은 것으로 보고하여 학교 운동장 조성 시 이러한 점을 고려해야 한다고 하였다.
본 조사의 결과에 제시된 바와 같이 인도잔디는 표면온도 상승에 의한 열쾌적성 효과의 감소로 학교 운동장에서 인조잔디보다 천연잔디에 대한 만족도가 높았고, 학교의 교직원과 학생들의 만족도는 각각 70%와 80%로 나타났다(Han et al., 2015). 천연잔디로 조성된 학교 운동장의 경우 관리상 애로사항이나 비용이 발생할 수 있으나(Han et al., 2015) 녹지공간에서 학생들의 체육활동을 통해 학습효과를 상승시킨다는 점(Dyment and Bell, 2008; Matsuoka, 2010)을 고려할 때 학교 운동장의 천연잔디화에 대한 연구와 지원이 지속적으로 이뤄져야 할 것으로 생각된다.
