중요자료 건물옥상정원(녹화)

[강남주]

목        차

        Ⅰ. 옥상녹화의 필요성 및 효과

                 1. 토양생태계의 복원

                 2. 건축물 냉난방 에너지 절약 효과

                 3. 도시 열섬화현상 완화

                 4. 도시 홍수 예방

                 5. 공기 정화

                 6. 수질 정화

                 7. 소음 경감 효과

                 8. 도시 경관 향상

                 9. 건축물의 내구성 향상

        Ⅱ. 옥상녹화 시스템의 유형

                   1. 옥상녹화 유형 분류

                   2. 보급형 옥상녹화

                   3. 옥상녹화 시스템의 구성

        Ⅲ. 식재계획

                 1. 보급형 옥상녹화의 식재계획

                 2. 토심별 옥상녹화 식생

                 3. 옥상녹화 시설 단면도

                 4. 개략 공사비

                 5. 국내 옥상녹화 시공사례

옥상녹화 방안

Ⅰ. 옥상녹화의 필요성 및 효과

1.  토양생태계의 복원

   도시의 인구집중과 그에 따른 고층, 고밀도의 건축행위는 더 이상 도심지 내에서 동식물이 서식할수 없는 환경으로 만들었으며, 대도시의 경우, 녹지나 외부공간을 고층건물, 도로, 주차장 등에 할애하여 녹지는 점점 잠식되었다. 이러한 비정상적인 도시생태계와 도시환경을 개선하기 위해서는 작은 면적의 녹지라도 조금씩 확보해 나가는 것이 시급한 실정이다.

   이처럼 옥상녹화는 지상에서 확보하기 불가능한 녹지량을 충분히 보상할 수 있는 유일한 대안이다.

2.  건축물 냉난방 에너지 절약 효과

   옥상녹화는 기존의 비녹화 지붕에 비해 열전도율이 낮아 외기온도가 전달되는데 시간이 오래 걸리기 때문에 건축물 냉방 에너지 절약에 상당한 효과를 가져올 수 있다.

가. 여름철

   주간 시간대의 외기온도 보다, 옥상녹화시스템은 8℃정도 낮은 온도 분포를 보이고, 콘크리트 표면은 15℃ 정도 높은 온도를 보여주고 있다.

이같은 현상은 토양층 상부에 위치한 식생층의 반사를 포함한 일사 차단효과와 식생부분의 증발산 작용에 의한 잠열효과 및 토양층이 지닌 물리적인 단열 성능이 복합되어 영향을 미친 것으로 판단된다. 

여름철 콘크리트와 옥상녹화시스템의 온도변화 (단위 : ℃)

구    분		평균온도	최 저	최 고	온도차	비 고
외기온도		29.5	23	36	13
콘크리트		36.5	23	50	27
옥상녹화 시스템	표면	30.0	22	38	15
	0.5㎝	27.5	23	32	9
	10㎝	27.0	24	30	6

나. 겨울철

   당초예상과 달리 옥상녹화시스템은 겨울철 단열에도 상당한 효과가 있는 것으로 나타났다.

겨울철 콘크리트와 옥상녹화시스템의 온도변화 (단위 : ℃)

구    분	평균온도	최 저	최 고	온도차	비 고
외기온도	1.5	-4	7	11
콘크리트	1	-3	7	10
옥상녹화	2	0	4	4

 o 콘크리트 → 1일간 영하이하 지속시간 17시간

 o 옥상녹화 → 1일간 영하이하 지속시간  0시간

다. 냉난방 에너지 절약

 한국건설기술연구원 실험자료

구    분	1일소비량	총 소비량	소비율	비 고
콘크리트 주택	1.59(㎾h/day)	17.5(㎾h)	100
옥상녹화 주택(A)	1.49(㎾h/day)	16.4(㎾h)	94.3
옥상녹화 주택(B)	1.38(㎾h/day)	15.2(㎾h)	90.2

3.  도시 열섬화현상 완화

    도시의 온난화 사막화는, 도시내 포장율 도로율의 증가로 인해 더욱더 가중되고 있다. 지표면에서 더워진 공기가 상승하여 대기권 내에 온난 기류를 형성시켜 결국 도시 열섬현상을 야기하였고, 하절기인 경우 야간에도 대기온도가 내려가지 않는 열대야 현상 등을 흔히 볼 수 있다.

   한여름 포장지역의 온도는 55℃에 달한다. 실제로 도시 내에서의 여름의 지표면 온도를 열화상으로 분석하면 녹지피복 지역은 포장지역에 비해 온도가 현저하게 낮으며, 일교차 또한 녹지지역이 낮다. 이는 결국 녹지에 따른 일사의 반사 및 증발산 작용이 도시 열섬현상을 완화시키는 작용을 한다

 o 여름철 동경도 23구의 전체옥상면적 86%를 녹화한 경우 최고기온 0.2 ～ 1.4℃ 저감효과

4.  도시 홍수예방

    도시화가 진행됨에 따라 지표면이 콘크리트나 아스팔트 등의 불투수성 재료로 포장되어 지하 침투수량이 감소하고, 반면 하수도로 직접 유입되는 유수량의 증가로 도시내 자연순환계에 심각한 불균형이 초래되는 등 우수 유출량의 증가로 도시홍수와 같은 큰 재해가 발생됨.

   옥상녹화는 도시환경을 개선하고 조절하는 생태적인 기능과 에너지 절감이라는 직․간접적인 효과와 함께 건물의 고밀도와 불투수성 면적의 증가라는 당면과제에 대하여 가장 현실적인 대안으로 주목받고 있다.

   콘크리트와 아스팔트 지붕은 우수 유출계수가 0.8 ～ 0.95인 반면, 잔디와 수목은 0.05 ～ 0.25인 관계로 우수유출 지연효과가 크다.

   한국건설기술연구원의 실험결과 10㎝ 토심의 옥상녹화시스템은 토양층이 지닌 흡수능력과 증발량에 의하여 실제 강우량의 70% 내외의 우수유출 저감 효과가 있는 것으로 분석

5.  공기정화

    옥상녹화는 이산화탄소, 질소화합물, 벤젠, 분진등과 중금속을 흡수하고 산소를 방출하여 공기를 정화시킨다. (4m 나무의 1년간 이산화탄소 흡수량 약11.5㎏, 성인 1인의 1년간 이산화탄소 배출량 약60㎏ 이므로, 4m 나무  5～6 그루면 1인분의 이산화탄소 처리가능)

6.  수질정화

    자동차 배기가스와 먼지로 인해 공기중의 더러운 미세한 분진이 초기 우수에 섞여 빠른속도로 유출될 경우, 하천오염 등의 심각한 문제가 발생되는데 옥상녹화는 이러한 초기 우수를 토양층을 통해 여과시키는 작용을 함으로써 수질오염 경감효과가 있다.

7.  소음 경감 효과

    옥상녹화의 토양층은 소리파장을 흡수하여 분쇄시킴으로써 소음을 경감시키는 역할을 한다. 기존의 콘크리트 옥상은 소리파장을 그대로 반사시키지만 토양층은 소리파장이 표층에 도달하면 일단 내부로 흡음시키는 효과가 있기 때문에 단파장이 장파장으로 변화되어 퍼지게 된다.

 o 실제로 20㎝의 토양층은 46㏈ 정도의 소음경감 효과가 있음

8.  도시경관 향상

    옥상녹화는 그 자체로서 건물 외관 향상 및 차폐, 가로경관의 향상등, 초록이 있는 새로운 공간을 창출한다. 또한 버려진 옥상을 휴식․휴양공간으로 활용할 수 있기 때문에 새로운 공간 창출이 가능해져 공간의 입체적이고 효율적인 활용이 가능해 진다.

9.  건축물의 내구성 향상

    옥상녹화 토양층은 산성비와 자외선에 의한 방수층보호 및 콘크리트 노화 방지로 건축물의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

   일본의 1994년 조사자료에 의하면 18년이 지난 건물의 녹화된 부분은 거의 노화가 없던 것으로 나타나 노출된 부분과 대조적이었다. 그리고 녹화된 부분의 콘크리트는 알칼리성이었지만 노출부분은 완전히 중성화되었다. 즉, 구조물의 온도변화 영향이 줄어들기 때문에 옥상녹화 밑의 콘크리트면은 온도변화가 거의 없어지므로 내구성이 향상되는 것이다.

Ⅱ.  옥상녹화 시스템의 유형

1.  옥상녹화 유형 분류

    옥상녹화시스템의 유형은 일반적으로 저관리 경량형, 관리 중량형, 그리고 혼합형으로 구분할 수 있다. 이는 식생의 종류와 관리 요구도 그리고 녹화 시스템의 중량이 우선적으로 고려된 가장 대표적인 구분이다.

옥상녹화의 유형별 비교표

구   분	저관리 경량형	관리 중량형	비   고
식재수목	소관목, 지피식물	교목, 관목, 지피식물
토심깊이	20㎝ 이하	20㎝이상(60-90)
대상건물	신축, 기존건물	신축건물
토양의 하중	경량 (인공경량토)	중량
녹화방식	전면녹화	부분녹화
유지관리	관리요구 최소화	관수, 시비 관리필요

2. 보급형 옥상녹화

   보급형 옥상녹화시스템은 옥상녹화의 유형 중 저관리․경량형에 해당하는 것으로 구조적 안전성과 내수성(내구성) 및 경제성의 확보를 기본전제로 한다. 적용대상 건축물은 신축과 기존 건축물 모두 가능하지만 기존 건축물이 도시의 생태적 문제를 야기시키는 주요 요인임을 감안해 기존 건축물을 우선 적용대상으로 설정하고 있다. 즉 보급형 옥상녹화시스템은 도시내에서 상대적으로 신축에 비해 많은 비율을 차지하고 있는 기존 건축물의 옥상에도 큰 부담이 없이 적용이 가능한 시스템이라는 큰 이점이 있다.

   저관리 개념의 옥상녹화시스템을 조성하기 위해서는 이에 적합한 식생의 개발과 흡․배수력이 우수한 토양층의 조성이 매우 중요하다. 국내 옥상녹화시스템 기술 개발 수준과 국내 기후특성을 고려할 때 갈수기가 2주 이상 지속되는 갈수기의 관수를 제외한 유지관리 노력과 비용을 최소화함을 의미한다.

3. 옥상녹화시스템의 구성

   옥상녹화시스템은 건축물의 외피인 옥상이나 지붕을 생물의 서식이 가능한 생태적인 공간을 구성하는 작업이라고 할 수 있다. 옥상녹화는 건축물의 건설로 인해 파괴된 자연지반과 이에 수반되는 자연생태계를 복원하기 위해 건물상부에 생물 서식 기반을 제공하는 기능을 함으로서 비오톱 조성을 유도하는 것이다.

보급형 옥상녹화 시스템의 구성요소

구  분	구성요소	기능 및 내용
건축물 외피	구조안전 진단	․인공지반으로 옥상녹화시스템을 지지하는 기능 ․옥상녹화시스템 적용의 전제 ․구조물의 허용응력 현장조사
	방수진단	․옥상녹화시스템으로 인한 건물 누수 차단 ․옥상녹화시스템의 내구성에 가장 중요한 역할 ․구조진단과 함께 검토해야 할 전제 조건

구  분	구성요소	기능 및 내용
식재기반	방근층	․식물의 뿌리로부터 방수층과 건물을 보호 ․시공시 기계적, 물리적 충격으로부터 방수층보호
	배수층	․옥상녹화시스템이 침수되어 식물의 뿌리가 익사되는    것을 예방 ․사후 하자발생이 가장 많은 부분으로 신중하게 설계
	토양여과층	․빗물에 씻겨 내리는 세립토양이 시스템 하부로 유출    되지 않도록 여과하는 기능
	토양층	․식물이 지속적으로 생장하는 기반 ․옥상녹화시스템 중량의 대부분을 차지하므로 경량화
식생층	식생층	․보급형 옥상녹화시스템의 최상부 구성요소 ․유지관리와 토양층, 토양 특성 고려 필요

가. 방수층

    방수층은 옥상녹화시스템의 수분이 건물로 전파되는 것을 차단하는 기능을 하며 옥상녹화시스템의 내구성에 가장 큰 영향을 미친다. 방수의 정밀도와 내구성은 구조체의 허용능력과 함께 옥상녹화의 내구성을 결정하는 중요한 변수이다.

    옥상녹화을 전제로한 방수 소재는 일반적으로 요구되는 방수의 성능 외에 다음과 같은 특수한 성능이 요구된다.

     - 수분에 의해 소재성분이 용해되지 않는 수밀성

     - 식물의 뿌리에 견디는 내근성

     - 시비, 방제 등에 대비한 내약품성

     - 박테리아에 의한 부식에 견디는 성능

     - 상부의 자중 및 시공하중에 견디는 내압성

    현재 경제성있는 방수소재로는 우레탄도막방수와 아스팔트방수가 있으며 다소 고가이나 성능이 우수한 제품으로, 우레탄․FRP 복합방수, 염화비닐(PVC)계 시트방수가 있다.

나. 방근층

    기존 건축물에 방수공사를 다시 실시할 경우, 방수층 자체에 보호기능이 없을 때에는 방수층 보호를 반드시 고려해야 한다. 이 보호층은 2가지 주요한 기능을 하는데 시공시의 물리적 손상과 다양한 환경압(자외선, 바람 등)으로부터의 방수층 보호이며, 다른 하나는 식물 뿌리로부터 보호하는 방근기능이다. 특히 대나무같이 뿌리가 강한 식물에 대하여는 2중, 3중의 방근대책이 필요하며 옥상배수구나 방근시트가 겹친 부분은 항상 점검이 필요한 곳으로 뿌리의 침입이 발견되면 뿌리를 즉시 제거해야 한다.

 o 방근시트로는 폴리에틸렌폼시트와 폴리에틸렌비닐이 사용가능

다. 배수층

    옥상녹화에서 배수층이 가지는 의미는 방수 못지 않게 중요하다. 특히 토심이 10㎝내외인 보급형 옥상녹화의 경우 그 중요성은 더욱 커진다. 배수층은 식물의 생장과 구조물의 안전에 직결되는 중요한 부분이기 때문에 설계시에 대상부지의 지역적 특성과 식물의 생장특성을 고려하여 신중하게 설계하여야 한다.

    배수는 개념적으로 육성토양층의 상부에서 하부로 흐르는 수직방향 배수와 토양층의 중앙부에서 배수로가 있는 바깥쪽으로 이동하는 수평방향 배수로 나눌수 있다. 식생의 생장과 관련된 토양층의 배수는 수직방향의 배수가 중요하고 우리나라와 같이 단기간에 집중호우가 내리는 강우특성을 고려할 때는 수평방향의 배수가 중요하다.

라. 토양여과층

    빗물에 씻겨내리고 시간이 경과함에 따라 발생하는 토양미분이 시스템 하부로 유출되지 않도록 하는 기능을 하며 세립토양의 여과와 투수기능을 동시에 만족시키는 소재를 선택해야 한다. 토양여과층으로는 일반적으로 토목용 부직포를 사용한다.

마. 육성토양층

    일반적으로 토심이 얕은 보급형의 경우 인공경량토양소재 위주로 육성토양층을 구성하고, 토심이 깊은 중량형의 경우 자연토양을 위주로 구성한다.

국내에서 공급가능한 육성토양

종   류	원 재 료	함습비중	특  징	비  고
바이오그로콤포스트 (Bio-Gro-compost)	자연토양+토양   개량제	0.5～0.8 (건비중)	텃밭 등에 활용	함습비중이 높음
배스토 (besto)	화산석(lava)+  유기물(25%)	0.8～0.85	배수성능 우수  멀칭 불필요
세라소일 (cera-soil)	세라믹+유기물	0.65～0.78	배수성능 우수  멀칭 불필요
파라소 (paraso)	펄라이트  (perlite)+액비	0.65～0.76	가장많이 생산	시비 필요 멀칭 필요

바. 식생층

    옥상녹화용 식물은 옥상이라는 열악한 환경조건으로 인해 기본적으로 내건성, 내한성, 내습성을 지녀야하며 강한 일사와 바람에 적응할 수 있어야 한다. 녹화시스템 유형에 따라 지피식물과 초화류를 위주로 적용이 가능하고, 무분별한 관상용 교목류의 식재는 지양되어야 한다.

Ⅲ.  식재계획

1. 보급형 옥상녹화의 식재계획

   식재계획 작성시 생태적으로 지속가능성과 선․면 등의 공간적인 측면의 배려는 물론 질감 및 색채에 대한 경관적 접근도 필요하다. 그러나 보급형 옥상녹화의 경우에는 제한된 토심에서 최소한의 유지관리로 이러한 사항을 만족시켜야 하기 때문에 지피류와 초화류 위주의 식재계획으로 작성될 수 밖에 없다.

   생태적 지속성을 가질수 있는 식재계획을 작성하기 위해서는 인접식생끼리의 양분의 경합 또는 생육을 저해하는 배치는 피해야 하며, 식물사회학적인 관점에서 서로 공생하면서도 양질의 피복을 유지할 수 있는 식재계획을 세우는 것이 중요하다. 특히 보급형 옥상녹화의 경우에는 관리가 거의 이루어지지 않으므로 당초에 식물간의 경합을 최대한 막을 수 있도록 식재계획을 세워야 한다.

번식력 정도에 따른 식물 분류

번식력정도	식 물 종	비   고
강한식물	돌나물, 좀사사	번식력이 강하여 다른식생의 생육   을 방해할 가능성이 있는 식물
보  통	외래세덤류, 땅채송화, 바위        채송화, 애기기린초, 섬기린초	번식력이 강하지만 다른 식생의     생육을 방해하지 않는 식물
약한식물	제주양지꽃, 리시마키아,           누무라리아, 한라구절초	번식력이 강한 식물에 의해 생육을   저해받을 가능성이 있는 식물

   보급형 옥상녹화에서는 다소 단조로운 경관으로 조성되기 쉬우므로 이를 위해서는 피복용과 군식용을 적절히 배치하여 자연스럽고 입체적인 경관이 되도록 하며 개화시기나 화색을 고려하여 계절감있는 경관조성이 가능하도록 한다. 일반적으로 피복용으로는 돌나물, 땅채송화, 섬백리향, 외래세덤류 같은 지피식물을 적용하고 군식용으로는 구절초, 둥근잎꿩의비름, 두메부추, 매발톱꽃 같은 초화류를 적용할 수 있다.

2.  토심별 옥상녹화 식생

육성층 토심구분	식    생	설계시 고려사항
10㎝ 이내	- 기린초, 태백기린초, 애기기린    초, 바위솔, 돌나물, 땅채송화,    사철채송화, 섬백리향, 세덤,     둥근잎꿩의비름, 제주양지꽃,     두메부추, 종지나물, 조개나물,    아쥬가, 상록패랭이, 매발톱꽃,    한라구절초 등	- 지피류로 피복률이 좋음  - 얕은 도심과 건조한 기후에 잘견     디는 것들로 다육질의 잎을 가지     고 있거나 고산지대에 자생하는      식물들로 이루어짐.  - 식재설계시 인접부분에 식생 선택     을 잘해야 서로 경쟁하지 않고 공     생함
10㎝ 이상 20㎝ 이내	- 10㎝이내에서 성장가능한 식     물을 모두 포함  - 구절초, 층꽃나무, 타래붓꽃,    벌개미취, 쑥부쟁이, 돌마타리,    금꿩의다리, 범부채, 애기원추    리, 독일붓꽃, 할미꽃 등	- 주로 군식용으로 지피류 가운데       point 식재로 활용  - 다양한 경관이 연출됨  - 꽃을보는 자생초화류가 주를 이룸

3. 옥상녹화 시설 단면도

횡단 배수로 단면도

식재배드와 배수로 단면(1)

식재배드와 배수로 단면(2)

4. 개략 공사비

   □ 옥상녹화 ㎡당 구성비

      o 건축물 진단비용 :   6,000원

      o 옥상층 방수비용 :  20,000원

      o 옥상녹화 시스템 : 120,000원

              계        : 146,000원

   □ 학교 옥상녹화 소요예산

      o 초.중.고 1동 옥상면적 : 약700㎡

      o 1㎡당 조성비용 : 146,000원

      o 옥상녹화 비용  : 약1억원 (순수공사비)

5. 국내 옥상녹화 시공사례

   한국건설기술연구원 본관, 수원 황곡우체국, 대구 대백프라자, 현대중앙병원, 분당 경동보일러 사옥, 구파발 폭포관리사업소, 부천 원미동사무소 ,여의도 생태공원 방문센타 등