옥상이끼녹화 탄소중립효과 | 통진엔지니어링(주)대동엔지니어링(주)

옥상 이끼녹화 사업으로 지구열대화(가열화) 대비 탄소중립(저감) 효과

1. 사업의 필요성

근래 지구의 기후가 큰 문젯거리이다. 비근한 예로 우리주변에 흔한 꽃과 식물들은 이러한 기후 변화로 인하여 제 철이 아님에도 불구하고 꽃이 피고지고를 반복하고 있었다. 지구의 기후 환경이 심각하게 오염되어 그에 대한 영향을 사람들이 고스란히 받게 될 것이라는 것을 보여주는 오늘의 가장 모습이다.

2024년 11월 15일

광주광역시 남구 노대동 호수 공원에 핀 민들레와 진달래

유엔 인간주거계획(UN-Habitat)의 보고에 따르면 전 세계 기준 온실가스의 72~76%는 도시에서 발생하고 있다. 산림에 심어진 30년 이상의 나무는 흡수량이 점점 감소하고 있다. 지구 이상 기후에 비상 대책을 세울 때이다 . 도심에서 발생하는 온실가스를 흡수하고 지구의 기온을 낮추어줄 탄소 흡수원이 절실한 필요 할 때이다.

세계 환경 운동가 로비 윌 키머러는 이끼는 “작지만 우아한 식물이다‘라고 표현하였다. 결코 과한 표현이 아니다. 인공토양(옵티그린)과 탄소 흡수력이 탁월한 이끼를 활용하여 지구 열대화(가열화)에 따른 탄소(중립)저감과 이끼 옥상녹화 사업의 필요성 및 방법 그리고 효과에 대해 알아보겠다.

2. 사업의 내용

1) 이끼

- 이끼가 덮인 토양의 탄소흡수력은 산림보다 우수하다.

- 단위 면적 당 산소 발생량이 일반 식물보다 800배 이상 많다.

- 이끼는 탄소 함량 평균이 44%이어서 탄소흡수 정화능력이 뛰어나다.

- 습도 유지 기능도 탁월하여 벽면, 옥상의 표면 온도 상승을 방지한다.

- 복사열을 방출하는 우수한 능력으로 대기 중 공기를 냉각해 하절기 열섬현상을 방지한다.

- 미세먼지의 흡수력도 탁월하다.

(미세먼지의 40~50%를 차지하는 질산암모늄을 영양분으로 활용한다.)

늦은서리이끼 깃털이끼

흰털이끼 꼬리이끼

2) 인공토양(옵티그린)

- 인공토양이란?

인공토양은 60%이상의 보습율과 30%이상 공기층으로 구성된 기능성 초경량 인공토양(옵티그린)으로 비중은 0.02~0.03으로 현장 발포가 가능하며 무균성, 무독성의 순수한 백색의 친환경 인공토양이다.

인공토양 발포 중 인공토양 발포 후

인공토양 셀 구조 인공토양 확대 구조

3. 옥상녹화 시스템으로 시공할 경우 효과

탄소흡수원이 탁월하고 양지에서 잘 적응하는 이끼류를 사용한다.

(늦은 서리이끼, 깃털이끼, 흰털이끼, 꼬리이끼 등)

1) 열섬현상에 따른 최상층 단열효과

옵티그린과 이끼를 활용하여 옥상녹화 후 실험 결과 기반시설 두께 100mm로 할 경우 실내 외부 온도차가 3~4℃이내로 조사되었다.

3~4℃의 실내외 단열효과가 있을 경우 년 간 30%이상의 에너지 절감 효과가 있다는 연구 보고서가 있다

경사지붕 단열 시험 체 제작 인공토양 미 발포상태

인공토양 발포 후 이끼식재 실내외 온도 비교 시험

옥상 녹화 시스템(배수판유)Ⅰ 옥상 녹화 시스템(배수판무)Ⅱ

2) 화재예방 효과

인공토양인 옵티그린은 준 불연재로 노출된 녹지공간(옥상녹화, 수직정원)에서 발생할 수 있는 화재 예방효과가 있다.

인공토양 연소성 시험결과

3) 식물 성장에 필요한 습도와 냉동해 피해 억제효과

인공토양인 옵티그린에 직접 관수를 할 경우 60% 내외의 보습효과와 30%내외의 공기층로 구성되어 있어 건기 시 30℃ 내외의 상온에서도 지속적으로 보습이 가능하다, 이에 관수주기를 7~15일 정도로 조절 가능하며 30%내외의 공기층은 냉동해성 시험 결과 영하20℃ 이하에서도 얼지 않는 기능성 인공토양이다.

4) 옥상 층 경량화 효과

생육기반으로 사용하는 토양이 필요 없으므로 옥상층 하중에 영향을 주지 않는다. 생육기반으로 인공토양을 100~150mm(평균125mm)두께로 시공 할 경우 인공토양의 단위중량은 20~30㎏/㎥이다 이는 흙보다 80배 경량이다.

(조경용 보통 흙의 비중 : 1.7~1.8 인공토양 비중 : 0.02~0.03)

인공토양 밀도(비중) 시험결과

5) 옥상 노출 방수층 보호 효과

기존 옥상층의 방수가 노출방수(우레탄, 아스팔트계열 등)로 시공된 현장인 경우 혹서기의 강열한 자외선은 노출 도막 방수층이 열화현상으로 인하여 배부름, 탈락, 균열 등의 손상이 발생하여 주기적인 유지관리가 필요하다. 노출방수층 위에 인공토양인 옵티그린을 기반으로 옥상녹화를 할 경우 자외선 차단 효과와 동절기 냉동해성에 대한 내구성이 우수하여 노출 방수층이 반영구적으로 유지관리가 가능하다. 또한 철근 콘크리트 구조물은 혹한기와의 혹서기에 외부 온도차(대한민국 동절기와 하절기 대비 기온 차는 50℃~60℃ 이내 발생)로 인한 철근콘크리트 구조물인 옥상층에 대해서는 신축과 수축성을 억제하는 효과가 있다.

6) 옥상층 보호몰탈 및 콘크리트 구조물의 열화현상(중성화)억제효과

인공토양으로 옥상녹화 시 노출된 무기질계의 콘크리트 구조물을 보호하며 대기 중 이산화탄소가 철근콘크리트 구조물에 직접 접촉하지 않으므로 철근 부식과 콘크리트 중성화 현상이 억제 또는 지연되어 철근콘크리트 구조물의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

※ 중성화 반응식 : CO2+H2O+Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2O

공기 중의 이산화탄산 농도는 0.03~0.04%로 낮지만 CO2 농도가 높은 도시지역, 공장지역에서는 중성화(탄산화)속도가 빠르다. 콘크리트 구조물에서 중성화의 영향(깊이)은 1년에 1mm라는 보고가 있다.

7) 인공토양 옵티그린은 영양분이 없는 순수한 무균성.무독성의 친환경 토양

이끼류와 관엽식물 또는 지피식물을 식재할 경우 옵티그린과 배양토를 혼합하여 사용하거나 식물 성장에 필요한 약액을 공급하면 식물 성장에 아무런 문제가 없다.

8) 관수비용 절감효과

옵티그린의 구조는 80~90%의 공극으로 구성되어 있고 발포와 동시에 탈수가 시작되며 탈수 후 인공토양의 PH3.5~4.5이고 건조 후 물을 1일정도 충분히 적서 사용하면 주면 PH 4.5~6.0로 바뀐다.

실험 결과 이런 기능성 구조의 특징은 물과 대기 중 습기를 보습하는 효과가 매우 뛰어나 80~90%의 공극은 관수 시 60% 정도만 보습하고 30%정도는 공기(공극)층으로 존재하면서 식물 성장에 필요한 물과 공기를 동시에 함유하고 있어 식물 뿌리 활착에 매우 중요한 토양 환경을 제공한다.

또한 이끼의 헛뿌리와 이끼 표면 성장에 필요한 수분을 인공토양이 보습하고 있어 이끼 성장과 유지관리에 매우 탁월한 기능성 인공토양이다.

식물 성장에 필요한 최적의 습도는 40%이상 이다. 따라서 관수절감을 위한 관수주기는 하절기와 동절기 그리고 봄, 가을로 구분 할 경우 평균기온 15~20℃내외 일 때 관수주기는 15~20일 정도 혹서기인 여름철 평균온도 30~38℃ 일 때 관수주기는 7~15일 정도면 된다. 우기 때는 관수주기를 조절 할 수 있다. 옥상녹화 시 기반을 일반토양과 경량토와 혼합하여 사용할 경우와 배양토만 사용할 경우, 기반 토양이 없이 이끼만 사용 할 경우 여름철에는 1~3일 마다 1회 이상 관수를 해야 한다.