옥상녹화기술은 녹지가 부족한 도심지역의 옥상부분을 푸르게 녹화하여 녹지량을 확충함으로써 도시의 생태계를 개선하고 건강하고 쾌적한 도시환경개선, 에너지 절약 등의 많은 문제를 해결할 수 있는 현실 대안중의 하나로써, 이는 학계 및 관련 연구기관에서 지금까지 수행해 온 과제 및 사업성과에서 그 가능성을 충분히 입증하고 있다. 이제는 지자체 및 관련 행정부처에서도 시민과 건물주의 자발적인 참여를 유도하여 옥상녹화를 보급·활성화하려 하고 있다. 특히 서울과 같은 대도시의 경우, 높은 지가로 인해 도심지 내에 부족한 녹지를 지상에 확보하기가 현실적으로 어려운 시점에서, 상대적으로 환경부하가 큰 기존건축물 옥상에 녹지를 조성하는 것은 도시의 생태적 문제를 개선하기 위해 가장 우선적으로 시도해 볼 만한 대안이다. 보급형 옥상녹화은 현재 각각의 시스템소재 개발, 시스템의 설계, 시범사업을 거쳐 국내 실정에 맞는 옥상녹화시스템 모델이 유형별로 제시되었고, 소재개선 및 시스템 보완 노력이 계속 이루어지고 있는 시점이다. 이러한 시대적 요구에 맞춰 건축물 유형에 따라 적용 할 수 있는 보급형 옥상녹화 시스템의 설계와 구성에 대해 소개하고자 한다.
보급형 옥상녹화시스템 개요
보급형 옥상녹화 시스템은 옥상녹화의 유형(크게 중량형, 혼합형, 경량형)중 저관리·경량형에 해당하는 것으로 토심이 낮기 때문에 기존건물의 옥상에도 큰 부담이 없이 적용 가능한 시스템이다. 고려해야 할 사항 기존 건축물이 주 적용 대상이므로 구조체에 미치는 하중부하를 최우선적으로 고려해야 하고, 사전에 옥상녹화를 위한 건물 구조 안전진단을 거친 뒤 진단결과에 따라 적용 가능 하중이 산출되면 그에 따른 옥상녹화 시스템 모델을 결정한다. 옥상녹화시스템의 중량은 주로 토양층의 중량에 좌우되며, 토양층의 중량은 토양의 비중과 토심에 의해 결정되므로 인공경량토양의 적용이 현실대안이다.
건물유형별 옥상녹화시스템 모델 제시
- 사전 검토사항
건물 유형별로 보급형 옥상녹화 모델을 제시하기에 앞서 시스템을 결정하는데 중요한 영향을 미치는 사항들을 검토할 필요가 있다. 옥상녹화 시스템모델이 실제로 현장에 활용될 경우에는 다음 그림과 같이 두가지 원인, 즉 외부 조건과 내부 조건에 의해 시스템이 결정되는데, 외부조건이라 함은 시스템 구성에 영향을 미치는 요인을 말하며, 내부조건이란 시스템 각 구성층 사이에서 서로 영향을 미치는 것을 말한다.
이렇게 옥상녹화시스템의 모델을 설계할 경우에는 외부조건과 내부조건을 상호 고려한 후 결정되어야 하기 때문에 적합한 소재의 선택에 따라 다양하게 활용모델로 설계될 수 있다. 따라서 본 고에서 제시하는 기본 모델은 식생층과 육성토양층, 배수층과 방수층의 소재 및 구성의 변화에 따라 다양하게 설계가 가능하다.
또한 외부조건 중 건물의 허용하중 관점에서 볼 때 축 건축물에 적용하는 경우와 기존 건축물에 적용할 경우는 옥상녹화시스템유형 결정 및 설계 과정이 확연히 구분된다. 기본적으로 허용적재하중의 문제가 다르기 때문에 신축의 경우와 기존의 경우를 확실하게 구별하여야 한다.
다음 표에서 보는 바와 같이 신축 건축물과 기존 건축물의 옥상녹화는 근본적인 차이가 있다. 신축 건축물의 경우에는 초기부터 구조설계 반영이 가능하기 때문에 다양한 옥상녹화를 적용할 수 있지만, 기존 건축물의 경우에는 구조안전진단을 통해 추가적으로 적재가 가능한 범위 내에서 옥상녹화시스템을 구성해야 하는 부담을 갖고 있다.
기존 건축물의 경우에는 녹화가 가능한 하중이 제한적이기 때문에 녹화가능하중을 산출하는 것이 선행과제다. 이 때 허용적재하중의 검토는 반드시 현장조사를 통해 이루어져야 하며 방수 검토도 필수적으로 이루어져야 한다. 그밖에 신축과 마찬가지로 공간의 이용여부, 향, 방풍, 적용면적, 관리 등 제반의 현황을 검토한 후에 모델을 결정한다. 기존 건축물의 옥상층과 관련된 구조계획을 살펴보기 위해 건설교통부 고시 제2000-153호, 2000년 6월 5일에 공고된 건축물 하중기준에서 규정하고 있는 내용을 보면 옥상층에 대한 설계는 건축물의 종류와 상관없이 옥상의 이용계획에 따라 처음부터 정해지고 있음을 알 수 있다. 다음 표와 같이 일반적인 건축물 주로 사무실, 학교, 주거용 건축물 등 옥상녹화의 적용이 가능한 대부분의 옥상은 적재하중이 200㎏f/㎡로 규정되어있다. 따라서 국내의 대부분 옥상은 현재 옥상정원이 조성되어 있지 않은 이상, 200㎏f/㎡를 허용적재하중으로 산정하면 큰 무리가 없을 것으로 보여진다.
여기서 비록 추가적으로 적재할 수 있는 하중이 200㎏f/㎡이라 할지라도 비상시 피난의 장소로서 인간하중 100㎏f/㎡이 반드시 포함되어야 하기 때문에 적용가능한 시스템의 총하중은 100㎏f/㎡내외로 구성되어야 한다. 그러나 일부 경우에 따라서는 옥상층의 허용하중이 300㎏f/㎡로 가능하도록 구조 설계된 경우도 있으며 이 경우에는 최대 시스템 하중이 200㎏f/㎡으로 구성될 수 있어 토심과 식생측면에서 선택의 폭이 좀 더 넓어진다고 볼 수 있다.
신축 건축물의 경우에는 기존 건축물과 달리 계획초기부터 옥상녹화 시스템을 전제로 한 건물최상층 구성에 대한 검토가 가능하므로 내구성이 우수하고 경제적인 시스템의 설계와 시공이 가능하다. 즉, 공간의 활용계획에 따라 옥상공간의 활용을 설계에 미리 반영할 수 있는 장점이 있고 건축주의 기호에 따라 다양한 공간 연출이 가능하며 모델유형선택의 폭도 넓다. 공사비에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 시스템 구성 가능 하중을 산정하고 녹화공간의 활용 여부, 옥상의 향과 방풍정도, 전면 혹은 부분녹화의 선택, 그리고 관리방향 등을 우선적으로 검토하여 녹화 시스템 유형을 결정할 수 있다.
건물을 신축할 경우 옥상녹화계획이 없을 때에는 옥상층을 누름콘크리트로 마감하는 것이 일반적 경향이다. 그러나 누름콘크리트 대신 저관리 경량형 옥상녹화를 도입한다면 경제성 뿐만 아니라 하중부분의 부담을 줄일 수 있다. 또한 장기적으로 건물의 내구성이나 냉난방에너지 절감 등의 효과를 생각한다면 누름콘크리트로 마감하는 것 보다는 옥상녹화로 마감하는 것이 도시생태계개선 뿐만 아니라 건물 자체성능에도 기여하는 것이다.
신축 건축물에 적용이 가능한 보급형 옥상녹화시스템은 기존 건축물의 경우와 크게 다르지 않다. 그 이유는 허용적재하중을 기존의 방식 그대로 활용하기 때문이다. 다만 건축물의 열성능 측면에서 보다 안정적인 외단열 공법을 채택함으로써 단열재와 방수재간의 시공순서가 기존과 달라질 수 있다.
향후 기술 개발 방향
현재 국내의 옥상녹화 기술은 보급이 가능한 초기단계까지 개발이 이루어졌다고 판단된다. 신축건축물의 경우, 설계과정에 옥상녹화시스템을 미리 반영할 경우 기존 옥상의 녹화보다 손쉬운 적용이 가능하리라 예상되고, 기존건축물의 경우에도 확실한 구조진단과 보수보강, 또한 정밀한 설계와 시공이 전제된다면 보급형 옥상녹화시스템의 활성화는 그리 멀지 않다고 본다. 녹화시스템 기술 향상을 위해서는 특히, 방수공법, 저·배수공법, 토양, 식생, 세립토양필터, 방근재, 결로방지막 등 녹화전용 소재 및 공법의 개선이 선행되어야 하며, 기능복합소재 및 하부시스템의 개발로 공정을 단순화하여 시공성을 높인 다양한 녹화시스템 유형의 개발이 이루어져야 한다. 또한 옥상녹화공법 과 물순환 기술을 복합한 도시생태복원 기술 등 관련분야와의 연계 기술에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
김 현 수 Kim, Hyun Soo
한국건설기술연구원 수석연구원
(본 원고는 요약문입니다.)