[번역]옥상녹화-지붕의표면온도를 낮춘다

지붕의 표면온도를 낮춘다

출처 : 건축공간의 녹화수법, 코시미즈(1985). 33

 

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33. 지붕의 표면온도를 낮춘다

 

최상층의 방은 외벽이나 지붕이 외기에 접해 있으며, 태양의 복사열의 영향을 직접받는다. 서로의 지붕에서 조명이 반사되거나, 동절기 결로 등은 전형적인 예이다. 최근에는 좋은 것이 개발되었기 때문에, 해결 불가능한 문제에서 주의해야할 과제중 하나로 되었다. 코루비지에는 옥상식재의 효과에, 단열과 누수방지를 언급한다. 토양(모래)에 의한 지붕의 피복이 온도 변화에 따른 콘크리트의 팽창, 수축의 정도를 완화시키고, 균열방지에 효과를 발견하여, 누수의 원인을 제거하는 것이다. 또한 강수량이 적은 지역이라면 강수는 토양에 저류되며, 건물에 누수 자체는 있을 수 없는 것이라고 말하고 있다. 이 부분은 강수량도 관련되므로 검토의 여지가 있다고 해도, 토양층은 60%가 공기와 물이기 때문에, 단열재로 사용되는 것은 틀림없다.

여름철 외부 온도가 30℃를 초과하면 콘크리트 슬래브면의 표면온도는 (물론 주변 조건과 슬래브 두께 형태에 따라 다른 것은 물론이지만), 50℃에 도달할 수 있다. 또한 슬래브의 아래쪽, 즉 방의 천장측에서도 40℃를 관측한다. 이에 옥상정원을 가정하여 토양을 피복하면 온도가 내려간다. 토양의 표면온도는 토양수분의 증발량과 식물에서의 증산량, 가장 영향을 미치는 것은 어떤 종류의 식물을 심을 것인가, 식재피복의 형태 등에 따라 달라지지만, 잔디의 경우는 40℃정도가 된다. 그러나 지표면 바로 아래에서, 땅속에는 온도는 급속이 낮아지고, 슬래브 표면에는 26~27℃ 정도로 일정하게 거의 변화하지 않는다. 일반 대지에 비하면 다소 높게 생각될 만큼 단열효과가 없다는 판단도 있겠지만, 여기에서는 토양에 접한 슬래브 내면의 온도가 거의 변화하지 않는다는 점에서 주목하고 싶다. 온도변화가 거의 없다는 것은 열에 의한 팽창수축이 없다는 것이므로 균열의 발생을 막고 있다고 보고 있다. 토양의 피복이 실제 옥상의 균열방지에 효과가 있다는 구체적인 예를 나타내는 데이터는 아니지만, 태양 복사를 직접 받는 넓은 면에 토양의 피복을 실시하는 것은, 균열을 발생 방지에 효과적일 것이다. 이러한 의미에서, 옥상의 어떤 부분에 토양을 피복하면 좋은가하는 문제는 한번 검토하는 것이 좋다. 요즘 유행하는 인조잔디는 이점에서 부적격이다. 합성수지계의 것은 비열이 크고, 예를 들어 운동중 사고로 피부 마찰이 일어날 때 뜻밖의 깊은 상처를 입을 것으로 부터 짐작할 있듯이 가열이 쉬운 소재이다. 태양에 노출된 인조잔디는 콘크리트와 마찬가지로 50℃근처까지 표면온도가 상승, 이용에 문제가 많다는 보고가 있다. 무엇보다 인조잔디의 첫째 효과에서, 콘크리트 슬래브면은 보호되어 있기 때문에 콘크리트 표면의 과다 온도 상승에는 어느 정도 방지효과가 있다.

지붕의 표면온도는 반대의 문제도 있다. 한랭지에서는 봄철 기온 상승시기가 늦어 식물의 활동도 나름대로 시작이 느리다. 일반적으로 5℃이상이 되지 않으면 뿌리와 새싹의 활동이 시작되어 않는데, 5월부터 봄의 시작이 된다. 옥상의 아래의 층이 레스토랑의 주방이나 호텔같은 빌딩은 천장 옥상면에서 상당한 부분이 따뜻하게 하고, 이에 따라 슬래브에 접하고 있는 토양층이 따뜻해져 버리는 것이 있다. 외부온도가 낮아져 땅속 습도가 상승하면 뿌리의 활동이 시작되어, 식물은 생리적 밸런스가 무너져 현저하게 수세가 약해져버린다. 특히 추운 지역에서는 늦서리가 있기 때문에, 급한 기온의 저하에 의해 싹이 서리해를 입게 된다. 특히 부드러운 새눈(신아)은 기온의 저하에 약하다. 보통 서리해를 받으면 회복에 시간이 걸리고, 이것이 농작물처럼 성장시기가 짧은 것의 경우에는 최종적인 수확량이 격감한다. 정원용의 관상수목에서 수확량을 문제가 되는 것은 아니지만, 나무 모양이 흐트러지거나 꽃도착이 나빠지기도 한다. 잎끝에서 흑갈색으로 시들어 관상가치가 반감한다. 냉한지 옥상정원의 특수한 예이지만, 심각한 문제이다.

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 입장정리 

2번째의 그래프에서, '20cm 토심(슬래브 표면의 온도(7)) > 15cm 토심(슬래브표면의 온도(2))' ... 시사하는 바가 많다.

- 상식적으로 생각할 때는, 20cm 토심(슬래브 표면온도)가 더 낮을 것 같으나, 정 반대의 결과이다.

- 이는 '토심 20cm조건이 10cm 토심에 비해 식물뿌리에 공급되는 토양수분의 잔존함량이 더 많다는 장점보다 토심 10cm가 가지는 열용량의 두배에 달하는 열용량이 뿌리의 생육과 발달에 부정적 영향으로 더 크게 작용했을 것으로 판단한다'는 추론(안근영외2,2013,무강우 무관수 옥상녹화 식물의 토양수분감소 패턴과 그영향, 한국환경생태학회지) 추론을 실증하는 자료이기 때문이다.

- 건물의 온도저하 측면에서도, 토심이 15cm가 20cm보다 더 효과적이다.