식량 운송 과정에서 발생하는 온실가스는 전 세계 온실가스 배출량의 15분의 1 수준이다. 식량이 이동하는 거리를 줄여 푸드 마일리지를 절감하는 것은 도시의 지속 가능성과 회복력 을 향상시킬 수 있다. 옥상 온실은 푸드 마일리지를 감소시키 고 에너지를 절감하는 도시농업의 한 형태로 주목받고 있다. 온실과 건물 모두 실내 환경을 유지하기 위해 냉난방이 요구 된다. 건물과 온실의 통합 시스템 운영은 설비 공유로 인한 비 용 절감, 건물과 온실 간 에너지 이동으로 인한 에너지 활용이 가능하다. 건물 에너지 시뮬레이션을 이용해 다양한 통합 시 스템 에너지 성능 평가 연구가 수행되었지만, 실제 통합 시스 템에 대한 검증과 설계변수 분석은 미흡한 실정이다. 본 연구 에서는 건물 에너지 시뮬레이션을 통해 옥상온실의 설치 유 무, 옥상의 단열 성능 및 설치 면적에 따른 에너지 절감을 평가 하고자 하였다. 현장 실험은 서울특별시 성동구 성수동의 옥 상온실에서 수행되었다. 측정한 실내 온도를 통해 건물 에너 지 시뮬레이션의 모델을 검증하였고 R2 = 0.91의 결과를 보였 다. 이후 설계변수가 에너지 부하에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 통합 시스템을 운영하는 경우, 독립적으로 운 영하는 경우보다 에너지 부하량이 감소하는 경향을 보였다. 통합 시스템 설치 시 에너지 부하 절감 효과가 있으며, 효율적 인 에너지 이용을 하는 도시농업이 될 수 있다고 사료된다. 건 물 옥상의 열관류율을 0.251W/m2·K에서 1.535W/m2·K로 증가시켜 단열 성능을 약화시킨 경우, 옥상온실과 건물 최상 층의 에너지 부하는 감소하는 경향을 보였다. 통합 시스템 설 치 시 경계면의 열 교환이 증가하도록 설계하는 것이 에너지 부하 절감에 유리하다고 판단된다. 옥상온실 면적을 2.53배 증가시켰을 때 단위면적당 에너지 부하는 감소하는 경향을 보 였다. 온실 면적 증가로 인해 에너지 부하량은 증가하지만, 건 물과 온실의 열 교환이 증가하여 통합 시스템의 에너지 부하 절감이 가능하다고 판단된다. 본 연구의 결과는 통합 시스템 을 통한 에너지 부하 절감을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으 로 판단된다. 향후 연구에서는 기후 변화에 따른 에너지, 식량 문제의 해결 대책으로 옥상온실을 활용하기 위해서 추가적인 방안이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 급속하게 성장하는 시설농업과 동시에 증가하는 에너지 사용량 및 탄소배출량을 저감하기 위해, 온실의 에너 지 부하를 동적으로 분석하기 위한 작물에너지의 다중 회귀 모델 개발을 수행하였다. 온실은 연중 안정적인 대량 생산을 위한 적절한 환경을 조성하기 위해 에너지 투입이 필요하다. 도시농업의 일종인 옥상온실 플랫폼을 통해 건물에서 버려지 거나 활용되지 않는 에너지를 옥상온실에서 사용할 수 있다. 옥상온실의 효율적인 운영을 위해서는 다양한 환경 조건에 대 한 동적 에너지 분석이 선행되어야 하며, 온실에 도입되는 태 양 에너지의 40－75%가 작물을 위한 에너지 교환이므로 필수적으로 고려되어야 한다. 한국기계연구원 내 옥상온실에서 여름철에 청경채를 재배하며 생장단계에 따른 에너지 교환을 분석하였다. 작물을 중심으로 미기상 및 양액 환경 분석과 생 장 특성 조사를 수행하였다. 정식일수에 따른 엽면적지수를 추정하였으며, 개발된 수식은 결정계수 0.99로 분석되었다. 또한 작물에너지 흐름에 지배적인 잎 표면온도로부터의 현열 부하와 증발산에 의한 잠열부하로 나누어 모델을 개발하였다. 엽온과 증발산량을 각각 다중 회귀모델을 이용하여 추정하고 실측한 값을 비교해 보았을 때, 평균 결정계수 0.95, 0.71로 분 석되었으며, 이 모델을 이용하여 옥상온실의 에너지 부하를 동적으로 산정하기 위한 모델에 입력값으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 대학도서관 옥상정원을 회복환경으로서의 치유정원으로 리모델링하기 위한 기초자료를 도출하기 위해 설계요소에 대한 중요도 분석을 실시한 것이다. 연구대상은 국방대학교 도서관 이용자로 한정하였다. 설문지는 배포 후 회수하는 방법으로 수집하였으며, 설문기간은 2019년 7월 10일부터 9월 18일까지였다. 수집된 자료 중 하자가 없는 77매의 설문지를 분석한 연구결과는 다음과 같다. 도서관 주 이용목적은 자료수집이 많았고, 대부분 주 1회 이상 방문하였으며, 머무는 시간은 2시간 이내였다. 휴식패턴은 거의 쉬지 않는 경우가 절반 이상이었고, 나머지 인원도 대부분 20분 이내로 휴식을 취하였다. 옥내 휴게활동은 주로 단순휴식, 커피/차 마시기였고, 공간선택 이유는 접근성, 쾌적성 및 기능성이었다. 옥외 휴게활동은 주로 단순휴식이며, 공간선택은 접근성, 경관성 및 휴식기능성이 주요 요인이었다. 회복환경으로서 옥상정원은 입지특성상 직접이용자 집단과 실내에서의 시각적 감상자 집단 등 두 집단을 고려한 공간설계가 필요하다. 치유정원의 직접이용 시 원하는 활동은 단순휴식, 정원감상 및 산책이 주를 이루었다. 치유정원의 주요 네가지 기능에 대한 빈도분석결과, 자연감상을 통한 기분전환을 위한 공간과 대화/소통을 위한 공간이 대부분을 차지하였다. 공간별 설계요소의 중요도는 대화/소통 공간에는 그늘막이나 퍼골라, 대화하기 편리한 벤치의 중요도가 높았으며, 프라이버시 확보 공간은 개인만을 위한 벤치가, 자연감상 공간은 녹음수, 상록수 및 화목이, 운동/산책공간은 산책로가 상대적으로 중요하게 평가되었다.

본 연구는 저관리 경량형 옥상녹화에 이용되고 있는 지피식물인 맥문동(Liriope platyphylla), 울릉국화(Chrysanthemum zaqadskii), 비비추(Hosta longipes), 돌나물(Sedum sarmentosum), 잔디(Zoysia japonica) 의 온열환경을 비교하여 향후 온도저감을 위한 옥상녹화 조성 시 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 온열환경 측정은 옥상녹화 및 토양의 표면, 하부 그리고 대조구 표면에 T형 열전대를 설치하여 데이터로거로 연속 측정하였다. 온열환경 측정결과 표면온도는 대조구가 가장 높았으며, 그 다음으로 토양, 맥문동, 잔디, 울릉국화, 돌나물, 비비추 순으로 나타났다. 하부온도는 대조구가 가장 높았으며, 그 다음으로 잔디, 토양, 맥문동, 돌나물, 울릉국화, 비비추 순으로 나타났다. 실험구의 일일 온도변화 폭은 대조구가 가장 높은 변화를 기록하였으며, 그 다음으로 토양, 잔디, 맥문동, 울릉국화, 돌나물, 비비추의 순으로 나타나 옥상녹화 식물로 온도변동 폭이 작아지는 경향을 보였다. 본 연구의 결과 저관리 경량형 옥상녹화를 조성할 시 온도저감 효과가 확인할 수 있었으며, 그 효과는 식재 식물 종에 따라 달라지는 것을 알 수 있었다. 그러나 본 연구는 옥상녹화에 이용되고 있는 수많은 식물들 중 극히 일부를 대상으로 하고 있어 향후 다양한 식물들에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

Unlike other types of outdoor advertisements, rooftop signboards are installed on the roofs of buildings, rather than on their outer walls. This means that the area of a rooftop signboard is commonly larger than that of a general outdoor signboard. Moreover, as such signboards are greatly influenced by the wind, they can suffer a lot of damage from typhoons and strong winds every year. However, there is no wind load specification for rooftop signboards. In this study, wind pressure experiments were conducted to investigate the peak wind pressure on each side of rooftop signboards installed on the roofs of 5–15 story buildings in a city center. The minimum peak wind pressure coefficient was –3.0 at the bottom edges of the front and back of the rooftop signboards and –2.0 along the entire length of the sides . As the height of the rooftop signboard increased with the increasing height of the buildings, the peak value was found to be larger than the absolute peak value for the minimum peak wind pressure coefficient. The maximum and minimum peak wind pressure distributions of the rooftop outdoor signboards were influenced by the position of the signboard and the wind angle.

본 연구는 옥상녹화를 비롯한 인공지반녹화에 활용 가능한 조경용 초화류의 원활한 생육을 위한 적정 관수 주기를 규명하고 옥상 조건에서 관수 필요 여부를 규명하고자 하였다. 옥상녹화에 적용 가능하며 관상가치가 있는 총 20종의 초본식물을 선정하여 녹화용 식물의 토양수분흡수특성을 알아보기 위한 시험과 관수주기에 따른 식물의 생육변화를 알아보기 위한 시험으로 나누어 시행하였다. 식물의 수분스트레스와 열스트레스를 최소화하기 위해서는 평균 4∼5일 이전의 관수 주기가 요구되며 식물의 원활한 생장과 이에 따른 환경적 효과를 위해서는 반드시 관수 관리가 요구된다고 판단되었다. 이러한 결과는 건축물이나 인공지반 녹화 시 기초자료로 활용하여 지속가능한 식재계획 수립에 도움이 될 것으로 기대되며, 향후 좀 더 다양한 녹화식물들에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

본 연구에서는 옥상 인공습지 조성에 적합한 식물들을 이용하여 옥상 내 인공 생태습지를 조성하고자 관상가치 가 있는 습지식물 종으로, 효율적인 식생공간 조성에 적 합한 생육조건을 찾고자 실험한 결과, 낙지다리는 마사 토 5 +원예용 배양토5(cm)에 식재한 것이 생장에 좋았 고, 마사토 5 + 코코피트 5(cm)에 식재한 것은 생장이 부 진한 것으로 나타났다. 약모밀과 석잠풀은 마사토 5 + 원 예용 배양토 5(cm)와 마사토 5 + 피트모스 5(cm)에 식재 한 것이 생육이 좋은 것으로 나타났으며, 마사토 5 +코 코피트 5(cm)에 식재한 것은 생육이 부진한 것으로 나 타났다. 이상의 결과를 종합하여 보면 옥상습지에 적합 한 배지 조성은 마사토 5 +원예용 배양토5(cm)와 마사 토 5 +피트모스 5(cm)가 좋은 것으로 나타났다.

This paper presents the performance of a CFD model for the near field dispersion of odor from rooftop emissions. The FLUENT Shear-Stress Transport (SST hereinafter) k-ω turbulence model was used to simulate odor dispersion from a rooftop odor vent. The results were compared with a wind tunnel experiment and the calculated results of ASHRAE 2003 and 2007. The FLUENT SST k-ω turbulence model provided good results for making reasonable predictions about the building rooftop surface normalized dilution. It was found that increasing the vent height (from 1 m to 7 m) reduces rooftop surface normalized dilution. ASHRAE 2003 and ASHRAE 2007 performance measures are generally not as good as FLUENT SST k-ω turbulence model performance measures, with larger MG (the geometric mean bias, VG (the geometric variance), NMSE (the normalized mean square error), FB (Fractional bias), and smaller FAC2 (the fraction of predictions within a factor of two of observations).

Green roofs are gaining much interest in many cities around the world due to its multi-purpose effects of water conservation, flood mitigation and aesthetic benefits. However it may cause additional water demand to maintain green plants, which may intensify the current and future water shortage problems. While ordinary concrete roofs and normal green roof drains off rain water, concave green roof system can retain rain water because of its water holding capability. In this study, the water conservation effect of concave green roof was compared to normal roof on #35 building in Seoul National University, Seoul, Korea. For seven rainfall events the amount of stored rainwater and runoff were measured and proved water conservation effect of the concave green roof system. The concave green roof system of which area is 140m2 showed effect of water conservation from 1.8ton to 7.2ton and the most influence factors on water conservation in green roof are rainfall and antecedent day. If this concave green roof is applied to many buildings in the cities, it is expected as a way to water conservation through rainfall storage.

현대사회는 기후변화, 지구 온난화, 생물다양성 감소 등 의 환경문제를 해결하기 위한 일환으로 저탄소사회의 구현 을 지향하고 있으며, 이를 실현시킬 수 있는 저탄소도시가 새로운 패러다임으로 등장하게 되었다(Lee, 2005; Lee, 2012). 저탄소도시는 도시내 탄소 배출량을 감소시키는 것 을 목표로 자원순환, 탄소흡수원 확충, 신재생에너지, 자연 재난예방, 기후계획 등의 다양한 대안을 제시하고 있다 (Koh et al., 2011). 특히 도시내 생태조경공간은 탄소흡수 원으로서의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, 이러한 관점에 서 탄소배출을 최소화하여 저탄소사회를 실현가능하게 하 는 요소로 이루어진 저탄소경관의 개념이 등장하게 되었다. 저탄소경관이란 기존 경관의 형성과 관련된 구성자원 중 기후변화, 특히 온실가스인 탄소에 초점을 둔 개념으로 (You et al., 2015), 저탄소경관을 창출하기 위해서는 생태 조경공간 내 시설, 재료, 식재의 탄소흡수와 배출에 대한 복합적인 관계를 시간변화에 따라 동태적으로 파악해야 할 필요가 있다. 옥상습지는 녹지가 부족한 도시에서 탄소를 저감시킬 수 있는 식생, 토양, 습지 등의 요소들로 이루어져 (Lee et al., 2013) 저탄소경관을 창출할 수 있는 공간으로 기대되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 생태조경공간의 탄소흐름 변화에 대한 시뮬레이션 모형을 구축하기 위해, 저탄소경관 구성자원인 시설, 재료, 식재를 활용하여 옥상 습지 내 탄소흐름구조를 모형화하는 것이다. 본 연구에서는 탄소의 흐름에 대한 구조와 시뮬레이션 모형의 구축을 위해, 탄소흐름현상에 대한 인과순환적 분석 과 시간의 흐름에 따른 시스템의 동태적인 분석이 가능한시스템 다이내믹스(System Dynamics) 이론을 적용하였다 (Williams and Richard, 2010). 본 연구의 절차는 3단계에 걸쳐 이루어졌으며 시뮬레이션 모형을 구축하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 첫째, 옥상습지의 시설, 재료, 식재에 따른 탄소흐름구조를 파악하고 시뮬레이션 모형에 활용될 식과 데이터를 수집하였다. 둘째, 시뮬레이션 모형에 사용 될 변수 유형을 저량변수(Stock variable), 유량변수(Flow variable), 보조변수(Converter)로 구분하고 수집한 식과 데 이터를 변수의 유형에 맞춰 분류하였다. 셋째, 분류한 변수 를 바탕으로 전체적인 탄소의 흐름을 모형화하였다. 연구의 공간적 범위는 주변의 낮은 녹지율로 인한 생태네트워크의 단절과 지역주민들이 이용 가능한 야외녹지 시설의 부족으 로 인해 2008년 준공된 서울시 강남구청 본관의 옥상습지 로 한정하였다. 강남구청 옥상의 녹지면적(1,477m2)은 전 체 옥상의 면적(1,799.3m2)중 80% 이상의 공간에 조성되었 으며 옥상습지 내부에는 안내판, 파고라, 벤치, 조명등과 같 은 시설과 습지, 데크, 토양, 잔디와 같은 재료로 구성되어 있으며 교목, 관목, 초본류 등 다양한 수목이 식재되어 있어 탄소흐름의 시스템 구조를 파악하기 위한 대상지로서 적합 하다. 연구의 내용적 범위는 옥상습지를 중심으로 하여 일 어나는 탄소의 흐름으로 한정하였다. 먼저 옥상습지의 시설, 재료, 식재에 따라 시뮬레이션 모 형에 활용될 식과 데이터를 수집하여 분석한 결과는 다음과 같다. 저탄소경관의 구성자원 중 시설에 해당하는 건물에서 탄소를 배출하는 요소는 전력, 수도, 가스 등으로 나타났으 며, 강남구청에서 실제로 구축된 전력, 수도, 가스 사용량에 대한 자료와 2006 IPCC 가이드라인(이하 2006 IPCC G/L) 을 기준으로 사용량과 탄소배출계수를 이용하여 탄소배출 량을 산정하였다(Ahn et al., 2012). 또한 저탄소경관의 구 성자원 중 재료에 해당하는 토양에서 탄소를 흡수하고 저장 하는 요소는 토양 자체로 나타났으며 토양의 탄소저장량도 건물에서의 탄소배출량과 마찬가지로 2006 IPCC G/L에 의거하여 토지이용, 관리체계, 유기물 투입에 대한 계수들 과 각 지목의 면적을 곱하여 산정하였다(Hwang et al., 2014). 마지막으로 강남구청 옥상습지의 식재는 소나무, 황 금측백 등의 상록교목과 산수유, 자작나무, 청단풍, 홍단풍 등의 낙엽교목, 눈향나무, 영산홍, 회양목 등의 상록관목과 등나무, 병꽃나무, 백당나무, 산수국, 조팝나무, 황매화 등의낙엽관목 등으로 구성되어 있었다. 식재의 탄소 흡수와 배 출에 관한 식은 기존 교목과 관목류의 수목들을 토대로 임 목축적을 기초로 하거나 상대성장식을 활용하는 방법, 흉고 직경 또는 근원직경을 이용하여 다양하게 탄소저장량이나 흡수량을 산정하는 방법이 있지만, 본 연구에서는 수목의 흉고직경, 근원직경 및 개체수를 이용하여 수목의 탄소흡수 량과 저장량을 산정하였다(Park, 2009; Hwang and Park, 2011). 이후 탄소흐름의 식과 계수를 추정하여 시뮬레이션 모형을 구축하기 위해 시설, 재료, 식재의 변수들을 저량변 수(Stock variable), 유량변수(Flow variable), 보조변수 (Converter)로 구분하였다. 대기 중의 탄소량과 토양에 저 장되는 탄소량, 그리고 식물이 저장하는 탄소량은 물리적으 로 축적이 계속 이루어지므로 저량변수(Stock variable)로 설정하였으며, 건물에서 배출되는 탄소량과 토양과 식생이 흡수하거나 저장하는 탄소량의 변화는 물리적인 축적이 일 어나게 하는 흐름이므로 유량변수(Flow variable)로 설정하 였다. 마지막으로 이러한 흐름변수를 결정짓는 계수나 상수 등의 값들은 보조변수(Converter)로 설정하였다. 이를 통해 강남구청 옥상습지의 시설, 재료, 식재의 탄소흐름 관계 파 악을 위한 변수들 간의 관계를 통합하여 옥상습지 전체의 탄소흐름을 모형화하였다. 본 연구는 생태조경공간인 강남구청 본관 옥상습지에서 저탄소경관 구성자원인 시설, 재료, 식재의 탄소흐름과 그 변수에 투입될 식 또는 계수를 탐색하여 탄소흐름 시뮬레이 션 모형 구축을 위한 기초연구를 수행하였다. 이를 위해 옥 상습지 시설의 탄소 배출량에 대한 산정식을 파악하였고 재료에 해당하는 토양의 탄소 흡수량 및 저장량과 옥상습지 식생의 탄소 흡수량과 저장량을 산정하였다. 아울러 시설, 재료, 식재와 같은 단일 구성자원들 간의 관계를 하나의 모 델로 통합하여 시간에 따른 변화 양상에 대한 모형을 구축 하기 위한 기초연구를 진행하였다는데 의의가 있다. 향후, 본 연구에서 구축한 기초모델에 대한 타당성 검토를 통해 탄소의 흐름이나 패턴, 변화가 모델에서 적절하게 구현되었 는지에 대한 검증작업을 수행할 예정이다. 궁극적으로는 옥 상습지의 탄소흐름 모델링을 통해 저탄소경관 창출을 위한 디자인요소를 개발할 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구는 저관리 경량형 옥상녹화의 온도저감 및 온 열환경을 평가하여 도시열섬현상완화 등 도시 열환경 개 선을 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 옥상녹화 는 1,500 × 1,500mm크기의 돌단풍(Aceriphyllum rossii)과 두메부추(Allium senescens)를 이용하여 2012년 7월 30일 부터 31일까지 48시간 동안 연속으로 외부기상환경, 대 조구 표면 온도, 옥상녹화 표면 및 하부 온도, 열류량, 열 수지를 측정하였다. 2012년 7월 30일 14시 30분에 34.0oC 의 최고기온을 보였을 때 대조구 표면은 55.6oC였으나, 돌 단풍과 두메부추 표면은 각각 33.3와 33.4oC를 하부는 각각 32.9oC와 32.8oC를 보여 옥상녹화에 의한 온도저감효 과가 매우 큰 것으로 나타났다. 7월 31일에도 대조구 표면과 비교하여 옥상녹화가 온도를 큰 폭으로 저감하는 것으로 나타났다. 열류량은 7월 30일의 경우 대조구가 467.3W • m−2로 최대 열류량을 보였을 때, 돌단풍과 두메 부추 표면은 각각 19.8W • m−2와 39.0W • m−2를 보였으며, 하부는 각각 −0.2W • m−2, −9.2W• m−2로 나타나 건축물로 이입되는 열류량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 실험 기간 내 총 증발산량은 두메부추 14,426.1g • m−2, 돌단풍 12,424.3g • m−2로 나타났다.

본 연구에서는 옥상 인공습지 조성에 적합한 식물들을 이용하여 옥상 내 인공 생태습지를 조성하고자 관상가치 가 있는 습지식물 종으로, 효율적인 식생공간 조성에 적 합한 생육조건을 찾고자 실험한 결과는 다음과 같다. 부 처꽃은 피트모스 배지에 식재한 것보다 피트모스 1 :마 사토 1를 혼합한 배지와 피트모스 5 + 마사토 5(cm)로 처 리한 배지가 생장과 개화에 좋은 것으로 나타났다. 삼백 초에 있어서는 피트모스에 식재한 것이 마사토에 식재한 것보다는 생육이 좋은 것으로 나타났으며, 피트모스 1 :마 사토 1를 혼합한 배지와 피트모스 5 + 마사토 5(cm)로 처 리한 배지도 전반적으로 좋은 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 보면 옥상습지 조성에 적합한 배지는 피 트모스와 마사토 1 : 1로 혼합한 배지와 피트모스 5 +마 사토 5(cm)로 처리한 배지가 적합한 것으로 나타났다.

도시열섬현상은 도시 기온이 주변 외곽지역보다 2~4℃ 정도 높게 형성되는 것(Rosenzweig 등;2013)으로 최근 도 시홍수와 같은 도시환경문제 중 하나로 손꼽힌다. 이러한 도시열섬현상완화를 위한 방안의 하나로 녹지확보와 우수 저장기능, 생물의 서식처를 제공할 수 있는 옥상녹화에 대 한 관심이 증가하고 있다. 이에 옥상녹화의 열섬현상완화 효과에 대한 연구(송진희 등;2013, 이춘우 등;2011)가 지속 적으로 진행되고 있으며, 세부적으로는 저관리 옥상녹화 식 물소재의 적합성 및 실내온도 조절효과(김수봉 등;2011)와 식재모델별 표면온도변화에 관한 연구(윤희정 등;2013) 등 이 있다. 이처럼 옥상녹화에 활용하는 식물소재와 도시열섬 현상 완화, 온도변화 관련 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이나 실제 옥상녹화에 식재된 식물의 특성에 따른 온도변화 관련 연구 등은 다소 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 옥상녹화 식재식물의 표면온도를 모니터링하고 온 도변화를 분석하여 온도저감에 효과가 있는 식물의 특성을 제언함으로써, 향후 도시열섬현상 완화를 위한 옥상녹화 식 재식물 선정에 기초자료로 활용되고자 한다. 실험대상지는 2012년 9월 조성된 경기도 남양주시 호평 동에 위치한 H센터 옥상으로 면적은 18.56㎡이고, 토심은 30cm, 토양은 E사의 Eco-soil을 사용하여 조성되었다. 식 물의 개별실험구는 40cm x 40cm의 크기로 구획하였고 개 별실험구당 초화류는 3치포트를 9주씩 식재하였다. 실험구 의 반복은 좌우대칭으로 식물 당 2반복에서 10반복으로 구 성하였다. 옥상녹화 식재식물로 주로 활용되는 식물 중 초 본류 10종, 세덤류 6종 총 16종을 선정하여 모니터링하였 다. 모니터링은 2013년 3월부터 11월, 2014년 3월부터 2014 년 9월 간 월 1회, 오후 2시에 이루어졌다. 식물 표면온도 측정은 적외선카메라(FLIR System사, T200)을 활용하여 측정하였으며, 실험구 환경요인 중 대기온도, 상대습도는 소형 온습도 측정기(testo 625)를 활용하여 측정하였으며, 조도는 디지털 조도계(testo 540)를 활용하여 측정하였다. 도시 열섬현상 완화를 위한 식물 선정에 기초자료로의 활용 을 위하여, 표면온도분석은 기온이 높은 여름철(2013년 6 월~8월, 2014년 6월~8월)의 데이터로 이루어졌다. 개별 식물 및 식물의 특성에 따른 월별 표면온도를 SPSS version15.0( Statistical Package for the Social Science, SPSS Inc.,2006) 프로그램을 이용하여 기술통계분석, 일원배치 분산분석(One-Way ANOVA), Duncan의 다중검정법 (Duncan's multiple range test)으로 유의 수준 95%에서 유 의성분석 및 사후검정을 수행하였다. 식물의 특성은 과(초본류, 세덤류), 생활형(산포기관형, 지하기관형, 생육형), 초고, 잎의 형태 등으로 대한식물도감 (원색)(이창복;2003)을 기준으로 분류하였으며, 전문가의 판단 하에 현재 생육 상황에 따라 초고는 크게 3가지로, 잎의 형태는 크게 4가지로 식재식물의 특성을 분류하였다. 실험구의 환경요인을 조사한 결과, 대기온도, 상대습도는 전반적으로 비슷한 수준이었으며, 조도의 경우 2014년 7월 h1(99,999lux이상)으로 가장 높게 측정되었는데, 이는 평년 에 비하여 강수량이 적고 일조시간이 길었던 이유로 분석된 다. 식물별 온도변화를 분석한 결과 식재식물에 따라 온도는 통계적으로 유의한 차이가 있으나, Duncan의 사후검정 결 과 유의수준 0.05 내에서 식재식물별 온도는 전반적으로 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 반면, 각시원추리의 경 우 2014년 8월 가장 낮은 온도로 유의성을 보였으며, 다른 시기에도 온도가 낮은 집단군에 속한 것으로 확인 되었는 데, 이는 각시원추리가 가지고 있는 식물의 특성에서 기인 한 것으로 판단된다(표 1). 식물의 특성 중 과, 생활형, 잎의 형태에 따른 온도 분석 결과 통계적으로 유의한 차이는 있 으나 Duncan의 사후검정결과 유의수준 0.05 내에서 특성별 온도는 전반적으로 차이가 없어 각 특성이 온도변화에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 확인 되었다. 식물의 특성 중 초고에 따른 식물 분류는 대한식물도감(원색)과 전문가의 판단하에 크게 키 큰 식물(고: 각시원추리, 두메부추, 범부 채, 털부처꽃), 키가 중간 정도인 식물(중: 꿀풀, 돌단풍, 둥 글레, 해국, 기린초, 섬기린초, 애기기린초), 키가 작은 식물 (저: 들잔디, 섬백리향, 돌나물) 3가지로 구분하였다. 이를 바탕으로 온도 분석한 결과, 온도는 통계적으로 유의한 차이가 있었으며, Duncan의 사후검정 결과 유의수준 0.05 내 에서 집단 간 차이를 보이는 것으로 분석되었다키가 크거나 중간 정도의 식물 집단에 속할수록 온도가 낮은 경향을 보였으며, 상대적으로 키가 작은 식물 집단에 속한 경우 식물의 온도가 높은 것으로 분석되었다. 이는 식 물의 높이가 높을수록 그 개체가 지면에 그리는 그늘 면적 이 커져 상대적으로 키가 작은 식물에 비하여 열을 더 적게 받는 것으로 키가 큰 식물이 온도가 낮게 측정되었을 것으 로 추정된다. 더불어 키가 큰 식물의 경우 키가 작은 식물에 비하여 상대적으로 지면과 개체 사이에 밀도가 낮고 공간이많아 바람이 잘 통할 수 있기에 온도가 낮게 측정되었을 것으로 추정된다. 본 연구에서는 도시열섬현상 완화를 위한 온도저감형 옥 상녹화 식재식물의 특성을 제언을 위하여 각 식물별 온도변 화 모니터링 및 식물 특성에 따른 온도변화 분석을 실시하 였다. 적외선 열화상카메라만을 이용한 식물표면온도 측정 으로 온도의 차이가 크게 나타나지 않았으며, 실험구 조성 등으로 인하여 다양한 식물 특성의 비교는 다소 어려운 환 경이었다. 향후 지열 온도센서 등을 이용한 모니터링 방법 의 보완 및 다양한 식재식물의 특성에 관한 연구를 통하여 온도저감에 효과적인 식물 및 식물의 형태·특성 제안이 가 능할 것으로 판단된다.

급격한 도시화와 산업화로 인하여 도시 내 인공구조물이 증가하고 토지이용이 무분별하게 추진되어오면서 환경오 염에 따른 여러 문제들이 심각한 사회문제로 대두되고 있 다. 국내 광역시의 생활권 도시 숲(공원, 녹지) 면적은 세계 보건기구(WHO)가 권고하는 최저기준인 1인당 9㎡의 1/2 수준이지만 서울시의 경우 4.54㎡로 생활권 도시 숲의 면적 이 부족하다. 도심지의 녹지공간 확보를 위하여 1980년대부터 옥상녹 화 개념이 도입되었고, 옥상녹화와 관련된 지원 사업이 이 루어지고 있는 추세이다. 서울시의 경우 2002년부터 옥상녹화 활성화를 위한 옥상 녹화 지원 사업을 진행하였으며, 2007년부터는 10만 녹색 지붕 만들기 사업을 통하여 자치구별로 생활권녹지 10만평 확충 등 도시 내 부족한 녹지공간 확보에 주력하고 있다. 옥상녹화와 관련하여 옥상녹화의 효과, 이입종에 관한 연 구, 단일 식물종의 생육연구 등에 관한 연구는 활발하게 이 루어지고 있으나, 다년간 옥상녹화에 실재 식재에 사용된 식물에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 서울시의 지원을 받아 2010년부터 2012 년 동안 조성된 옥상녹화 조성지를 대상으로 실재 식재에 사용된 식물 조사를 통하여 향후 옥상녹화 보급에 있어 식 재식물 선정의 기초자료로 활용하고자 한다. 본 연구는 2010년에 조성된 61개소의 옥상녹화 조성지 와 2011년에 조성된 52개소의 옥상녹화 조성지, 2012년에 조성된 47개소의 옥상녹화 조성지를 포함하여 총 160개소 의 대상지 내 실재 사용된 식재식물을 조사하였다(표 1).조 사는 실제 옥상녹화 조성에 사용된 설계도면을 바탕으로 이루 어졌으며, 초본, 관목 교목으로 구분하여 조사하였다(표 2). 대상지에 사용된 식재 식물은 초본의 경우 가는잎 금계 국, 감국, 갯패랭이, 거미바위솔, 고사리 등 332종의 식물이 식재되었다.옥상의 극단적인 기후에서 생존하기 위해 내건성, 내한 성, 내습성은 물론 강한 일사와 바람에 적응할 수 있는 특성 을 포함하여 관상가치가 높은 식물인 구절초, 비비추, 맥문 동 등의 식재 빈도가 높은 것으로 판단된다. 관목의 경우 개쉬땅나무, 겹철쭉, 꼬리조팝나무, 공조팝 등 109종의 식물이 식재되었으며, 혼합형과 중량형에 이용 되는 특성상 비교적 관리가 용이하고 관상가치가 높은 수종 들의 식재빈도가 높은 것으로 조사되었다. 교목의 경우 감나무, 공작단풍, 구상나무, 금송 등 67종의 식물이 식재되었으며, 방문객의 이용을 목적으로 조성되는 중량형에 이용되는 경우가 많아 관상가치가 높은 수종들의 식재빈도가 높은 것으로 조사되었다. 특히 겨울철 평균기온의 상승으로 인해 남부지역에서만 생육 가능한 꽃도라지, 꽃무릇, 한라구절초 등의 초본류와 남천, 산수국, 무화과나무 등의 관목류가 식재 됨에 따라 남부 식물종의 중부 생존 가능성이 점점 높아지고·있는 것 으로 판단된다. 본 연구는 2010년에서부터 2012년 총 3개년간 서울시의 옥상녹화 지원을 통해 조성된 옥상녹화 조성지를 대상으로 실재 식재에 사용된 식물 수종을 조사하여 그 동향을 살피 고 향후 옥상녹화에 도입 가능한 식재 식물 연구에 관한 기초자료를 제공하는데 의의가 있다. 옥상녹화 조성지가 증가함에 따라 향후 옥상녹화는 옥상 이라는 인공지반위에 녹지를 도입하는 수준을 벗어나 생물 서식지의 개념으로 접근할 필요가 있다. 이를 위하여 설계 단계에서 식재 및 관리에 이르기까지 양호한 생물 서식공간 으로의 조성하기 위한 방법에 관한 연구가 필요할 것이라 판단된다. 또한 장기적으로 식재 식물을 조사하여 지역에 적합하고 관리가 용이한 옥상녹화 수종의 연구가 필요할 것이라 사료 된다.

본 연구는 저관리형 옥상녹화에서 보수성을 높일 수 있는 식재지반을 조성하기 위해 친수성 중합체인 hydrophilic polymer의 효용성을 평가하고자 현장실험을 수행하였다. Hydrophilic polymer의 농도는 각각 인공배합토 100kg을 기준으로 0%(대조구), 1.0%, 2.5%, 5.0%, 10% 등 총 5가지로 구성하였다. 가로 1.0m, 세로 1.0m, 높이 0.3m로 자체 제작한 실험구에 2013년 5월 20일에 각각 10반복의 식물을 정식하였으며 식재기반 내 토양용적수분함량을 모니터링하였다. 또한 현재 이용되는 수종인 눈향나무, 황금줄사철나무 등의 목본류와 잠재종으로 가능성이 높은 통보리사초, 좀보리사초 등의 사초류를 중심으로 식물생육을 측정하였다. 토양의 hydrophilic polymer의 농도에 따른 토양용적수분 함량은 강수량과 상관없이 2.5%이상의 hydrophilic polymer 처리구에서 97%~98%로, 100%에 가까운 토양용적수분 함량을 보였다. 강우 후 27일 동안 토양용적수분함량이 대조구에서 50%~60%를 보인 반면, 1.0%의 hydrophilic polymer 처리구에서는 70%~80%로 약 20%가 증가되었다. 식물생육을 조사한 결과, 황금줄사철나무와 통보리사초는 2.5% 처리구에서 가장 생육이 좋았고, 눈향나무는 1.0% 처리구, 좀보리사초는 0%(대조구)에서 생육상태가 가장 양호하였다. hydrophilic polymer 1.0% 처리구와 2.5% 처리구에서는 모든 식물이 생존하였으나 5.0%와 10.0%의 처리구에서는 식재 후 3개월 이내에 모두 고사하였다. 이는 hydrophilic polymer 배합비는 수종별 특성에 따라 다르게 적용되어야 함을 보여준 결과라 할 수 있다.

옥상녹화는 최근 녹지가 부족하고 불투수지역이 많은 현대도시에서 옥상녹화의 다양한 장점을 이용하여 열섬완 화의 나 도시홍수 완화와 미기후 개선 등의 한 방안으로도 대두되고 있다. 특히 도시 열섬현상을 완화하기 위한 다양 한 연구(김인수, 2007; 박근수, 2011; 윤희천,2013)가 진행 되고 있으며, 열섬완화의 한 방안으로 옥상녹화의 식물에 관한 관심이 높아지고 있다. 옥상녹화의 열섬현상을 완화 시키는 효과에 대한 많은 연구(송진희, 2013; 이춘우, 2011) 가 진행됨에 따라 옥상녹화에 적합한 식물 선정에 관한 연 구도 진행되었다. 관리조방형 옥상녹화에 적합한 초화류에 대해 이은희 등(2007)의 연구에서는 자생초화류를 대상으 로 건조한 환경에서도 생육이 가능한 식물종을 선발하여 옥상녹화에 다양한 초화류의 도입이 가능하다고 제시하였 으며, 강규이 등(2005)은 초화류와 토심과 관련하여 식재 가능한 식물종을 연구하여 제시하였다. 옥상녹화의 열섬저 감 효과와 식물종 선정에 대해 많은 연구가 진행되었으나 초화류가 온도저감에 미치는 효과에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 관리조방형 옥상녹화의 온도저 감에 적합한 식물종 중 초화류의 표면온도를 측정하여 온도 저감 효과에 대한 기초 자료를 제시하는데 그 목적이 있다. 본 연구는 경기도 남양주시 호평동에 위치한 호평체육문 화센터 옥상에 조성된 실험구 내의 초화류 9종을 선정하여 진행되었다. 대상지의 총 조성면적은 65㎡이며 개별실험구 는 40cm x 40cm 로 선으로 나누어 구분하였고 그 중 초화 류 식재 면적은 총 6.4㎡이다. 실험구의 토심은 E사의 Ecos oil을 사용하여 30cm의 두께로 조성하였고, 우드칩을 이용 하여 2cm의 두께로 되도록 하였다. 초화류는 환경부(2008) 의 “도시인공지반의 자연생태계 복원을 위한 기술개발에 관한 연구”에서 모니터링 된 자료를 바탕으로 관리조방형 옥상녹화에 적합한 식물을 선정하였다. 실험구 내 초화류의 개별실험구는 A·B반복구를 합하여 해국 10곳, 둥굴레 6곳, 섬백리향 4곳, 각시원추리 4곳, 돌단풍 2곳, 범부채 4곳, 두 메부추 6곳, 털부처꽃 2곳, 꿀풀 2곳 식재 되었다. 또한 각 식물은 3치 포트에 심겨져 해국 90개, 둥굴레 64개, 섬백리 향 34개, 각시원추리 34개, 돌단풍 16개, 범부채 36개, 두메 부추 54개, 털부처꽃 16개, 꿀풀 16개로 총 360개를 식재하 였다. 측정시기는 2013년 3월부터 11월까지 매월 1회 총 9회 측정하였고 시간은 동일한 시간으로 오후 2시에 촬영을 하 였다. 온도변화측정 방법은 식물별로 구분하여 식물의 평균 온도 값을 측정하였고, 온도변화측정은 열화상 카메라(FLI R System사/모델명: T 200)을 이용하여 실시하였다. 주변 환경 기초조사항목은 온도와 습도, 조도를 중심으로 측정하 였고 식물별 온도는 콘크리트바닥을 대조구로 하여 비교분 석하였다. 대상지의 1년 환경변화를 조사한 결과 7월 평균대기온도 가 34.4℃로 가장 높았으며, 9월의 평균상대습도가 59.3% 로 가장 높은 것으로 조사되었다. 조도는 8월의 평균조도가 990,150lux로 가장 높게 측정되었다. 개별 식물별 온도변화 분석결과 해국의 경우 9, 10월의 콘크리트와 다른 초화류 대비 표면온도가 각각 24.9℃, 19. 2℃로 가장 낮았다. 해국은 9~11월 생육시기가 활발하여 이와 같이 생육특성에 기인한 결과가 나온 것으로 보인다. 돌단풍, 둥굴레, 각시원추리, 두메부추, 꿀풀의 경우 여름철 6~8월 콘크리트 온도에 비해 표면온도가 낮은 것으로 조사 되었으며 1년간의 생육상태가 양호하여 관리조방형 옥상녹 화에 적합한 것으로 판단된다. 그 중 섬백리향은 8월의 표면 온도가 33℃로 콘크리트 온도보다 6℃가량 낮게 조사되었 다. 이는 섬백리향이 포복형 식물이어서 피복률이 높아 온 도저감 효과가 다른 실험 식물에 비해 높은 것으로 보인다. 범부채는 5월~7월 표면온도가 33℃, 31.1℃, 30.8℃로 8개 의 초화류 중 가장 낮게 측정되었으며 , 또한 대조구인 콘크리트와의 여름철(6~8월) 최대 온도차는 7.7℃로 조사되었 다. 이는 범부채의 옥상 환경에서 생육상태가 좋고, 피복률 이 높아 평균 온도가 낮게 측정되어 열섬 완화 현상에 도움 이 되는 식물로 판단된다. 관리조방형 옥상녹화는 관수 및 시비 등의 관리요구도는 낮으나 바람이나 광요인 등의 환경 스트레스가 높아 척박한 환경에서 생육이 가능한 식물종을 선발하는 것이 중요하다. 본 연구에서 진행된 호평체육센터의 실험구 모니터링 결과 식재한 해국, 돌단풍, 둥굴레, 섬백리향, 각시원추리, 두메부 추, 꿀풀, 범부채의 생육상태가 양호하여 관리조방형 옥상 녹화에 적합한 식물이라 판단되며 대조구인 콘크리트 보다 표면 온도가 낮아 열섬저감 효과가 있는 것으로 사료된다. 또한 개화시기가 다른 초화류를 식재하여 계절별 피복률을 일정하게 유지하고 꿀풀, 해국, 범부채 등 키가 다른 초화류 를 혼합하여 식재하면 피복률이 높아지고 온도저감 효과가 높아져 열섬효과 완화에도 기여할 수 있을 것이라 판단된 다.

토양수분은 식물이 뿌리를 통하여 흡수 및 이용할 수 있 도록 많은 양분을 녹이는 가장 효과적인 용매로, 식물의 정 상생육을 위해서 언제나 적정상태로 유지되어야 한다. 식물 이 흡수된 물의 95%를 잎의 증산작용을 통하여 증발하는 데, 뿌리에서의 흡수와 잎에서의 증산이 균형을 이루지 못 하면 식물은 대기-식물-토양수분의 복합적인 수분부족으로 인한 생리적 장해를 받게 된다. 이에 식물은 뿌리로부터의 수분공급이 식물 생육에 중요한 요소로서 작용한다. 옥상의 인공지반은 자연지반보다 온도가 높고 바람이 강하여 식물 체의 증산작용과 토양 내 수분증발이 더욱 많아 지속적인 관수가 요청된다. 현재 옥상녹화의 관수는 대부분 수돗물을 이용한 인력 관수에 의존하고 있어 최소한의 관리로 이루어 지는 저관리형 옥상녹화가 주목받고 있다. 하지만 저관리형 옥상녹화에서 자연강우로만 이루어질 경우 식재기반이 가 지는 보수력 및 보비력은 식물의 생존과 생육에 중요한 조 건이 된다. 이에 본 연구는 옥상녹화 현장실험을 통해 식재 기반 유형별 토양용적수분함량에 따른 목본류의 상대수분 함량(Relative Water Content)에 미치는 영향을 살펴봄으로 써, 적합한 식재환경을 제시하고자 수행하였다. 유기질 토양개량제와 인공배합토는 부피비 0:1(이하 A1), 1:4(이하 O1A4), 1:2(이하 O1A2), 1:1(이하 O1A11), 1:0(이 하 O1) 등 총 5유형으로 혼합하여 식재기반을 각각 구성하 였다. 토심은 생태면적률 적용지침에서 옥상녹화 토심 20c m를 기준으로 그 이상일 경우에 보다 높은 가중치를 부여하 고 있으며, 식재수종이 목본류임을 고려하여 25cm로 조성 하였다. 식물재료로는 옥상녹화용 관목으로 노랑조팝나무 와 눈향나무를 선정하였으며, 실험기간은 2013년 6월부터 10월까지 건국대학교 글로컬캠퍼스 복합실습동 2층 옥상에 서 진행하였다. 실험구는 자체제작하여 아래에서부터 배수 판, 부직포, 배수층 순으로 조성하고, 그 위에 부피비를 달리 한 토양재료를 포설하였다. 실험기간 중 인위적인 관수는 실시하지 않았으며, 자연강우에 의존하였다. 실험대상지의 기온 및 강수량을 지속적으로 관측하였고, 실험구의 토양용 적수분함량은 주 1회, 잎의 Relative Water Content(이하 RWC)는 매월 초 1회씩 측정하였다. 산출한 RWC의 식은 다음과 같다. RWC(%) = [(FW-DW)/(TW-DW)] X 100 노랑조팝나무의 7월 상대수분함량(RWC)은 O1A1, O1A 2, O1A4, A1, O1 순으로, 8월에는 O1A1, O1A4, O1, O1A2, A1 순으로 높았으나 통계적 차이는 뚜렷하지 않았다. 하지 만, 9월에는 처리구간의 차이를 볼 수 있었는데, 다른 측정 시기와 다소 상반된 결과로서 A1에서 가장 높은 값을, O1 처리구에서 가장 낮은 값을 나타내었다. 반면, 10월에는 O1 A1, O1A4, A1, O1A2, O1 순으로 높게 측정되었다. 노랑조팝 나무의 상대수분함량(RWC)은 O1A1 처리구에서 대부분 낮 은 값을 나타낸 반면, O1 처리구가 가장 높게 나타나, 유기 질 토양개량제의 부피비가 비교적 높은 처리구에서 목본류 의 상대수분함량(RWC) 또한 높게 측정되었다. 눈향나무의 상대수분함량(RWC)은 7월에는 통계적 차이가 유의하지 않았으나, 8월에는 O1A1, O1A2, A1, O1A4, O1 순으로 높게 나타났다. 9월에는 A1, O1A2, O1A1, O1, O1A4 순으로, 10월 에는 O1A2, O1A1, O1, A1, O1A4 순으로 높았으나 처리구별 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. 이는 상록침엽수인 눈향나무 가 낙엽활엽수인 노랑조팝나무에 비해 식재기반 유형별 차 이가 뚜렷하지 않을 뿐 아니라 경향이 일정치 않아 토양용 적수분함량은 눈향나무의 상대수분함량(RWC)에는 크게 관여하지 않는 것으로 사료된다.

요 약 급격히 증가한 세계의 에너지 소비에 따른 문제로 에너지 공급의 어려움과 자원의 고갈, 환경에 심각한 영향이 발생 하면서 국제적으로 에너지 사용량 절감에 대한 관심이 높아 지고 있다. 또한, 기후변화에 대한 대응으로 선진국에 온실 가스 감축의무가 부과되면서 에너지 절약이 사회적으로 대 두되고 있다. 도심은 건물축물 및 불투수포장면 증가로 도 시 열환경에 큰 악영향을 미치고 도시열섬현상이 발생하기 이르렀다. 도시열섬 완화를 위해 다양한 방법이 모색되고 있지만 바람길과 녹지의 확보가 가장 중요한 요소이다. 녹 지 확보가 지상을 중심으로 넓게 이루어진다면 가장 양호하 겠지만, 녹지 확보공간이 불충분한 도심지역에서는 옥상녹 화 등의 건축물 녹화가 최선의 대안으로 여겨진다. 특히 옥 상녹화는 도시환경 개선뿐 아니라, 건물에너지 절감 측면에 서도 매우 유용한 특성을 가지고 있다. 즉 옥상녹화는 옥상 에 녹지의 창출과 더불어 건물 외피의 성격으로 외단열 형 태이며, 이는 건물에너지 절감에 기여하고 있을 것으로 예 측된다. 현재까지의 옥상녹화는 주로 생태적측면의 연구와 기온저감에 대한 연구가 주를 이루고 있으며, 저에너지 건 축물 및 도시 조성 차원에서 건물에 미치는 에너지 절감효 과에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 이러한 배경에서 옥상녹화시스템에 대한 열성능 시뮬레이션의 필요성과 대 략적 방법론이 제시되어 에너지저감효과에 대한 분석이 이 루어 졌으나, 대부분 토양과 식재만을 고려하여 분석하였다 는 제한점이 있다. 또한 대도심 건축물의 주를 이루고 있는 오피스건물에서 옥상녹화 유·무에 따른 건물에너지절감에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 도심지에 서 가장 많이 이용되고 있는 오피스 건물을 대상으로 옥상 녹화시스템이 건물에너지절감에 미치는 영향 및 비교·분석 을 통해 향후 대도시 지역의 건물에너지 절감을 실현할 수 있는 옥상녹화시스템 개발의 기초자료로 제공하고자 한다. 본 연구의 시뮬레이션 프로그램은 EnergyPlus7.2를 이용 하였다. EnergyPlus는 미국 DOE(Department Of Energy) 에서 개발된 프로그램으로 에너지사용량 평가에 유용한 툴 로서 국내외에서 타당성이 검증된 시뮬레이션 프로그램이 다. EnergyPlus는 기존 해석 도구인 DOE-2, BLAST, COM IS의 장점을 통하여 개발된 도구로서 CTF(Condcuction Tr ansfer Function)과 CFD(Conduction Finite Difference), H AMT(Combined Heat and Moisture Transfer) 등과 같은 벽체 열전달 계산 알고리즘을 이용하여 기존 해석 도구에서 불완전했던 실내 온도 예측과 같은 점이 보완되었다. Energ yPlus는 상세 에너지 해석이 가능하며 해석기간 동안 수시 로 변화하는 건물의 실내외 조건, 벽체의 축열부하를 고려 하여 매 시간당 에너지균형(Energy Balance)을 계산하기 위해 유한차분법, 응답계수법 등과 같은 수치해석 방법을 채택하고 있다. 일정 시간 간격으로 외벽을 통한 관류열, 시간에 따른 실내 현열 및 잠열, 발열, 환기 및 침기에 의한 열손실/취득, 일사, 천공복사, 내벽체간 복사, 주위건물 음 영, 건물 내·외부 대류 열전달 등, 여러 가지 열전달 경로를 통하여 동시에 발생되는 열부하를 통합하여 계산한다. 적용 모델의 건물은 3층 규모로 설정하였으며 연면적 1,200㎡, 창면적 210㎡ 이며, 옥상녹화유형별 에너지절감효과를 정 량적으로 분석하기 위해 식재층 재료, 토양층 재료, 배수판 재료, 단열재 적용 유무 등을 고려하여 5개 type으로 설정하 였으며, 이외 옥상녹화가 미적용된 type을 포함하여 총 6개 type의 시뮬레이션을 실시하여 미적용 대비 옥상녹화의 에 너지절감효과 및 옥상녹화시스템별 에너지절감 차이를 정 량적으로 제시하였다. 옥상녹화시스템 유형은 저관리경량 형으로 type B, C, D, E를, 관리중량형으로 type F를 설정하 였다. 시뮬레이션에 적용된 type별 구조를 구체적으로 제시 하면, 옥상녹화가 미적용된 type A는 콘크리트 210㎜, 단열 재 110㎜이고, 이외 5개 type에서도 건물구조는 type A와 동일하게 설정하였다. type B 구조는 식재층(100㎜)+GBblock(100㎜)+방근시트(2㎜)+배수판(50㎜), type C 구조는 식재층(100㎜)+펄라이트(70㎜)+부직포(2㎜)+화산석(80㎜)+sedemblock(80㎜), type D 구조는 식재층(100㎜)+펄 라이트(115㎜)+부직포(2㎜)+배수판(35㎜), type E 구조는 식재층(100㎜)+마사토(85㎜)+펄라이트(30㎜)+부직포(2 ㎜)+배수판(35㎜), type F 구조는 식재층(100㎜)+마사토(3 00㎜)+펄라이트(30㎜)+부직포(2㎜)+배수판(35㎜)으로 구 성하였다. 적용건물의 설정조건으로는 냉·난방 설정 온도 각각 22℃, 24℃, 공조방식은 Fan-coil unit 방식을 적용하 였다. 또한 난방기(Heat Generation)와 냉방기(Chiller)의 성능 계수는 각각 0.83, 1.67로 설정하여 분석하였다. 조명 설계는 사무공간으로 목표조도 400lux, 조명부하 5 W/㎡·1 00lux이며, 창면적비율은 30%, 재실인원 0.11 people/㎡, 인체발열 123 W/person, 환기량 10 l/s·person, 급탕 0.2 l/ ㎡·day, 건물운용 24시간(근무시간 9:00~18:00)으로 설정 하였으며, 기상데이터는 중부지역의 충주지역의 기상데이 터를 이용하여 분석을 수행하였다. 옥상녹화 면의 열관류율(U-Value)은 type A 0.332 W/ ㎡·K, type B 0.25 W/㎡·K, type C 0.281 W/㎡·K, type D 0.287 W/㎡·K, type E 0.284 W/㎡·K, type F 0.271 W/ ㎡·K로 분석되었다. 열저항성(R-Value)은 type B > type F > type C > type E > type D > type A 순으로 나타났다. 건물부하는 시시각각 변화하지만 이것이 최대가 되는 시각 에 대해서만 열량을 계산하며, 이것을 최대부하시간(Peak Hour)에 대하여 행한 부하계산을 최대부하계산법(Peak Lo ad Design)이라 한다. 피크부하 중 난방피크부하량은 type A > type D > type E > type C > type F > type B 순이며, 미적용 유형인 type A 대비 type B, C, D, E, F 유형은 약 0.6 ~ 0.9% 절감효과가 예측되었다. 또한, 냉방피크부하 량은 type A > type E > type D > type C > type B > type F 순이며, type A 대비 type B, C, D, E, F 유형은 약 1.1 ~ 1.2% 절감효과가 예상되었다. 연간냉·난방부하량 은 type A > type E > type D > type C > type B > type F 순이며, type A 대비 type B, C, D, E, F 유형은 약 1.14 ~ 1.18% 절감효과가 예측되었다. 연간에너지사용량은 type A > type D > type E > type C > type F > type B 순이며, type A 대비 type B, C, D, E, F 유형은 약 0.5 ~ 0.9% 절감효과를 보였다. 최상층의 에너지성능분석을 한 결과, 난방피크부하량은 type A > type D > type E > type C > type F > type B 순이며, 미적용 유형인 type A 대비 type B, C, D, E, F 유형은 약 1.3 ~ 2.1% 절감효과가 예측 되었다. 또한, 냉방피크부하량은 type A > type E > type D > type C > type B > type F 순이며, type A 대비 type B, C, D, E, F 유형은 약 1.2 ~ 1.5% 절감효과가 예상되었 다. 연간피크난방부하량은 type A > type D > type E > type C > type F > type B 순이며, 미적용 유형인 type A 대비 type B, C, D, E, F 유형은 약 6.0 ~ 9.0% 절감율을 보였으며, 연간피크냉방부하량은 type B > type A > type F > type C > type E > type D 순이다. type B를 제외한 유형에서는 냉방부하저감을 보였으나, type B는 다른 유형 에 비해 높은 단열성으로 인해 내부의 열이 외부로 방출되 지 못한 결과로 사료된다. 이상의 결과로 옥상녹화 적용에 따른 에너지저감효과는 냉방시기 보다 난방시기에 높은 효과를 보였으며, 향후 다 양한 옥상녹화시스템 및 유형별 조성에 따른 검토가 이루어 져야 할 것이다.

본 연구는 국토교통부 건축행정시스템에서 제공하는 '세움터' 자료를 활용하여 대구시 달서구의 녹화가능한 옥상면적을 분석하였다.달서구의 전체 건축물은 총 62,741개소이며, 건축물 옥상의 전체면적은 10.8㎢로 나타났다. 1980년 이후에 사용승인된 철근콘크리트 구조의 평지붕 건축물로 한정할 경우 옥상면적은 4.7㎢로 나타났으며, 여기에 녹화가능 옥상면적 비율을 적용하면 달서구 전체면적의 약 5%에 해당하는 3.2㎢의 면적에 옥상녹화가 가능하다는 결과를 얻을 수 있다. 이는 옥상녹화를 통해 토지매입비용 없이 근린생활권 근린공원 약 300여 개소 이상을 조성할 수 있음을 보여주는 의미 있는 결과라 하겠다. 건물유형별 옥상녹화 가용면적은 주거시설이 68%로 가장 높았으며, 판매시설, 교육시설, 공공시설, 업무시설, 의료시설이 그 뒤를 이었다. 이러한 결과는 옥상녹화 활성화를 위해 주거시설 건축물에 대한 옥상녹화지원의 확대가 필요함을 의미한다.