Research Article

Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems. 30 April 2019. 142-152
https://doi.org/10.22696/jkiaebs.20190012

ABSTRACT


MAIN

  • 서론

  • 쿨루프 개요

  •   쿨루프 정의

  •   쿨루프 유형

  •   쿨루프 효과

  • 국내외 쿨루프 현황

  •   국내 쿨루프

  •   미국 뉴욕 쿨루프

  •   미국 캘리포니아 쿨루프

  •   유럽 쿨루프

  • 쿨루프 평가 프로그램

  •   쿨루프 프로그램 인증 요구사항

  •   미국 CRRC (Cool Roof Rating Council) 쿨루프 평가 프로그램

  •   미국 국립연구소 쿨루프 평가 프로그램

  • 쿨루프의 문제점과 개선방안

  •   쿨루프에 사용되는 차열도료는 백색 이어야 한다

  •   옥상에 사용되는 쿨루프 도료의 문제점

  •   국내 쿨루프의 설치 및 평가기준 미흡

  • 결론 및 제언

서론

2018년 여름 서울의 기온이 39.6℃로 기상청이 관측 시작 이래 111년 만에 일 최고기온 극값 1위를 기록한 결과 우리나라 폭염은 1973년 이래 전국 평균 최고기온과 폭염일수 1위를 나타냈다. 이러한 무더운 더위를 해소하기 위해 서울시를 비롯한 지자체에서는 건물옥상의 색깔을 바꿔 열섬현상 완화와 냉방 에너지 절약 효과를 얻을 수 있는 쿨루프 사업의 홍보와 확산을 위해 옥탑방 옥상에 무료로 흰 차열 페인트를 칠해주는 캠페인을 적극 추진하였다. 내년부터는 전국적으로 쿨루프 사업이 다발적으로 진행하여 아동복지센터와 경로당, 복지관 등 공익시설에 쿨루프 사업을 확대할 예정이다.

그러나 국내 쿨루프에 대한 설치기준은 단순히 산업통상자원부 공고 제2015-678호 “에너지이용합리화사업을 위한 자금지원지침(산업통상자원부, 20154)”의 건물에너지절약 및 공조설비 부문중 ‘차열도료(Cool Roof)’ 항목에서 태양열 반사율이 초기값 0.65이상인 도료에 한함으로 명기될 뿐 구체적이고 세부적인 기준이 없는 실정이다.

Grand View Research의 ‘Market Research Report’(Grand View Research, 201814)에 의하면 2017년도 전 세계 쿨루프 코팅 시장 규모는 31억 8,000만 달러(3조6천억원)로 대부분의 정부에서 녹색건축 법규를 채택하면서 쿨루프에 의한 에너지 절감효과에 기여를 하였다고 밝혔다. 이 보고서에 따르면 쿨루프 코팅 시장규모는 연평균 성장률 7.0%로 2025년까지 54억 5천만 달러(6조1800억원)에 이를 것을 예측하고 있다.

이에 앞으로 쿨루프 보급이 증가되는 시점에서 본 연구에서는 냉방부하 저감과 열섬효과 완화에 대한 효과가 입증되는 쿨루프의 국내외 현황을 파악하고 쿨루프의 문제점을 제기하여 개선방안을 제시하고자 한다.

쿨루프 개요

쿨루프 정의

쿨루프는 높은 일사 반사율(자외선, 가시광선, 적외선을 반사해서 표면의 열전도를 줄이는 능력)과 높은 방사율(흡수되거나 반사되지 않은 태양에너지를 방출하는 능력)을 갖는 열적 물성을 지닌 지붕으로, 기존의 일반적인 지붕에 비해 지붕의 표면온도가 낮은 기능을 가진 지붕을 통칭한다(Figure 1). 건물에서 쿨루프를 이용할 경우 단층 건물의 연간 냉방 에너지 사용량이 15%까지 절약될 수 있으며(U.S. Department of Energy, Energy Efficiency & Renewable Energy, Cool Roof), 도시열섬 현상을 완화하며 공기오염과 온실가스 방출을 줄여주고, 또한 온실가스의 온난화 영향을 상당히 최소화 할 수 있다(Hashem et al., 20097).

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Figure 1.

Definition of Cool Roof

쿨루프 유형

쿨루프는 Figure 2를 보면 크게 3가지 종류로 나뉜다.

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Figure 2.

Types of Cool Roof

1) 쿨루핑(Cool Roofing)
쿨루핑은 지붕자체가 쿨루핑으로 만들어진 지붕으로, 건물 지붕에 사용되는 재료는 세라믹 타일의 지붕이나 열가소성막(Thermoplastic membrane)지붕이나 스텐인레스 스틸 지붕으로 태양의 반사율을 높혀 옥상의 온도를 낮춘다.

2) 코팅 루프(Coating Roof)
코팅 루프는 노후 건물이나 신축 건물의 지붕 또는 옥상에 차열성의 도료를 칠하여 태양의 반사효율을 높혀 옥상의 온도를 낮춘다.

3) 그린 루프(Green Roof)
그린 루프는 건물 옥상에 조경을 설치하여 녹화하는 것으로 그린 루프의 태양 반사율은 식물 종류에 따라 달라진다. 그린 루프가 일반적인 쿨루프에 비해 반사효율은 낮으나 인접지역의 냉각증발에 의하여 옥상온도를 낮추는 효과가 있는 반면, 그린 루프는 기능을 유지하기 위해 지속적인 조경용수가 필요하다.

쿨루프 효과

쿨루프의 효과는 직접적인 효과측면에서 지붕온도 저하와 냉방에너지 절약으로 나뉘며, 간접적인 효과측면에서 도시 내의 열섬현상 완화와 대기 질 개선 효과가 있다. 미국 로렌스 버클리 국립 연구소(LBNL)의 연구 결과(Konopacki and Akbari, 200115)를 보면, 텍사스 오스틴에 위치한 대형마트 건물 지붕의 경우 검은색 고무지붕 막을 백색 열가소성(thermostatic)지붕으로 리모델링 했을 때 지붕 표면온도가 평균 24℃ 감소가 증명되었다. 또한 총 냉방 에너지소비에서는 11% 감소하였고, 피크시간대에서는 14% 감소되는 것으로 나타나 연간 에너지 비용은 단위면적당 $0.77/ m2 감소되는 것으로 나타났다.

국내외 쿨루프 현황

국내 쿨루프

국내에서의 쿨루프는 서울시 기후환경본부 에너지시민협력반에서 2014년 8월 “옥상도 에너지다. 옥상흰빛 캠페인”을 열면서 서울시의 열섬현상 완화와 냉방에너지 절약을 위해 옥상의 색을 하얗게 칠하는 사업으로 쿨루프를 널리 홍보하게 되었다. 이에 건물옥상의 쿨루프를 위해 2015년부터 건물에너지효율화사업에 포함해 지원을 추진하고, 도시의 표면적에 25%를 차지하는 옥상에 흰색 도료를 이용하여 에너지 캠페인을 확대중이다. 이에 앞서 창원시는 기후변화 적응 선도사업으로 2014년 5월 창원시청 본관옥상 일부구간(600 m2)에 1800만원의 사업비를 들여 쿨루프 시범사업을 수행하였다. 대구시의 경우 2016년 대구시설안전관리사업소 건물옥상에 흰색페인트를 칠하여 광역시 첫 시범사업을 열었으며, 2019년도 예산에 여름철 폭염피해 예방을 위해 쿨링포그, 쿨루프, 쿨페이브먼트 등 스마트 폭염경감시설 확충에 29억원을 반영하기도 하였다.

부산시의 경우 2016년 취약계층, 경로당 등 주택과 건물 30여 채를 선정해 옥상을 흰색 페인트로 칠하는 ‘화이트루프 부산’ 시범사업을 진행했으며, 부산시 도시균형 재생국 건축정책과의 쿨루프 프로젝트는 ‘부산광역시 녹색건축물조성계획(2017.5)’의 추진사업 중 하나이기도 하다.

2018년 폭염이 발생하면서 국내의 지자체에서는 하계 폭염에 대비해 에너지 이용환경이 열악하고 노후된 공공시설물 등에 쿨루프 사업을 확대해 가고 있으며, 심지어 건물에너지 효율화 융자지원 통해 쿨루프를 설치하도록 하며, 쿨루프 사업을 단순하게 흰색 열 차단 도료만을 옥상에 얇게 도포하는 기존 방식과 달리 장기간에 걸친 방수성능과 동시에 고반사 차열성능을 동시에 발휘할 수 있는 녹색인증 기술을 적용하고 있다.

수요가 폭증하는 시대에 맞추어 2018년 도료를 생산하는 국내업체의 경우 N사는 ‘에너지세이버 쿨루프 수성’의 이름으로 에너지 절감형 옥상방수 페인트를 생산하였으며, J사는 ‘엘라쿨 WB’의 이름으로 유성도료의 단점을 보완한 친환경성 수성 차열 페인트를 생산하기에 이르렀다.

미국 뉴욕 쿨루프

미국 뉴욕의 쿨루프 사업은 2007 년 뉴욕시 시장 마이클 블룸버그가 발표 한 PlaNYC(뉴욕시의 전략적 계획으로 백만 명이상의 주민을 위해 도시를 준비하고, 경제를 강화하고, 기후 변화에 대처하고, 모든 뉴요커들의 삶의 질을 향상하는 프로그램)의 일환으로 2009년 뉴욕 지붕의 5백만 제곱피트를 흰색으로 도료를 코팅한 것이 쿨루프의 시초이다.

이 프로그램을 통한 컬럼비아 대학의 도료에 의한 쿨루프의 연구결과(Gaffin et al., 20126)는 흰색 코팅이 검은색 코팅에 비해 2011년 하계동안 뉴욕 퀸즈 식물원 부지에서는 평균 11.6℃의 감소를 보였으며, 콘 에디슨 러닝 센터에서는 평균 23.7℃의 감소를 보였다. 뉴욕시에서는 2011년 쿨루프에 대한 조례를 제정하여, 쿨루프에 대한 규범을 지붕의 최소 초기 반사율은 0.7이고 초기 방사율은 0.75 또는 SRI는 78로 규정하고 있다. 뉴욕시는 그간 2009년부터 비영리 단체, 병원 및 저렴한 주택 건축물에 9년동안 흰색도료로 지붕을 칠한 면적이 920만 평방ft2이며, 쿨시티를 위해 로스앤젤러스 도로를 흰색으로 칠하는 쿨페이브먼트(Cool Pavement) 사업에 도로 길이 1마일당 4만달러를 소비하기도 하였다.

미국 캘리포니아 쿨루프

미국 캘리포니아주의 쿨루프 정책은 운영관리비용과 에너지를 모두 절약하기 때문에 2005 년 10 월 캘리포니아 주 에너지 코드 규정 24 조항(The California Energy Commission’s Title 24 Standard )을 신설하였다(Table 1). 캘리포니아 쿨루프 기준은 기후조건을 16개 존으로 나누어 2008년도 까지 주거용건물과 비주거용건물로 적용하였으며, 2013년부터 저층주거용 건물과 비주거용건물과 고층주거용건물 및 호텔로 구분하여 태양열 반사율, 방사율, 태양반사지수(SRI)의 규범을 발전시켰다. 태양반사지수는 태양 반사율과 방사율 값의 대안지수이다.

Table 1. Building Energy Efficiency Standards for Cool Roofs in California

Year Type Roof
Characteristic
Climate Zone Aged Solar
Reflectance*
Thermal
Emittance
SRI
2008 Residential Buildings Low-sloped 13&15 0.55 0.75 64
<5 10-15 0.2 0.75 16
≥5 1-16 0.15 0.75 10
Non Residential
Buildings
Low-sloped 2-15 0.55 0.75 64
LH 10,11,13,14,15 0.55 0.75 64
<5 2-16 0.2 0.75 16
≥5 1-16 0.15 0.75 10
2013 Low-Rise Residential
Buildings
L 13&15 ≥0.63 ≥0.75 ≥75
SL 10-15 ≥0.20 ≥0.75 ≥16
Non Residential
Buildings
L 1-16 ≥0.63 ≥0.75 ≥75
SL 1-16 ≥0.20 ≥0.75 ≥16
High-Rise Residential,
Hotels, Motels
L 9,10,11,13,14,15 ≥0.55 ≥0.75 ≥64
SL 2-15 ≥0.20 ≥0.75 ≥16
<5: Steep-sloped and roofing product density < 5 lb/ft2,
≥5:Steep-sloped and roofing product density ≥5 lb/ft2
LH : Low-sloped for high-rise, residential, hotels, motels
L : Low-sloped, rise to run of 2:12 or less
SL : Steep-sloped, rise to run of greater than 2:12
* Aged Solar Reflectance ρaged=0.2+β(ρinitial – 0.2), β: Field-Applied (0.65), not Field-Applied (0.70)

유럽 쿨루프

유럽에서는 EU Cool Roofs Council (EU-CRC)이 2009년 2월에 설립되었다. 유럽 쿨루프 카운실에서는 쿨루프 제품을 개발 할 수 있도록 도우며, 공공 및 정책 입안자들을 교육하고 인센티브를 개발한다. EU-CRC에는 기술위원회와 문서위원회와 정책위원회와 마케팅위원회와 소비자위원회와 법률위원회의 6개 위원회로 조직되어 있다.

쿨루프의 설치사례로는 Figure 3과 같이 프랑스 “Le Parvis” 연립주택(4층, 87세대, 준공1995년)의 경우 경사지붕(11.8%)의 재료가 100 mm 미네랄울로 단열되고 아스팔트로 밀봉된 강철피복재의 지붕에 쿨 페인트(태양반사율 0.88, 적외선 방사율 0.90)를 칠했을 때 쿨루프의 평균 표면온도가 21.6℃로 이전 지붕 34.1℃ 보다 12.5℃의 냉각효과를 보였다.

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Figure 3.

Cool Roof Building in EU

그리스 아테네의 학교건물(2층, 준공 1980년)의 지붕은 반사율 0.2인 콘크리트로 구성된 것을 흰색의 탄성체 코팅(반사율: 0.89, 방사율: 0.89, SRI: 113)으로 칠한 쿨루프로 변경하였을 때, 측정결과 에너지부하 감소량이 40%였으며, 하계 지붕표면온도는 25℃의 감소를 보였다.

쿨루프 평가 프로그램

쿨루프 프로그램 인증 요구사항

쿨루프 프로그램에 인증받기 위한 도구로서 ENERGY STAR, 미국 그린빌딩협의회 LEED, 캐나다와 미국에서 사용되는 Green Globes의 요구사항은 Table 2와 같다.

Table 2. Certification requirements for different cool roof programs

Slope Min. solar
reflectance
Min. emittance Initial solar
reflectance index
3 year aged SRI
ENERGY STAR
Low, initial 0.65
Low, aged 0.50
Steep, initial 0.25
Steep, aged 0.15
Green Globes
Low slope 78
Steep slope 29
USGBC LEED (2009)
Low slope (≤2:12) 78 -
Steep slope (>2:12) 29 -
Parking Cover 29 -
USGBC v.4 LEED (2015)
Low slope (≤2:12) 82 64
Steep slope (>2:12) 39 32
Parking Cover 39 32

ENERGY STAR를 제외한 프로그램에서는 태양 반사율이나 방사율을 이용하지 않고 태양반사지수(SRI)를 사용하고 있다. 태양 반사 지수(SRI)는 작은 온도 상승으로 나타나는 태양열을 반사하는 재료 표면의 능력을 측정 한 것이다. 표준 흑색 표면(반사율 0.05, 방사율 0.90)이 0이고 표준 백색 표면(반사율 0.80, 방사율 0.90)이 100이 되도록 정의되며. SRI 측정기준 및 방법은 Table 3과 같다.

Table 3. Test Method of Solar Reflectance Index

Value Test Method
Solar Reflectance ASTM C1549 - Standard Test Method for Determination of Solar
Reflectance
Thermal Emittance ASTM E408 - Standard Test Method for Total Normal Emittance of
Surfaces Using Inspection-Meter Techniques
Solar Reflectance Index ASTM E 1980 - Standard Practice for Calculating Solar Reflectance Index
of Horizontal and Low-Sloped Opaque Surfaces

미국 CRRC (Cool Roof Rating Council) 쿨루프 평가 프로그램

미국 쿨루프 평가위원회(CRRC; Cool Roof Rating Council)는 쿨루프 평가 및 루핑 제품의 태양광 반사율 및 방사율 등을 관계자에게 정보를 전파하기 위한 정확하고 신뢰할 수 있는 방법을 개발하기 위해 1998년 미국에서 탄생되었으며, 2019년 2월 현재 당시 이 단체에 지붕재료로 등록된 제품은 3,069개 제품에 이르고 있다.

CRRC는 도시의 열섬 효과를 줄이고 건축 에너지 효율을 높이며 거주자의 안락함을 개선하고 온실 가스 배출의 지구 기후 영향을 완화하기 위한 인정 정보 자원으로 기술위원회와 등급·코드 및 표준위원회로 구성되어 있다. CRRC에서 현재 사용되는 ANSI / CRRC S100 은 재료의 방사 특성 측정을 위한 표준 테스트 방법으로 2016 년 4 월 26 일에 미국 표준 협회(American National Standards Institute)에서 승인된 것이다. 유료 요금(fee-for-service)인 ES-CRRC 프로그램은 Table 4와 같이 CRRC 제품 등록 없이도 지붕의 재료에 대하여 미국 ENERGY STAR 에너지해석 프로그램에 서 인증 받을 수 있다.

Table 4. Solar Reflectance Specifications in ES-CRRC Program

Characteristic Performance Specification
Low-Slope Roof Products Steep-Slope Roof Products
Initial Solar Reflectance ≥ 0.65 ≥ 0.25
Aged Solar Reflectance ≥ 0.50 ≥ 0.15

미국 국립연구소 쿨루프 평가 프로그램

미국 로렌스 버클리 국립연구소와 오크 리지 국립 연구소에서 2011년도 발표한 RSC (Roof Savings Calculator) 프로그램은 전체 건물 에너지 시뮬레이션을 사용하여 상업용 및 주거용 건물을 위한 지붕에 대한 에너지절약 프로그램으로 개발되었다(Figure 4). 이 프로그램은 빠른 에너지 시뮬레이션을 위해 DOE-2.1E 엔진을 기반으로 만들어졌으며 지역 위치에 대한 기상 데이터를 기반으로 제공된 건물 속성에 대한 시간별 성능의 연간 시뮬레이션이 계산되며 일반인에게 무료로 제공되고 있다. 이 프로그램은 2016년 R&D 100 Award 수상을 할 정도로 인기가 높으며 웹기반을 통해 사용자가 쿨루프 제품을 설치하여 연간 에너지 비용 절감을 가장 쉽게 예측할 수 있다.

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Figure 4.

Roof Savings Calculator

쿨루프의 문제점과 개선방안

쿨루프에 사용되는 차열도료는 백색 이어야 한다

서울시는 열섬현상 완화와 냉방에너지 절약을 위해 2014년부터 옥상의 색을 하얗게 바꾸는 사업을 시작하면서 ‘옥상흰빛 캠페인’을 추진하였다. 햇빛과 태양열의 반사와 방사효과가 있는 밝은 색 도료를 지붕에 시공하여 지붕의 열기 축적을 감소시키는 공법으로, 특히 미국은 정부 차원에서 적극 추진하고 있으며 오바마 대통령은 “쿨 루프가 가장 효과적인 온실가스 저감 전략”이라고 언급하기도 했다.

그러나 모든 건축물의 옥상에 흰색을 획일하게 칠 하는 것은 도시 경관상 색채의 선택에 자유롭지 못하여 도시의 경관미를 저해할 수 있으며, 건물 옥상에 설치된 휴식공간에서 백색도료에 의한 현휘 현상으로 사용자의 눈 피로 발생 등의 불만이 생기기도 한다.

따라서 차열도료의 조건인 태양열 반사율 0.65이상을 만족하기 위하여 백색 도료를 의도적으로 사용하는 것은 불합리하다. 왜냐하면 친환경 재료에 의한 배합에 의하여 만들어지는 에너지절감형 차열도료는 다양한 색채로서도 높은 태양 반사율을 획득할 수 있기 때문이다.

현재 국내에서 CRRC (Cool Roof Rating Council, 미국쿨루프 평가위원회)에 등록된 도료는 N사의 10개 도료가 있으나, 국내 차열도료의 규정으로 태양 반사율이 초기 값 0.65 이상을 만족하는 제품은 5개 제품으로 도료의 색은 흰색(White), 밝은 회색(Light Grey)뿐이다. 그 외 녹색(0.30)이나 회색(0.57) 등의 도료는 태양 반사율기준에 미달됨을 보여주고 있다.

반면에 태양 반사율이 초기 값 0.65 이상을 만족하는 제품 중에서 캠퍼시스템사(Kemper System America, Inc.)의 도료는 녹색(0.72), 홍색(0.76)이 있으며, 텍스쳐코팅사(Textured Coatings of America)의 도료는 녹색 (0.75), 청색(0.76)에서도 높은 반사율을 보이고 있어 도료의 성분에 따라 다양한 색을 연출할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 백색 계통의 차열도료가 쿨루프에 만족하다 함은 모순됨을 보여주고 있어 향후 건물 옥상에 설치하는 휴게공간에는 백색 도료가 아닌 태양 반사율이 높은 다양한 색채를 사용할 수 있다.

옥상에 사용되는 쿨루프 도료의 문제점

일반적으로 쿨루프로 사용되는 차열 성능을 일부 갖은 옥상의 방수용 도료는 노출용 우레탄 도료로서 VOCs(휘발성유기화합물)함량이 매우 높아 오존(O3)오염의 주범이 되어 왔다. 이에 정부는 2005년부터 수도권 지역에서 사용되는 건축·자동차보수·도로포지용 도료에 대해서 VOCs함유기준을 설정하여 감독 관리해 왔으나 수도권 외 지역에서도 오존주의보 발생이 지속적으로 증가되어 2012년부터 전국으로 확대하여 VOCs 함유기준을 강화하여 왔다. 2015년부터는 대기환경보존법 시행규칙 제61조 별표16의2에 따라 건축용 도료의 VOCs 함유기준은 콘크리트·시멘트·몰탈용으로 사용되는 수성 무광도료인 경우 휘발성유기화합물 함유기준은 40 g/L에서 35 g/L이하로 12.5% 감소되었고, 유성 내부용 도료는 400 g/L에서 200 g/L이하로 50% 감소로 강화하였다. 또한 방수바닥재류는 유성상도 1액형과 2액형인 경우 휘발성유기화합물 함유기준은 500 g/L에서 480 g/L이하로 수성용은 40 g/L에서 35 g/L이하로 감소시켰다.

그러나 최근에는 국제 기준을 고려한 분석법을 기반으로 “2020년 기준 이후 새로운 도료기준(안)”이 연구 용역으로 발주되면서 2020년 이후로는 콘크리트·시멘트·몰탈용으로 사용되는 수성 무광인 경우 휘발성유기화합물 함유기준은 20 g/L로, 방수바닥재류는 유성상도 1액형과 2액형은 200 g/L이하로 더욱 강화될 예정으로 현재 일반적으로 많이 사용되고 있는 우레탄 도료는 더 이상 사용이 어려울 것으로 예상된다.

더구나 국내 건물옥상에 오직 초록색으로 사용되고 있는 우레탄 방수용 페인트는 내후성이 약하여 기후의 영향으로 옥상외부에서 갈라짐이나 부서짐이 발생하고, 옥상내부에서는 결로 등의 현상으로 곰팡이가 발생하거나 들뜸 현상이 발생한다. 그리고 시간이 경과함에 따라 페인트의 색채가 탈색 도는 변색 현상이 발생하며, 들뜨는 현상으로 도막 전체를 제거해야 하므로 부분 보수에 어려움이 발생한다(도료의 내구연한은 구성재와 설치조건에 따라 다르지만 일반적으로 우레탄은 보증기간 2년, 폴리우레아는 5년임).

이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 건축도료시장에서는 마이크로 셀 및 나노 기술의 도입을 통해 쿨루프의 성능을 지닌 차열도료를 사용함으로서 옥상 표면의 심한 온도 변화로 인한 구조적인 변형을 방지 하고 건물에 축적 된 열을 줄여 공기 유동을 적게 힘으로서 하여 열부하를 줄일 수 있는 시너지 효과를 얻을 수 있다.

국내 쿨루프의 설치 및 평가기준 미흡

국내 쿨루프에 대한 설치기준은 단순히 산업통상자원부 공고 제2015-678호 “에너지 이용합리화사업을 위한 자금지원지침(산업통상자원부, 20154)”의 건물에너지절약 및 공조설비 부문중 ‘차열도료(Cool Roof)’ 항목에 명기되어 있다. 즉, 차열도료란 태양열의 반사 및 방사를 목적으로 지붕에 시공하여 열기 축적 감소 및 열섬효과를 완화시키는 도료로서 공인시험기관 발행 시험성적서(시험방법 ASTM C1549, E903, E1918)에 의한 태양열 반사율이 초기 값 0.65이상인 도료에 한함으로 명시되어 있을 뿐 설치되는 해당 지역의 기후조건이나 지붕의 구배 등 구체적이고 세부적인 기준이 없는 실정이다.

예를 들면, 미국 캘리포니아 주의 쿨루프 설치기준은 2005년 시작되어 연차적으로 개정하면서 지역을 기후조건에 따라 16개 지역으로 조닝을 하였고, 건물의 유형과 지붕의 구배에 대하여 초기반사율과 3년 경과후의 반사율을 비롯하여 방사율, 태양반사지수(SRI)로 구분하여 사용하고 있다.

결론 및 제언

도시의 열섬완화와 냉방부하 저감을 위한 방안으로 최근 많이 사용되고 있는 쿨루프에 대한 국내외 현황과 국내에서의 쿨루프에 대한 문제점을 도출한 결과에 대한 개선방안의 제언은 다음과 같다.

첫째, 국내의 쿨루프 도료에 대한 설치기준은 태양열 반사율 초기 값 0.65이상 뿐, 시간이 경과한 후의 반사율에 대한 기준과 방사율을 비롯한 태양반사지수의 값도 부재한 상태이다. 따라서 국내 쿨루프 설치에 대한 기준을 설정할 때 열관류율의 지역구분처럼, 태양의 일사량에 대한 조닝을 구획하고, 내륙과 해안지방의 기후조건을 고려하여 태양 반사율 , 방사율, 태양반사지수 등의 계수 정립이 필요하다.

둘째, 쿨루프에 사용되는 차열도료는 녹색건축물이나 건강친화형 건물을 구현하기 위하여 휘발성유기화합물의 함유량은 20 g/L미만이어야 하며, 중금속(납, 카드뮴, 수은, 6가크롬)이 불검출되는 도료이어야 한다. 또한, 건물 옥상에 사용되는 도료는 흰색이 아니더라도 다양한 색채를 사용토록 하며 태양열 반사율의 초기 값은 0.75이상, 3년 경과후의 반사율은 초기 값의 80% 이상을 유지토록 하여야 한다.

셋째, 쿨루프의 효과는 입증된 만큼 다양한 분야에서의 적용이 필요하다. 예를 들면, 건물에서는 남서쪽이나 서쪽의 외벽에 차열도료를 이용하면 냉방부하 저감 위한 쿨월(Cool Wall)이 될 수 있으며, 도시 내에서 건물 옥상을 제외하면 도시 전체를 덮고 있는 것은 거의 아스팔트나 콘크리트로 된 도로이므로 열용량이 높은 이 도로에 차열도료를 사용하면 쿨페이브먼트(Cool Pavement)가 되므로 도시의 열섬 완화는 더욱 가속화되리라 보기 때문에 쿨루프 확대에 대한 다양한 접근 방법이 필요하다.

Acknowledgements

이 논문은 2017년도 한국연구재단 이공학개인기초연구지원사업 의 연구비 지원에 의한 결과의 일부임. 과제번호(No. 2017R1D1A1B03033726).

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