목조주택 김검사의 지붕검사 18탄

 

“김검사의 지붕검사”시리즈에 포함된 내용은 국제 공인 인스펙터 협회의 구성원들의 2년 간의 연구와 발표 등에 대한 자료를 인용했으 며 이 시리즈의 목적은 주택의 경사진 지붕의 적절한 조건과 부적절한 조건을 인식하는 방법을 도움이 필요한 시공사(자)와 건물주 또 는 설계자에게 알리기 위함입니다.

 

시리즈의 주요 내용은 지붕 골조, 재료 및 마감재, 바람이나 우박을 포함한 지붕 구성 요소에 영향을 미치는 조건을 다룹니다. 또한 “김검사의 데크 검사” 시리즈와 마찬가지로 단독주택과 일부 상업용 부동산에 해당하는 사항 등을 주거 용 주택 검사 실무 표준(SOP) 및 상업용 부동산 검사 실무 표준(ComSOP)의 요구 사항을 준수하여 작성하였습니다.

 

제한사항 : 특정 지역의 건축법, 목재 수종, 목재 등급, 합성목재&특수목재, 곰팡이, 터마이터(흰개미)와 곤충류에 대하여는 다루 지 않았습니다.

 

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-요즘 건물은 옛날 건물보다 왜 수분 문제가 많을까?-

 

오래된 건축물은 냉기나 열기에 취약한 문제를 가진 경우가 많습니다.

단열재는 물론 vapor barrier 라 부르는 기밀 막이나 수분 방지막 층이 적었거나 심지어는 없었기 때문입니다.

그러나, 이렇게 단점이 큰 건축물에서도 치명적인 수분 문제는 현대의 고성능 건축물보다 크지 않은 경우도 많습니다.

 

수분 문제가 두렵다하여 쾌적함이 부족한 옛날 집으로 돌아갈 수도 없습니다.

선택권이 있더라도 건축법규라는 것이 존재하기 때문에 개인의 자유 의지만으로 구성할 수도 없습니다.

 

빌딩 사이언스의 발전으로 수분과 공기를 스스로 구분하여 숨을 쉬거나 멈출 수 있는

스마트한 자재들이 속속들이 출시되고 있습니다.

첨단의 자재들은 양날의 칼처럼 자칫하면 독화살이 되어 돌아올 수 있습니다.

광고나 지인들의 소문만으로 선택되는 자재이면 안 될 것입니다.

 

기밀 성능을 높이고 싶은 건축물일수록 여러 전문가와 경험자 그리고 실사용자로부터

경험담을 듣고 시간을 둔 교차 확인이 필요합니다.

 

| 인스펙터 김검사,CMI

 

 

 

Adhesive Strips (접착 스트립)

 

아스팔트 슁글이 지붕에 설치되면 접착 스트립은 태양열로 인해 부드러워지고 겹쳐진 아스팔트 슁글과 견고하게 접착되도록 설 계되어 있다. 접착 스트립의 재료는 아스팔트이며 슁글 상부 면과 일체화되어 생산된다.

 

접착 스트립은 바람에 저항할 수 있는 구성요소로 슁글에서 가장 중요한 요소이다.

슁글간 서로 접착이 되면 상향력(Uplift)에 저항하고 평평한 지붕 면을 유지하는데 도움을 준다. 그렇기 때문에 바람이 밀어낼 수 있는 표면(접착부를 제외한)부는 최소량만 노출되어 있다.

또, 습기침투로부터 보호가 가능하여 슁글을 단일 방수막의 역할이 되도록 만들어 준다.

 

접착 스트립은 아스팔트 슁글이 바람에 저항하는데 중요한 단일 구성 요소이기는 하나 이에 대한 성능 표준은 아직 없다. 사용 가 능한 표준이 없기 때문에 제조 요구사항 또한 없다. 이는 여러 제 조업체의 비슷한 아스팔트 슁글이 동일 상황에서 조금은 다른 방 식으로 역할을 하고 있다는 이야기이다.

 

▲ 뒷면에 도포된 접착 스트립, 50년 보증 제품

 

▲ 슁글 표면에 도포된 접착 스트립, 20년 보증 제품

 

 

두 종류의 사용된 접착 스트립 품질이 비슷하다고 가정하면 보증 기간이 50년인 제품 쪽이 부분적으로 더 많은 양의 접착제 도포 로 보다 나은 내풍성을 가졌다고 볼 수 있다.

 

 

▲ 두꺼운 스트랩과 얇은 스트랩

 

 

이미 시공된 슁글의 내풍성을 강화해야 한다면 슁글 본드로 유명 한 헨리 본드나 전용 실란트의 도포가 도움이 된다.

 

▲ 전용 접착제

 

 

 

Cellophane Strips (셀로판 스트립)

 

셀로판지는 슁글의 생산.포장.이동,적재 시에 낱장끼리의 접착 을 방지하는 역할을 하며 시공중엔 제거할 필요가 없다. 제조 사에 따라 생산자 정보를 확인할 수 있는 인쇄면의 역할이 되 기도 한다.

셀로판지에 인쇄된 정보를 추려보면, CertainTeed(브랜드)에 서 제조하였고 ASTM(미국 재료시험 학회) D3462(실험모델)를 준수(통과)하여 허리케인 다발 지역인 플로리다 중심지인 마이 애미 데이드에 설치 가능, 승인 제품임을 알 수 있다.

 

▲ 제조사, 사용 가능지역의 인쇄

 

 

다른 셀로판지에서는 슁글 모델의 종류와 충격 방지 등급인 클래 스4의 표식 등의 또 다른 정보를 볼 수 있다.

우박 피해가 많은 지역에는 적합한 충격등급을 갖춰야만 허가가 가능한 경우가 있다. 물론 허가받지 않아도 되는 건축물에는 자 유로운 시공이 가능하다.

 

▲ 제조사, 모델, 충격등급이 인쇄

 

 

번호가 매겨진 암호화 같은 정보는 제조 프로세스와 관련된 독점 정보로 무엇을 의미하는지 알 수 없으며 제조사에서도 정보 제공 을 하지 않는 부분이다.

 

 

TYPES of ASPHALT SHINGLES (아스팔트 슁글 종류)

 

아스팔트 슁글로 마감된 지붕을 관찰하다 보면

일반 슁글이라 부르는 첫 줄에 많이 사용하는 3-Tab,

Laminated라 하여 국내에서 가장 인기 있는 이중그림자 슁글( 혹은 3중 슁글)

국내는 좀처럼 보기 어려운 서로 맞물리는 형태의 interlocking 슁글, 이렇게 3가지가 대표적인 종류라 할 수 있다.

 

Three-Tab Shingles (3탭 슁글, 일반 슁글)

 

사진에서 볼 수 있듯이 하단부의 2개의 노치를 기준으로 쉽게 3 등분할 수 있어서 3-Tap이라 부른다.

 

▲ 3-Tap 슁글

 

 

3-Tap 슁글 사이즈는 일반적으로 12“(305mm) 폭의 36” (915mm) 길이를 가지고 있으며 아주 고른 두께를 가지고 있다. 참고로 미터법을 사용하는 국가로 수출되는 일부 품목은 미국 내 수용 규격보다 조금 더 크다.

 

보증 기간은 일반적으로 20~30년 범위이며, 번들 당 무게는 27~38kg이며 시공 면적은 약 3㎡가 가능하다. 최대 60마일(시속 216km)의 풍속에 견디도록 설계되었다.

 

 

Laminated or Architectural/Dimensional Shingles (이하 ‘이중 슁글’)

 

“architectural(건축적)” 또는 “dimensional(치수)” 슁글이라고 부르는 이중 슁글은 라미네이트(적층) 슁글의 대표로 불린다. 일 반 슁글과 이중 슁글은 모두 스트립(얇은 막) 슁글로 간주되며 국 내에서는 이중 그림자 슁글로 부르고 있다.

 

▲ 이중 슁글

 

이중 슁글은 2개 이상의 층이 결합되어 있다. 상부층은 하부층보다 얇아서 재단이 용이하고 노출되는 하부층은 2겹 이상으로 이루어져 있어 견고한 내구성을 지니고 있다. 보다 3차원적으로 보이기 위해 우드 쉐이크 지붕의 모양을 모티브로 디자인 되었다.

 

▲ 마감새가 비슷한 우드 쉐이크와 이중 슁글

 

 

일반적인 이중 슁글의 사이즈는 13“(330mm) X 39“(990mm)로 미터법으로 제공된다.

보증기간은 30~50년 혹은 평생이며, 번들 당 무게는 27kg으로 일반 슁글보다 약 25%가량 가볍다. 가벼운 만큼 시공면적도 25% 작은 2.23㎡의 시공이 가능하다.

풍속 저항은 70~110마일(시속 252~396km)까지 가능하도록 설계되었다.

 

 

High-Quality Laminated Shingles (특수 적층 슁글)

 

4중 슁글이 특수 적층 슁글에 해당하며 북미에서는 최대 5개의 층을 가진 모델까지 시중에 출시하고 있다.

 

▲ 고품질 적층 슁글 예

 

 

이중 슁글보다 2배 이상 무겁고, 시속 130마일(468kg)의 풍속에 저항할 수 있도록 설계될 수 있다.

 

 

Interlocking Shingles (인터로킹 슁글)

 

가장 일반적인 인터로킹 타입의 슁글은 T-Lock이라 부르는 자물쇠 타입이다.

T-Lock은 접착 스트립 없이 자체의 프로파일 형태와 전용 패스너의 사용만으로 시공할 수 있다.

제조는 2006년경에 중단되었지만 기시공된 지붕들은 여전히 좋은 상태를 보이고 있다.

 

 

▲ 인터로킹 슁글 예

 

 

육각 슁글도 비슷한 축에 든다고 생각해 볼 수도 있겠지만 인터로킹 슁글보다는 3탭 슁글에 가깝다고 할 수 있다.

 

 

PERFORMANCE STANDARDS (성능 표준)

 

아스팔트 슁글은 화재, 충격, 바람으로 인한 손상에 대해 저항과 같은 다양한 성능 특성을 갖도록 설계된다.

북미의 경우, 슁글 사용 시 준수해야 하는 기준은 주택이 지어지 는 지역의 관할 당국(AHJ)에서 결정하며 국내와 마찬가지로 기 관의 건축 관련부서에서 배정한다.

AHJ에서 사용하는 기준(표준)의 대부분은 다음 3조직 중 하나에 서 개발되고 만들어진다.

 

 

 

ASTM International (미국 재료시험 학회)

 

ASTM International은 아스팔트 슁글을 포함 현존하는 대부분 의 재료와 자재의 표준을 만들어낸다. 그러나 자재를 개발하거나 제품에 대한 인증은 하지 않는다.

 

Underwriters Laboratories (보험연구원)

 

UL은 제품의 인증을 목적으로 다양한 테스트를 전문적으로 수 행한다.

이곳은 특정 슁글이 실제로 어떠한 한계를 충족하는지 여부를 결 정하기 위해 다양한 환경과 방법, 기간으로 실험한다. 해당 슁글 이 테스트에 성공적으로 통과하면 실험한 제품모델에 대해 표준 성적서와 함께 인증서를 발행한다.

 

Canadian Standards Association (캐나다 표준 협회)

 

캐나다는 CSA(캐나다 표준 협회)라는 이름처럼 아스팔트 슁글 에 대한 표준을 개발하고 테스트하여 인증을 제공한다.

 

 

TESTING SHINGLES (테스트 슁글)

 

ASTM에 의해 개발된 보다 일반적인 표준 중 하나는 슁글의 인 열강도, 화재, 충격, 바람 및 여러 인발력(pull-through)에 대한 저항력 실험이다.

 

▲ 충격 및 풍속 실험

 

 

이런 부분은 아스팔트 슁글 뿐 아니라 지붕에 사용되는 목재 슁 글, 쉐이크, 기와, 세라믹 타일 및 금속 지붕재 등 모두 동일한 절 차의 실험을 거친다.

 

Tear Strength (인열, 찢김 강도)

 

인열 강도는 슁글이 얼마나 쉽게 찢어지는지를 측정하는 것이다.

여러 강도 중 특히 인열 강도는 중요한데, 그 이유는 이 특성이 인장(늘어남) 강도를 포함한 다른 어떤 요소보다 균열 저항성 과 더 큰 상관관계가 있다는 것이 실험으로 밝혀졌기 때문에 특 히 중요하다.

 

▲ 엘멘도르프 터스터

 

 

전 세계적으로 인열 강도에 대한 표준이 마련되어 있는데 이를 Elmendorf(엘멘도르프)테스트라 한다.

 

Pull-Through Resistance (인발 저항)

 

Nail(못) 인발 저항은 슁글을 특정 온도에서 못 머리 위로 벗겨낼(당겼을) 때, 얼마만큼의 힘으로 탈락하는지 측정하는 실험으로 슁글의 끈질김을 측정한 것으로 판단하면 된다.

 

▲ 저항력 실험, 오웬스 코닝 참조

 

 

사진의 내용을 실험했던 오웬스 코닝社에는 내풍도 2.5배, Overdriven nail(과도한, 깊은 못박기) 방지 9배, 박리 현상 개선 2배 등 외력 저항 및 시공상 오류를 개선시켜주는 특정 제품군이 존재한다.

 

▲ 오웬스 코닝 DURATION SERIES 중 SURENAIL

 

 

Impact Rating (충격 등급)

 

충격 테스트는 표준화된 다양한 저항성 평가 방법으로 등급을 매긴다.

대표적인 실험 방법 중 하나가 Class 4 UL 2218로 50mm 크기의 철 구슬을 6m 높이에서 2회 낙하시키는 테스트다.

 

▲ Class 4 UL 2218, 충격 실험

 

 

2회 낙하 후에도 갈라지거나 찢어진 흔적이 없으면 Class 4에 속하게 되어 우박 피해가 예상되는 지역에서의 인기가 많다고 할 수 있다.

그 외에도 등급의 선택이 법제화 된 북미의 일부 지역과 주택보험 가입 조건의 유리함을 위해 선택하는 경우들도 Class 4 등급이 필요한 이유다.

 

Class 4에 해당하는 대표적인 슁들은 써든티드社의 northgate 제품이며, 국내에서 수입되는 일반적인 슁글의 충격 강도 등급은 Class 3에 해당한다.

 

Fire Resistance (내연성)

 

ASTM 표준에는 내화성 테스트가 포함된다.

출시되는 모든 신제품은 내화 테스트를 거치지만 이러한 테스트는 실제 화재와의 상관관계를 고려하지 않는 단순 성능 테스트로 제품 간에 비교를 위한 정도다.

 

슁글을 포함한 지붕 마감재(roof-covering materials)는 A(가장 높은 내화성), B, C 3가지의 등급이 있으며 거의 모든 아스팔트 슁글은 A등급에 속한다.

 

슁글은 한국에서도 많이 선택하는 재료이다.

미국의 일반적인 주택도 다르지 않으며 추정에 따르면 80% 정도의 사용 비율을 가지는 것으로 나타난다.

 

아스팔트가 주재료라 화재에 취약할거라는 예상과 다르게 콘크 리트 기와/점토 기와와 함께 내화성 A등급인 아스팔트 슁글은 목조주택에 주로 사용되는 유리섬유 기반 단열재와 결합하면 화 재에 더욱 강한 자재로 거듭나게 된다. 하지만 강한 바람으로 인 해 슁글 중간층 박리가 일어나면 균일했던 지붕 방호막(내화층) 역할을 잃어버려 오히려 화재에 취약해진다.

 

▲ 화재 실험

 

 

자재의 등급이 결과를 보장해주지 않는 일은 모든 건축에서 일 어날 수 있으므로 적합한 시공이 되도록 주의를 놓치지 않아야 한다.

 

Other Testing (기타 실험)

 

슁글을 제조하는 업체들은 인증받은 시험성적서를 얻기 위해 권 위있는 기관에 테스트 의뢰를 하는 노력은 물론 6m 지붕에서 번 들 째 낙하하기, 90도 꺽어서 오래도록 방치하기, 오랜 기난 노출 된 슁글의 잔류 성분 비교하기 등 영업을 위해 재미난 실험을 통 하여 마케팅을 펼친다.

 

모든 자재의 성분과 시험 성적을 확인할 문서를 습득하기는 어렵 겠지만 적어도 자재의 유래와 기존 표준에 대한 몇 가지 기본 지 식이 있으면 아스팔트 슁글의 이해뿐만 아니라 건물에 대한 이 해도를 높이는 데 도움이 된다.

 

 

 

Variations Among Asphalt Composition Shingles (아스팔트 기반 슁글의 성능 차)

 

아스팔트 슁글에 대한 전문가라도 눈으로 보는 것만으로는 품질 이 표준을 준수하는지 알 수 없다. 표준이라는 것을 현재는 찾아 볼 수 있지만 강제하지 않는 자발적 준수가 전부이기 때문에 비 슷해 보이는 슁글이라도 품질 차이가 있다고 할 수 있다.

 

ASTM 표준을 실험 기준으로 사용하는 Jim D. Koontz & Associates Inc가 수행한 실험 결과를 통해 다양한 종류의 아스팔트 슁글의 품질과 강도를 확인해 볼 수 있다.

이 표에는 13군데의 각기 다른 제조업체에서 만든 아스팔트 슁 글에 대한 결과가 포함되어 있으며, 성능 특성을 비교하기 위해 6종의 3-tab 슁글(일반 슁글)과 7종의 라미네이트 슁글(이중 그림자 슁글)을 실험되었다.

 

▲ 13종 슁글의 테스트 결과

 

 

테스트 결과를 보면 최소 Tear Strength(인열 강도)에 대한 ASTM 표준은 1,700g으로 확인된다. (초록 D1922 : 1700)

빨강색 숫자들은 ASTM 최소 요구 사항을 통과하지 못한 값으로 #1(3탭 슁글)은 불과 1,240g의 당겨지는 힘에 찢어짐으로써 인 열강도 테스트에서 불합격했다.

H/L difference는 가장 높은 결과와 가장 낮은 값의 차이를 백 분율로 나타낸 것으로 #2(3탭 슁글) 2,190(H, 최고)과 #5(3탭 슁 글)의 930(L, 최저) 사이의 135%의 차이가 있는 것을 알 수 있다.

 

회색(Average)은 모든 항목의 총 평균값으로 ASTM 기준의 70%를 보이고 있고, 라미네이트 슁글(이중 슁글)은 ASTM 기준 80%에 가 까운 평균을 보여주고 있다.

 

제품 13종의 60%는 ASTM 표준에 미달이고, 제품간 성능 차이는 무려 130%가 있다는 것과 1장의 슁글과 2장의 슁글이 겹쳐졌을 때의 복합 당김, 기타실험에 대한 결과를 확인할 수 있다.

 

 

 

 

이 결과들이 실제로 의미하는 것은 동일한 조건에서의 시공이라도 제품 브랜드에 따라 슁글이 손상될 수도 아닐 수도 있다는 것으로 슁 글 선택의 중요성을 알려주는 지표를 제공했다고 할 수 있다.

 

북미뿐 아니라 한국에도 여러 브랜드에 다양한 모델의 슁글이 존재하고 있고, 공개된 시험성적서 없이 특정 제품의 좋고 나쁨을 단언하 기는 어렵다.

 

 

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