4-08. 지붕의 단열 - 콘크리트 평지붕의 외단열과 방수

2018. 12. 23 : 최초 작성

2020. 06. 03 : 평지붕 드레인 제품과 시공방법 추가

2020. 07. 15 : 파라펫 구성 추가 

2020. 07. 26 : 역전지붕 용어 정리 (역전지붕 -> 방수상부외단열공법)

2021. 07. 30 : 조경 또는 데크와의 경계 조건 추가

2021. 11. 19 : 현장 사례 링크 추가

2022. 03. 10 : 태양광 패널 설치 사례 추가, 페데스탈데크 내용 수정

2022. 11. 07 : 이중배수 DWG 파일 첨부

2024. 01. 30 : 방근용 부직포에 대한 설명 추가 

2024. 04. 13 : 열대야와 관련된 오타 수정

2024. 08. 31 : 무근콘크리트를 타설할 경우 최선의 방식 추가

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콘크리트 평지붕의 방수와 단열 

방수는 소재의 문제였던 적은 없다.

잘못된 장소에 사용하거나, 조합을 잘못하거나, 공사비에 쪼들려 할 것을 안 하거나의 문제였다. 즉 모든 것이 사람의 문제인 것이다.

우리나라에 신기술제도 라는 것이 있는데, 여기에 가장 자주 등록되는 제품군이 지붕 방수재이다. 

이 것을 반대로 이야기하면 우리나라가 아직 평지붕 방수를 해결하지 못했다는 의미와 다르지 않다. 이는 기술이 부족해서가 아니라 방수의 원칙을 무시한 채 방수를 하고 있기 때문이다.

방수의 기술은 손에 있는 것이 아니라 마음에 있다.  기초 지식을 가진 자가 마음을 먹으면 영원히 누수를 방지할 수 있기 때문이다.

<누수의 역사는 건축물의 역사와 그 기간이 같다.>

방수는 네 가지 핵심 요소가 있다.

이 부분은 옥상 뿐만 아니라 화장실 등의 방수도 마찬가지다. 

가. 구배

나. 직각 금지

다. 수증기의 증발 고려

라. 자외선 노출 금지 (해도 되는 제품이 따로 있다)

구배

건물에 물이 고이는 곳이 있으면 안된다. 방수는 구배가 첫 번째 조건이다.

구배만 확실하면 거의 모든 방수층은 안정성이 유지된다.

예를 들어 경사지붕의 기와가 좋은 예가 된다. 확실한 구배로 인해 기와 틈새로 다량의 물이 들어오지 않게 하기 때문이다.

동남아시아의 개발도상국에 있는 건물의 지붕에 올라가 보면, 액체방수(침투방수)제를 섞은 몰탈만 시공되어 있는 것을 볼 수 있다. 이 것은 액체방수의 성능이 탁월해서가 아니라 지붕의 구배를 확실히 잡았기 때문이며, 년 중 따뜻한 기후로 인해 구조체의 수축 팽창이 상대적으로 적기 때문이다.

그러므로 우리나라와 같이 여름과 겨울의 온도차이가 50도까지 벌어지는 지붕에서 액체방수로 무언가를 하겠다는 것은 자살골과 같다.

그러므로 평지붕에서도 구배는 두세 번 강조해도 모자르지 않다.

평지붕은 약 1~2% 의 구배를 잡아야 하는데, 가장 확실한 것은 콘크리트 타설시 이 구배를 완성해야 한다. 

그러나 사람이 하는 일이라 이것이 쉽지 않은데, 그래도 해야 한다. 

이 원칙없이 공사비가 한없이 내려갔지만 (내려 갔다기 보다는 수십년 째 공사비가 제자리인 이유가 된다.) 아무리 힘들어도 이 구배는 지켜야 한다.

문제는 하도 지키지 않다 보니, 이제는 콘크리트 타설시 이 구배를 잡을 수 있는 전문가가 남아 있지도 않다는 것인데... 

콘크리트 골조 자체에서 구배를 잡는 것이 불가능한 상황이라면 무근콘크리트를 추가해서 라도 구배를 잡아야 하는데, 이 때부터 문제가 생긴다. 

너무 얇거나, 한 여름의 땡볕에서 급속히 건조를 하면 균열이 가면서 들뜨는 상황이 벌어지기 십상이며, 철사망(와이어메쉬)를 누락해서 균열도 쉽게 간다.

그러므로, 일단은 골조에서 구배를 잡는 것이 최선이다.

만약 불가피하게 무근콘크리트로 구배를 잡아야 한다면 가장 얇은 곳의 두께가 최소 30mm 이상이어야 하며 최대 100mm 이내 인 것이 옳다. 그리고 최소 #8 (지름 4mm, 간격 150mm 격자) 이상의 철사망을 깔아서 균열을 방지해야 한다.  

또한 모든 콘크리트가 그렇지만 한 여름의 땡볕에서 타설 할 경우 급격한 수분 증발로 인한 균열이 생길 수 있으므로 적절하게 물을 뿌려 주거나, 비닐 등을 이용해서 습윤보양을 해야 한다.

물이 고여 있는 경우의 하자

노출 방수에서 구조체의 구배가 중요한 것은 아래의 그림과 같이 물이 고여 있는 경우, 볼록렌즈 효과로 인해 작은 표면에 열이 집중되는 현상이 발생하면서 노출방수의 표면에 균열이 생기게 된다.

그러므로 구배는 두 번 강조할 정도로 중요하다.

구배와 배수구의 위치

평지붕의 구배는 관성적으로 1~2% 이내로 도면에 적고 있다.

하지만, 표준시방서에 이런 글이 있다.

지붕 슬래브, 실내의 바닥 등에서 현장타설 철근콘크리트, 콘크리트 평판류, 아스팔트 콘크리트, 자갈 등으로 방수층을 보호할 경우, 바탕의 물매는 1/100∼1/50로 하고, 방수층 마감을 보호도료(top coat) 도포로 하거나 또는 마감하지 않을 경우에는 바탕의 물매를 1/50∼1/20로 한다.

평지붕의 구배를 1~2%로 본다면, 양 방향으로 구배를 주는 것이 콘크리트 물량을 최소화 할 수 있기 때문에, 배수구의 간격은 약 7m 내외가 될 수 있으며, 통상 약 6미터 간격을 권장하고 있다.

이 콘크리트 골조의 구배에 관한 내용을 시공계약서에 명기를 하는 것도 좋다. 

배수구의 관경

배수구의 관경(지름)은 75, 100, 125, 150, 175, 200mm 가 있으며 이를 통한 배수가능한 지붕 면적의 계산은 다음 식을 따른다.

<지붕 배수구 지름에 따른 배수가능 면적식 - 이 식은 협회가 개발한 식으로써 무단 전제를 금합니다.> 

즉, 지름이 100mm 인 배수구를 지붕에 만든다면 

(100^2.5 * 3.14) / 1100 = 285 ㎡ 면적에 해당하는 평지붕의 배수를 해결할 수 있다. 

만약 한 개의 배수구 만으로 지붕면적을 다 해결할 수 있다 하더라도, 최소 두 개의 배수구를 만드는 것이 좋다. 막히는 것을 대비하기 위함이다. 즉 지름을 한 단계 작게 선택을 하고 배수구를 늘리면 된다.

이 배수면적은 장마철의 집중 호우에 내리는 빗물을 원할히 처리하기 위한 조건이라고 보면 무방하다.

만약 지붕에 옥탑이 있고, 이 옥탑의 빗물을 지붕으로 흘린 다면, (당연하겠지만) 이 옥탑 지붕면적까지 더해야 하며, 옥탑 외벽면적의 절반을 지붕면적에 산입해서 계산해야 한다.

즉, 옥상에 옥탑층이 있는 경우 옥탑 외벽면에 떨어지는 빗물의 양도 포함해야 한다는 것이다.

배수구와 파라펫과의 거리

배수구와 파라펫은 배수구의 외곽에서 최소 250mm 가 이격되어야 한다. 

그보다 더 가까울 경우 배수량은 2/3 로 계산한다. 즉 상기  배수면적 산정식 결과의 2/3 로 면적을 고려하면 되며, 만약 모서리에 배수구가 붙어 있을 경우 배수가능면적은 1/2로 줄어 든다.

* 대형건물의 평지붕인 경우 이 배수량을 기술적(사이포닉 방식)으로 늘려 주는 배수구도 있다. 이를 적절히 사용하면 배수구의 갯수를 현저히 줄일 수 있다.

모서리 직각 금지

모든 물질은 열에 의한 수축과 팽창을 한다. 열을 직접 받는 옥상에서의 그 변형은 확실하며, 그 양도 크다. 

평지붕의 슬라브는 수평방향으로 그 외곽의 파라펫 난간은 주로 수직방향으로 수축과 팽창을 반복하게 되는데, 이 힘을 가장 많이 받는 부분이 수직과 수평이 만나는 모서리 부분이다.

이 부분은 외벽의 개구부의 모서리에 생기는 사인장균열의 원리와 같다. 이를 최대한 억제하기 위해 모든 개구부 주변에 보강 철근을 넣는 것이 원칙이다.

<사인장 균열 방지용 철근보강 - 사진출처 : http://architimes.co.kr/html/buildCompany.php?bType=view&strBuildCode=40575796058ef10&intId=920&strCode=51587def0412c26>;

[이를 보더라도.. 리모델링하면서 함부로 벽을 절단하여 창의 면적을 늘리는 행위가 얼마나 위험한 것인지를 인지했으면 한다.]

이는 방수도 마찬가지다.

방수재를 모서리에 시공할 때, 이 모서리의 변형을 고려하지 않으면 항상 이 부분의 방수가 깨질 수 밖에 없다. 구조체의 변형에 따라 모서리가 당겨지기 때문이다.

구조체에도 미세한 균열이 가지만, 표면에 바른 방수층은 거의 아무런 힘이 없기 때문에 찢어 질 수 밖에 없다.

그러므로 항상 모든 모서리가 직각이 되지 않도록 둔각 처리를 해야 한다.

이 것만 주의하면 방수층이 손상될 확률은 극히 적다.

아래 그림은 해외 자료인데, 지붕과 파라펫이 만나는 모서리의 처리를 유심히 보면 된다.

해외의 경우 모서리 처리를 위한 전용 암면단열재가 있기도 하나, 우리나라에는 없으니 삼각형으로 만들 수 있는 여러 가지 재료(나무 등등)를 이용해서 알아서 만들어야 한다.

이 모서리의 삼각형 재료는 최소 30x30mm 이상이 되어야 한다. 

 시공사 중에서 이 모서리가 항상 문제라는 것을 경험으로 이해하고, 방수 시공을 하기 전에 이 모서리에 실리콘 실란트를 매우 두껍게 삼각형으로 바르고 방수 작업을 하는 것을 본 적이 있다. 이것을 경험으로 밖에 인지하지 못하는 우리나라 건축의 수준이 슬프기는 하나, 안하는 것보다 낫다.

여기서 그 시공사 대표의 말을 그대로 전할 필요가 있을 것 같다.

“모서리가 문제라서 실리콘 실란트를 바르기 시작했었는데, 문제는 바르라고 지시하면 마치 작은 틈을 메우듯이 바르는 흉내만 내더 라구요. 그래서 아예 모서리 길이를 재서, 삼각형 모양이 확실히 나오도록 (길이 20mm 이상) 하기 위해, 통에 든 실리콘을 구입해서 제공한 다음, 그 통 안의 실리콘이 남으면 다시 바르라고 지시를 했습니다. 그랬더니 만족할 만한 두께가 나오더라구요.”

따라 하실 분은 참고하시길... 

그러나, 이 방식도 정석은 아니다. 노출된 모서리는 사람의 발이 닿기에, 방수층이 훼손될 수도 있기 때문이다.  

최근에 나오는 방수재는 이 모서리의 취약점을 극복하기 위해서 (우리나라 설계사무소나 시공사에서 이 모서리에 대한 대응을 하지 않기에...) 해당 제품의 부자재 중에 모서리 보강을 위한 부자재가 별도로 있는 경우가 대부분이다. 즉 모서리에 몇 겹의 보강을 하게 되는 방식이다. 

즉, 이런 제품이 확실한 방수를 보장한다는 광고글이 많은데, 이는 제품이 좋다기 보다는  해야 할 것을 했기에 문제가 생기지 않는 것이다. (물론 대게의 경우 우레탄도막방수 보다는 그 물성이 좋다.)

또 시공사 중에서 (특히 화장실의 방수를 할 때) 모서리에 금속판을 대고 방수 시공을 하는 경우도 있다. 이 역시 경험에 의해 터득한 방법일 것이다. 조심할 것은 외기에 노출되어 온도편차가 큰 지붕에 이런 방식을 사용할 수는 없다는 점이다.

아래 사진은 잘못된 사례의 하나이다.

우리나라에서도 했었던 방식인데, 모서리에 삼각형 모양을 만들 때 몰탈을 이용한 방식도 좋지 않다. 구조체가 거동할 때 몰탈이 같이 딸려갈 가능성이 있기 때문이다. 그러므로 구조체에 부착되지 않는 별도의 재료로 모양을 만들어야 한다.

(그러나 하지 않는 경우보다 100배는 낫다.)

이 직각 금지의 원칙은 파라펫 하부 뿐만 아니라, 옥탑층이 있다면 이 옥탑층의 외벽과 평지붕이 만나는 직각 구간도 포함된다. 즉 “모든 직각 구간”이 처리 대상이다.

삼각형의 소재는 콘크리트 공사에 사용되는 "삼각면귀"를 사용할 수 있다. 

수증기의 증발 고려

콘크리트의 거푸집을 탈거한 후에 콘크리트 내부의 수분이 안정권에 접어드는데 필요한 시간은 최소 2년 정도다. (평형함수율 도달 시간)

보통의 경우 이 것이 문제가 되지는 않는데, 아래 두 가지 경우에 문제의 원인이라고 볼 수 있다.

가. 준공 초기의 곰팡이, 결로

준공 초기에 곰팡이와 결로 현상이 심한 집들이 있다. 주로 겨울에 골조를 타설한 집이 그 대상인데, 이유는 동절기 콘크리트 수분의 증발이 매우 더디기에 준공 후에도 콘크리트가 마르면서 다량의 수분이 실내로 배출 되기 때문이다.

대부분 시공사에서 “처음에 다 그래요”라고 이야기 하는 것도 그 경험에 의한 것인데, 틀린 말은 아니나, 책임감은 없는 말이다. 알면 미리 조치를 취하는게 전문가의 역할이기 때문이다.

<사진 출처 : http://m.hankookilbo.com/News/Read/201408311978931618

그러나 링크의 기사를 읽어 보며..우리나라 기자의 전문성에 문제가 있다는 것을 바로 알 수 있다. 이 하자는 준공초기의 콘크리트 수분과 투습이 되지 않는 벽지의 합작품이다.>

 그러므로 동절기에 콘크리트를 타설한 집은 내부에 열풍기 등을 이용하여 (보양기간이 끝난 후라도) 지속적으로 수분을 증발 시켜야 한다. 이는 장마철에 골조가 흠뻑 젖은 다음에도 같다.

나. 평지붕에서의 수분의 증발

우리나라 평지붕의 경우 유기질단열재로 내단열을 하고, 콘크리트 위에 유기질계의 우레탄 도막방수층을 형성한다는 점이다.

즉, 아래 그림이 우리나라 소규모 건축물에 있어서 하나의 표준처럼 시공되는 방식인데, 있을 수 없는 시공 방식이며, 있어서도 안되는 방식이라고 불러도 무방하다.

그저 모두가 같이 죽자는 표현과 다르지 않다.

이 경우 하부로는 단열재 두께 때문에 콘크리트 수분이 나갈 수 없고, 위로는 우레탄도막방수 때문에 나갈 수 없다. 즉 콘크리트 내부의 수분이 거의 영원히 내부에 갇힐 수 있는 조건이 된다.

문제는 이 표면의 온도가 매우 크게 변한다는 것이고, 낮에 해가 뜨면 지붕의 표면오도가 올라가면서 콘크리트 내부의 수분이 기화하게 되고, 부피가 큰 기체의 특성상 우레탄 도막방수를 밀고 올라 오게 된다.

즉 모서리를 제외하고 크게 힘을 받을 일이 없는 평지붕의 표면에서 큰 힘이 작용하게 된다는 것이고, 이 이유로 모든 우레탄 도막방수의 수명이 2년을 넘지 못하는 과학적 근거가 된다. 

 이 점을 이해하고, 콘크리트 내부 수분을 빼내는 여러 가지 다양한 제품이 등장하기 까지 했으니..  

당연하지만 이런 제품은 그저 땜빵식 처방일 뿐이다.

(이와 같은 제품을 개발하고 판매 중인 분들에게는 죄송하다. 하지만 이렇게 까지 망가지게 된 이유는 저희같은 전문가가 직무유기를 하고 있는 것이니 널리 이해를 바란다.)

만약 그래도 평지붕의 내단열을 고수해야 한다면, 아래 글을 꼭 읽어 보시길 바라며, 

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=3037  

투습이 되는 방수

통상 무기질의 도막방수는 투습이 가능한 소재로 보고 있다.

노출방수를 한다면, 자외선에 취약하고 콘크리트의 수증기압으로 인한 표면 부풀음 현상이 있는 유기질의 우레탄방수 보다는 무기질 방수가 더 나은 결과를 보장한다.

그러나 무기질 방수는 표면경도가 상대적으로 약하기 때문에 이 역시 그 수명엔 한계가 존재한다. 

그래서 무기질 방수제는 표면코팅을 하는 방식을 택하기도 하는데, 이 코팅은 또 투습이 되지 않는다. 

이래 저래 진퇴양난이다. 

노출 도막방수의 한계

이 모든 것을 떠나서 모든 노출 도막방수는 표준시방서에 의해 "경보행용"으로 분류된다. 즉 방수층 위에 조심스러운 보행만 가능하다는 뜻이다.

우리나라가 평지붕 위에서 과연 경보행만 하고 있을까?

에어콘 실외기는 "경보행"의 범위 안에 들어 갈까?

물건을 쌓아 두는 것은 견딜까?

혹은 그 물체를 끌고 움직이면 어떻게 될까?

즉 노출 도막방수는 현실적으로 "사용하지 않는 평지붕"에서나 가능한 이야기가 된다. 

혹은 발코니 등과 같이 정말 경보행만 하는 장소에 가능하다고 할 수 있다.

(발코니의 화분, 장, 기타 무거운 것이 없다는 가정하에)

그러므로 우리나라 방수를 정상적인 상태로 돌리기 위해서는 무엇보다 평지붕에 노출 도막방수부터 피해야 할 것이다.

그래도 도막방수를 위하여

제대로 된 도막방수의 시공조건을 적고 넘어가는 것이 좋을 것 같다.

도막방수는 총 3회에 걸쳐서 시공된다.

각 시공 단계별 중간 시간은 최소 여름 5시간, 봄가을 10시간, 겨울 15시간이 필요하다.

즉 1단계가 끝난 후 최소한 상기 시간이 지난 후 다음 단계를 시작해야 한다는 것이다.

하도

바탕면을 만드는 공정이며, 다음 공정(주공정)에서 콘크리트로의 침투로 인해 두께가 얇아 지는 것을 막기 위한 공정이다.

외기 노출 방수

외기 노출되고, 사용을 목적으로 하는 평지붕은 방수층 위에 무언가 보호층이 필요하다.

다만, 시트방수 중에 표면에 모래가 붙어 있어서 표면의 경도와 자외선 차단 역할을 동시에 할 수 있는 제품은 사용이 가능하다. 그러나 이 역시 보행의 목적으로만 사용해야 한다.

아래 사진은 모래가 붙어 있는 시트방수를 시공하는 모습인데, 해외의 사례다.

이 제품에 대한 KS 기준(KS F 4906 모래 붙인 루핑)도 있을 정도로 제법 사용되던 자재였으나, [싸게 싸게 싸게]의 원인으로 도막방수에 밀리거나, 현장의 노령화로 인해 이제는 시트방수를 제대로 하실 수 있는 분들이 거의 사라져 버렸다.

이로 인해 우리나라에서 이제는 하고 싶어도 사실상 불가능한 방법이 되 버렸다.

아래 사진은 이러한 제품을 사용해서 만든 해외의 평지붕 사례다.

우리가 흔히 해외 디테일에서 보는 모든 노출 방수층은 이러한 제품을 뜻한다.

그러나 이와 같은 제품 역시도 지붕의 그 혹독한 환경에서는 완벽한 방수 방법이라 볼 수 없다. 

그러기에 방수층은 기본적으로 비노출방수로 가는 것이 옳다

비노출방수를 위한 누름(무근)콘크리트 시공

우리나라가 한동안 방수를 한 후에 무근콘크리트를 타설하는 방식으로 방수를 했었다.

이는 콘크리트 내부 수분이 증발하면서 방수층을 밀어 낸다는 것을 알았고, 자외선에 취약해 지면, 열변형이 생길 수 있다는 사실을 이해한 다음...

이 밀어 내는 힘을 억누르고, 자외선으로부터 방수층을 보호하고, 열에 의한 변형도 막기 위해 무거운 콘크리트를 타설하게 된 것이다. 그래서 이 무근콘크리트의 이름이 “누름콘크리트”라고 칭했다.

소형건축물에서도 이 누름콘크리트를 한 동안 했다가 지금은 하지 않는 추세인데... 

원인은... 방수에 대한 인식 변화없이 그저 같은 사람, 같은 방법으로 방수를 하고 그 위에 콘크리트를 타설해 본 들, 그 하부의 방수층이 잘 되어 있을 수 없었기 때문이다.

누름콘크리트 하부의 방수층에서 하자가 생기면, 문제는 이 콘크리트 때문에 도대체 어디서 문제가 생겼는지 알 도리가 없었다.

결국 보수를 위해 이 콘크리트를 깨야만 한다.

누름콘크리트를 깨는 현장을 한번이라도 본 분들은 아시겠지만, 깨낸 후의 그 양도 엄청나며, 모두 폐기물처리를 해야 하는데, 그 것을 1층까지 내리고 하는 일련의 과정이 ... 돈과 시간이 엄청난 일이었다.

(무근을 깨고, 방수를 새로 하는데.. 30평 기준 약 2,000만원 정도 들어간다. 평당 거의 70만원 꼴이다.)

그래서 이 과정을 거치다. 결국 (어차피 하자가 나는데) 그냥 노출방수로 가자....로 된 것이다. 

하자가 나는 것은 똑같은데, 보수하기 편한 쪽으로 그냥 가버린 것이다. 즉 수십년을 거쳐 다시 제자리로 간 것이다.

(그 동안 LH 등에서 이 지긋지긋한 방수 하자를 막기 위해 개발한 것이 6차, 8차 복합방수라는 것인데, 그저 여러 번 방수를 하자는 것이다. ㅋㅋ, 안되면 되게 하라...)

아래 동영상은 무근층을 깨낸 현장인데, 협회 질문게시판에 올라온 사례다.

무근콘크리트의 열팽창으로 인한 하자

노출된 콘크리트는 팽창을 하며, 철근으로 엮인 구조체와는 다르게 그 거동의 방향으로 외벽면을 밀어 내는 일이 생긴다.

외벽면의 옥상 바닥쯤에서 외벽에 수평 균열이 생겼다면 대부분 무근콘크리트의 팽창으로 인한 균열이다. 이를 방지하기 위해 무근콘크리트와 파라펫 사이에 완충재를 넣거나, 무근콘크리트가 파라펫에 직접 닿지 않도록 길이를 조절해야 한다.

즉 아래와 같이 파라펫의 하단에 수평으로 균열이 간 경우는 거의 대부분, 이 것이 원인이다.

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여담이지만, 이 방식의 경우 방수층과 누름콘크리트 사이에 “보호몰탈”이라는 표현이 들어가는데, 이 용어가 생긴 배경은....

무근콘크리트를 칠 때, 균열을 방지할 목적으로 철망을 깔아야 하는데, 방수층을 작업한 후 작업자가 이 메쉬를 옮기는 과정에서 메쉬의 철사 끝이 방수층을 훼손하는 일이 빈번하였다. 

그래서 무근콘크리트 타설 전에, 이 철사망으로 부터 방수층을 보호하기 위해 얇게 몰탈미장을 하기 시작한 것이 “보호몰탈”의 시작이 된다.

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누름콘크리트의 균열 유도 줄눈

이 열팽창은 끝단에서만 문제가 되는 것은 아니다. 중간에서도 이 수축/팽창으로 인한 균열이 발생하며, 근본적으로 이를 막을 방법은 없다. 그래서 이 균열을 유도하기 위한 줄눈을 시공해야 하는데, 여기에 대한 내용은 아래 글에 잘 정리되어 있다.

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_03&wr_id=155 

콘크리트의 축열

만약 방수를 제대로 하고, 이 방수를 보호하기 위한 누름콘크리트를 잘 시공했다면, 일단 방수는 안정적인 상태를 유지할 수 있다.

그러나 한가지가 더 있다. 바로 콘크리트의 축열이라는 것이다.

도시가 여름밤에 열이 식지 않아 생기는 열대야 현상은 도시 건물이 가지고 있는 많은 축열체로 부터 기인하는데, 이를 위해 지붕에 내단열을 하더라도 콘크리트가 외기에 노출되지 않도록 처리하는 것이 중요하다. (예를 들어 쇄석 마감 지붕 등)

그러나 무근콘크리트를 치는 것은, 이를 해결하기는 커녕 그 반대로 콘크리트가 더 두꺼워 지는 방향으로 가는 것이니, 이 역시 모든 하자를 떠나서, 해서는 안될 방법이다.

그러므로 평지붕 면이 외단열이든, 내단열이든 혹은 그 어떤 이유에서라도 무근콘크리트를 한번 더 덮는 것은 옳은 방향이 아닌 것이다.

그럼에도 불구하고 무근콘크리트를 타설해야 한다면....

아래 그림과 같이 파라펫을 따라서 전체 지붕을 한바퀴 돌려서, 테두리를 파쇄석으로 마감을 하는 것이 올바른 방법이다.

여기에는 크게 세가지 이유가 있다.

1. 무근콘크리트의 수축팽창으로 방수층에 악영향을 주는 것이 막을 수 있다.

2. 누수가 생길 경우 항상 모서리의 문제에 귀결되므로, 유지보수에 큰 비용을 들이지 않고 쉽게 할 수 있다. (패쇄석과 부직포만 들어내면 되기에...) 그리고 폐기물도 생기지 않는다..

3. 파쇄석 하단에 배수구를 만들어 놓으면 (실제 그 위치일 확률이 매우 높기도 하고) 낙엽에 의해 배수구가 막히는 것을 원천 봉쇄할 수 있다. 즉 관리의 수고로움을 크게 덜 수 있다.

평지붕 외단열 

그래서 외단열 지붕이 되어야 한다. 

지붕 콘크리트의 축열을 막아 시원한 도시를 만들고, 구조체를 외기로 부터 보호하여 건물의 수명이 길어지고, 콘크리트 건조수분의 배출을 위한 길도 만들어 주는 유일한 방법이기 때문이다.

문제는 평지붕 위에 단열재를 올리면, 그 위에 방수를 할 방법이 어려워 진다는 점이다.

시공 자체도 어렵지만, 우리나라와 같이 골조 품질이 나오지 않는 상태에서 딱딱한 단열재를 올리고, 그 위에 방수를 한다는 것 자체가 잘 상상이 되지 않기도 하다.

해외 사례를 보면 지붕을 외단열로 하고, 그 위에 방수층을 형성한 예를 흔히 볼 수 있다.

<사진출처 : https://www.turbosquid.com/3d-models/construction---architecture-flat-roof-3d-model-1142871>; 

상기 예는 건식구조라서 단열재 위에 한번만 방수층을 형성했으나, 습기구조인 콘크리트 구조에서는 콘크리트로 부터의 수분을 막기 위한 "방습층"이 한번 더 들어 가야 한다. 즉, 단열재의 상하부에 방수층을 형성하는 꼴이다.

맨 위에 올려진 유럽의 평지붕 디테일 보면 단열재의 아래 위로 두 번의 방수를 한 것을 볼 수 있다.

이 때 하부의 방수는 방수의 목적이라기 보다는 "방습"의 목적이다.

사례는 아래와 같다.

<출처 : https://www.quinn-buildingproducts.com/resources/insulation-solutions/flat-roof-concrete-deck/>;

아래 사진은 단열재 위에 시트방수를 하고 있는 모습이다.

   노출 시트 방수를 까는 모습, 최근 지붕의 표면 온도를 낮추고자 노출시트방수의 표면이 하얀색이 제품이 많다. 이른바 쿨루프...

<출처 : https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwigtOL3x8DfAhWNa94KHRShABgQjhx6BAgBEAM&url=https%3A%2F%2Fadcoroofing.com%2Funderstanding-differences-among-low-slope-roof-membranes%2F&psig=AOvVaw2DfaD_gBs_ERvFohplbgjB&ust=1546018812054801>;

여기에 더해서..

시트방수라고는 하지만, 이 역시 장시간 외기에 노출되어 있어서 좋을 것은 없다.

또한 태풍에 의해 가벼운 단열재층 자체가 날아 갈 수도 있다.

하지만 그렇다고 해서 여기에 무근콘크리트를 치는 것은 위에 설명한 바와 같이 바보같은 일이 된다. 

이 조건을 동시에 만족시키기 위한 방법이 지붕에 자갈 또는 쇄석을 올리는 방법이다. 

이러면 거의 모든 문제를 해결할 수 있다.

하지만 이러한 방식의 방수와 단열은 우리나라에서 그저 그림의 떡이다.

해본 적도 없고, 할 수 있는 자재도 없을 뿐더러.. 마음도 없다.

이러한 현재의 유럽 방식의 단열과 방수 방식의 장점을 가지면서, 우리나라에서 할 수 있으며, 공사비 차이도 거의 없는 유일한 방법이 “방수상부외단열공법”이다.

방수상부외단열공법

방수상부외단열공법은 "역전지붕"이라고도 한다. 단열과 방수가 역전되었다는 것인데, 지금하고 저렴하게 하고 있는 도막방수를 그대로 이용해도 된다. (그러나 가급적 시트방수를 하자)

즉, 방수는 지금 하듯이 콘크리트 슬라브 위에 그냥 한다.  

물론 이 때, 골조의 구배 그리고, 직각 구간의 처리는 확실히 잡아야 한다.

이 방수층 위에 단열재를 깐다. 그냥 깐다. 아무 접착없이 그냥 깐다. 이 것이 방수상부외단열공법의 핵심이다. 

그저 틈새없이 꼼꼼히 그냥 깐다.

일단 방수층 위에 단열재가 올라가므로 방수층이 자외선에 노출되지 않는다. 또한 외단열이기에 수분의 증발은 실내측으로 증발된다.

즉 구배, 직각구간, 수분고려, 자외선비노출이라는 네가지 원칙을 쉽게 지킬 수 있다.

나머지 예상되는 문제점을 하나 하나 해결하면 되며, 그 결과가 아래 그림과 같다. 

이 구성에서 각각의 재료가 가지는 의미는 아래와 같다.

방수층 : 

 가능하다면 시트방수로 하는 것이 낫긴 하나, 기존 사용하던 도막방수를 사용해도 무방하다. 어느 방수를 선택하던지 방수 공사 후 담수시험을 하는 것이 좋다.

단열재 : 

 방수상부외단열공법은 사이로 물이 (소량) 스며들 수 있다. 그러므로 물에 강한 압출법단열재가 깔려야 한다.

압출법단열재는 최대 150mm 라고 보아야 한다. 그 이상의 두께는 생산과정에서 문제가 생길 수 있기 때문이다. 그래서 200mm 두께는 두 겹으로 깔아야 하는데, 이때 하부에 50mm, 상부에 150mm를 까는 것이 정석이다. 즉 단열재끼리도 외단열이 되는 개념이다. 

단열재는 별도의 접착을 하지 않는다. 추후 보수를 용이하게 하기 위함이다. 

단열재 내부로의 우수침투에 의한 단열성능 하락은 거의 무시해도 될 정도다. 그러나 무시해도 될 정도가 되려면 단열재를 밀착해서 틈새가 최소화되도록 깔아야 한다. 

하긴 꼭 그렇지 않더라도 단열재는 그렇게 깔아 하는 거라....

지붕용 투습방수지 :

 배수판을 통과한 빗물이 단열재 사이로 들어가지 못하게 하는 역할과 

그래도 단열재 사이로 들어간 소량의 수분을 외부로 증발시킬 수 있게 하기 위해 지붕용투습방수지를 깐다. 이 역시 그냥 깐다. 접착없이 그냥 100mm 정도 겹쳐서 깐다.

방수상부외단열공법이라는 것이 단열재 사이로 들어가는 소량의 우수를 허용하는 공법이기 때문이다.

아래 사진의 검정색 시트가 지붕용 투습방수지다.

한가지 주의할 사항은 사방 벽면에 쇄석 높이 만큼 치켜 올려야 한다는 점이다. 안그러면 너무 많은 빗물이 하부로 유입될 수도 있다.

배수판 :

 배수를 용이하게 하고, 단열재를 집중 하중으로부터 보호하기 위해 배수판을 깐다. 이 때 배수판은 빗물이 통과해야 하므로 막힌 배수판은 안되고, 구멍이 뚫린 배수판이어야 한다. 

이 역시 주의해야 할 사항은, 배수판 중에서 배수판의 지지기둥이 너무 얇은 것이 있는데, 이런 제품은 단열재를 누르기 때문에 피해야 한다.

협회는 아래 제품을 권장하고 있다.

https://www.jabjaje.com/goods/goods_view.php?goodsNo=1000000534

부직포 :

 이 부직포는 쉽게 헤지는 얼룩무늬 부직포가 아닌 하얀색의 단색 부직포여야 한다. 외부 먼지와 함께 식물의 씨앗이 날라와서 뿌리는 내리는 것을 막는 역할이다.  조경용 또는 배수시트로 검색하면 많이 나오며, 협회에서는 "토용욕 300g" 부직포를 권장하고 있으며, "방근용부직포"도 허용된다.

쇄석 : 

 지붕 자체를 보호하는 역할이기도 하며, 지붕의 축열도 막아 주는 역할이고, 단열재 층이 태풍에 날라가지 않게 하기 위한 하중을 주는 역할이기도 하다.

쇄석은 지름 35~45mm 내외, 두께는 50mm 이상을 깔아 주면 된다.

잡석과 혼돈하지 말자. 잡석은 흙이 섞인 작은 자갈이다. 옥상에 사용하면 안된다.

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쇄석 위에 별도의 데크 등을 만들 수도 있다. 

이 때 핵심은, 데크를 위한 바탕면을 만들 때, 그냥 쇄석 위에 올려 놓는 다는 것이다.

즉 슬라브 등에 고정하지 않는다..

각파이프 하나 하나는 쇄석 위에서 울렁 울렁 될 수는 있으나, 전체를 다 조립하면 단단히 고정된다.

쇄석 대신에, 건식데크 마감도 유효하다. 

해외에서 많이 사용하는 페데스탈 데크라는 것인데, 원형의 플라스틱 소재를 돌리면 레벨이 조절되는 편리한 제품이다.

다만, 해외의 경우 우리나라와 다르게, 단열재의 표면이 꿀렁거리지 않는다. 이는 우리나라 시공품질이 낮아서가 아니라, 외단열의 구성 자체가 다르고 비용도 훨등히 높은 방식이기 때문이다.

<페데스탈데크 - 우리나라 지붕 상황과는 맞지 않는다.>
 

그러므로 방수상부외단열공법에서는 이러한 페데스탈 데크 보다는 쇄석위에 판석을 올리는 방법이 유효하다. 훨씬 견고하게 지지될 수 있을 뿐더러 비용도 더 저렴하기 때문이다.

또한 단독주택을 제외한 옥상에서 혹여 담배를 피우더라도 하부 쇄석층이 담뱃불을 막아 줄 수 있다는 장점도 있다.

이 때의 구성에서 달라지는 것은 쇄석의 지름 뿐이다.

위에 판석을 제대로 올리기 위해서는 쇄석의 지름이 10mm 내외가 되는 것이 좋기 때문이다. 

쇄석마감과 동일한 구성에서, 쇄석지름만 바꾸는 방식이 있고, 먼저 지름 40mm 내외의 쇄석을 올린다음 그 위에 다시 10mm 쇄석을 올리는 방법이 있을 수 있다.

최종 마감은 아래와 같은 모습이며, 페데스탈데크 용의 20T 타일을 깔더라도 방법은 같으나, 쇄석 위에 아래와 같은 제품을 올리고 석재타일을 까는 것도 좋은 방법이다.

https://www.jabjaje.com/goods/goods_view.php?goodsNo=1000000456

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그러면 완전하고 영구적인 방수층이 완성된다. 

물론 사람이 하는 일에 완전은 없기에, 방수층에 문제가 생기면 (무근콘크리트와는 다르게) 자갈층과 배수판 그리고 단열재를 그저 걷어 낸 후 방수를 보강하고, 분해의 역순으로 재조립을 하면 된다. 그래서 접착하지 않는 것이다.) 

방수상부외단열공법용 드레인

평지붕에서 빗물의 배수를 위한 제품은 아래 것을 사용하면 된다.

물론 유럽에서는 방수시트가 붙어 있는 전용 제품이 있으나, 우리나라는 아직 없기에 이 제품으로 응용을 해야 한다.

이 제품은 공동주택의 옥상 또는 세대 내의 발코니용 드레인 이며, 방수상부외단열공법에서 요구하는 1차, 2차배수를 가능하게 만든 제품이다. 물론 방수상부외단열공법을 염두에 두고 개발된 제품은 아니다.

시중에서 "높이조절 발코니 루프드레인"이라고 팔리는 제품이며, 꼭 이 제품이 아니더라도, 유사한 개념의 어떠한 PVC 제품이라도 상관없다.

간혹 주철재로 되어 있는 2차 배수 가능 제품이 있으나, 주철제품은 방수층과의 접합이 거의 안되기 때문에 해당 제품은 사용될 수 없다.

이 것을 이용한 설명은 아래 동영상을 참고 하면 된다.