스페인 마드리드종합기술대학교와 이탈리아 마르케종합기술대학교의 공동 연구진은 고밀도의 초목으로 구성된 녹색 지붕(green roof)이 그렇지 않은 일반 지붕에 비해 60% 이상 효율성을 보인다고 발표하였다. 이번 연구의 주요 목적은 녹색 지붕의 에너지 효율을 살펴보는 것이다. 연구진은 녹색지붕의 초목 다양성 밀도를 통해 얻어지는 건물의 수동 냉각 효과를 검증할 수 있는 수치 모델을 개발하여 이를 확인하고자 하였다. 해당 모델의 에러는 5~7% 수준이며, 이러한 건축 요소를 통한 에너지 절약 수준을 분석하는데 유용하게 활용할 수 있다.

녹색 지붕이 오랜 시간 사용되어 왔음에도 불구하고, 건물과 도시 모두의 에너지 및 환경적 이점 측면에서 이와 관련한 관심이 지난 20년간 계속해서 증가하고 있다. 특히 최근 들어, 녹색 지붕의 열물리학적 특성에 관한 현상의 복잡성으로 인해 건물 설계에 활용되는 분석 모델 개발에 어려움이 있지만 이와 관련한 다양한 연구 결과들이 발표되고 있다.

비록 녹색 지붕 기술이 충분히 발달된 기술이며 경쟁적 해결방안이긴 하지만, 인센티브 규제 부족 등의 이유로 대부분의 국가에서는 녹색 지붕 활용이 널리 퍼지지는 못하고 있다. 녹색 지붕 에너지 효율에 관한 다양한 연구 결과는 복잡한 수학 방법론의 개발을 바탕으로 하고 있으며, 대부분의 건축 기술 지식을 넘어서는 초목화와 기질 특성의 이해를 포함하고 있다. 게다가, 실험 결과를 바탕으로 한 연구 결과는 일반적으로 짧은 기간 동안 이뤄진 분석을 바탕으로 한다. 이런 경우, 분석된 지붕 거동의 이해에 대한 높은 관심에도 불구하고 다른 상황이나 해결책으로의 확장이 어려운 단점이 존재한다.

대부분의 연구에서는 녹색 지붕을 식물이나 기질로 구성된 단일 단위로 고려하며, 초목화가 미흡한 녹색 지붕 시스템이거나 지붕 설치 후 초목화에 시간이 필요한 점, 일정 기간 동안 초목이 충분히 구성되지 않는 부분을 간과한 채, 초목 밀도를 최대치로 가정하고 있었다.

이번 연구에서는 3가지 관점에 초점을 맞춰 진행되었다. 지중해 해안 기후에 위치한 지붕의 에너지 효율에 미치는 초목 밀도 영향을 분석하고, 식물과 기질에 대등한 열저항값을 측정할 수 있는 단순화된 수치 모델의 개발 및 실험 데이터를 이용한 수치 모델 검증을 목표로 하였다. 그 결과, 초목 밀도가 높을수록 지붕을 통한 건물로의 유입 열이 초목이 없는 경우에 비해 60% 가량 감소함을 확인할 수 있었다. 또한, 여름 내 지붕을 통해 건물 밖으로 빠지는 에너지 수준을, 같은 기간 유입되는 에너지의 9% 수준으로 유지함에 따라, 고밀도의 초목으로 이뤄진 지붕은 소극적 냉각 시스템으로 작용함을 알 수 있었다.

이번 연구를 통해 개발된 수치 모델이 적절한 수준의 정확도를 가지고 있음을 확인하였으며, 지붕의 열거동에 관한 에러 수준을 5~7%로 맞출 수 있었다. 따라서 본 수치 모델을 이용하여, 지중해 해안 기후 지역 내 녹색 지붕의 에너지 절감 효과를 확인할 수 있었다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 4월 3일]