지붕의 역할은 중요도 순으로 1. 비를 막아줘야함 2. 햇빛(UV)을 막아줘야함 3. 높은 단열성능 이라고 볼 수 있겠습니다.
1,2,3을 완벽하게 수행하면서 총 비용이 적게 들어가는 지붕을 만드는 것이 그렇게 간단한 문제가 아닙니다.

우리나라 대부분의 아파트나 빌라 주택의 평지붕의 모습. 우레탄계열 녹색 방수제에 의존하는 이런 지붕 시스템은 방수(배수), UV저항성,단열성능에 대한 이론적 기대 수명이 5년 정도로 비실용적으로 짧습니다.
애초에 유기물인 우레탄 방수제는 비 한방울 안맞고 구조체 균열 없이 햇빛만 받아도 5년 정도면 자외선에 의해 파괴될 수 밖에 없습니다. 처음 시공하는 비용은 저렴하고 간단하지만, 다시 재시공하는 비용은 매우 높아지며, 재시공을 거듭할 수록 시스템의 완성도도 급격하게 하락하게 됩니다.

Z30Haus에서의 지붕에 대한 요구사항은, "30년 이상의 수명을 가지는 가장 저렴한 지붕" 입니다. 너무 당연한 듯한 요구인데 10년이 아닌 "30년 이상"은 쉽지 않습니다. 일단 건축용 재료 중 "유기물"은 햇빛에 노출되었을 경우 10년 이상을 견디기 어렵기 때문에 기본적으로 30년 이상의 수명을 가지려면 "무기물"이어야 하고, 그 무기물이 유기물(대표적으로 페인트나 방수제)에 덮여있지 않아야 합니다.

여러가지 검토와 비용계산 등을 거쳐 지붕시스템의 구성을 잡았습니다 원래 외단열이 벽체에서 지붕까지 이어져 집 전체를 감싸는 구성을 하려고 했으나, 총 단열시공비용, 지붕재 위에 얹어질 태양광발전패널의 지지력 등의 검토 끝에 외단열을 포기하고, 그 대신 두께당 단열성능이 높은 closed cell spray foam 중단열로 패시브 하우스 지붕에 필요로 하는 단열성능(R60)을 확보하였습니다.

지난 포스팅에서 다뤘던 WRB 층이 벽체에서 지붕까지 열결되어 밀봉된 단일 레이어를 구성하고 있습니다. 원래 제조사에서 제시한대로 투습방수합판과 테이핑으로 완전한 방수기밀성능이 나와야 하나 실제로 그렇지 못하여 추가 테이핑과 STPE계열 실란트로 물방울이 부딪치는 테이핑 엣지부분을 추가 실링하여 물이 침투할 수 없는 "최후의 방수층"을 만들어 주었습니다.
다만, 이 "최후의 방수층"은 완벽한 방수기밀성능을 가지고 있지만, UV에 보호되지 않으면, 그 성능수명이 크게 단축될 수 있기에 실외에 노출될 수 없습니다.

WRB 층 위에 통기층확보를 위해 두께 38mm의 2x4각상을 시공합니다. 각상과 WRB층 사이에는 프로클리마 나이덱 테이프를 시공하여 각상고정용 스크류가 WRB층을 뚫고 고정되었을 때 피스구멍을 self sealing 하여 방수성능을 유지할 수 있도록 하였습니다.각상은 Rothblaas사의 140mm 접시머리 스크류로 지붕의 래프터에 3인치 이상 박히도록 하였고, 각상의 처마쪽 끝 부분은 장기적으로 빗물이나 눈으로 습기에 접촉시간이 길어질 수 있기에 방부 오일스테인을 흠뻑 발라주어 어느정도의 내수성을 보강하였습니다. 통기각상 위에 11T 동화 SSB 합판을 40mm 피스와 구조용 접착제로 부착하였습니다. SSB합판도 일반 OSB합판에 비해 높은 내수성능과 구조강도를 갖추고 있습니다.

SSB합판 위에 메인 지붕 방수층이라 할 수 있는 GIWS(Grace Ice and Water Shield) 자착식 방수시트를 시공하였습니다. GIWS는 합성고무화아스팔트재질의 두꺼운 방수시트로 일반 지붕용 방수시트가격의 거의 10배에 달하는 매우 고가의 제품이나, 독보적인 성능과 수명을 갖고 있어 눈물을 머금고(?) 구입하여 사용하였습니다.
인천공항, DDP 같은 대형 건축물의 지붕방수시트로도 대부분 GIWS가 사용됩니다.

GIWS를 시공한 후 약 한달 반 동안 장마와 폭우를 맞으며 완전한 방수성능은 확인. But, 표면이 직사광에 타들어가는 현상이 목격되었습니다. 앵? 최고의 지붕방수시트가 3달도 못버티네? 알아보니, 원래 GIWS가 외장재로 덮기 전 노출한도가 30일. ㅠㅠ 이보다 더 긴 노출한도를 가지는 제품은 GIWS HT(High Temp)라는 별도의 제품이 있다는 것을 알게 되었네요. 확인한 바 처럼 우리나라 기후에선 GIWS HT가 사용되어야 하는데 수입이 안되고 있는듯.. 다만, 타들어간 부분이 아스팔트층이 아닌 외부 PP보호시트층이라 본연의 방수기능에는 큰 문제가 없을 것으로 보고 다음 시공으로 넘어가기로 했습니다.

[지붕재의 선택]

가장 내구성과 수명이 입증된 지붕재는 무엇일까?
정답은 Standing seam Zinc roof (스탠딩심 징크 지붕)이라고 할 수 있겠습니다. 폭 40cm 정도의 지붕판을 용접이나 본딩 없이 판금으로 접어 연결하여 견고하고 내구성이 높으며, 물이 새 들어갈 이음새가 없습니다. 또한 견고한 스탠딩심이 있어 태양광 패널을 지붕을 뚫지 않고 스탠딩심에 견고하게 고정할 수 있다는 장점이 있습니다.

0.7mm 두께의 징크-티타늄 합금판을 거멀접기로 이어 결합시킨 지붕재 시공방법으로 19세기 프랑스 파리 대규모 재개발시기에서 부터 대량으로 사용되기 시작한 지붕재입니다. 지금도 파리와 유럽의 대도시 건물들 상당수가 이러한 징크 지붕이며, 최소 100년이 넘는 수명을 가지고 있음을 역사적으로 증명하고 있습니다.

이렇듯이 징크나 구리, 티타늄 지붕재는 지붕재로서 가장 높은 내구성을 가지고 있습니다만, 원판의 가격이 매우 고가라는 단점이 있습니다.

리얼징크?

우리나라에서도 이런 프랑스 파리의 지붕재와 비슷한 지붕을 흔히 볼 수 있는데요, 우리나라에서도 이런 지붕을 통상 "징크" 또는 "리얼징크" 지붕재라고 부릅니다.
그런데, 우리나라의 징크지붕의 90%이상은 프랑스 파리의 징크지붕과 전혀 다른 재질의 지붕재인데요.
원래의 징크는 아연 99.9% (나머지는 Cu, Ti)의 합금금속인데, 우리나라에서 "징크" 또는 "리얼징크"라 부르는 자재는 99.9% 철판에 아연을 도금한 "아연도금강판"에 도장을 하여 징크나 구리빛으로 채색을 한 "도장강판"을 징크 또는 리얼징크라고 부릅니다. 도대체 왜 이렇게 부르는지 모르겠습니다.

우리가 흔히 볼 수 있는 금속지붕은 실제 아연합금판이 아닌, 포스코나 동국제강에서 제조한 아연도금철판에 페인트를 도장한 도장강판입니다. 이 도장강판은 유럽의 징크합금지붕재에 비해 가격이 1/5 이하로 저렴합니다.
그럼 이 도장강판지붕의 수명은 프랑스 파리의 징크지붕 비교해서 어떨까?
지붕재의 수명을 지붕재가 뚤릴때 까지의 시간이 아닌 지붕재의 색상이 녹발생,페인트변색,페인트벗겨짐 등이 발생하는 기간으로 본다면 도장강판의 수명은 도장된 페인트의 수명을 따라간다라고 볼 수 있겠습니다.

포스코 GI-X 강판의 내식성성능 홍보자료. 강판 지붕재의 수명은 강판의 내식성보다는 도장수명을 따라갑니다.

정리하면,
1. 가장 내구성이 높은 지붕재는 징크나 구리재질로 최소 100년 이상의 수명을 가진다. (도장불필요)
2. 칼라강판은 철로만든 강판에 도장을 하여 징크나 구리처럼 보이게 제조된 제품이며, 수명(도장수명)은 10~30년이지만 가격이 징크나 구리에 비해 1/10 로 저렴하다.
3. 칼라강판의 수명은 금속재질이 아닌 도장재질의 영향을 가장 크게 받는다.

포스코(나 동국제강(럭스틸)이 제시하는 지붕재 수명은 최대 20년 제품과 30년 제품으로 도장재의 재질에 따라 두 종류로 나뉩니다. (아연도금강판 바탕판은 동일)

도장수명 10~20년 제품은 보통 SMP도장 (Silicone-Modified Polyester) 이며, 도장수명 30년 이상 제품은 PVDF도장 (Polyvinylidene Fluoride) 입니다.
PVDF도장은 통상 "불소도장"으로 불리며, 이 불소도장의 특징은 30~60년까지 유기화합물 중 가장 높은 내구성과 수명을 제공한다는 것입니다.

후라이팬의 논스틱 불소도장의 대명사가 듀퐁사의 테플론인 것 처럼 건축마감재용 불소도장인 Arkema사의 Kynar 브랜드가 보통명사 처럼 통용됩니다.

Zero30Haus는 최소 30년 이상의 수명을 목표로 하는데, 1번 옵션은 가격이 너무 높아 패스하고 2번 "칼라강판" 옵션에서 30년 이상의 수명을 가질 수 있는 PVDF 도장강판으로 선택하였습니다.

그러나 ㅠㅠ..
PVDF도장 칼라강판을 시중에서 구할 수가 없더군요. 유통되는 칼라강판은 99% SMP나 PE 계열 도장제품이고 PVDF도장 칼라강판은 포스코와 럭스틸 카탈로그에는 있으나 단독주택같은 소량판매는 안하고 최소 3km 정도의 대형건물에만 주문생산한다고..

대안을 찾던 중, 시중에 유통되는 알루미늄 지붕재는 칼라강판보다 2배 정도 비싸지만 대부분 PVDF 도장된 제품이 유통된다는 것을 알게 되었습니다.
알루미늄은 0.7mm 두께 알루미늄합금판에 불소도장을 한 제품으로 내식성능과 수명, 가격 등이 징크와 칼라강판의 중간정도로 30년 이상 수명요건을 만족하면서 구입가능한 가장 저렴한 지붕재로 알루미늄 지붕재를 선택하게 되었습니다.

금속지붕의 그 다음 중요 고려사항은 "판금작업"(Sheet Metal Work) 입니다. 금속지붕의 성능과 품질의 70%는 자재가 아닌 판금공의 손끝에서 결정된다는 것이죠..

이 문제는 제가 어떤 지식도 경험도 없는 영역이라 알음알음 업계의 소문과 평판 등을 참고하여 우리나라 금속지붕공사의 1세대라고 불리는 원진홈플랜에 의뢰하는 것으로 결정을 하였습니다.

원진홈플랜의 금속강판 시공사례. 일반적인 sheet metal 판금시공 보다 높은 평활도와 완성도의 마감품질을 확인할 수 있습니다.

원진홈플랜과의 여러차례 미팅을 통해 자사의 알루미늄 복합판넬인 에코렉스 제품을 추천받아 최종적으로 에코렉스 스탠딩 지붕재로 선택하고, 시공팀은 자사 최고의 시공팀을 투입해 주시기로 하였습니다.

지붕재 시공전에 각종 플래싱을 지붕재와 같은 재질(PVDF도장 0.7T 알루미늄)로 시공하였습니다. 모든 개구부는 예외 없이 플래싱 철저히 원칙

에코렉스는 일반 알루미늄시트보다 많이 무거워 크레인으로 자재를 올려야 했습니다.거멀접기 판금시공. 작업자의 숙련도와 코킹시공을 최대한 배재하고 판금작업으로만 지붕시스템을 완성하는 것이 중요.지붕처마밑의 소핏 통기구. 4cm 이상의 통기면적 확보 필요. 용마루쪽 배기구는 2cm 이상 필요.태양광패널용 공배관도 깔끔하게 커버링 시공한 모습

이렇게 하여 "30년 이상 수명을 갖는 경제적인 지붕시스템" 시공을 완료하였습니다.

[빗물받이 시스템]
건축물의 수명에 큰 영향을 주는 매우 중요한 건축요소가 거터(빗물받이) 입니다.
제가 사는 동네의 10년 이상 된 집들을 조사해 봤더니, 일반적으로 시공되는 금속제 거터는 거의 예외 없이 구멍이 나거나 눈,비 등에 의해 휘어 제기능을 발휘하지 못하고 있는 것을 발견할 수 있었습니다.
빗물받이가 아얘 없는 집은 예외 없이 벽체가 심하게 오염되어 있었고요.
빗물받이의 하자는 곧바로 누수, 벽체오염등의 집 전체에의 심각한 하자로 이어질 수 있습니다.

우리나라에서 일반적인 선홈통 모습. 70~80mm 폭의 사각 선홈통. 강도와 배수용량에 의문이 듭니다.거터가 숨겨진 히든거터. 깔끔한 외형이 장점인데, 누수위험성과 수리유지보수의 어려움이 큽니다.

지붕시공업체로 부터는 히든거터로 깔끔한 외형의 시공을 제안받았지만, 어글리해도 좋으니 유럽 DIN 규격에 맞춰 제작된 거터시스템으로의 시공으로 요구하였습니다.
DIN 규격에 맞춰 제작된 거터시스템은 공통적으로 우리나라의 일반적 빗물받이보다 2배 쯤 배수용량이 많고 더 두꺼운(강한)소재를 사용하고 있습니다. 이럴 수 밖에 없는 이유는, DIN 규격은 거터 성능용량을 산정시 해당 지역에 5년에 한번 정도 올 수 있는 5분간 폭우시 강우량에 대해 일반적 배수시스템이 수용할 수 있도록 규정하고 있는데, 이 규정대로 거터를 제작하면 우리가 보통 보는 거터보다 50%쯤 큰 거터여야만 한다는 것.

완제품 수입제품이 아닌 국내 생산 제품 중 DIN 거터규격에 맞는 유일한 제품인 선이인터내셔날의 BB거터

BB거터 시공사진. 실제로 시공된 BB거터를 직접 보고 만져보니, 매우 견고하여 안심하고 만족할 수 있었습니다.