[강원권_그린 매거진] 건물의 지붕을 푸르게! 옥상녹화를 알아보자

1. 옥상녹화란?

 

 한국에너지공단의 제로에너지빌딩 요소기술 자료집에 따르면 옥상녹화는 건물이 햇빛으로부터 받는 열을 차단(하절기)하거나 방출하는 열을 흡수(동절기)하기 위하여 건물 옥상에 식물을 심는 기술이다. 옥상에 심은 식물들이 증산 작용 시 주변의 열을 흡수하기 때문에 건물의 열을 흡수하는 효과가 있다.

 여기서 증산작용이란 시물의 잎, 줄기, 뿌리와 같은 부분에서 수증기를 밖으로 내보내는 현상으로 빛이 강하고, 기온이 높고, 바람이 많고, 습도가 낮고, 식물 안에 수분량이 많을 때 활발하게 일어난다. 증산작용은 뿌리에서 흡수한 물을 잎까지 끌어올려 광합성에 공급함과 동시에 뿌리에서 계속 물을 흡수하도록 한다. 물이 수증기로 기화될 때 주위에서 기화열을 빼앗기 때문에 식물체 온도를 낮출 수 있다.

식물의 증산작용 (출처 : tistory / ChennyShin / 28.광합성과 증산작용)

 

 건물에 옥상녹화를 적용 시 기존 건물의 옥상에 비하여 최고 3℃ 낮은 온도를 유지 가능하며 건물의 냉난방 에너지를 최대 15%까지 저감이 가능하다(한국에너지공단-제로에너지빌딩 요소기술 자료집).

 

https://www.youtube.com/watch?v=MfNS66zwKrw&ab_channel=YTN%EC%82%AC%EC%9D%B4%EC%96%B8%EC%8A%A4

 

 위 영상은 YTN 옥상녹화 관련 취재 영상이다. 서울대 건설환경조합연구소에 옥상녹화를 적용하고 그 효과를 실험에 보았다. 오전 10시 반, 콘크리트 바닥 온도가 51℃까지 상승한 반면, 텃밭의 경우 30℃에 불과했다. 텃밭이 머금고 있는 수분이 증발하면서 열을 빼앗아가는 효과 덕분에 가능한 일이다. 실제 옥상녹화를 적용한 가정집 인터뷰 결과 6월부터 9월 사이 건물 전체의 냉방비가 약 600만 원 정도 줄었다고 한다.

 

2. 옥상녹화의 효과

 

 그렇다면 옥상녹화를 적용함으로써 온도 저감이 얼마나 이뤄지고, 에너지 절감은 얼마나 할 수 있는지, 또는 얼마나 경제적인지 연구 논문을 통해 알아보자.

 

(1) 옥상녹화 VS 비 옥상녹화의 온도변화

 옥상녹화와 비 옥상녹화 표면의 온도변화 상관관계 고찰(2012, 이응직)은 도시 지역에 옥상녹화가 이루어진 건물을 조사하고 옥상녹화와 비 옥상녹화 부분의 표면 온도 분포를 비교하여 옥상녹화가 미기후 개선과 열섬 현상 완화 요소로 효용성이 있는지 고찰하였다.

 

옥상녹화와 비 옥상녹화 부분의 온도 분포 [(출처 : 옥상녹화와 비 옥상녹화 표면의 온도변화 상관관계 고찰(2012, 이응직)]

 

 위 그림을 보면 옥상녹화 부분의 평균 온도는 20℃, 비 옥상녹화의 평균 온도는 25℃이다. 옥상녹화 부분의 평균 온도가 비 옥상녹화 부분의 평균 온도보다 4℃ ~ 7℃ 정도 낮게 나타나는 것을 확인하였다. 이는 건물 옥상녹화가 도시 미기후 개선 및 열섬 현상 완화 요소로 기대되는 부분이다.

 

(2) 옥상녹화의 에너지 절약 효과

 공동주택 최상층부의 옥상녹화에 따른 에너지 절약 평가(2003, 안태경)은 공동주택에 대한 에너지 소비량 조사를 통해 층별 간 열 성능을 정량적으로 비교하고 실험체를 통한 옥상 녹화의 에너지소비를 측정하여 에너지 절약 효과를 예측하였다.

 

일반 지붕과 옥상녹화를 적용한 지붕 벽체의 구성 [공동주택 최상층부의 옥상녹화에 따른 에너지 절약 평가(2003, 안태경)]

 

일반 지붕과 옥상녹화를 적용한 지붕의 일평균 온도변화 [공동주택 최상층부의 옥상녹화에 따른 에너지 절약 평가(2003, 안태경)]

 

 1월에 10일간의 난방기간 동안 실온을 일정하게 유지하면서 실험체의 에너지 소비량을 비교하였다. 일반 실험체가 일평균 1.5kWh/day, 옥상녹화시스템이 적용된 실험체가 1.41.5kWh/day로 나타났다. 이를 통해 약 6% 정도의 에너지소비 절감을 할 수 있으며, 약 6% 정도의 에너지소비를 줄이기 위해서는 기존의 단열성능을 약 20% 증가 경우에 해당한다.

 

(3) 어떤 옥상녹화 시스템이 경제적일까?

 옥상녹화시스템 유형별 건물에너지 절감 및 경제성 분석(2011, 김정호)는 옥상녹화 시스템이 건물에너지 절감에 미치는 영향 및 경제성을 비교 분석하였다.

옥상녹화의 종류 (출처 : 한국에너지공단 – 제로에너지빌딩 요소기술 자료집)

 

 옥상녹화의 종류는 식생의 크기에 따라 크게 3가지로 구분된다. 큰 식생이 많으면 중량형 녹화, 작은 식생인 경우 경량형 녹화, 이 둘을 혼합한 혼합형 녹화로 구분할 수 있다. 위 논문은 이 구분과는 다르게 초본은 작은 식생으로 고정하고 초본 밑의 토양층과 단열재의 구성을 다르게 가져갔다.

 

유형별 구성요소 [옥상녹화 시스템 유형별 건물에너지 절감 및 경제성 분석(2011, 김정호)]

 

옥상녹화 유형별 연평균 외표면 온도 변화 [옥상녹화 시스템 유형별 건물에너지 절감 및 경제성 분석(2011, 김정호)]

 

옥상녹화 유형별 연간 전열량 비교 [옥상녹화 시스템 유형별 건물에너지 절감 및 경제성 분석(2011, 김정호)]

 

 실험결과 연간 냉반방 부하를 종합한 절감률은 type A 대비 type F 26% > type B 24% > type E 19% > type D 16% > type C 13%를 보였으며, 옥상녹화에 의한 에너지 절감성능 향상을 위해서는 토심 300mm 이상 혹은 고단열 배수판및 단열층을 사용해야한다. LCC는 -type B > type E > type C > type D 순으로 분석되었다.

 

 

 

 

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작성자 : 강원권 김성수 기자 (gw_gr_reporters@naver.com)