목조주택 김검사의 지붕검사 4편
“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.
“ 지붕재는 외기저항이 첫 번째 목적이며 미려함은 그 다음이다 ”
- 인스펙터 김 검사-
습기는 모든 다양한 종류의 소재를 손상시킬 수 있다. 특히 주요 구조나 실내 마감을 이루는 건식의 건축 재료들은 미세한 입자 사이로 습기가 축적되어 재료의 강도를 낮춘다. 목재와 같이 셀룰로오스를 기반한 자재들은 수분 수준이 20%를 초과하면 부패가 발생할 수 있고 대부분의 구조가 목재로 이루어진 목조주택에서 눈에 보이지 않는 과도한 수분은 코스메틱(치장)한 문제를 넘어 치명적인 구조 문제로 연결될 수 있다.
구조 문제는 목재에만 해당하지 않는다. 현대의 건축물은 금속커넥터와 금속성의 패스너를 사용하므로 부식을 일으키는 수분에 동일한 취약성을 가진다. 구조적 문제가 아니어도 과도한 수분은 거주자의 건강에 치명적인 문제를 유발한다. 과습으로 생기는 곰팡이는 노점 조건이 일치하면 실내 습도 60%(RH) 이상에서 짧은 시간에 발생하고, 발생한 곰팡이는 미세 포자를 실내 공기중에 방출하여 번식한다. 건강한 수준의 사람들은 높은 수준의 곰팡이 포자를 스스로 방어할 수 있지만 천식, 알레르기, 폐질환 등 면역체계에 손상이 있는 사람에게는 심각하고 치명적인 건강문제를 일으킨다.
다양한 유형의 언더레이먼트와 각기 다른 특성 이해
지붕 공사 시, 구조재와 쉬딩재(합판류)를 활용한 골조공사가 마무리되면 최우선으로 처리하는 공정이 지붕 언더레이먼트 작업이다. 비오는 날 사람들이 우산을 쓰듯이 건물에도 우산을 쥐어주는 행위로 국내 목조주택에서는 방수쉬트 작업이라 통칭하고 있다.
일부 시공사는 북미권(캐나다, 미국)과 유럽권(독일, 프랑스 등) 건물에 적용된 높은 판매량을 가진 자재를 고성능 자재라며 소비자에게 광고하고 있다. 실제로 좋은 기능의 자재이지만 광활한 영토만큼 여러 기후대를 가진 북미권과 유럽권의 경험많은 시공사들은 기후 특성과 강수량 그리고 마감될 재료에 따라 언더레이먼트 자재를 선택하고 있다. 비교적 기후차가 적은 국내도 견실한 목조주택에 한걸음 다가가기 위해서 무조건적인 2mm미만의 방수 쉬트보다는 여러 사항들을 종합하여 선택할 필요가 있다.
언더레이먼트는 다양한 기후대에 속한 건물의 요구를 충족하도록 여러 속성으로 설계 및 제조된다. 강력한 허리케인과 홍수가 있었던 덥고 습한 기후의 미국 뉴 올리언스 지역 금속지붕에 적용된 언더레이먼트가 춥고 건조한 지역에서도 적절한 언더레이먼트는 아니다. 다양한 유형의 지붕 마감 재료에는 특정 요구사항이 뒤따른다.
적절한 유형의 언더레이먼트가 사용되었는지 확인할 책임이 누구한테 있는지 따져보기 전에 언더레이먼트의 기본 속성과 일반적인 설치 요구사항을 이해하여 문제없는 지붕을 만드는 것이 우선이다. 만약의 경우, 문제가 생기더라도 정확한 시방상태를 알고 있다면 해결의 실마리(문제의 단서)를 찾기 쉬워진다.
언더레이먼트의 설치 목적
Moisture Barrier (수분 장벽)
대부분의 지붕 마감재는 방수재는 아니지만 내수성(Water-Resistant)이 있으며 멤브레인(여러 층) 방식으로 설계되어 방수(Waterproof) 성능을 발휘할 수 있도록 설치된다. (일반적으로 신축시에는 코드(건축법)에 따라 언더레이가 필요하지만, 과거에는 제조업체가 항상 이를 요구하지는 않았다.) 멤브레인 방식은 이러한 ‘Underlayment’는 설명하는데 사용되는 일반적인 용어이다.
언더레이먼트는 지붕 쉬딩재 위에 설치되는 첫 번째 재료이면서 최종 마감재 뒤에서 능력을 발휘하는 2차적인 방어막이다. 지붕 누수에 대한 1차적 주요 장벽은 최종 마감재(슁글, 슬레이트, 금속류, 목재류 등)들이 담당한다.
펠트지(기름 종이류)처럼 내수 기능을 가진 언더레이먼트는 증기(Moisture Vapor) 형태의 수분은 일부 통과(Vapor Permeability) 시키지만 액체 형태의 물은 통과시키지 않는다. 고무 시트류의 방수성 언더레이먼트는 수분과 물 모두 통과가 불가하다.
방수성 언더레이먼트는 일반적으로 누수 또는 습기 침투를 겪을 가능성이 높은 관통부(굴뚝, 벤트류, 천창 등), 재료 분리점 혹은 재료 끝지점, 저경사 지붕 또는 각도 변환이 생기는 부분에 사용하려고 개발되었다. 현재는 지붕 전체에 사용하고 있다.
Underlayment Permeability (투과성)
언더레이먼트의 ‘투과성(Permeability)’은 수증기(Water Vapor)의 통과량을 측정한 시험성적이다. 모든 언더레이는 액체 형태의 수분 통과를 방지하도록 설계되었지만 지속된 수분 노출에는 투과가 가능하다. 투과 정도는 제조사별로 서로 다른 수준의 저항성을 가지고 있다.
* Perm Rating : 1평방 피트(305mmX305mm)의 재료를 통해 흐르는 수증기의 질량 비율을 나타내는 단위
언더레이먼트 투과율 등급은 제조업체에서 제공하며 환기층이 있는 지붕에 사용된 경우 벽체에 사용하는 하우스 랩 투과율보다 중요하지 않은 부분이다.
파마(Perm) 등급 0.1이하는 불 투과성(Im-perm)으로 수분 장벽(Vapor Barriers)이라 통칭하고 등급이 0.1이상인 반투과성(semi-perm)부터는 수분 지연제(Vapor Retarders)라 통칭한다. 빌딩 사이언스 학계에서는 투과성 재료를 제외하고 Class 1은 Vapor Barriers로 Class 2는 Vapor Retarders로 분류한다.
Temporary Protection (일시적 기능과 보호)
Underlayment는 지붕 최종 마감재를 설치하기 전까지 지붕면 보호는 물론 내부공정 진행을 위해서도 필요한 부분이다. 공정 관리가 완벽에 가깝다면 지붕 마감재 설치는 즉각적이겠지만 실제로는 방수쉬트 상태에서 며칠, 몇 주 때로는 몇 달 동안 보호를 받아야 한다. 건물 내부 보호만큼 외부 저항성도 중요하다.
이 기간(방치 기간) 동안 언더레이먼트는 자외선, 강풍 및 눈, 비와 같은 기상 요소로부터 공격을 받을 수 있다. 또한 지붕 마감재를 설치할 때 발생하는 마모 및 찢어짐에도 저항할 수 있어야 한다.
Preventing Chemical Degradation(화학적 분해 방지)
Underlayment는 지붕 쉬딩재와 지붕 마감재 사이에 존재한다. 과거의 북미 주택 대부분은 오랜 기간동안 소나무 또는 전나무 합판을 쉬딩재로 사용해 왔으며 국내에서도 인스펙션 중에 간혹 접하는 자재이다.
이런(소나무, 전나무) 보드는 갈바니 현상(이종 금속끼리 만났을 때 부식의 가속화)처럼 쉬딩재로 사용된 합판의 수지성분이 아스팔트 슁글같은 일부 재료와 화학적 반응이 생길 수 있다. 이러한 상황에서 언더레이먼트는 지붕 마감재의 성능 저하의 가속화 및 조기 파손을 방지한다.
제조사별로 차이는 있지만 국내 목조주택 현장에서 주로 사용되는 OSB도 생산중에 수지성분이 포함된 자재가 있으므로 동일하게 언더레이먼트가 필요하다.
Fire Resistance (내연성)
발화 가능성이 높은 지붕 마감재에 내화재로 사용 가능하다. 실제로 특별한 언더레이먼트 층이 없으면 목재 셰이크와 아스팔트 슁글은 화재 가능성이 굉장히 높은 조합으로 발화 속도를 줄이기 어려운 재료들이다.
Types of Underlayment (종류)
크게 세 가지로 구분한다.
1. Asphalt-saturated felt (아스팔트 펠트)
2. Rubberized asphalt (고무화 아스팔트)
3. Non-bitumen synthetic (합성 아스팔트)
ASPHALT-SATURATED FELT (펠트지)
북미에서 주거용으로 가장 많이 사용했던 형태로 지금도 많은 사용을 하고 있다. 셀룰로오스나 유리섬유 베이스로 기반하며 단점은 고무화 시트보다 방수 성능이 약하고 자착 기능이 없어 설치 후에도 전체적으로 이탈이 가능하여 작업자가 위험에 노출되는 경우가 있다. 장점으로는 지붕 리뉴얼 시에 철거가 쉽고 눈에 보이지 않는 공기층이 형성되어 지붕 건조 속도를 높여준다.
펠트지는 방수 제품이 아닌 내수 제품으로 15파운드와 30파운드의 두 가지 모델이 존재한다. 15 파운드 펠트의 수분 투과율(Perm)은 약 5의 수준이며 설치 장소의 습도 차이로 모델 선택을 하는 것이 일반적이다. 30파운드 펠트는 지붕 마감재를 설치하는 동안 손상에 더 강하며 두께만큼 날씨 저항에도 더 강하다. 15파운드와 30파운드 펠트는 롤당 사용 길이는 같으므로 30펠트가 훨씬 두껍고 뻣뻣하다.
국내는 실제 사용 빈도가 거의 없어진 상태지만 그래도 사용하겠다면 주의점이 있다. Slope Limitations(경사 제한)으로 저경사 지붕(12:2~12:4)에는 최소 겹침 19“~25”(경사 제한)을 하여 시공해야 한다. 이렇게 시공되면 실제로는 이중 펠트층을 가지므로 물에 대한 저항성이 높아진다. 이는 WRB Double Layer라 하여 벽체에도 통용된다.
Staples and Wind strip (스테이플과 윈드 스트립)
펠트는 일반적으로 스테이플로 고정한다. 바람이 많이 부는 지역에서는 찢어짐을 완화하기 위해 겹침부와 가장자리는 윈드 스트립 처리를 하여 내수성과 부착력을 높일 수 있다. 또한 누수 방지와 기밀성능 유지를 위해 스테이플 처리보다는 캡 네일(캡 스테이플) 타입 패스너 사용을 권장한다.
Edge Metal Laps (엣지 플래슁)
언더레이먼트로 펠트지를 사용할 경우 하단부(Eave)는 플래슁이 먼저 자리하고 처마 가장자리(Rake)는 플래슁이 나중에 자리한다. 이 부분은 고무화 아스팔트 시트 경우에도 해당되지만 합성 언더레이 소재까지 무조건 해당되는 것은 아니다. 물론 플래슁 조건에 따라서도 마찬가지다.
RUBBERIZED ASPHALT (고무화 아스팔트)
국내에서 가장 많이 사용되는 다양한 유형의 고무와 유사한 재료로 제조되며 흔히들 방수쉬트라 부른다. 일반적으로 한쪽면 접착 성능이 있는 경우가 대부분이며 두께는 2~3mm가 일반적이다. 고무의 연질 특성으로 일부 3mm이상의 시트는 기밀성능 또한 높아 스테이플 및 못과 같은 패스너 관통 후에도 셀프 밀봉(Sealing) 기능을 지니기도 한다.
고무화 시트는 다양한 요구 사항을 충족하도록 설계되고 제조된다.
-논슬립 및 내후성을 높이기 위해 부직포 및 격자 형상을 접착
-습기 저항 강화를 위해 폴리머 필름을 표면 부착
-찢어짐 강도를 높이기 위해 유리 섬유로 강화
-날씨 저항을 위한 미네랄 코팅-고온 환경에서 사용하도록 제조 일부 고무화 아스팔트는 접착성능 저하 없이 최대 120ºC(250ºF)의 온도에 견디도록 설계
-금속 지붕 하부면(뜨거운 하절기)에 열악한 환경에도 적용 가능
-아스팔트는 폴리머 개질 될 수 있어 토치(불)로 강화 접착 가능
Non-Bitumen Synthetic Underlayment(합성 언더레이먼트)
합성 언더레이먼트는 폴리프로필렌(PP 비닐류) 또는 폴리에틸렌(PE 플라스틱류)으로 만들어지며 이런 소재들은 식품 저장 용기와 내복에 이르기까지 다양한 종류의 제품을 만드는 데에도 사용된다.
<이미지20>
Advantages and Disadvantages (장단점)
펠트지와 고무 시트류와 마찬가지로 합성 언더레이먼트도 장단점이 있다.
-경량에 고강도
-강력한 논슬립
-곰팡이 저항력-강한 UV 저항. 제조업체의 권장 사항에 따라 장기간(6~12개월) 노출 가능-제로에 가까운 투과 성능으로 수축 팽창 없음. 수분 장벽(Vapor barrier)으로 사용 가능
(단점)
북미 지붕 시공자 협회인 National Roofing Contractors Association에 따르면
-현재까지 적용 가능한 ASTM(미국 재료시험 협회) 표준 없음
-많은 합성 언더레이먼트가 현재 Code(건축 법규) 요건을 충족 못함
-특정 지붕 마감재(예:아스팔트 슁글)에 대한 일부 제조업체의 보증 무효
-설치 지침 없이 펠트지와 동일 방법 시공 시, 습기 문제(배출 불가) 발생 가능
다음 기사에는 언더레이먼트의 성능 저하가 생기는 요인과 지붕에 적용하는 Flashing에 대하여 살펴보겠습니다.
l 글·사진 김준걸 대표
더 김 인스펙션 김준걸 대표는 프로페셔널 엔지니어(PE)이자 국제 공인 인스펙터(CPI)이다.
미국 교육부가 인정한 인스펙션 교육 단계 전체를 패스하여 인증서를 발급받은 유일한 멤버이며 InterNACHI 한국 지부장으로 활동 중이다. 주택교육 전문 기관인 PITI KOREA를 운영하고 있으며 주택검사(인스펙터) ‘김검사’로 알려져있다.
더 김 인스펙션 | 김준걸 대표