KR101345676B1 - 담수층이 형성된 블록조립식 황토지붕 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

건물 옥상층의 표면 위에 도포되는 방수층(30)과, 바둑판 형태로 방수층(30)위에 다수 개 배열되어 다각형 구획(60)들을 형성하는 모서리블록(20)과, 다각형 구획(60)에 안착되는 다수 개의 덮개블록(10) 및 덮개블록(10)과 방수층(30) 사이의 공간 일부가 물로 채워져 형성되는 담수층(40)을 포함하여 구성되는 블록조립식 황토지붕 및 그 시공방법이 개시된다. 본 발명은 냉각효과를 발휘하는 담수층을 건물옥상에 형성시키되 담수층 냉각방식의 단점인 증발손실과 습기방출을 억제할 수 있도록 흡습성과 통기성이 뛰어난 황토를 차광용 블록형태로 덮어씌워 구성한 제습구조의 단열 지붕에 관한 것으로서, 순수황토의 고밀도 다공 구조에 의한 높은 단열능력과, 상당량의 수분흡수능력을 보유한 이중구조의 단열 지붕이 구현된다. 본 발명에 따르면 종래의 석재블록이나 토양층을 이용한 담수식 이중지붕에 비해 더운 여름철 낮에 담수공간에 저장된 냉각용수의 증발을 황토블록이 효과적으로 흡수하였다가 밤 시간대에 이슬 맺힘으로 다시 토해놓을 수 있으므로 주위 환경의 고온다습화가 억제되는 효과가 있다.

Description

담수층이 형성된 블록조립식 황토지붕 및 그 시공방법{Roof structure and construction method which are made of yellow soil bricks and water layer}

본 발명은 냉각효과를 발휘하는 담수층을 건물옥상에 형성하여 건물을 냉각시키되 담수층 냉각방식의 단점인 증발손실과 습기방출을 억제할 수 있는 건축시공 구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 담수층 위로 흡습성과 통기성이 뛰어난 황토를 차광용 블록형태로 덮어씌워 구성한 제습구조의 단열 지붕에 관한 것이다.

(기술배경 1.) 최근 전 지구적인 이상기후현상에 의해 거의 모든 지역에서 여름에는 더욱 더워지고, 겨울에는 더욱 추워지는 경향이 심해지고 있다. 더구나 날이 갈수록 에너지부족이 심화되어 예전처럼 건물 냉난방에 많은 에너지를 소비할 수 없는 형편이다. 모든 건축물은 기초공사단계에서부터 충분한 냉난방 기능과 단열기능을 보유할 수 있도록 설계 및 시공되어야 하지만 현실적으로 비용이나 시공기간 등 제반 여건의 불비로 인해 불충분한 상태로 완공되는 건물이 더욱 많다.

전기나 석유에너지를 사용하지 않고 건물의 옥상층이나 지붕을 구조적으로 단열 또는 냉각시키는 방법으로, 녹화용 식생대(토양층) 아래에 담수 공간(또는 담수층)을 형성하여 태양열을 차단하는 지붕 시공방법이 있다.

아래 소개한 선행기술 문헌(1)이 바로 그것인데, 이를 살펴보면 건물 옥상 바닥에 깔린 방수시트로 담수공간을 확보하고 그 위에 일정 높이를 띄워 토양층을 형성시킨 것이 특징이다. 이러한 구조는 재배식물에 지속적인 수분 공급을 가능하게 해주면서도 토양층에 의해 차광된 담수층은 태양열에 가열되지 않으므로 뛰어난 건물 냉각효과를 발휘한다.

이때 최상부의 흙으로 된 토양층, 즉 식물재배층은 필요에 따라 문헌(2), (3)과 같이 조립식 석재블록으로 대체할 수 있다. 이렇게 하면 진흙이나 흙먼지가 발생하지 않아 건물옥상의 관리가 한결 쉬워지며 다소 제한적이지만 수경재배 방식으로 녹지공간을 유지할 수 있다.

(기술배경 2.) 친환경 건축자재로 널리 사용되고 있는 황토는 인체에 유익한 원적외선과 음이온을 방출하는 것으로 알려져 있다. 원적외선은 적당한 강도로 인체에 지속 작용 시 혈액 순환과 노폐물 배출을 촉진하며, 음이온은 주위의 각종 오염원으로부터 방출된 양이온을 흡착하여 중화시키므로 공기정화의 효과가 있다.

이 같은 좋은 효능을 갖고 있는 황토는 천연 다공성 재질이라 습기를 머금었다가 배출하는 성질(흡습성)과 공기를 흡입하였다가 배출하는 성질(통기성) 또한 매우 뛰어난 특성이 있다. 이 같은 특성은 블록 또는 벽돌 형태로 성형된 후에도 여전히 남아 있어 습도조절용 내장재와 단열재로 매우 효과적이다.

즉, 높은 구조강도가 필요하지 않은 건물 내장재로서의 황토벽돌(블록)은 황토가루가 미소하게 지속 발생되는 것을 제외하면 단점을 거의 찾아볼 수 없는 매우 좋은 재료이다. 그러나 건물 외장재로서의 황토블록은 자신의 장점인 다공성 구조가 심각한 약점이 된다. 무엇보다도 자체 결합력이 약해 통상의 시멘트벽돌보다 강도와 경도가 낮고 그로 인해 작은 하중에도 쉽게 깨지거나 금이 갈 수 있다. 또한 오랫동안 습기에 노출되거나 우천시에 표면이 쉽게 물러지거나 부스러지는 단점이 있다.

위와 같은 문제를 해결하기 위해,---- 황토를 벽돌 형태로 건물 외벽에 적용할 경우에는 시멘트, 모르타르 등 무기질 결합제를 늘리거나 또는 마사토나 화강암부스러기 등 결합유도용 입자의 비율을 늘려서 강도를 높이기도 한다.

문헌(4)는 건물외장용 구조재로 사용하기 위한 황토 조성물과 블록성형방법에 관한 것으로서 마사토 또는 화강토 8~40 중량%, 황토 42~70 중량% 및 무기질계 결합재 0.1~20 중량%를 혼합한 다음, 혼합된 결과물에 물 0.1~8 중량%와 고화제 0.1~15 중량%를 혼합하여 황토 조성물을 얻고, 이를 교반기로 믹싱하여 성형몰드에 타설한 다음 진동 압입하여 황토 블록으로 성형하며 이후 양생을 거쳐 원하는 강도의 황토대리석 블록을 얻는 기술을 소개하고 있다.

그러나 문헌(4)와 같이 황토에다 다른 성분의 함량비율을 높일수록, 황토의 다공질 구조에 의한 흡습성, 단열성, 통기성 등은 점차 사라져서 그 고유한 효능은 떨어지기 마련이다.

(1) 한국등록특허 10-1070867호 방수, 방근, 방음, 및 단열기능을 확보하는 건물옥상 조경방법 (2) 한국등록특허 10-1303251호 무관수 경량 옥상 녹화블록 (3) 한국등록특허 10-0960460호 식생용 담수블록 (4) 한국등록특허 10-0962107호 황토 블록용 조성물 및 이를 이용한 황토 블록의 제조방법

여름철에 작열하는 태양광에 의해 건물내부 온도상승은 매우 심각하며 이는 냉방용 전력의 과소비로 이어지고 있다. 그러나 고온 다습한 한국의 여름 기후에서 냉방용 기기의 과다 사용은 에너지절약 문제와 무관하게 더위해소에 그다지 좋은 효과를 거두기 어려운데, 왜냐하면 냉각작용을 수행하는 냉매를 응축시킨 다음에 이를 식히는 과정에서 응축열에 의한 뜨거운 습기의 배출이 과도하여 주변 대기를 더욱 불쾌한 상태로 만들고 주거지역 전체의 고온다습화를 더욱 악화시키기 때문이다.

따라서 여름철에 습도에 의한 악영향까지 고려한 주거환경 개선을 위해서는 애초에 태양열에 의한 건물가열이 최소화되도록 건물의 단열과 냉각구조를 향상시키는 데에 노력하는 것이 좋다.

앞서 소개한 문헌(1)의 옥상녹화 기술을 살펴보면, 건물옥상의 방수표면 위에 형성된 담수층으로부터 방출되는 습기를 그 위의 토양층이 흡수하는 구조로 되어 있다. 이는 습도를 높이지 않고 태양열에 의한 건물가열을 막는 데에 효과적인 구성이다. 그러나 실질적으로 건물옥상 전체를 토양으로 덮을 수 없으므로 제한적인 단열만이 가능하며, 특히 토양층이 강풍과 폭우에 취약하여 관리가 어렵고 유지비용이 많이 든다는 단점이 있다.

위의 단점은 문헌(2)와 문헌(3)과 같이 토양층 대신 석재블록을 사용하면 대부분 해소된다. 그러나 석재블록은 무엇보다도 습기를 전혀 흡수하지 못하므로, 고온 다습한 여름철에는 담수층에서 활발하게 증발되는 수분으로 인해 건물 근처의 불쾌지수는 더욱 올라갈 수 밖에 없다.

이 같은 문제는 문헌(4)의 고강도 황토블록으로도 해소되기 어렵다. 주지하는 바와 같이 황토블록에다 강도를 보강하기 위한 석재나 시멘트 재료 혼합은 특유의 다공성 구조를 망가뜨리므로 황토 본연의 습기흡수/배출 기능에 큰 방해물로 작용한다.

본 발명은 상술한 기술배경 1.과 기술배경 2.에 소개된 기본 기술을 절묘하게 결합하여 각 기술의 장점은 살리고 단점은 최소화한 복합기술로서, 구체적으로는 담수층 위를 저강도의 황토블록으로 덮어 증발습기를 흡수하기 위한 것이다.

상기한 기술과제를 해결하기 위한 주요 기술착안으로서, 본 발명은 담수층 위를 충분한 수분흡수가 가능한 황토 주성분의 덮개블록(10)으로 덮되, 담수층과 황토 덮개블록 사이는 물에 잘 견디는 방수 재질의 모서리블록(20)을 다수 개 배치하여 덮개블록(10)을 지지하는 교각과 같은 역할을 하도록 하였다.

덮개블록(10)은 71중량%~95중량%의 황토를 함유하도록 성형되며, 구체적으로는 5% 이하의 결합제(시멘트 성분)을 포함하는 것이 좋다. 또한 고화제의 사용은 최소화되며 통상의 건물외장용 황토벽돌과 같이 단단한 형태의 탁한 붉은색이 아니라, 마치 진흙을 막 굳힌 것 같은 자연스러운 황갈색의 황토색에 말랑말랑한 듯한 표면질감을 가져야 한다.

위와 같이 통상의 외장용 황토벽돌보다 황토 비율을 크게 높인 본 발명의 덮개블록(10)은 불로 구워내거나 고화제에 의한 급속양생이 아닌 그늘에서 오래 건조시킨 자연 양생으로 제조될 수 있으며 통상의 시멘트 블록보다 강도와 표면경도가 크게 낮으므로 이 같은 구조적 약점를 보완하는 독특한 형상으로 성형될 필요가 있다.

상기 주요 기술착안을 뒷받침하는 추가적인 기술착안으로서 덮개블록의 높은 황토비율로 인한 강도저하 문제를 개선된 독창적인 형상으로 보완한다.

덮개블록(10)의 구조강도를 늘려주는 형상특징 중 핵심은 돔형(반구형) 껍질을 아래로 엎어놓은 모양을 적용하는 것이다. 이러한 모양에서 위쪽의 돌출형 상면(11)은 자중에 의한 처짐을 막아주며, 빗물 등 외부의 물기는 가장자리로 쉽게 흘러내리게 한다.

역시 돔형 껍질 모양인 아랫면(돔형 하면(12))은 아래쪽 담수층(40)에서 올라오는 습기를 빠르게 흡수함과 동시에, 담수층의 방출 습기가 과다할 때 표면에 맺힌 물방울을 가장자리로 쉽게 흘러내리게 하여 담수층의 불필요한 수분손실을 막아주며 동시에 황토재질의 덮개블록 내부로 수분이 침투하여 블록의 물러짐(강도저하) 현상이 일어나지 않도록 예방해 준다.

위와 같은 덮개블록의 구조적인 특징은 이들을 지지하는 모서리블록(20)의 지지면 구조에도 영향을 준다. 긴 교각 모양의 모서리블록은 양 끝단에서 적어도 둘 이상의 다른 모서리블록들과 맞닿아서 다각형(이후의 실시예는 4각형을 바탕으로 하였으며 대체로 삼각형~팔각형 정도의 다각형)의 구획(60)을 형성하며 한 구획당 하나씩의 덮개블록이 덮여서 담수층(40)을 햇빛과 외기로부터 차단한다. 이때 덮개블록의 모서리는 수직이 아니라 비스듬히 기울어진 경사측면(12)을 갖도록 형성되고, 모서리블록(20)의 몸체 일부에 형성된 옆면은 상기 경사측면(12)과 동일한 각도로 경사진 경사지지면(23)이 형성되어, 상기 덮개블록(10)이 자신의 하중에 의해 옆으로 벌어질 때 상기 경사측면(12)과 상기 경사지지면(23)이 서로 밀착 지지된다.

즉 교각이 되는 모서리블록은 돔형 껍질모양의 덮개블록을 다각형 테두리 아래쪽에서 연직상방으로 지지하는 것이 아니라, 다각형 구획 안쪽으로 덮개블록이 빠지는 것을 막는 듯이 지지하는 것이다. 이는 돔형 껍질 모양의 덮개블록 구조강도를 최대로 끌어올리게 하는 원동력이 되며, 또한 덮개블록의 하면과 측면을 통해 수분의 흡수와 배출이 용이한 형태이다. 따라서 덮개블록 아래쪽(돔형 하면)을 거의 순수한 황토 표면으로 구성할 수 있게 하는 핵심적 기술수단이 된다.

본 발명의 황토지붕 및 그 시공방법에 의하면, 건물 내장재용 황토블록에 준하는 저 강도의 황토블록을 건물 옥상에 적용할 수 있으므로 순수황토의 고밀도 다공 구조에 의한 높은 단열능력, 상당량의 수분흡수능력을 보유한 이중 지붕을 완성할 수 있다.

따라서 종래의 담수식 이중지붕에 비하여 더운 여름철 낮에 담수공간에 저장된 냉각용수의 온도상승이 억제되며, 냉각용수의 증발을 황토블록이 효과적으로 흡수하였다가 밤 시간대에 이슬 맺힘으로 다시 토해놓을 수 있다. 그러므로 주위 환경의 고온다습화를 최소화하며 해질녘에 배출 완료된 담수층 냉각용수의 재충전량 줄일 수 있다.

또한 모서리블록과 덮개블록 사이의 유기적인 경사 지지구조는 덮개블록의 지지강도와 구조강도를 높여줄 뿐만 아니라 덮개블록의 처짐(자연 처짐, 수분량 과다에 의한 처짐)이 상당량 진행된 후에도 변형된 형태의 덮개블록을 지지할 수 있다. 따라서 장기간에 걸친 황토지붕의 보수와 유지관리를 용이하게 해 준다.

마지막으로 본 발명에 의한 무른 덮개블록의 지지구조는 덮개블록 가장자리로 돌출된 단단한 모서리 블록의 상면 끝단을 이용해 무거운 물체도 쉽게 지지할 수 있다. 따라서 종래의 토양층을 이용한 단열지붕에 비해 건물옥상의 활용도는 매우 높고 시공 및 유지비용은 매우 저렴한 뛰어난 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 구성요소 중 모서리블록을 도시한 그림
도 2는 본 발명의 구성요소 중 덮개블록을 도시한 그림
도 3은 본 발명의 구성요소 중 다각형 구획(도면에서는 사각형 구획)을 도시한 분해사시도
도 4는 본 발명의 황토지붕을 시공하는 방법을 단계적으로 도시한 흐름도
도 5는 본 발명 황토지붕의 분해 및 절개사시도
도 6은 본 발명 황토지붕의 각 시공상태와 사용상태에 따라 도시한 단면도

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 기술적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 일 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래의 실시예에서 특정 전문용어로 표현되는 구성요소들과 그 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술적 사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1a, 1b는 본 발명의 구성요소 중 모서리블록을 도시한 그림이다.

모서리블록(20)은 방수 재질로 성형되되, 아래에 설명될 다각형 구획(60)의 한 모서리를 이룬다. 또한 다각형 구획(60)의 교차점, 즉 모서리블록(20)끼리 맞닿은 곳에서는 상기 담수층(40)의 수면이 일부 노출되도록 배수공이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 곧 모서리블록(20)의 몸체길이가 아래에 설명될 덮개블록(10)의 한 변(경사측면(12))의 길이보다 작은 길이로 형성되어야 함을 의미한다.

모서리블록의 형상을 살펴보면, 전체적으로 경사지지면(23)이 형성된 몸체와, 몸체 아래에 형성된 블록기둥(21)으로 형성되어 있으며 몸체 아랫면 즉 경사지지면(23)의 하단에는 아래에 설명될 덮개블록(10)이 밑으로 빠지지 않도록 안전지지턱(25)이 형성되어 있는 것이 특징이다.

모서리블록(20)은 방수층(30)위에 바둑판 형태로 다수 개 배열되며, 적어도 두 개의 맞물림면(22)이 형성되어 배열 과정에서 서로 맞닿아 다각형 구획(60)을 형성한다. 이렇게 만들어진 다각형 구획(60)에는 덮개블록(10)이 1대1로 안착된다.

이때 모서리블록의 몸체 양단의 위쪽 상단에서부터 아래 블록기둥(21)에 이르기까지 형성되어 있는 맞물림면(22)은 모서리블록 3~8개를 이용하여 다각형 구획(60)을 만드는 데에 핵심적인 역할을 한다.

본 발명에서는 맞물림면(22)이 한 모서리블록당 좌우 2개씩 4개가 형성되어 4각형의 다각형 구획을 형성하고 있다. 다각형 구획(60)의 형상이 삼각형일때, 사각형~ 팔각형 등일 때 상기 맞물림면(22)의 각도는 달라질 수 있다.

본 실시예에서 맞물림면(22)끼리 모인 X자형 접합부는 무기질 결합제로 먼저 고정하여 경화시키며, 이후 다각형 구획(60)들이 단단히 고정되면 덮개블록을 가볍게 안착시킨다. 다각형 구획들이 단단히 버티고 있으므로 모서리블록은 옆으로 쓰러지지 않으며, 덮개블록은 측면으로부터 강한 압축력을 받는다. 이는 황토비율이 높은 덮개블록(10)이 아래쪽 담수층으로부터 습기를 흡수할 때 물러져서 금이 가고 결국 부서지는 것을 막아주는 핵심적인 역할을 한다.

한편 경사지지면(23)은 본 발명의 핵심적 기능을 담당하는 부위로서, 덮개블록(10)의 경사측면(12)와 서로 접촉하면서 덮개블록의 하중을 비스듬히 지지한다.

경사지지면(23)에는 경사측면(12)을 통해 덮개블록(10)으로부터 유출되는 수분이 아래쪽 담수층(40)으로 흘러내리도록 적어도 두 개(도면에서는 1면당 3개)의 배수홈(24)이 형성된다. 이 또한 덮개블록(10)의 강도를 장시간 유지하는 데에 핵심적 역할을 담당하며, 우천시에 덮개블록의 돌출형 상면(11)에 물기가 남아있지 않고 빨리 배수되는 역할도 한다.

도 2는 본 발명의 구성요소 중 덮개블록을 도시한 그림이다. 그리고 도 3은 상기 모서리블록 4개가 서로 맞물려 하나의 다각형 구획(도면에서는 사각형 구획)을 이루고, 그 위에 덮개블록(10)이 안착되는 구조를 도시한 그림이다.

덮개블록(10)은 71중량%~95중량%의 황토를 함유하도록 성형되며, 원활한 배수성능과 최대의 구조강도를 확보하기 위해 돌출형 상면(11)과, 상기 돌출형 상면(11)보다 작은 면적의 돔(dome 또는 반구)형 하면(13)을 갖는 볼록한 껍질 모양으로 형성된다.

앞서 설명한 바와 같이 덮개블록(10)의 테두리는 경사측면(12) 형태로 형성되고, 상기 경사측면(12)과 모서리블록(20)의 몸체 일부를 이루고 있는 경사지지면(23)은 동일한 각도로 경사져야 한다. 이로써 덮개블록(10)의 하중에 의해 상기 경사측면(12)과 상기 경사지지면(23)이 서로 밀착 지지된다.

한편 덮개블록은 여름철을 나면서 오랜 기간 습기를 머금은 채로 있으므로 점점 물러져서 아래로 처지게 된다.(도 6의 가운데 재시공 필요 상태 참조) 따라서 최초 시공 시에는 덮개블록의 돔형 하면(13) 테두리가 모서리블록(20)의 안전지지턱(25)에 닿지 않는 것이 좋다. 돔형 하면과 안전지지턱 사이의 간극은 본 발명 덮개블록의 처짐 여유간극이 되며, 덮개블록이 점점 아래로 처질 때 안전지지턱 테두리는 점점 좁아지는 형태가 되므로 돔형 하면(13)에 발생할 크랙이나 표면 부스러짐 등은 극도로 억제된다.

그리고 덮개블록의 돌출형 상면(11)은 우천시 빗방울의 수분을 불필요하게 흡수하거나 배출하지 않도록 발수 코팅될 수 있다. (도 2b 참조) 참고로 담수층의 수분은 주위의 고온다습화를 촉진시키는 요인이며, 본 발명에서 극력 억제되어야 할 대상이다. 그러므로 담수층의 습기가 외부에 방출되지 않고 최대한 (황토)덮개블록에 흡수된 다음, 야간에 다시 이슬맺힘으로 배출되도록, 경사측면(12)과 돔형 하면(13)은 어떠한 (발수) 코팅도 가하지 않는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 황토지붕을 시공하는 방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다.

먼저 건물 지붕의 표면 위에 방수층(30)을 시공하는 제A단계를 수행하고, 그 다음 상기 방수층(30)위에 적어도 하나의 블록기둥(21)과 적어도 두 개의 맞물림면(22)이 형성된 다수 개의 모서리블록(20)을 서로 맞닿게 하여 바둑판 형태로 다수의 다각형 구획(60)을 형성하도록 배열하는 제B-1단계를 수행한다.

그 다음 필요에 따라 다각형 구획(60)들이 상기 덮개블록(10)의 하중에 의해 옆으로 무너지지 않도록, 상기 맞물림면(22)들을 무기질 결합제로 먼저 고정하여 경화시키는 제B-2단계를 후속으로 추가할 수 있다. 물론 무기질 결합제에 의한 모서리블록간 사전 접착고정 없이 덮개블록을 잘 안착시킬 수 있다면(모서리블록이 쓰러지지 않게 할 수 있다면) 반드시 무기질 결합제를 사용하여 다각형 구획(60)들을 단단히 고정할 필요는 없겠으나, 시공속도와 건물 지붕의 전체적인 구조강도를 고려하면 가능한 얇은 두께로 모르타르나 시멘트 풀 등 무기질 결합제를 이용한 맞물림면(22)의 사전 접착 고정을 실시하는 것이 좋다.

그 다음 상기 다각형 구획(60)들의 하부공간을 물로 채워 담수층(40)을 형성시키거나 또는, 단열재블록(50)으로 채워 단열층을 형성시키는 제C단계를 수행한다. 물론 단열재블록(50 = 도 6 참조)은 지붕냉각이 필요 없는 늦가을에 담수층의 물을 완전히 빼고, 덮개블록을 열어서 하나씩 채우면 간단히 시공되며, 겨울철에 건물지붕을 보온하는 역할을 훌륭히 수행함은 물론, 이 기간 동안 덮개블록의 자연 처짐을 방지하는 역할도 수행한다.

상기 제C단계가 끝나면, 황토재질로 이루어지고 모서리가 경사측면(12)으로 형성된 덮개블록(10)으로 상기 다각형 구획(60)들의 상부를 덮는 제D단계를 수행한다. 이때 제D단계는, 상기 경사측면(12)과, 상기 경사측면(12)과 동일한 경사각으로 상기 모서리블록(20)의 몸체에 형성된 경사지지면(23) 사이를, 어떠한 무기질 결합제도 사용하지 않고 상기 덮개블록(10)의 하중에 의해 서로 밀착시켜 결합하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 5는 상기 시공단계에 의해 시공된 황토지붕(일부)의 절개 및 분해사시도이며 도 6은 그 단면도이다.

도 5를 통해 본 발명 황토지붕의 전체적인 구조를 살펴보면 가장 아래쪽에 건물 옥상층이 있고 건물 옥상층의 표면 위에 방수층(30)이 도포된다. 방수층(30)은 방수도료 또는 방수시트를 모두 포함한 폭넓은 개념으로 해석되어야 한다. 본 발명을 구현하는 데에 있어서 방수시트는 물론 방수도료에 의해서도 가장자리 다각형 구획(60)들을 둘러싸는 옥상층의 측면 테두리 방수가 기술적으로 어려운 것은 아니기 때문이다.

방수층 위에는 모서리블록이 배열된다. 앞서 설명한 바와 같이 모서리블록(20)에는 적어도 두 개의 맞물림면(22)이 형성되었으므로, 서로 맞물려서 바둑판 형태로 다수 개 배열되면서 다각형 구획(60)을 형성할 수 있다.

그리고 황토재질로 성형된 다수 개의 덮개블록(10)이 상기 방수층(30)과 떨어져서 상기 모서리블록(20)의 경사지지면(23), 즉 다각형 구획(60)에 안착된다. 이 때 덮개블록(10)과 방수층(30) 사이의 공간 일부는 물로 채워지는 담수층(40)이 형성된다.

참고로 모서리블록의 블록기둥(21) 저면과 방수층(30)이 서로 접촉하는 작은 부위들을 제외하면 담수층(40)은 실질적으로 건물 옥상층 전체를 덮을 수 있어 기존 온실, 식생대 등 옥상 토양층과는 비교가 되지 않는 옥상면적 거의 전체에 걸친 냉각이 가능하며 옥상 한쪽 구석과 반대편 구석에 냉각수 공급구와 냉각수 배출구를 마련하여 새벽 시간에 차가운 물을 채우고, 일몰 직후에 더워진 물을 빼내는 방식으로 건물옥상층 표면의 온도를 최소한으로 유지할 수 있다. 이 과정에서 낮 동안에 활발히 증발하는 물은 덮개블록(10)의 발수 코팅되지 않은 돔형 하면(13)을 통해 활발히 흡수되며, 밤 시간 동안에는 재차 덮개블록의 돔형 하면과 경사측면으로부터 모서리블록의 몸체와 블록기둥을 따라 수분이 흘러내려 미량의 담수층을 재차 형성한다. 따라서 여름철 밤의 저온을 활용하여 여름철 낮의 고온다습 환경을 개선할 수 있다.

그리고 도 5b를 통해 알 수 있는 바와 같이, 모서리블록은 단순한 시멘트블록이 아닌 덮개블록과 호응되는 색깔(도면에서는 청색)의 도료로 칠해질 수 있다. 이때 상기 도료가 도자기에 사용되는 유약의 종류라면 모서리블록의 방수기능은 더욱 높아져 더 오랜 수명을 갖게 된다. 물론 모서리블록의 방수능력과 상관없이 모서리블록의 다리 부분에 해당하는 블록기둥(21)의 높이는 그 아래에 채워질 담수층(40)의 수위보다 높아야 한다.

다시 말하면, 덮개블록(10)을 지지하게 될 경사지지면(23)이 형성된 모서리블록(20)의 몸체 부위가 담수층에 잠겨서는 안된다. 블록기둥(21)은 담수층(40)에 일부만 잠기는 높이로 형성되되 하나의 모서리 블록 당 적어도 하나(실시예에서는 2개)가 형성되어 담수층 위로 덮개블록이 떨어져 있을 수 있도록 지지한다. 이때 담수층(40)의 물은 상기 블록기둥(21) 사이로 자유롭게 유통되어 실질적으로 건물 옥상층 전체를 냉각수 층으로 덮을 수 있게 된다.

도 6은 다양한 상황에서의 덮개블록(10)과 다각형 구획(60)간 결합 상태를 단면도로 도시한 것이다. 맨 위의 그림은 최초 시공을 마친 정상상태이다. 이 상태에서 여름철 반복적인 수분흡수와 배출, 태양광과 강우량에 대한 지속적인 노출이 진행되면 가운데 그림과 같이 덮개블록은 점점 찌그러지면서 아래로 처지게 된다. 물론 최초 시공시 확보된 볼록한 돔형 껍질 구조와 경사지지면 구조, 그리고 안전지지턱과의 충분한 간극 등 구조적 이점들이 여타의 황토블록과는 다르게 크랙이나 표면 부스러짐 없이 덮개블록을 꾸준히 유지해주고 있다. 한편으로, 위 상태는 육안으로 즉시 구별되며, 본 발명 황토지붕의 구조강도와 습기흡수 효율이 떨어지는 상태므로 궁극적으로는 재시공이 요구된다.

마지막으로 맨 아래 그림은 월동 준비를 위해 담수층의 물을 빼고 단열재블록(50)을 삽입한 것이다. 황토재질의 덮개블록(10)과 단열재블록(50)의 이중 단열 구조에 의해 건물지붕으로 빠져나가는 열 손실이 현저히 줄어들 수 있으며, 이 기간 동안 덮개블록의 형상은 완전히 그대로 유지됨은 물론, 처짐도 방지되므로 주기적인 단열재 블록(50) 삽입 시공은 충분한 가치가 있다.

이상 본 발명이 구체화된 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상술한 실시예에만 국한되지 않는다.

다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자라면, 발명이 내포하고 있는 기술사상을 활용하여 필요에 따라 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례를 구현할 수도 있겠으나, 그 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명 기술사상의 범위에 자명하게 포함된다.

본 발명의 블록조립식 황토지붕은 실시예의 사례와 유사하게 한변의 길이가 30~60㎝ 범위인 덮개블록과, 높이가 15~40㎝ 범위인 모서리블록을 적용할 때, 수위가 약 10~20㎝ 가량 확보된다. 이 정도 수위, 즉 저수량은 여름철 새벽에서 황혼까지의 시간 동안 수온상승이 충분히 억제되는 수치이며 추가적으로 낮시간 동안의 관통공(14)과 배수홈(24)을 통한 증발량 대비 많은 저수량이 유지되므로 단열능력의 편차가 적다. 반면 상기 수치 범위에서 건물 옥상의 하중증가는 1㎡ 당 40~80㎏범위로 제한된다. 따라서 구조강도가 50% 이하로 저하된 노후 건물을 제외하고는 기존의 건물 옥상에 저렴한 비용으로 시공 설치 가능하다.

또한, 작업자가 모서리 블록 만을 밟고 서서 연탄집게와 유사한 모양의 도구로 관통공(14)을 통해 덮개블록을 쉽게 들어올렸다가 다시 안착 설치할 수 있으므로 겨울철에 담수층의 물을 빼내고 단열재블록을 설치하는 데에도 추가 시공비용은 극히 저렴하다. 따라서 거의 대부분의 건물 옥상에 활용될 수 있다.

10: 덮개블록
11: 돌출형 상면
12: 경사측면
13: 돔(dome)형 하면
14: 관통공
X: 발수코팅층
20: 모서리블록
21: 블록기둥
22: 맞물림면
23: 경사지지면
24: 배수홈
25: 안전지지턱
30: 방수층 (또는 방수시트)
40: 담수층
50: 단열재블록
60: 다각형 구획

Claims (8)

1. 삭제
2. 건물 옥상의 표면 위에 방수층(30)을 시공하는 제A단계;
   상기 방수층(30)위에 적어도 하나의 블록기둥(21)과 적어도 두 개의 맞물림면(22)이 형성되고, 몸체에 형성된 경사지지면(23)에는 적어도 두 개의 배수홈(24)이 형성된 다수 개의 모서리블록(20)을 서로 맞닿게 하여 바둑판 형태로 다수의 다각형 구획(60)을 형성하도록 배열하는 제B-1단계;
   상기 다각형 구획(60)들의 하부공간을 물로 채워 담수층(40)을 형성시키거나 또는, 단열재블록(50)으로 채워 단열층을 형성시키는 제C단계; 및
   황토재질로 이루어지고 모서리가 경사측면(12)으로 형성되고, 수분을 흡수하거나 배출하지 않도록 발수 코팅된 돌출형 상면(11)과, 수분을 흡수/배출하도록 어떠한 코팅도 되지 않은 돔형 하면(13)으로 된 덮개블록(10)으로 상기 다각형 구획(60)들의 상부를 덮고,
   상기 경사측면(12)과, 상기 모서리블록(20)의 몸체에 형성된 경사지지면(23) 사이를, 어떠한 무기질 결합제도 사용하지 않고 상기 덮개블록(10)의 하중에 의해 서로 밀착시켜 결합하는 D단계;를 포함하여 구성되는 황토블록 조립식 지붕시공방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제C단계 이전에는 상기 다각형 구획(60)들이 상기 덮개블록(10)의 하중에 의해 옆으로 무너지지 않도록, 상기 맞물림면(22)들을 무기질 결합제로 먼저 고정하여 경화시키는 제B-2단계;를 더 포함하여 구성되는 황토블록 조립식 지붕시공방법.
4. 삭제
5. 건물 옥상의 표면 위에 도포되는 방수층(30)과;
   상기 방수층(30)위에 바둑판 형태로 다수 개 배열되며, 적어도 두 개의 맞물림면(22)이 형성되어 배열 과정에서 서로 맞닿아 다각형 구획(60)을 형성하는 모서리블록(20)들과;
   황토재질로 성형되며 상기 방수층(30)과 떨어져서 상기 모서리블록(20)이 이루는 상기 다각형 구획(60)에 안착되는 다수 개의 덮개블록(10); 및
   상기 덮개블록(10)과 상기 방수층(30) 사이의 공간 일부가 물로 채워져 형성되는 담수층(40);을 포함하여 구성되고,
   상기 모서리블록(20)의 몸체 아래에는, 상기 담수층(40)에 일부만 잠기는 높이로 적어도 하나의 블록기둥(21)이 형성되며 상기 담수층(40)의 물은 상기 블록기둥(21) 사이로 자유롭게 유통되도록 구성되며,
   상기 덮개블록(10)은 돌출형 상면(11)과, 상기 돌출형 상면(11)보다 작은 면적의 돔형 하면(13), 그리고 테두리에 경사측면(12)이 형성된 볼록한 껍질 모양으로 형성되고,
   상기 돌출형 상면(11)은 수분을 흡수하거나 배출하지 않도록 발수 코팅되고, 상기 경사측면(12)과 상기 돔형 하면(13)은 수분을 흡수/배출하도록 어떠한 코팅도 가해지지 않는 것을 특징으로 하는 블록조립식 황토지붕.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 모서리블록(20)의 몸체 일부에는 상기 경사측면(12)과 동일한 각도로 경사진 경사지지면(23)이 형성되어, 상기 덮개블록(10)의 하중에 의해 상기 경사측면(12)과 상기 경사지지면(23)이 서로 밀착 지지되는 것을 특징으로 하는 블록조립식 황토지붕.
8. 제7항에 있어서,
   상기 모서리블록(20)은 방수 재질로 성형되되, 상기 다각형 구획(60)의 교차점에 상기 담수층(40)의 수면이 일부 노출되도록, 몸체길이가 상기 덮개블록(10)의 한 변(경사측면(12)의 길이보다 작은 길이로 형성되고,
   상기 경사지지면(23)에는 상기 경사측면(12)을 통해 유출되는 수분이 상기 담수층(40)으로 흘러내리도록 적어도 두 개의 배수홈(24)이 형성된 것을 특징으로 하는 블록조립식 황토지붕.

Images