KR101996068B1

KR101996068B1 - 잔디를 이용한 모듈형 옥상녹화 시스템의 판 구조 및 이를 포함하는 모듈형 옥상녹화 시스템

Info

Publication number: KR101996068B1
Application number: KR1020190003854A
Authority: KR
Inventors: 권태영; 국찬; 구학선; 신용규; 김재한
Original assignee: 주식회사 스마트아그로; 동신대학교산학협력단
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2019-07-03

Abstract

옥상녹화를 위한 모듈형 옥상녹화 시스템의 판 구조는 상면에 상방향으로 돌출되는 상부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 상부 배수 구멍을 구비하는 상부 판재, 상기 상부 돌출부에 의해 형성되는 끼움 공간에 끼워지는 필터 부재, 하면에 하방향으로 돌출되어 배수 통로를 형성하는 하부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 하부 배수 구멍을 구비하는 하부 판재, 그리고 상기 상부 판재와 상기 하부 판재 사이에 개재되어 상기 상부 판재와 상기 하부 판재에 각각 고정되고 물의 하방향 이동을 허용하도록 형성되는 단열 부재를 포함한다.

Description

잔디를 이용한 모듈형 옥상녹화 시스템의 판 구조 및 이를 포함하는 모듈형 옥상녹화 시스템{Board structure for modular green roof system using turf grass and modular green roof system including the same}

본 발명은 옥상녹화 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 모듈화된 옥상녹화 시스템을 구성하는 판 구조(board structure) 및 이를 포함하는 모듈형 옥상녹화 시스템에 관한 것이다.

옥상녹화는 도심 생태공간 창출, 경관향상, 휴식공간 제공, 홍수예방, 대기오염 및 수질오염 경감 등 다양한 공익적인 기능을 가진다.

특히, 최근에 기후변화로 인한 폭염일수가 증가하여 도심열섬 현상이 가중되고 있기 때문에 이로 인한 건축물 냉방에너지 사용량이 급증하여 직접적인 경제적 손실과 함께 폭염으로 인한 다양한 간접적인 사회문제를 발생시키고 있다.

상기와 같은 문제들의 해결방안으로 공히 건축물의 옥상녹화가 주요한 대안으로 제시되고 있다. 옥상녹화 기술은 토양의 깊이와 식물 종류에 따라 "중량형 옥상녹화", "경량형 옥상녹화", "혼합형 옥상녹화"로 나누어 진다(건축물녹화 설계기준, 2012, 국토해양부).

주로 공공기관 건축물에 많이 보급된 일명 "옥상정원" 또는 기술상으로는 "중량형 옥상녹화"의 경우 초본과 관목이 어우러지는 다양한 경관형성과 휴식공간 제공 등 많은 장점에도 불구하고 많은 양의 토양 (최소 20cm 이상)이 필요하고 하중(300kg/㎡)을 견딜 수 있는 건축물의 설계와 시공이 필요하다(건축물녹화 설계기준, 2012, 국토해양부).

그렇기 때문에 향후 시공 하자 발생이나 건축물 옥상에 유지보수가 필요할 때에는 관목과 토양을 걷어내야 하는 등의 어려움을 고려하여야 하고 이로 인한 많은 초기 설치비용과 유지관리비용이 필요하다.

상기와 같은 문제의 해결과 민간 건축물들로 옥상녹화를 확대하기 위하여 상대적으로 경제적인 "경량형 옥상녹화" 기술들(선행기술문헌 참조)이 개발되었는데 이는 모듈형 기술로 "중량형 옥상녹화"의 단점을 상당부분 개선하여 간편한 시공과 유지관리가 가능하게 되었다.

하지만 건축물 옥상 환경이 콘크리트 복사열로 인하여 하절기에는 옥상표면온도가60℃까지 상승하기 때문에 옥상표면에 인접하여 생육할 수 있는 식물종이 극히 제한되어 국내와 해외의 경우 "저관리 경량형 옥상녹화" 기술들은 대부분 다육식물인 "세덤류(Sedum)"를 적용하고 있다.

선인장과 같은 다육식물의 일종인"세덤류"는 식물 특성상 건조한 환경에 견딜 수 있으나 각각 단일 식물 개체로 식재 되기 때문에 식물밀도가 낮다. 그리고 "세덤류"는 배수가 용이한 비교적 건조한 토양기반을 필요로 한다. 이러한 식물생육 조건은 역설적으로 옥상녹화 본연의 홍수예방을 위한 수분보유와 건축물 에너지효율 측면에서는 "중량형 옥상녹화" 기술들에 비하여 상대적으로 효과가 떨어질 수밖에 없다. 또한 이러한 단점을 보완하기 위해서 선행기술 들은 물 확보를 위한 별도의 저장수단이나 풍압에 대비하여 건조한 토양과 식물을 보호할 수 있는 그물이나 보강자재의 설치를 추가로 필요로 한다. 특히, "세덤류"는 관상식물이기 때문에 밟히면 고사될 수 있어서 식재 공간 출입이 불가하므로 옥상 공간활용이 현저히 떨어진다.

상기와 같은 종래의 옥상녹화 기술들의 단점을 해결하기 위해서 잔디가 사용될 수 있다. 잔디를 옥상녹화에 적용할 시에는 단일 식물 개체를 식재하는 것이 아니고 소위 "뗏장"이라고하는 잔디 매트를 적용하므로 설치와 동시에 곧바로 매우 높은 식물 피복 밀도를 확보할 수 있다. 또한 5 cm 이하의 짧은 초장과 무수히 많은 뿌리들이 토양과 얽히는 잔디의 생육 특성은 풍압에 의한 토양 비산과 유실을 방지할 수 있다. 특히, 잔디는 밟아도 잘 죽지 않기 때문에 잔디를 이용하는 옥상녹화 시스템은 옥상 녹화지역을 사람이 출입할 수 있는 휴식공간으로 활용할 수 있는 장점이 있다.

잔디는 크게 추운 지방에서 사계절 녹색을 유지하는 한지형 잔디(소위, 서양잔디)와 더운 지방에서 생육하며 겨울철에는 노란색으로 휴면에 들어가는 난지형 잔디(소위, 한국잔디)로 크게 나뉠 수 있다.

잔디는 그 지역의 자연 환경에서 오랜 기간 적응된 품종들이 나라별 지역별로 존재한다. 이러한 측면에서 사계절이 뚜렷한 한국의 기후 조건에는 한국잔디가 적합하다. 하지만 잔디 생육에 필요한 인위적인 조건이 구성되면 어떠한 잔디 품종이든 가능할 수 있다.

잔디는 생명력이 뛰어나고 식물밀도가 높고 대량재배가 가능하기 때문에 가격이 저렴하여 많은 조경공사와 건설공사에서 사용되고 있다. 이러한 잔디가 "경량형 옥상녹화"에 활용되고 있지 못하는 기술적 이유는 다음과 같다.

(1) 많은 하중부하와 모듈화 구조에 어려움이 많음

(2) 생육 특성상 지속적인 수분보유가 필요함

(3) 식재된 토양 온도가 적절히 유지되어야 함

(4) 집중호우 시 적절한 배수로 인한 침수를 방지해야 함

(5) 독특한 생육특성에 맞는 영양관리가 필요함

상기와 같은 이유에 대한 해답은 토양에 있으며 상호 모순적이다. 잔디에 필요한 자연지반 조건에서 생육을 위한 최소 토심을 최소 30㎝ 이상으로 규정(조경설계기준, 2016, 국토교통부)하고 있는 바와 같이 잔디는 수분보유와 토양에 기반한 영양관리 의존도가 높은 생육 특성을 가지는 식물이기 때문이다.

하지만 "경량형 옥상녹화"에 있어서 잔디는 상기의 문제점과 조건들을 만족시킨다면 종래의 옥상녹화 기술들의 많은 단점들을 개선할 수 있으며, 건축물에너지 효율증가를 위한 옥상녹화에 획기적인 대안이 될 수 있는 효과가 매우 뛰어난 식물이다.

잔디를 이용한 "경량형 옥상녹화"를 위해서는 무엇보다 토양의 양을 획기적으로 줄여야 하며, 적은 양의 토양에서도 잔디생육에 필요한 수분조건 유지와 영양관리가 구비되어야 하며, 특히 옥상녹화의 필수 구성요소인 방근 및 배수와 토양유실 및 풍압에 대한 대책을 포함하면서도 전체적인 두께와 하중을 최소화해야 한다.

등록특허공보 제10-0885004호 (등록일자: 2009년02월16일) 등록특허공보 제10-1858661호 (등록일자: 2018년05월10일) 등록특허공보 제10-1055651호 (등록일자: 2011년08월09일) 등록특허공보 제10-0978633호 (등록일자: 2010년08월23일)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잔디를 이용한 옥상녹화 시스템을 구현할 수 있도록 하는 판 구조 및 이를 포함하는 모듈형 옥상녹화 시스템을 제공하는 것이다.

특히 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잔디를 이용한 경량형 옥상녹화 시스템의 구현이 가능하도록 저감된 무게를 가질 뿐만 아니라 방근, 배수, 토양유실 방지 등의 기능을 구현할 수 있는 판 구조 및 이를 포함하는 모듈형 옥상녹화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템의 판 구조는 상면에 상방향으로 돌출되는 상부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 상부 배수 구멍을 구비하는 상부 판재, 상기 상부 돌출부에 의해 형성되는 끼움 공간에 끼워지는 필터 부재, 하면에 하방향으로 돌출되어 배수 통로를 형성하는 하부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 하부 배수 구멍을 구비하는 하부 판재, 그리고 상기 상부 판재와 상기 하부 판재 사이에 개재되며 물의 하방향 이동을 위한 중간 배수 구멍을 구비하는 단열 부재를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 판 구조는 상기 상부 돌출부에 의해 형성되는 끼움 공간에 끼워져 고정되는 필터 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 끼움 공간과 상기 필터 부재는 각각 복수로 구비될 수 있으며, 상기 복수의 끼움 공간은 상기 상부 판재의 상면 상에 격자 형태로 배열될 수 있다.

상기 상부 배수 구멍은 복수로 구비될 수 있으며, 상기 복수의 상부 배수 구멍은 상기 복수의 끼움 공간에 각각 연결되도록 배열될 수 있다.

상기 상부 배수 구멍, 상기 중간 배수 구멍, 그리고 상기 하부 배수 구멍은 상하방향으로 적어도 부분적으로 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.

상기 상부 돌출부는 십자형 단위 돌출부를 포함할 수 있으며, 상기 끼움 공간은 이웃하게 배치되는 상기 십자형 단위 돌출부에 의해 형성될 수 있다.

상기 하부 돌출부는 상기 상부 돌출부와 상하 대칭인 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 하부 판재는 상기 상부 판재와 상하 대칭인 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 끼움 공간은 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 상기 필터 부재는 상기 끼움 공간과 동일한 직육면체 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템은 격자 형태로 서로 밀착되도록 배열되는 복수의 판 구조, 상기 복수의 판 구조 상에 형성되는 토양층, 그리고 상기 토양층에 식재되는 잔디를 포함한다. 상기 각각의 판 구조는 상면에 상방향으로 돌출되는 상부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 상부 배수 구멍을 구비하는 상부 판재, 상기 상부 돌출부에 의해 형성되는 끼움 공간에 끼워지는 필터 부재, 하면에 하방향으로 돌출되어 배수 통로를 형성하는 하부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 하부 배수 구멍을 구비하는 하부 판재, 그리고 상기 상부 판재와 상기 하부 판재 사이에 개재되며 물의 하방향 이동을 위한 중간 배수 구멍을 구비하는 단열 부재를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 토양층은 오르쏘규산 성분을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수의 판 구조를 배열하여 하부 구조를 형성하고 그 위에 토양층을 형성함으로써 모듈형 구조가 가능하며, 상부 판재에 끼워진 필터 부재에 의해 식물의 생육을 위한 안정적인 수분 공급이 가능하다. 또한 상부 판재와 하부 판재 사이에 배치되는 단열 부재에 의해 단열 기능이 향상될 수 있으며, 하부 판재의 하부에 구비되는 배수 통로에 의해 옥상 상면에 물이 고이지 않고 효과적으로 배출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템의 판 구조의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템의 판 구조의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에서 필터 부재가 제거된 상태의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템의 분해도이다.
도 5는 도 4의 모듈형 옥상녹화 시스템을 구성하는 개별 판 구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템이 옥상에 설치된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템의 단열 효과에 대한 실험 결과를 보여준다.
도 8은 도 7의 실험과 동일한 대상을 건축물 모형에 적용하여 냉방 후 냉방효율을 실험한 결과를 보여준다.
도 9는 도 7의 실험과 동일한 대상을 건축물 모형에 적용하여 난방 후 난방효율을 실험한 결과를 보여준다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 모듈형 옥상녹화 시스템은 옥상녹화를 위해 옥상에 설치될 수 있으며 복수의 판 구조의 조합에 의해 모듈형 구조를 갖는다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 판 구조(1)는 상부 판재(10), 하부 판재(20) 그리고 단열 부재(30)를 포함한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 단열 부재(30)는 상부 판재(10)와 하부 판재(20) 사이에 개재되며, 이에 의해 하부 판재(20), 단열 부재(30) 및 상부 판재(10)이 차례로 적층되는 적층 구조가 형성된다. 단열 부재(30)는 상부 판재(10)의 하면과 하부 판재(20)의 상면에 각각 접촉하는 상태로 고정될 수 있다. 예를 들어, 단열 부재(30)는 임의의 방식으로 상부 판재(10)와 하부 판재(20)에 고정될 수 있으며 예를 들어 접착제에 의해 상부 판재(10)과 하부 판재(20)에 각각 고정될 수 있다.

상부 판재(10)는 그 상면(11)에 상방향으로 돌출되는 상부 돌출부(12)를 구비한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 돌출부(12)는 대략 십자(+) 형상을 가질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 판 구조(1)가 격자 형태로 배열되어 모듈형 옥상녹화 시스템을 형성할 수 있기 때문에, 상부 돌출부(12) 중 모서리에 배치되는 것은 십자 형상의 이등분한 것에 해당하는 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 상부 돌출부(12) 중 꼭지점에 배치되는 것은 십자 형상의 사등분한 것에 해당하는 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 의해 격자 형태로 배열된 복수의 판 구조(1)에 의해 십자 형상에 복수의 돌출부가 격자 형태로 배열될 수 있다. 상부 돌출부(12) 사이의 공간은 물의 이동 통로로 작용할 수 있을 뿐만 아니라 뒤에서 설명할 필터 부재(40)가 배치되는 공간을 제공하고 필터 부재(40)의 형상을 유지하는 역할을 할 수 있다. 본 실시예에서 상부 돌출부(12)는 확장과 연결성을 고려하여 이러한 형상을 갖도록 구성되었으나, 상부 돌출부의 형상을 이에 한정되지 않으며 필터 부재(40)의 형상 유지 및 보호할 수 있는 임의의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

상부 판재(10)는 상하로 관통되는 상부 배수 구멍(13)을 포함할 수 있다. 상부 배수 구멍(13)은 상부 판재(10)의 상면에 고이는 물이 아래로 이동할 수 있도록 상부 판재(10)의 상면(11)과 하면(14)을 연결하도록 형성될 수 있다. 상부 배수 구멍(13)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상부 돌출부(12) 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어 상부 배수 구멍(13)은 5 mm 내지 30 mm의 직경을 갖도록 형성될 수 있으며, 상부 배수 구멍(13)의 개수와 크기는 설치 지역의 강우 특성과 건축물의 옥상 배수 상태에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상부 판재(10)는 좋은 성형성을 가지면서도 가벼운 하중을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상부 판재(10)는 가벼운 하중을 위해 플라스틱 수지(LDPE, HDPE, PP, PS 등)으로 형성될 수 있으며 하중을 보다 줄이기 위해 발포 플라스틱 수지가 사용될 수 있다. 구체적인 예로, 상부 판재(10)는 발포 폴리스티렌(EPS, Expanded Polystyrenes), 발포 폴리프로필렌(EPP, Expanded Polypropylenes) 등으로 형성될 수 있으며, 특히 내구성 및 강도 형상 유지의 측면에서 우수한 특성을 가지는 발포 폴리프로필렌(EPP, Expanded Polypropylene)으로 형성될 수 있다.

상부 판재(10)의 상부 돌출부(12)는 뒤에서 설명할 필터 부재(40)가 끼워지는 끼움 공간(15)을 형성할 수 있다. 상부 판재(10)는 끼움 공간(15)에 끼워지는 필터 부재(40)가 답압에 의해 물리적 손상을 받는 것을 방지할 수 있도록 끼움 공간(15)이 사람의 일반적인 발 크기보다 작은 크기, 예를 들어 100 mm 내지 200 mm 길이의 변을 가지는 정사각형의 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 이때 상부 돌출부(12)의 높이는 수분보유에 필요한 필터 부재(40)의 부피에 따라 20 mm에서 50 mm 사이로 구성될 수 있다.

또한 상부 판재(10)는 위에서 설명한 필터 부재(40)의 모양을 유지할 수 있도록 하는 끼움 공간(15)을 형성하는 기능, 배수를 위한 상부 배수 구멍(13)을 형성하는 기능 외에 잔디 뿌리가 건축물 옥상과 방수 표면으로 침범하는 것을 방지하는 방근 기능을 수행할 수 있다. 기존에는 방근 기능을 위해 별도의 시트를 설치하기도 하지만 본 발명에서는 상부 판재(10)가 강도와 내구성이 강한 재질로 형성되기 때문에 물리적으로 구조적인 잔디 뿌리의 침투를 차단할 수 있다.

하부 판재(20)는 그 하면에서 하방향으로 돌출되어 형성되는 하부 돌출부(22)를 구비한다. 하부 돌출부(22)는 하부 판재(20)의 평형을 유지하는 기둥의 역할을 수행함과 동시에 그 사이에 배수 통로(21)을 형성한다. 이때, 하부 판재(20) 및 하부 돌출부(22)는 다양한 형태로 형성될 수 있지만 상부 판재(10) 및 상부 돌출부(12)와 동일한 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 즉 하부 돌출부(22)는 상부 돌출부(12)와 상하 대칭을 이루도록 형성될 수 있으며, 하부 돌출부(22)는 상부 돌출부(12)와 동일하게 "+" 자 형태를 가질 수 있고 복수의 하부 돌출부(22)가 격자 형태로 배열될 수 있다.

하부 판재(20)는 상하로 관통되는 하부 배수 구멍(23)을 포함할 수 있다. 하부 배수 구멍(23)은 하부 판재(20)의 상면에 고이는 물이 아래로 이동할 수 있도록 하부 판재(20)의 상면과 하면을 연결하도록 형성될 수 있다. 하부 배수 구멍(23)은 하부 돌출부(22) 사이에 형성될 수 있다.

하부 판재(20)는 위에서 설명한 상부 판재(10)를 형성하기 위한 재료 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 경제성을 위해, 상부 판재(10)과 하부 판재(20)는 동일한 부재일 수 있으며, 상부 판재(10)는 돌출부가 위를 향하도록 배치되고 하부 판재(20)은 돌출부가 아래를 향하도록 배치될 수 있다. 상부 판재(10)와 하부 판재(20)가 동일한 부재로 형성됨으로써 옥상녹화 시스템을 구성하기 위한 비용이 저감될 수 있다.

단열 부재(30)는 상부 판재(10)과 하부 판재(20) 사이에 개재되어 상부 판재(10)과 하부 판재(20)에 각각 고정된다. 단열 부재(30)는 물의 하방향 이동을 허용하도록 형성된다. 도 2 및 도 6을 참조하면, 단열 부재(30)는 상하로 관통되는 중간 배수 구멍(33)을 포함한다. 중간 배수 구멍(33)은 상부 판재(10)의 상부 배수 구멍(13) 및 하부 판재(20)의 하부 배수 구멍(23)과 상하방향으로 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 이에 의해 상부 판재(10) 위에 고이는 물이 상부 배수 구멍(13), 중간 배수 구멍(33), 및 하부 배수 구멍(23)을 차례로 통과하여 아래로 배출될 수 있다.

균일한 단열 성능을 제공할 수 있는 단열 부재(30)가 구비되기 때문에, 건축물의 정량적인 에너지 효율의 증가가 담보될 수 있으며 또한 건축물의 콘크리트 옥상 표면에서 발생하는 복사열을 차단하여 잔디 생육에 가해지는 열 스트레스를 줄일 수 있는 토양 온도의 유지가 담보될 수 있다.

단열 부재(30)는 우수한 단열 특성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 단열 부재(30)는 발포 폴리스티렌(EPS), 압출 폴리스티렌(XPS, Extruded Polystyrenes), 폴리우레탄(PUR, Polyurethane) 또는 폴리이소시아누레이트(PIR, Polyisocyanurate) 계열의 경질 폴리우레탄 폼, 그라스울 등으로 형성될 수 있으며, 특히 열전도율이 낮아 에너지 절감 효율이 뛰어나고 화재에 강할 뿐만 아니라 우수한 내구성을 갖는 PIR계열의 경질 폴리우레탄 폼으로 형성될 수 있다.

단열 부재(30)는 도면에 도시된 바와 같이 판재 형태로 형성될 수 있으며, 상부 판재(10)와 하부 판재(20)에 접착 방식으로 구성되거나 상부 판재(10)와 하부 판재(20) 사이에서 직접 발포시켜 결합하는 방식으로 구성될 수 있다. 단열 부재(30)가 접착 방식으로 구성되는 경우에는 압출 폴리스티렌으로 형성될 수도 있다. 단열 부재(30)의 두께는 사용자의 요구와 기후 환경을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어 단열 부재(30)는 20 mm 내지 200 mm 사이의 두께를 가질 수 있다.

필터 부재(40)는 상부 돌출부(12)에 의해 형성되는 끼움 공간(15)에 끼워진다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 끼움 공간(15)이 격자 형태로 배열될 수 있고, 복수의 필터 부재(40)가 복수의 끼움 공간(15)에 각각 삽입되어 고정된다. 끼움 공간(15)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 필터 부재(40)도 끼움 공간(15)과 동일한 직육면체 형상을 가질 수 있다. 필터 부재(40)는 물의 보유를 통한 보수 기능을 갖도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 필터 부재(40)는 끼움 공간(15)에서 미세한 필터의 연속 공극으로 물의 표면 장력을 이용하여 물리적인 보수 기능을 갖도록 구성될 수 있다. 또한 필터 부재(40)는 필요에 따라 그 하부에 위치하는 하부 배수 구멍(23)을 통한 토양 입자의 유실 방지 및 여과 기능을 구현할 수 있도록 미세 공극을 갖도록 구성될 수 있다. 또한 필터 부재(40)는 필요에 따라 그 하부에 위치하는 하부 배수 구멍(23)으로 잔디 뿌리가 침투하는 것을 방지하는 기능을 구현할 수 있도록 적절한 강도와 공극을 갖도록 구성될 수 있다. 필터 부재(40)는 이러한 여러 기능을 수행할 수 있도록 미세한 연속 공극을 가지는 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 멜라민 폼(Melamine foam), 폴리우레탄 폼, 암면 등으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템은, 도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 위에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 판 구조(1)를 서로 밀착되게 격자 형태로 배열하고 그 위에 토양층(100)을 형성하고 토양층(100)에 잔디(200)를 식재하여 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템은 방수 도막(301)이 형성되는 옥상 콘크리트 구조물(300) 상에 복수의 판 구조(1)가 배열되어 하부 구조가 형성될 수 있고, 하부 구조 상에 토양층(100)과 잔디(200)이 차례로 놓일 수 있다. 여기서 잔디(200)는 다수의 잔디 개체로 이루어지는 잔디 매트 형태일 수 있으며 잔디 뿌리에 붙은 흙을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 십자 형상의 상부 돌출부(12)에 의해 의해 형성되는 끼움 공간(15) 사이에는 토양층(100)의 일부를 수용하는 토양 수용 공간(16)이 구비된다. 즉 토양 수용 공간(16)은 끼움 공간(15)에 끼워진 필터 부재(40)의 측면을 접하게 되고 이에 의해 잔디(200)가 식재되는 토양 층(100)이 필터 부재(40)의 상면뿐만 아니라 측면에도 접하게 되며 그에 의해 잔디(200)가 필터 부재(40)에 함유된 수분을 보다 효과적으로 흡수할 수 있다.

토양층(100)은 잔디의 생육에 적절한 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 잔디(200)가 대략 20 mm 정도의 두께를 가질 수 있으며 토양층(100)은 대략 50 mm 정도의 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 잔디의 생육에 특히 적합한 배합 토양으로 토양층(100)을 형성함으로써 토양층(100)의 두께를 줄이면서도 잔디의 생육이 가능하도록 한다. 잔디가 바로 흡수할 수 있는 pH 7 내지 9 사이의 오르쏘규산(Ortho Silicic Acid)을 배합 토양에 첨가함으로써 작은 양의 토양에서도 충분한 잔디 생육이 유지될 수 있다. 예를 들어, 토양층(100)은 코코피트, 피트모스 및 왕겨숯 중 어느 하나 이상을 포함하는 유기물원 20 내지 40 중량%, 화산석류, 난석류 등의 완효성 규산원 50 내지 80 중량%를 포함하는 토양 재료로 형성될 수 있으며, 토양 재료에는 질소 고정과 효율적인 이용을 위하여 제올라이트 10 중량% 정도가 첨가될 수 있다. 또한 토양 재료에 위에서 설명한 오르쏘규산이 약 1 중량% 정도가 첨가될 수 있다. 또한 토양 재료는 필터 부재(40)를 통한 유실이 방지될 수 있도록 일정 크기 이상의 입도, 예를 들어 3 내지 9 mm의 입도를 가지도록 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 옥상녹화 시스템에 의한 단열 효과를 확인하기 위한 실험 결과를 보여준다. 실험에 사용된 옥상녹화 시스템은, 상부 판재와 하부 판재는 20 mm의 두께를 가지는 몸체와 그에 형성된 20 mm의 두께를 가지는 돌출부를 포함하며, 단열 부재는 50 mm의 두께를 가지고, 토양층은 상부 판재 돌출부의 상면으로부터 50 mm의 두께를 가지며, 잔디의 뿌리 그리고 뿌리와 함께 붙은 흙은 총 20 mm의 두께를 가지도록 형성되었다. 도 7의 (a)는 하절기(7월)에 실험한 결과를 보여주며 (b)는 동일한 조건은 동절기(11월)에 실험한 결과를 보여준다. 세로 축은 실내 온도이며 가로 축은 네 가지 실험 대상을 나타낸다. 옥상의 피복을 달리하여 실험을 하였으며, 가로 축의 "1"은 대기 온도, "2"는 일반적인 콘크리트, "3"은 일반적인 단열재(200mm 두께의 EPS)를 적용한 경우, "4"는 본 발명의 실시예에 따른 옥상녹화 시스템을 적용한 경우를 나타낸다. 먼저, (a)의 실험 결과에 따르면, 일반적인 콘크리트의 경우 대기온도의 변화와 유사한 온도 변화를 보이는 반면, 잔디를 이용한 본 발명의 옥상녹화 시스템을 적용한 경우(처리구) 일반적인 단열재를 적용한 경우와 유사하게 대기온도의 변화와 관계없이 대략 2℃ 정도의 온도 변화를 나타내는 것으로 나타났으며 최고 온도는 일반적인 콘크리트에 비해 8℃ 정도 낮은 것으로 나타났다. 또한 (b)의 실험 결과에 따르면 (a)의 실험 결과와 유사하게 일반적인 콘크리트 피복 건축물의 경우 외부 온도의 변화와 유사한 온도 변화를 나타내는 반면, 본 발명의 옥상녹화 시스템을 적용한 경우 일반적인 단열재를 적용한 경우와 유사하게 작은 온도 변화를 갖는 것으로 나타났다. 이러한 실험 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 옥상녹화 시스템이 적용된 경우 하절기 뿐만 아니라 동절기에도 우수한 단열 효과를 갖는 것으로 나타났으며 일반적인 단열재와 유사한 수준의 단열 효과가 있는 것으로 나타났다.

한편, 도 8 및 도 9는 도 7의 실험에 사용된 것과 동일한 대상을 건축물 모형에 적용한 상태에서 냉방, 난방을 각각 실시한 후 냉방효율 및 난방효율을 측정한 결과를 보여준다. 도 8을 참조하면, 폭염기간 건축물 모형에 냉풍기를 통한 간이 냉방을 실시한 후 냉방효율을 실험한 결과, 일반 콘크리트 옥상 건축물은 실내온도가 떨어진 후 약 4시간 만에 대기온도와 평형이 되었지만 본 발명의 실시예에 따른 옥상녹화 시스템이 적용된 처리구는 냉방이 오랜 시간 유지하는 것으로 나타났다. 상대적이지만 건축물의 냉방 에너지 절감량은 도 8에서 파란색 빗금으로 표시된 부분에 해당하는 것으로 볼 수 있다. 또한 도 9를 참조하면, 건축물 모형 시설에 히터를 설치하여 30분간 가동한 후 실내 온도가 유지되는지를 살펴본 결과, 콘크리트 옥상은 대기온도 저하에 따라 그대로 온도가 감소하였지만 본 발명의 실시예에 따른 옥상녹화 시스템이 적용된 처리구는 실내 온도를 상당 부분 유지하는 것으로 나타났다. 상대적이지만 건축물의 난방 에너지 절감량은 도 9에서 붉은색 빗금으로 표시된 부분에 해당하는 것으로 볼 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모듈형 옥상녹화 시스템은 복수의 판 구조(1)를 배열하여 하부 구조를 형성하고 그 위에 토양층(100)을 형성함으로써 모듈형 구조가 가능하며, 상부 판재(10)에 끼워진 필터 부재(40)에 의해 잔디(200)의 생육을 위한 안정적인 수분 공급이 가능하다. 또한 상부 판재(10)와 하부 판재(20) 사이에 배치되는 단열 부재(30)에 의해 단열 기능이 향상될 수 있으며, 상하로 연결되는 배수 구멍에 의해 배수가 가능하며 하부 판재(20)의 하부에 구비되는 배수 통로(21)에 의해 옥상 상면에 물이 고이지 않고 효과적으로 배출될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

1: 판 구조
10: 상부 판재
11: 상면
12: 상부 돌출부
13: 상부 배수 구멍
14: 하면
15: 끼움 공간
20: 하부 판재
21: 배수 통로
22: 하부 돌출부
23: 하부 배수 구멍
30: 단열 부재
33: 중간 배수 구멍
40: 필터 부재
100: 토양층
200: 잔디

Claims

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격자 형태로 서로 밀착되도록 배열되는 복수의 판 구조,
상기 복수의 판 구조 상에 형성되는 토양층, 그리고
상기 토양층에 식재되는 잔디
를 포함하고,
상기 각각의 판 구조는
상면에 상방향으로 돌출되는 상부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 상부 배수 구멍을 구비하는 상부 판재,
상기 상부 돌출부에 의해 형성되는 끼움 공간에 끼워지는 필터 부재,
하면에 하방향으로 돌출되어 배수 통로를 형성하는 하부 돌출부를 구비하며 상하로 관통되는 하부 배수 구멍을 구비하는 하부 판재, 그리고
상기 상부 판재와 상기 하부 판재 사이에 개재되며 물의 하방향 이동을 위한 중간 배수 구멍을 구비하는 단열 부재
를 포함하고,
상기 끼움 공간과 상기 필터 부재는 각각 복수로 구비되며,
상기 복수의 끼움 공간은 상기 상부 판재의 상면 상에 격자 형태로 배열되고,
상기 상부 배수 구멍은 복수로 구비되며,
상기 복수의 상부 배수 구멍은 상기 복수의 끼움 공간에 각각 연결되도록 배열되고,
상기 상부 배수 구멍, 상기 중간 배수 구멍, 그리고 상기 하부 배수 구멍은 상하방향으로 적어도 부분적으로 서로 중첩되도록 배치되며,
상기 상부 돌출부는 십자형 단위 돌출부를 포함하며,
상기 끼움 공간은 이웃하게 배치되는 상기 십자형 단위 돌출부에 의해 형성되고,
상기 십자형 단위 돌출부는 상기 끼움 공간 사이에 배치되는 토양 수용 공간을 형성하도록 구성되며,
상기 필터 부재는 토양 입자의 유실 방지를 위한 여과 기능 및 물을 함유하는 보수 기능을 갖도록 미세한 연속 공극을 갖는 멜라민 폼, 폴리우레탄 폼 또는 암면으로 형성되는
모듈형 옥상녹화 시스템.
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제10항에서,
상기 하부 돌출부는 상기 상부 돌출부와 상하 대칭인 형상을 갖도록 형성되는 모듈형 옥상녹화 시스템.
제10항에서,
상기 하부 판재는 상기 상부 판재와 상하 대칭인 형상을 갖도록 형성되는 모듈형 옥상녹화 시스템.
제10항에서,
상기 토양층은 오르쏘규산 성분을 포함하는 모듈형 옥상녹화 시스템.