목조주택 김검사의 지붕검사 17탄

 

“김 검사의 지붕 검사” 시리즈에 포함된 내용은 국제 공인 인스펙터 협회의 구성원들의 2년간의 연구와 발표 등에 대한 자료를 인용했으며, 이 시리즈의 목적은 주택의 경사진 지붕의 적절한 조건과 부적절한 조건을 인식하는 방법을 도움이 필요한 시공사(자)와 건물주 또는 설계자에게 알리기 위함이다.

 

시리즈의 주요 내용은 <지붕 골조, 재료 및 마감재, 바람이나 우박을 포함한 지붕 구성 요소에 영향을 미치는 조건>을 다룬다. 또한 “김 검사의 데크 검사” 시리즈와 마찬가지로 단독주택과 일부 상업용 부동산에 해당하는 사항 등을 주거용 주택 검사 실무 표준(SOP) 및 상업용 부동산 검사 실무 표준(ComSOP)의 요구 사항을 준수하여 작성하였다.

 

제한사항 : 특정 지역의 건축법, 목재 수종, 목재 등급, 합성 목재&특수 목재, 곰팡이, 터마이터와 곤충류에 대하여는 다루지 않았다. 

 

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여전히 “김검사의 지붕검사” 시리즈의 목적은
시공과 관련된 전문가(설계, 시공, 감리 등)에게
급경사 및 주거용 지붕을 계획, 시공하는 동안
적절하거나 부적절한 조건을 인식하는 방법을 전달하는 것입니다.

또한, 지붕을 이루는 프레임, 지붕을 구성하는 재료, 지붕 내부 공간 및 다락,
바람과 우박을 포함한 외부 환경 등이
지붕 재료 및 구성 요소에 어떻게 영향을 미치는지 조건에 대해서도 다룹니다.

24번째 이야기부터는 가장 많은 선택을 받지만, 아직도 잘 모르는 아스팔트 슁글을 시작으로
시간이 흐를수록 멋을 보이는 금속 지붕, 석면 함유로 부정적 견해를 가진 슬레이트 지붕,
Wood shake라 하여 국내에서는 흔하지 않은 목재 지붕, 주거용 주택에서 가장 선호도가 높은 기와 등
지붕 최종 마감재에 관해 이야기를 하려 합니다.

좋은 집을 짓기 위한 연속된 숙제인
선택과, 집중에 도움이 되었으면 좋겠습니다.

 

어떻게
무엇이든 기본 사항을 알면 대부분 문제를 식별하기 쉬워진다.
지붕 검사에 포렌식 접근 방식을 사용하여 눈으로 보는 것과 알고 있는 것을 비교하여

무엇을
결함과 손상을 인식하고 식별하여
가능한 한 문제의 원인을 파악하는데 시간을 단축하고
좋은 권장 사항을 마련함으로써

다양한 유형의 슁글 성능과 특성, 언더레이먼트, 플래슁, 패스너와 같은 관련 구성 요소
제조업체에서 이야기하는 일반적인 설치 방법과 업계에서 인정하는 설치 방법,
결함을 찾는 위치와 결함을 인식하는 방법, 상태의 심각도를 결정하는 방법,
아스팔트 슁글의 수명이 다했거나
거의 다했을 때를 알리는 신호에 관해서 이야기할 것이다.

같은 이름 다른 뜻
건축사는 설계도서에 기입하는 단어를 통일하여 사용하는 데 반해
시공 현장은 한글, 영단어, 콩글리쉬, 변형된 일본어, 알 수 없는 잡어 등을 사용한다.
북미 지역 또한 같은 것을 다른 이름으로 사용하는 경우가 있다.

용어의 선택은
조건을 명확하고 쉽게 설명하는 것에
아주 큰 도움이 된다는 점을 이해했으면 좋겠다.

 

 

 

ASPHALT SHINGLE COMPONENTS
아스팔트 슁글 부품

 

“asphalt” 슁글과 “composition” 슁글은 같은 것을 가리키는 일반적인 용어이다. “composition”이라는 용어의 사용은 슁글이 목재나 기와와 같은 단일 재료가 아닌 유리 섬유 또는 셀룰로오스 매트, 아스팔트 및 미네랄로 만든 복합 제품이기 때문이다.

북미에서 제조되는 모든 현대식 슁글에는 유리섬유 가닥으로 만든 매트 형상을 가지므로 Fiberglass(유리섬유)” 슁글이라고도 부른다. 현대식 슁글은 아스팔트 용액과 버무려진 유리 섬유 매트와 함께 외기에 저항할 수 있는 그래뉼(granules, 표면 돌가루)이 표면에 도포되어 있다.

 

 

 

이렇게 지붕에 흔하게 사용하는 아스팔트 슁글은 유리 매트, 아스팔트 및 그래뉼이 함께 작용하여 내구성이 뛰어나고 유연하며 방수가 되는 어셈블리를 형성한다. 과거에는 셀룰로오스계 재료로 만든 매트를 사용하여 슁글을 만들기도 했는데, 이를 ‘organic(유기계)’ 슁글이라고 불렀다.

 

 

MAT 매트

 

 

▲ 매트의 위치

 

매트는 슁글의 쪼개짐, 찢어짐을 방지하고 사용되는 패스너 빠짐에 저항이 가능한 강도의 보강재를 말한다.

 

▲ 슁글 매트

 

매트의 실제 무게는 슁글 전체의 2% 미만으로 아주 작은 비율이지만, 이 매트의 두께가 조금만 달라도 슁글 찢김 강도에 큰 차이가 날 수 있다. 이 불포화 섬유 유리 매트는 아스팔트가 스며들기 전 모습을 잘 보여주고 있다.

 

 

More Resistant to Heat and Humidity
열과 습기에 대한 저항성

 

유리섬유로 만든 싱글은 열과 습기에 있어서 유기재료로 만든 슁글보다 저항성이 높다. 지붕은, 여름은 물론 겨울에도 뜨거울 수 있고 따뜻한 공기는 차가운 공기보다 더 많은 습기를 담을 수 있다는 사실을 누구나 알고 있다. 유리섬유를 기반으로 한 슁글은 유기계 슁글보다 수분을 적게 흡수하기 때문에 시간이 지날수록 덜 변형되어 뜨겁거나 습한 기후에도 안정적인 외관을 유지해 준다.

또한, 유리 섬유 매트는 수분을 흡수하지 않기 때문에 노화되어 휘발성 물질을 잃어도 셀룰로오스(유기계) 슁글보다 변형이 작다. ‘휘발성 물질’은 아스팔트 안에 함유된 화합물로 슁글의 방수성, 유연성, 내구성에 도움이 되지만 어찌 되든 시간이 지나면 소멸한다. 대부분의 휘발성 소실은 과열로 인한 증발로 인
해 발생한다.

 

 

▲ 유리섬유 슁글 vs 유기계 슁글

 

 

Variations in Performance
성능 변화

 

대부분의 사람은 ‘짝퉁’ 하면 판박이 같은 겉모양보다 성능 차이를 먼저 의심한다. 이처럼 유리 섬유 슁글의 단점은 제조사마다 유사한 제품의 성능 차이가 크다는 것에 있다.

 

▲ 슁글 번들마다 표시된 보장 기간 표시

 

 

지붕 슁글 내구성은 보장 기한의 차이가 표면적으론 크다고 할 수 있다. 그러나 시공 단계를 빼놓고는 자재의 등급이 결과물을 보장해주지 못한다.

 

 

ORGANIC SHINGLES
유기계 슁글

 

유기계 슁글은 2008년 이후로 제조되지는 않는다. 그러나 이미 많은 제품이 시중에 유통되었고 재고품이 있지 말라는 보장도 없다. 물론 북미 케이스이기는 해도 대부분 국내에 유통되는 제품이 북미 제품이라는 점을 생각하면 어딘가에서 만나볼 수도 있다.

유리섬유 슁글과는 다르게 유기계 슁글의 매트를 구성하는 셀룰로오스(섬유)는 우드 칩, 헝겊, 종이 혹은 재활용 판지로 제조된다. 펠트라고 부르는 이 셀룰로오스는 일반적인 유리섬유 매트보다는 두께가 있다.

슁글 생산을 위해 셀룰로오스 매트를 아스팔트에 담가 1.7배로 불린 후, 유연한 또 다른 매트 사이에 넣어 샌드위치를 시킨다. 유리섬유 매트보다는 두껍지만, 더 유연한 이중 아스팔트층으로 인해 추운 기후에서의 내구성은 더 뛰어나다.

 

 

Distortion 왜곡

유기계 슁글은 시간이 흐르면서 서서히 휘발성 물질을 잃게 된다. 휘발성 물질은 저온에서 끓는 화합물로 대부분 증발로 인해 시간이 지남에 따라 소멸한다. 휘발성 물질은 아스팔트 혼합물에 첨가되어 유연성, 내구성, 방수성에 도움을 준다. 손실은 주로 증발을 통해 발생하기 때문에 따뜻한 기후(계절) 지역이나 지붕 환기가 잘 안 되는 주택에서 더 빠른 손실을 보인다.

휘발성 물질의 소멸은 셀룰로오스 매트를 건조하게 만들어 수분 흡수력이 좋아지게 만든다. 이렇게 노후화가 시작된 유기계 슁글은 서서히 변형된 팽창 모습을 보이게 된다. 유리섬유 슁글보다 훨씬 많은 수분의 저장이 가능한 유기계 슁글은 결국, 극심한 왜곡 현상을 보이게 된다.

 

 

▲ 변형이 시작된 유기계 슁글

 

이렇게 수명이 다한 슁글은 방수성 및 유연성을 유지하는 데 도움이 되는 휘발성 화합물이 소실되었다고 보면 된다. 더불어 장기간에 걸쳐 젖음과 건조를 반복하는 수분 순환은 매트 변형의 가속촉진제 역할을 한 것이다.

 

 

▲ 휘발성 물질 소실 현상, 유기계 슁글

 

또한 아스팔트층의 열화(노후)는 못 체결과는 상관없이 슁글 간의 결합이 느슨해져 광범위한 구역에서 국지적 박리를 유발한다.
동일 지붕에서 대각선 패턴으로 노후화되는 상황이 관찰되기도한다. 이 경우는 동일 현장의 제조일이 다른 롯트의 제품(혹은 보증기간이 다른 동일 모델)이 납품되어 시공된 케이스라 할 수 있다. 전체가 아닌 서로 다른 비율로 악화한 슁글의 형상은 대부분 대각 형태로 관찰되며, 이는 슁글이 설치될 때 연속되는 작업순서에 의한 것임을 가늠케 한다.

 

 

▲ 대각선의 작업 패턴

 

지붕에서 오랜 기간 방치한 유기계 슁글은 이렇게 생을 마감한다.

 

 

▲ 생을 다한 유기계 슁글

 

아스팔트 ASPHALT

 

Asphalt Composition
아스팔트 구성

 

아스팔트의 성능은 아스팔트를 혼합할 때 첨가되는 성분의 종류와 비율에 따라 달라진다. 슁글 제조에 사용되는 아스팔트는 커피처럼 슁글 제조사의 비법으로 블랜딩하거나 이미 블랜딩된 아스팔트를 공급업체를 통해 받는다. 아스팔트를 혼합하고 적용하는 방법은 특별한 노하우로 원료납품 업체와 슁글 제조업체 간 공유하지 않는다.

 

 

▲ 브랜딩 전 커피

 

 

Crude Oil
원유

아스팔트는 원유를 정제할 때 제일 밑바닥에 남는 찌꺼기 층의 하나로 저부가가치 제품 중 하나다. 그러므로 아스팔트 품질에 영향을 주는 성분 중 하나는 당연히 원유이다. 원유도 원유마다 무게의 차이가 있어서 무겁거나 가벼울 수 있고, 가벼운 경질 원유는 중질 원유보다 잘 흘러내린다. 또한, 황의 함유량의 따라 시거나 단 것이 존재한다. 원유업계에선 중질의 새콤한 원유는 달콤한 원유보다 품질이 낮은 것으로 간주하고 있다.

 

 

 

▲ 맛과 무게의 차이가 있는 원유

 

아스팔트 품질은 원유의 화학적 조성과 정제에 사용되는 공정 모두에 영향을 받게 된다.

원유의 가격인 유가는 시간과 비례하여 천천히 오르고 있지만 어떤 상황에 의해 급등할 때가 있다. 그런데도 유가가 상승하게 되면 고부가가치의 제품을 추출하려는 노력은 계속될 테니 아스팔트 가격은 유가와 마찬가지로 상승하게 된다.

제조업체는 생존을 위해 이런 유가변동에 대처할 가격통제 방법을 찾을 것인데 안타깝게도 일부 제조업체는 아스팔트 품질을 저하할 수 있는 과도한 양의 충전제(Filler) 사용의 방법으로 선택하는 경우가 있다.

 

 

Filler
충전제

 

슁글에 순수 아스팔트만을 사용했을 경우에는 내구성을 충족할 수 없기에 적당량의 충전제를 혼합하여 제조한다. 때때로 “안정제(stabilizer)”라고 불리는 미세하게 분쇄된 이 가루는 아스팔트를 단단하게 하고 균열에 대한 저항성을 높여주는 물질로써 일반적으로 석회석과 백운석에서 추출한다.

 

 

▲ 충전제 원료

 

고성능 충전제는 우수한 열전도로 슁글의 빠른 냉각이 가능하여 지붕 수명을 연장하는 데 도움을 준다. 필러를 추가하면 슁글의 제조 비용이 절감되어 조건에 따라 최대 70%의 충전제를 추가시키는 경우가 있다. 이때, 필러가 너무 많이 함유되면 슁글 품질의 저하가 생긴다.

 

Quality Control
품질관리

과거에는 아스팔트 혼합물의 첨가를 사람의 제어로 혼합했기에 잘못된 비율로 탄생한 슁글들의 문제가 존재했다. 현대에는 사람에 의해 제어되던 블랜딩 프로세스가 모두 컴퓨터에 의해 제어되도록 시스템화되어 이런 문제는 더 이상 존재하지 않는다.

 

Asphalt Standards
아스팔트 표준

미국 재료 시험 학회 ASTM은 슁글에 사용되는 아스팔트에 대한 표준을 제공하고 있다.
아스팔트에 대한 ASTM의 2010년 표준은 연화점과 각 싱글 제조에 사용되는 충전제의 최소량을 다루고 있다. 그러나 준수가 필수사항은 아니기 때문에 지붕에 설치된 슁글이 표준을 준수했는지 여부를 표면 관찰만으로 판단할 수 없다.

 

 

Thickness
두께

더 두꺼운 아스팔트층이 있는 슁글은 얇은 층을 가진 슁글보다 충격 파손에 더 잘 견딜 수 있기 때문에 아스팔트층의 두께는 슁글 성능에 지대한 영향을 미친다고 볼 수 있다.

두께는 제조사마다 다르며, 같은 제조사라도 제품 모델 혹은 보증 기한에 따라 다르다. ASTM 표준은 슁글 100제곱피트(9.3㎡)당 최소 15파운드(6.8kg)의 아스팔트를 요구하고 있으며, 이 양은 지붕에 설치한 슁글의 면적이 아닌 순수한 슁글(오버랩 부분까지 펼친 양) 재료를 기준으로 한다.

 

Nobody knows
아무도 모른다

아스팔트의 품질을 판단할 방법은 없다. 품질이 다를 수 있음을 알아야 한다.

 

Back-Surfacing
후면 표면 처리

‘뒷부분 표면 처리’는 활석, 모래 또는 석회암과 같이 미세하게 분쇄된 광물의 코팅으로 처리되어 있다. 슁글 뒷면에 Back Surfacing의 적용은 생산 중 제조 설비에 달라붙지 않게 하고, 제품 packing(포장) 후에는 슁글끼리 달라붙는 것을 방지한다. 매트 뒷면의 질감은 손가락으로 문지르면 뽀송뽀송함을 느낄 수 있다.

 

▲ 슁글 배면

 

Granules
과립 작은 알갱이

슁글의 노출면인 내후성 표면(weather surface)에 묻힌 그래뉼은 미세하고 불투명하며 부서진 암석 입자로 구성되어 있으며, 이 불투명한 알갱이는 빛의 통과를 허용하지 않겠다는 듯이 조밀하고 빼곡하게 빈틈없이 압축되어 붙어 있다.

 

▲ 다양한 입자 크기와 색상

 

 

이런 그래뉼들은 균일한 품질을 확보하기 위해 일정 크기의 망(Screen)을 통과시킨 일정한 크기의 알갱이들만 모아 유색 세라믹 코팅작업을 거치게 된다. 그래뉼에 적용하는 균일성은 지붕 미관 측면에서 전체적인 느낌에 영향을 줄 수 있다.

 

 

Granules, Four main purposes
그래뉼의 주요 목적 4가지

1. 그래뉼의 코팅은 햇빛을 반사하여 지붕을 시원하게 유지하는 데 도움이 된다.
-지붕 표면의 온도를 낮추면 슁글의 유연성, 내구성, 방수성을 유지하는 휘발성 물질의 손실을 늦출 수 있다.
-햇빛의 반사는 자외선의 유입도 줄이고 복사열로부터 아스팔트를 보호하는 데 도움이 된다.

 

그래뉼의 코팅은

 군에서 레이더에 감지되지 않는

스텔스 탱크를 제작하기 위해 개발한 기술로

현재는 아스팔트 슁글 제작에 적용되어 사용하고 있다.
코팅된 그래뉼은 코팅이 없는 그래뉼보다
최대 3배의 빛(열) 반사 효과가 있다.

이 코팅의 장점은
뜨거운 계절에는 지붕을 시원하게 유지하는데 도움이 될 수 있어
지붕재 보증 기간의 연장을 가능케 해주고
일부 주택에서는 유의미한 수치로
냉방 에너지 절감을 할 수 있다.

단점은
추운 계절에는 못 타정부인 접착 스트립(nailing strip) 라인의
용착이 불완전할 수 있다.

 

 

2. 그래뉼은 슁글 자중을 높여줌으로써 접착 스트립의 접착 (압착)을 도와 내풍성을 높여준다.

3. 풍화작용과 같은 마모에 강한 내구성을 보여준다.

4. 그래뉼은 슁글의 내화성도 높여준다.

 

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