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【목조주택 짓기】 ⑤ 프리 컷 & BF구법 중목구조
- 최근 10년간 우리나라 목조주택은 매년 꾸준하게 증가하는 추세다. 가계소득의 증가와 웰빙 바람으로 인해 획일화된 아파트에서 벗어나 좀 더 편안하고 자연을 영위할 수 있는 주택을 직접 지어서 살려는 젊은 세대들의 주거 인식 변화도 여기에 한몫을 하고 있다. 그래서 대도시 근교에 자기만의 목조주택을 지으려는 수요가 지속적으로 증가하는 추세다. 현재 보급된 목조주택은 북미식 2″× 4″∼8″S.P.F 구조용 규격재를 사용한 경량 목구조가 많지만, 내진성과 내구성이 뛰어난 중목구조 보급률이 점차 늘어나는 추세다.※BF(Big Frame)구법이란, 일본 스미토모임업에서 독자 개발한 철물공법이다. 주로 105×560㎜ 대단면 단판 적층 구조재를 사용한다.글 ㈜단감건축사사무소 감은희 소장 02-6217-8752 www.edangam.com 사진 iHousing 중목구조 & 경량 목구조현재 우리나라에 가장 많이 보급돼 있는 북미식 경량 목구조는 적은 인력으로 집을 쉽게 짓기 위해 고안된 공법이다. 벽식 구조로, 벽체가 하중을 견디는 기둥 역할을 하고 벽과 바닥을 일체화해 강성을 높이는 구조 방식이다. -우리나라 목조주택 시장의 85% 이상 차지-2″× 4″∼12″구조용 규격재를 현장에서 재단해 시공-숙련된 목수의 기량에 따라 품질 차이가 발생-못 접합 방식이므로 철물로 구조적 보강 작업 필요-주로 현장 재단 시공 방식이다 보니 폐자재 발생 중목구조(상)와 경량 목구조(하) 골조 반면, 중목구조는 전통 한옥과 같이 기둥과 보가 수직 하중을 견디는 방식이다. 기둥과 보의 접합 방법에 못을 사용하지 않고 프리 컷 공법과 BF구법(철물 구조)을 혼합해 사용함으로써 내구성과 내진성이 우수하다. 일본의 경우 1995년에 발생한 진도 7.3의 고베 대지진으로 대대적으로 목조주택 제도를 정비한 후 중목구조 보급률이 대다수를 차지하고 있다. 과거엔 기둥과 보 등의 구조부재 접합 부분을 목수가 먹매김해 수가공으로 절단 및 가공하던 것을 프리 컷 공법이 개발된 이후 CAD/CAM을 이용한 기계로 공장 재단을 통해 신속하고 정밀하게 가공된 구조재를 만든다. 한옥 기둥-보구조 중목구조 -공장에서 재단된 구조재로 건축물 만드는 방식으로 현장엔 폐자재가 거의 나오지 않음-균일한 부재와 정밀한 시공으로 품질이 우수-경량 목구조와 비교했을 때 1.5~2배 이상 공기工期 단축-높은 층고 확보 및 넓은 경간으로 시원한 개방감 구현-쉬운 리모델링중목구조는 기둥에 전달되는 하중을 기초로 전달하는 토대, 건축물의 수직 하중을 지지하는 역할과 내력벽의 프레임 기능도 하는 기둥, 건축물의 수직 하중을 기둥으로 전달하는 보, 지진 및 바람 등 수평(횡) 하중에 저항하는 내력벽 등으로 이뤄진다. 중목구조와 경량 목구조 비교 일본 스미토모임업의 BF구법중목구조는 전통 한옥과 같이 기둥과 보가 하중을 견디는 방식이다. 일본 스미토모임업의 중목구조 방식은 프리 컷Pre-Cut 공법으로 가공한 기둥과 보 구조재를 BF(Big Frame)구법構法, 즉 철물 공법으로 접합한다. 이 BF구법은 일본 스미토모임업에서 독자 개발 것으로 국토교통성 대신(장관)의 인정을 취득했다. 동양 전통의 장부맞춤 공법에 철 구조물을 더해 진도 7.0에도 견디는 내진성을 확보했다. 일본 스미토모임업 BF구법 건물의 수직 힘을 지탱하는 기둥과 수평 힘을 지탱하는 보로 구성된 기둥-보 목구조를 실현하기 위해선 높은 강도와 ??뛰어난 치수 안정성을 갖춘 구조재가 필요하다. 일반적인 중목구조는 기둥이 105㎜ × 105㎜인 반면, BF구법은 105㎜ × 560㎜ 대단면 단판 적층 구조재(LVL: Laminated Veneer Lumber)를 사용한다. 이 구조재는 충분히 건조시킨 얇은 판재를 목리에 평행한 방향(섬유 방향)으로 여러 겹으로 적층해 접착한 공학목재다. 강도가 높고 치수가 안정적이며, 뒤틀림이나 휨, 균열 등이 없어 높은 강성剛性을 요구하는 구조체에 적합하다. 또한, 설계의 자유도가 높기에 개방감 넘치는 주택을 만들 수 있다. 무엇보다 대단면 기둥, 보 구조재는 전용 철물로 접합하기에 지진이나 강풍 등에도 안전하다. 중목구조는 기둥과 기둥의 간격 등 설계 자유도가 높기에 개방감 넘치는 공간 디자인이 가능하다. 최적의 구조계산 시스템 ‘WiNX’_일반적으로 주택의 상부 구조와 하부 구조는 과거의 경험을 바탕으로 설계한다. 하지만, 스미토모임업은 독자 개발한 구조계산 시스템인 ‘WiNX’을 이용해 건물뿐만 아니라 기초 구조설계를 한다. 따라서 계획에 의한 기둥·보·내력벽의 단면 치수 및 배치, 기초 단면의 형상과 배근의 적정화 등 주택에 적합한 구조설계를 지원한다.개방감 넘치는 넓은 개구부 구현_105㎜ × 560㎜ 대단면 구조재는 일반 가새 구조 2,275㎜(1,365㎜ + 910㎜) 내력벽과 동등한 내진성을 갖고 있다. 따라서 보다 넓은 개구부를 만들 수 있어 정원을 향한 큰 창호와 넓은 공간 등 개방감 넘치는 주택을 만들 수 있다.자유로운 공간 구성_BF구법은 상·하층의 기둥 위치를 달리할 수 있기에 각 층마다 공간을 자유롭게 구성할 수 있다. 주차 공간 상부를 거주 공간으로 활용하거나 넓은 발코니도 만들 수 있다. 또한, 구조를 그대로 살려 향후 구조 변경 등에도 유연하게 대응할 수 있다. 손에 잡히는 목구조 용어 사전 적용 범위▲소규모 목조건축물의 구조설계는 KDS 41 10 00에서 KDS 41 70 00까지의 기준에 따라야 한다. 다만, 이 기준에서 제시하는 적용조건을 만족하고, 적용상 문제가 없는 경우에는 이 장에서 제시하는 기준에 따라 설계할 수 있다.▲이 기준에서 규정되지 않은 보, 기둥, 2차 부재와 접합부의 모든 상세는 KDS 41 33 00의 일반규정을 만족해야 한다.출처 KDS 41 90 33 : 2018 <소규모 건축 구조 기준 목구조> 건조 사용 조건_목구조물의 사용 중에 평형 함수율이 18% 이하로 유지될 수 있는 온도 및 습도 조건경간_지점의 중심으로부터 다른 지점의 중심까지의 거리경골목구조_주요 구조부가 공칭 두께 50㎜(실제 두께 38㎜)의 규격재로 건축된 목구조경사면_목재의 섬유 방향과 0°또는 90°이외의 경사각으로 절단된 재면구조용 집성재_규정된 강도 등급에 따라 선정된 제재목 또는 목재 층재를 섬유 방향이 서로 평행하게 집성·접착하여 공학적으로 특정 응력을 견딜 수 있도록 생산된 제품구조용 목질 판재_합판이나 오에스비 등과 같이 구조용으로 사용되며, 목재를 원자재로 하여 제조된 판재규격재 또는 1종 구조재_공칭 두께가 50㎜ 이상, 125㎜ 미만(실제 두께 38㎜ 이상, 114㎜ 미만)이고, 공칭 너비가 50㎜(실제 너비 38㎜) 이상인 구조용 목재기계 등급 구조재_기계적으로 목재의 강도 및 강성을 측정하여 등급을 구분한 목재기둥재 또는 3종 구조재_두께와 너비가 공칭 125㎜(실제 114㎜) 이상이고, 두께와 너비의 치수 차이가 52㎜ 미만인 구조용 목재끝면 나뭇결_목재 부재의 길이 방향(일반적으로 섬유 방향)에 수직한 단면의 나뭇결내력벽_목구조의 벽체 중에서 수직 하중 및 수평 하중을 지지하는 벽체다락공간_천장과 지붕의 서까래 사이에 확보하여 주거용 또는 저장용으로 사용되는 공간단일 부재_동일한 기능을 갖는 부재가 인접하여 있지 않고 하나의 부재만을 사용하여 하중을 지지하는 구조 부재단판 적층재_단판의 섬유 방향이 서로 평행하게 배열하여 접착된 구조용 목질 재료덮개_장선, 서까래 또는 스터드 위에 설치하여 이들 부재와 못으로 접합됨으로써 수평 또는 수직 격막구조를 이루고, 그 위에 마감 재료가 설치되는 구조용 목질 판재대형(중) 목구조_주요 구조부가 공칭 치수 125㎜ × 125㎜(실제 치수 114㎜ × 114㎜) 이상의 부재로 건축되는 목구조따냄_목재의 표면에 배관, 배선 또는 철물의 설치를 위하여 홈을 판 것바닥 밑 공간_지하층이 없이 목구조로 1층의 바닥을 시공하는 경우 목구조 바닥의 썩음 방지를 위한 환기와 내부 수리 등의 목적을 위하여 바닥 밑에 확보되는 공간바닥 격막 구조_횡하중을 골조 또는 벽체 등의 수직재에 전달하기 위한 바닥 또는 지붕틀 구조박스못_목구조에서 판재와 구조용재 사이의 접합에 많이 사용되며, 동일한 길이의 일반 철못보다 직경이 가는 못반복 부재_3개 이상의 부재가 중심 간격 600㎜ 이하의 간격으로 배치되고, 그 위에 하중을 분산시킬 수 있는 구조체로 덮어져 있음으로써 작용하는 하중을 서로 분담할 수 있는 구조 부재방청못_목구조에서 외기에 노출되는 부위에 사용할 수 있도록 표면에 아연도금 처리 등을 하여 녹스는 것을 방지한 못방화 재료_화재로부터 보호하기 위하여 설치되는 불연 재료, 준불연 재료 및 난연 재료로 제조된 건축 재료보재 또는 2종 구조재_두께와 너비가 공칭 125㎜(실제 114㎜) 이상이고, 두께와 너비의 치수 차이가 52㎜ 이상인 구조용 목재보통못_일반적으로 목구조에 많이 사용되고, 철선으로 제조되며, 동일한 길이의 박스못보다 직경이 더 굵은 못섬유 주행 경사_부재의 길이 방향에 대한 섬유 방향의 경사순단면적_목재의 단면에서 볼트 등의 철물을 위한 구멍이나 홈의 면적을 제외한 나머지 단면적스터드_경골목구조에서 벽체의 뼈대를 구성하는 수직 부재습윤 사용 조건_목구조물의 사용 중에 평형 함수율이 18%를 초과하게 되는 온도 및 습도 조건실제 치수_목재를 제재한 후 건조 및 대패 가공하여 최종제품으로 생산된 치수I형 장선_플랜지 부재와 웨브 부재로 구성된 I형 단면으로 제조된 구조용 목질 재료오에스비_강도와 강성을 향상시키기 위하여 배향성을 부여한 스트랜드형 플레이크로 구성되는 일종의 파티클 목질 판재제품육안등급 구조재_육안으로 목재의 표면 결점(옹이, 갈라짐, 섬유경사, 뒤틀림 등)을 검사하여 등급을 구분한 목재인사이징_구조재에 방부제를 깊고 균일하게 침투시키기 위해 약제 처리가 어려운 목재의 재면에 칼자국 모양의 상처를 섬유 방향으로 낸 후 방부제를 처리하는 방법전통 목구조_주요 구조재 사이의 접합부에서 철물을 사용하지 않고 전통 구법에 따라서 목재끼리의 맞춤에 의해서만 연결하는 목구조재하 기간_구조물의 수명 기간 중에 특정 하중의 최대치(설계하중)가 연속하여 작용하는 것으로 가정되는 기간절삭축_목재의 섬유 방향과 상대적인 경사면의 방향제재 치수_목재를 원목에서 제재하여 건조 및 대패가공이 되지 않은 치수직각 절삭면_목재의 끝면과 같이 섬유 방향과 직각으로 절삭된 재면측면 나뭇결_목재 부재의 길이 방향(일반적으로 섬유 방향)에 평행한 측면의 나뭇결층전단_합판의 표면에 수직한 면내에 전단력이 작용하는 경우, 전단력의 방향에 직각으로 섬유 방향이 배열된 가장 약한 단판 내에서 섬유가 전단 파괴되는 현상파스너_목구조에서 목재 부재 사이의 접합을 보강하기 위하여 사용되는 못, 볼트, 래그나사못 등의 조임용 철물표면_긴 수평 보의 윗면, 밑면 및 측면과 같이 목재의 섬유 방향과 평행한 재면플랫폼구조_경골목구조에서 벽체의 스터드가 각 층마다 별도로 구조체로 건축되고 벽체 위에 위층의 바닥이 올려지고 그 위에 다시 위층의 벽체가 시공되는 공법피에스엘_목재 단판 스트랜드를 평행한 방향으로 접착한 고강도 구조용 복합 목재(패럴램이라고도 한다)헤더_목구조에서 평행하게 배치된 구조 부재를 가로질러서 개구부(창, 문, 계단 등)가 설치되는 경우에 개구부에 의하여 끊어지는 구조 부재에 작용하는 하중을 효과적으로 좌우측의 부재에 전달하기 위하여 개구부의 양 끝에 평행 부재를 가로질러 설치되는 구조 부재공칭 치수_목재의 치수를 실제 치수보다 큰 25의 배수로 올려서 부르기 편하게 사용하는 치수화염막이_구조체의 내부 공간을 타고 화염이 인접한 구역으로 전파되는 것을 방지하기 위하여 구조체 내부를 가로질러 설치되는 부재 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr
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【목조주택 짓기】 ⑤ 프리 컷 & BF구법 중목구조
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['18년 5월호 특집 4] 프리 컷 & BF구법 중목구조
- 프리 컷 & BF구법 중목구조 최근 10년간 우리나라 목조주택은 매년 꾸준하게 증가하는 추세다. 가계소득의 증가와 웰빙 바람으로 인해 획일화된 아파트에서 벗어나 좀 더 편안하고 자연을 영위할 수 있는 주택을 직접 지어서 살려는 젊은 세대들의 주거 인식 변화도 여기에 한몫을 하고 있다. 그래서 대도시 근교에 자기만의 목조주택을 지으려는 수요가 지속적으로 증가하는 추세다. 현재 보급된 목조주택은 북미식 2″× 4″∼8″S.P.F 구조용 규격재를 사용한 경량 목구조가 많지만, 내진성과 내구성이 뛰어난 중목구조 보급률이 점차 늘어나는 추세다. ※BF(Big Frame)구법이란, 일본 스미토모임업에서 독자 개발한 철물공법이다. 주로 105×560㎜ 대단면 단판 적층 구조재를 사용한다. 글 ㈜단감건축사사무소 감은희 소장 02-6217-8752 www.edangam.com 사진 iHousing 중목구조 & 경량 목구조 현재 우리나라에 가장 많이 보급돼 있는 북미식 경량 목구조는 적은 인력으로 집을 쉽게 짓기 위해 고안된 공법이다. 벽식 구조로, 벽체가 하중을 견디는 기둥 역할을 하고 벽과 바닥을 일체화해 강성을 높이는 구조 방식이다. 국내 목조주택 증가 추세 -우리나라 목조주택 시장의 85% 이상 차지 -2″× 4″∼12″구조용 규격재를 현장에서 재단해 시공 -숙련된 목수의 기량에 따라 품질 차이가 발생 -못 접합 방식이므로 철물로 구조적 보강 작업 필요 -주로 현장 재단 시공 방식이다 보니 폐자재 발생 중목구조(상)와 경량 목구조(하) 골조 반면, 중목구조는 전통 한옥과 같이 기둥과 보가 수직 하중을 견디는 방식이다. 기둥과 보의 접합 방법에 못을 사용하지 않고 프리 컷 공법과 BF구법(철물 구조)을 혼합해 사용함으로써 내구성과 내진성이 우수하다. 일본의 경우 1995년에 발생한 진도 7.3의 고베 대지진으로 대대적으로 목조주택 제도를 정비한 후 중목구조 보급률이 대다수를 차지하고 있다. 과거엔 기둥과 보 등의 구조부재 접합 부분을 목수가 먹매김해 수가공으로 절단 및 가공하던 것을 프리 컷 공법이 개발된 이후 CAD/CAM을 이용한 기계로 공장 재단을 통해 신속하고 정밀하게 가공된 구조재를 만든다. 한옥 기둥-보구조중목구조 -공장에서 재단된 구조재로 건축물 만드는 방식으로 현장엔 폐자재가 거의 나오지 않음 -균일한 부재와 정밀한 시공으로 품질이 우수 -경량 목구조와 비교했을 때 1.5~2배 이상 공기工期 단축 -높은 층고 확보 및 넓은 경간으로 시원한 개방감 구현 -쉬운 리모델링 중목구조는 기둥에 전달되는 하중을 기초로 전달하는 토대, 건축물의 수직 하중을 지지하는 역할과 내력벽의 프레임 기능도 하는 기둥, 건축물의 수직 하중을 기둥으로 전달하는 보, 지진 및 바람 등 수평(횡) 하중에 저항하는 내력벽 등으로 이뤄진다. 중목구조와 경량 목구조 비교 일본 스미토모임업의 BF구법 중목구조는 전통 한옥과 같이 기둥과 보가 하중을 견디는 방식이다. 일본 스미토모임업의 중목구조 방식은 프리 컷Pre-Cut 공법으로 가공한 기둥과 보 구조재를 BF(Big Frame)구법構法, 즉 철물 공법으로 접합한다. 이 BF구법은 일본 스미토모임업에서 독자 개발 것으로 국토교통성 대신(장관)의 인정을 취득했다. 동양 전통의 장부맞춤 공법에 철 구조물을 더해 진도 7.0에도 견디는 내진성을 확보했다. 일본 스미토모임업 BF구법 건물의 수직 힘을 지탱하는 기둥과 수평 힘을 지탱하는 보로 구성된 기둥-보 목구조를 실현하기 위해선 높은 강도와 ??뛰어난 치수 안정성을 갖춘 구조재가 필요하다. 일반적인 중목구조는 기둥이 105㎜ × 105㎜인 반면, BF구법은 105㎜ × 560㎜ 대단면 단판 적층 구조재(LVL: Laminated Veneer Lumber)를 사용한다. 이 구조재는 충분히 건조시킨 얇은 판재를 목리에 평행한 방향(섬유 방향)으로 여러 겹으로 적층해 접착한 공학목재다. 강도가 높고 치수가 안정적이며, 뒤틀림이나 휨, 균열 등이 없어 높은 강성剛性을 요구하는 구조체에 적합하다. 또한, 설계의 자유도가 높기에 개방감 넘치는 주택을 만들 수 있다. 무엇보다 대단면 기둥, 보 구조재는 전용 철물로 접합하기에 지진이나 강풍 등에도 안전하다. 중목구조는 기둥과 기둥의 간격 등 설계 자유도가 높기에 개방감 넘치는 공간 디자인이 가능하다. 최적의 구조계산 시스템 ‘WiNX’_일반적으로 주택의 상부 구조와 하부 구조는 과거의 경험을 바탕으로 설계한다. 하지만, 스미토모임업은 독자 개발한 구조계산 시스템인 ‘WiNX’을 이용해 건물뿐만 아니라 기초 구조설계를 한다. 따라서 계획에 의한 기둥·보·내력벽의 단면 치수 및 배치, 기초 단면의 형상과 배근의 적정화 등 주택에 적합한 구조설계를 지원한다. 개방감 넘치는 넓은 개구부 구현_105㎜ × 560㎜ 대단면 구조재는 일반 가새 구조 2,275㎜(1,365㎜ + 910㎜) 내력벽과 동등한 내진성을 갖고 있다. 따라서 보다 넓은 개구부를 만들 수 있어 정원을 향한 큰 창호와 넓은 공간 등 개방감 넘치는 주택을 만들 수 있다. 자유로운 공간 구성_BF구법은 상·하층의 기둥 위치를 달리할 수 있기에 각 층마다 공간을 자유롭게 구성할 수 있다. 주차 공간 상부를 거주 공간으로 활용하거나 넓은 발코니도 만들 수 있다. 또한, 구조를 그대로 살려 향후 구조 변경 등에도 유연하게 대응할 수 있다. 손에 잡히는 목구조 용어 사전 출처 KDS 41 90 33 : 2018 <소규모 건축 구조 기준 목구조> 적용 범위 ▲소규모 목조건축물의 구조설계는 KDS 41 10 00에서 KDS 41 70 00까지의 기준에 따라야 한다. 다만, 이 기준에서 제시하는 적용조건을 만족하고, 적용상 문제가 없는 경우에는 이 장에서 제시하는 기준에 따라 설계할 수 있다. ▲이 기준에서 규정되지 않은 보, 기둥, 2차 부재와 접합부의 모든 상세는 KDS 41 33 00의 일반규정을 만족해야 한다. 건조 사용 조건_목구조물의 사용 중에 평형 함수율이 18% 이하로 유지될 수 있는 온도 및 습도 조건 경간_지점의 중심으로부터 다른 지점의 중심까지의 거리 경골목구조_주요 구조부가 공칭 두께 50㎜(실제 두께 38㎜)의 규격재로 건축된 목구조 경사면_목재의 섬유 방향과 0°또는 90°이외의 경사각으로 절단된 재면 구조용 집성재_규정된 강도 등급에 따라 선정된 제재목 또는 목재 층재를 섬유 방향이 서로 평행하게 집성·접착하여 공학적으로 특정 응력을 견딜 수 있도록 생산된 제품 구조용 목질 판재_합판이나 오에스비 등과 같이 구조용으로 사용되며, 목재를 원자재로 하여 제조된 판재 규격재 또는 1종 구조재_공칭 두께가 50㎜ 이상, 125㎜ 미만(실제 두께 38㎜ 이상, 114㎜ 미만)이고, 공칭 너비가 50㎜(실제 너비 38㎜) 이상인 구조용 목재 기계 등급 구조재_기계적으로 목재의 강도 및 강성을 측정하여 등급을 구분한 목재 기둥재 또는 3종 구조재_두께와 너비가 공칭 125㎜(실제 114㎜) 이상이고, 두께와 너비의 치수 차이가 52㎜ 미만인 구조용 목재 끝면 나뭇결_목재 부재의 길이 방향(일반적으로 섬유 방향)에 수직한 단면의 나뭇결 내력벽_목구조의 벽체 중에서 수직 하중 및 수평 하중을 지지하는 벽체 다락공간_천장과 지붕의 서까래 사이에 확보하여 주거용 또는 저장용으로 사용되는 공간 단일 부재_동일한 기능을 갖는 부재가 인접하여 있지 않고 하나의 부재만을 사용하여 하중을 지지하는 구조 부재 단판 적층재_단판의 섬유 방향이 서로 평행하게 배열하여 접착된 구조용 목질 재료 덮개_장선, 서까래 또는 스터드 위에 설치하여 이들 부재와 못으로 접합됨으로써 수평 또는 수직 격막구조를 이루고, 그 위에 마감 재료가 설치되는 구조용 목질 판재 대형(중) 목구조_주요 구조부가 공칭 치수 125㎜ × 125㎜(실제 치수 114㎜ × 114㎜) 이상의 부재로 건축되는 목구조 따냄_목재의 표면에 배관, 배선 또는 철물의 설치를 위하여 홈을 판 것 바닥 밑 공간_지하층이 없이 목구조로 1층의 바닥을 시공하는 경우 목구조 바닥의 썩음 방지를 위한 환기와 내부 수리 등의 목적을 위하여 바닥 밑에 확보되는 공간 바닥 격막 구조_횡하중을 골조 또는 벽체 등의 수직재에 전달하기 위한 바닥 또는 지붕틀 구조 박스못_목구조에서 판재와 구조용재 사이의 접합에 많이 사용되며, 동일한 길이의 일반 철못보다 직경이 가는 못 반복 부재_3개 이상의 부재가 중심 간격 600㎜ 이하의 간격으로 배치되고, 그 위에 하중을 분산시킬 수 있는 구조체로 덮어져 있음으로써 작용하는 하중을 서로 분담할 수 있는 구조 부재 방청못_목구조에서 외기에 노출되는 부위에 사용할 수 있도록 표면에 아연도금 처리 등을 하여 녹스는 것을 방지한 못 방화 재료_화재로부터 보호하기 위하여 설치되는 불연 재료, 준불연 재료 및 난연 재료로 제조된 건축 재료 보재 또는 2종 구조재_두께와 너비가 공칭 125㎜(실제 114㎜) 이상이고, 두께와 너비의 치수 차이가 52㎜ 이상인 구조용 목재 보통못_일반적으로 목구조에 많이 사용되고, 철선으로 제조되며, 동일한 길이의 박스못보다 직경이 더 굵은 못 섬유 주행 경사_부재의 길이 방향에 대한 섬유 방향의 경사 순단면적_목재의 단면에서 볼트 등의 철물을 위한 구멍이나 홈의 면적을 제외한 나머지 단면적 스터드_경골목구조에서 벽체의 뼈대를 구성하는 수직 부재 습윤 사용 조건_목구조물의 사용 중에 평형 함수율이 18%를 초과하게 되는 온도 및 습도 조건 실제 치수_목재를 제재한 후 건조 및 대패 가공하여 최종제품으로 생산된 치수 I형 장선_플랜지 부재와 웨브 부재로 구성된 I형 단면으로 제조된 구조용 목질 재료 오에스비_강도와 강성을 향상시키기 위하여 배향성을 부여한 스트랜드형 플레이크로 구성되는 일종의 파티클 목질 판재제품 육안등급 구조재_육안으로 목재의 표면 결점(옹이, 갈라짐, 섬유경사, 뒤틀림 등)을 검사하여 등급을 구분한 목재 인사이징_구조재에 방부제를 깊고 균일하게 침투시키기 위해 약제 처리가 어려운 목재의 재면에 칼자국 모양의 상처를 섬유 방향으로 낸 후 방부제를 처리하는 방법 전통 목구조_주요 구조재 사이의 접합부에서 철물을 사용하지 않고 전통 구법에 따라서 목재끼리의 맞춤에 의해서만 연결하는 목구조 재하 기간_구조물의 수명 기간 중에 특정 하중의 최대치(설계하중)가 연속하여 작용하는 것으로 가정되는 기간 절삭축_목재의 섬유 방향과 상대적인 경사면의 방향 제재 치수_목재를 원목에서 제재하여 건조 및 대패가공이 되지 않은 치수 직각 절삭면_목재의 끝면과 같이 섬유 방향과 직각으로 절삭된 재면 측면 나뭇결_목재 부재의 길이 방향(일반적으로 섬유 방향)에 평행한 측면의 나뭇결 층전단_합판의 표면에 수직한 면내에 전단력이 작용하는 경우, 전단력의 방향에 직각으로 섬유 방향이 배열된 가장 약한 단판 내에서 섬유가 전단 파괴되는 현상 파스너_목구조에서 목재 부재 사이의 접합을 보강하기 위하여 사용되는 못, 볼트, 래그나사못 등의 조임용 철물 표면_긴 수평 보의 윗면, 밑면 및 측면과 같이 목재의 섬유 방향과 평행한 재면 플랫폼구조_경골목구조에서 벽체의 스터드가 각 층마다 별도로 구조체로 건축되고 벽체 위에 위층의 바닥이 올려지고 그 위에 다시 위층의 벽체가 시공되는 공법 피에스엘_목재 단판 스트랜드를 평행한 방향으로 접착한 고강도 구조용 복합 목재(패럴램이라고도 한다) 헤더_목구조에서 평행하게 배치된 구조 부재를 가로질러서 개구부(창, 문, 계단 등)가 설치되는 경우에 개구부에 의하여 끊어지는 구조 부재에 작용하는 하중을 효과적으로 좌우측의 부재에 전달하기 위하여 개구부의 양 끝에 평행 부재를 가로질러 설치되는 구조 부재 공칭 치수_목재의 치수를 실제 치수보다 큰 25의 배수로 올려서 부르기 편하게 사용하는 치수 화염막이_구조체의 내부 공간을 타고 화염이 인접한 구역으로 전파되는 것을 방지하기 위하여 구조체 내부를 가로질러 설치되는 부재
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['18년 5월호 특집 4] 프리 컷 & BF구법 중목구조
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【전원주택 짓기】 제2의 숲, 중목구조 주택 ⑤-시공 따라잡기
- 05. 재래 공법의 단점 철물 공법으로 보완 중목구조 시공 따라잡기중목구조는 기둥과 보가 모두 장부맞춤으로 꽉 물려 있으며 연결 부위는 철물 공법을 도입해 구조적으로 튼튼하면서 자체 유연성을 지닌다. 구조재 부분을 실내에 노출할 수 있어 자연스럽게 목재 인테리어 효과를 낼 수 있다. 오차 없는 가공 부재로 단 2일 만에 골조 공사를 완료할 수 있으며 콘크리트 구조물과 달리 계절을 비롯한 외부 환경에 상관없이 시공할 수 있다. 이 밖에도 중목구조는 내구성과 단열성, 내화성, 경제성, 친환경성 등 장점을 두루 갖추고 있다. 중목구조는 어떤 부재를 사용해 어떻게 시공하는지 살펴본다.글 블루하우스코리아 정기홍 본부장 031-8017-5002 www.koreabluehouse.com 중목구조용 공학 목재의 종류구조용 집성재(글루램Glulam)용 목재는 섬유가 곧고 가벼우며 가공하기 쉬운 침엽수를 많이 사용한다. 주요 수종으론 북미산 더글라스퍼(미송)·햄럭·스프러스, 일본산 삼나무·편백나무 등이 있다.집성재의 종류엔 구조용 집성재, 구조용 합판 등이 있다. 구조용 집성재는 판재를 겹쳐 접착해 만든 제품으로 강도가 뛰어나며 다양한 부재를 만들 수 있다. 기둥 부재뿐만 아니라 스팬이 큰 보 부재로 많이 사용하고 있다. 구조용 집성재의 사이즈는 기둥의 경우 105㎜×105㎜×3,000㎜, 120㎜×120㎜×3,000㎜, 보의 경우 105㎜×105~450㎜×6,000㎜, 120㎜×120~450㎜×6,000㎜가 일반적인 사이즈이다. 구조용 합판은 원목을 얇게 켜서 겹친 후 열과 압력을 가해 만든 넓은 판재로 사이즈는 바닥용은 특급 강도인 910㎜×1,820㎜×28㎜를 주로 사용하며, 지붕 및 벽용으론 910㎜×1,820㎜×12㎜를 주로 사용한다.그 이외에 LVL, OSB, MDF 등이 있다. LVL(Laminated Veneer Lumber)은 3~4㎜의 단층 베니어를 섬유 방향으로 평행하게 적층해 접착한 공학 목재이고, OSB(Oriented Stand Board)는 얇은 나뭇조각(STRAND)들을 서로 직교하게 겹쳐 만든 판재이고, MDF(Medium Density Fiberboard)는 톱밥과 접착제를 섞어 열과 압력으로 가공한 판재로, 나무를 분쇄해 섬유질을 추출한 후 합성수지 접착제를 섞고 열과 압력을 가해 만든 제품으로 나무의 질감은 없다. 집성재는 천연 목재의 결점을 제거하고, 질이 좋은 부분만 사용해 재료를 균일하게 할 수 있다. 또 한 전체적으로 균일하고 안정된 강도가 유지된다. 토대 재료와 기둥 부분기초엔 일반적으로 줄기초와 통기초를 사용한다. 기초 위에 위치하는 토대는 상부 구조체의 하중을 기초로 전달하는 역할을 한다. 토대는 보존처리한 내구성 높은 목재를 사용하며 기초와 앵커볼트로 연결한다. 토대로 사용하는 목재는 지면과 가까워 방습과 방충이 뛰어난 목재를 사용한다. 일반적으로 편백나무와 LVL을 많이 사용하며 방충을 위해 특수 약품을 사용해 방부처리하기도 한다. 그리고 기초와 토대의 환기를 원활하게 하기 위해 기초 패킹을 사용하기도 한다.기둥은 수직하중에 견디는 역할과 기둥과 내력벽에 횡력이 작용할 때 그 힘을 하부로 전달하는 역할을 한다. 일반적으로 중목구조에서 기둥 사이즈는 105㎜×105㎜와 120㎜×120㎜를 주로 사용한다. 간혹 기둥을 노출시키기 위해 180㎜×180㎜를 사용하기도 한다. 중목구조주택의 경우 층의 높이는 2,700㎜~3,100㎜이며 일반적으로 105㎜×105㎜ 기둥을 사용하면 충분하다. 그리고 기둥 부재는 횡력에 잘 견디도록 집성재를 사용하며, 긴 통기둥보다 기둥을 층간으로 나눠 사용하는 것이 횡력에 강하다.기둥은 길이가 3,000㎜ 이하일 때는 주로 910㎜ 간격으로 배치하며, 3,640㎜를 최대 간격으로 한다. 3,640㎜ 이상일 경우 보의 두께나 귓자보(Angle Rafter) 등을 사용해 강도를 높이거나 보강해야 한다. 기둥 부재의 수종으론 일반적으로 더글러스퍼, 스프러스, 편백나무 등을 집성해 사용하며, 삼나무도 기둥재로 사용하지만 다른 수종에 비해 기준 강도가 다소 떨어진다. 중목구조 재래 공법은 접합부를 보강하기 위해 볼트나 앵커, 철물 등을 사용한다. 중목구조 철물의 접합 방법중목구조에선 구조재(글루램)로 토대와 기둥과 보를 짜 맞춰 골조를 만든다. 각 자재에 홈을 파서 이음(구조재를 같은 방향으로 접합해 길이를 길게 하는 접합 방법)과 맞춤(구조재를 직교하는 방향으로 접합하기 위한 방법)으로 구조재를 접합하는 방식이 일반적인데, 이를 일본에선 ‘재래식 공법’이라고 한다. 이러한 재래식 방법으론 수직하중과 수평(횡) 하중에 안전하다고 할 수 없다. 이는 목재에 홈을 파서 결속하기 때문에 목재의 단면적이 작아져 단면 결손이 발생하기 때문이다. 따라서 재래식 공법의 경우 접합부를 보강하기 위해 볼트나 앵커, 철물 등을 사용해야 된다.재래 공법의 단면 결손을 줄이기 위해 효과적으로 구조재를 접합하는 방법이 ‘철물 공법’이다. 즉, 목재를 철물과 볼트, 핀 등 연결 철물을 사용해 접합하는 방법이다. 이렇게 하면 철물을 미리 부착해 오차가 작고 현장의 작업성이 향상된다. 철물 공법의 경우 보강 철물이 필요 없고, 연결 철물들이 감춰지기에 접합 부분도 깔끔하다. 그리고 결속 부분이 철물이라 지진에도 강하다. 철물은 제조회사에 따라 다양한데 블루하우스코리아에선 일본 타츠미(社)의 테크원 TEC-ONE P1, P2. P3 등을 사용하고 있다. 현재는 주로 테크원 P3 철물을 사용하는데 P3라는 보와 보를 결속하는 TH-10, TH-18, TH-24, TH-33 철물이 있고, 기둥과 보를 결속하는 GP, HDP, HDC 파이프가 있으며, 토대를 이어주는 GJ-10 철물이 있다. 그리고 못을 대신해 사용하는 드리프트핀과 볼트, 너트가 있다. 중목구조는 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있다. 또한, 구조재의 내부 노출로 인테리어 효과를 발휘한다. 벽체의 내력벽 기능 유무중목구조는 기둥과 보를 접합해 구조를 만들며 기둥과 보가 수직하중을 받는 구조이다. 이러한 접합 방식은 핀 접합(기둥과 보를 볼트 및 드리프트 핀으로 고정시키는 방식)으로 기둥과 보가 일체화된 것은 아니다. 하지만 콘크리트조와 같은 경우 기둥과 보가 철근과 콘크리트로 완전히 일체화돼 있다. 이런 접합 방법을 강접합이라고 한다.핀 접합과 강 접합은 지진 등의 횡력을 받았을 때 견뎌내는 저항력이 다르다. 핀 접합의 경우 횡력을 받으면 접합부가 회전하게 되어 기둥과 보와 철물만으론 구조를 지탱할 수 없기에 회전하게 된다. 따라서 횡력을 받을 경우 견딜 수 있는 별도의 요소가 필요한데, 그것이 내력벽(횡력에 저항할 수 있는 벽)이다. 내력벽엔 석고보드(두께 12.5㎜ 이상), 가새(기둥과 보로 둘러싸인 구조에 대각선으로 들어가는 부재), 구조용 합판 등 다양한 종류가 있다.내력벽의 강도도 각각 다른데, 그 강도를 수치로 나타낸 것이 벽의 배율이다. 구조체가 지진에 견디기 위해 일정 부분 이상의 내력벽이 필요하며 주로 가새와 판재 내력벽으로 이뤄진다. 가새는 한 개 또는 두 개가 교차해 들어간다. 한 개보다 두 개가 들어갈 경우 벽의 배율을 2배라고 보면 된다. 판재 내력벽은 구조용 합판에 못을 박아 고정한다. 구조용 합판이 횡력을 받으면 못의 힘으로 저항하게 된다. 내력벽의 크기와 양은 중목구조의 경우 구조계산을 통해하며, 구조계산 없이 하는 경우 벽의 양을 계산하기도 한다. 내력벽 일부만 하는 경우 지진 발생 시 구조물이 뒤틀려 붕괴될 우려가 있으므로, 구조를 검토해 균형 있게 배치해야 한다. 지붕의 구성 형태와 단열중목구조 지붕은 크게 경사지붕과 평지붕으로 나눈다. 경사지붕은 보와 도리, 동자기둥, 서까래로 구성한다. 지붕의 골조는 동자기둥을 세우는 방법과 트러스를 짜는 방법이 있다. 중목구조에선 보에 동자기둥을 세우고 도리를 놓고 서까래를 거는 방법이 일반적이며, 오픈 천장을 위해 동자기둥과 도리를 없애고 서까래 보를 만들기도 한다.지붕 단열은 성능을 높이기 위해 서까래 사이에 단열을 하고 지붕 위에 외단열을 더하는 이중 단열을 한다. 목조주택의 경우 단열 못지않게 중요한 것이 기밀성이다. 따라서 기둥과 보, 합판과 구조재, 합판과 합판, 문이나 창호 등 2개 이상의 부재들이 만나는 부분은 기밀성 향상을 위해 노력해야 한다. 2일 만에 중목구조 골조 뚝딱!효율적인 목재 가공 기술을 추구하는 블루하우스코리아의 스마트 시스템 SMART SYSTEM. 본사 및 생산 가공공장과의 즉각적 연결이 가능해 클라이언트가 어떠한 사항을 요구하더라도 곧바로 대응할 수 있는 시스템이다. 요청 사항의 전달과 실행에 번거로운 과정이나 불필요한 시간 낭비 없이 고객의 니즈에 맞는 개별 시스템 구축, 이것이 블루하우스코리아의 강점이다. 블루하우스코리아는 비용 절감을 통해 친환경 건축을 추구한다. 2주에 걸쳐 설계도면 분석과 CAD 작업을 통한 도면 변화를 거쳐 프리 컷 공정으로 생산한 친환경 구조재를 출고해 현장에 도착하면 토대 작업, 기둥 및 보 조립과 철물 작업을 거쳐 단 2일 만에 구조 시공을 완료함으로써 인건비를 절감하고 있다.블루하우스코리아의 가공 기술로 오차가 거의 없어 자재 손실률을 최소화하고 현장의 건축 폐기물 처리비용 역시 절감한다. 수입 프로세스의 간소화와 이틀 만의 시공, 소모비용 최소화와 안전한 작업 등 시공 현장의 모든 과정은 비용 절감으로 이어진다. 품질은 최대화하고 비용은 최소화하는 시스템은 자연을 존중하면서 자연과 함께 살아가는 친환경주의의 실천과 맞닿아 있다. 블루하우스코리아가 경남 양산에 지은 주택으로, 골조를 이루는 기둥과 보를 철물로 연결한 덕분에 진도 7.0 규모 강진에도 견디는 내진 성능을 갖추게 됐다. 경남 양산시 중목구조주택 시공 과정 토대 공사 / 1층 기둥 공사 1층 보 공사 / 2층 기둥 공사 / 2층 보 공사 지붕 보 공사 / 서까래 공사 / 지붕 및 외벽 합판 공사 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr잡지구독 신청 www.countryhome.co.kr:454/shop/subscription.asp
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【전원주택 짓기】 제2의 숲, 중목구조 주택 ⑤-시공 따라잡기
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【전원주택 짓기】 제2의 숲, 중목구조 주택 ④ - 내진성, 내구성 우수한 중목구조
- 04. 전통 장부맞춤과 철물 공법의 만남 중목구조의 중목은 무거운 하중의 목재를 의미한다. 기본 두께 105㎜ 이상의 무거운 목재를 기둥과 보로 접합해 건물의 하중이 전달되는 구조 방식이다. 기둥과 보를 접합하는 방식엔 두 가지가 있다. 한옥 방식인 ‘재래식 공법(장부맞춤)’과 기둥과 보를 접합하는 부위에 철물을 사용하는 ‘철물 공법’이다. 접합 부분에 못을 사용하는 것이 아니라, 구조 설계도면에 맞게 재단된 목재를 끼워 맞추거나 또는 목재 사이에 철물을 접합하는 방식으로 구조재를 연결하는 프리 컷 공법을 사용한다. 구조재와 구조재가 유기적으로 연결돼 있어 무거운 목재들이 건물을 유연하게 견딘다고 할 수 있다. 이러한 구조 방식은 지진에 유리하다. 최근 경주를 비롯해 지진 발생 빈도가 높아지면서 ‘한반도는 더 이상 지진 안전 국가가 아니다’라는 사실이 밝혀졌다. 따라서 주택뿐만 아니라 소규모 건물에 대한 지진 대비가 필요한 시점이다.글 ㈜단감건축사사무소 감은희 소장 010-6889-1129 최근 10년간 우리나라 목조주택은 매년 증가하는 추세다. 가계소득의 증가와 웰빙 바람으로 인해 획일화된 아파트에서 벗어나 좀 더 편안하고 자연을 영위할 수 있는 주택을 직접 지어서 살려는 젊은 세대들의 주거 인식 변화도 큰 몫을 하고 있다. 그래서 대도시 근교에 자기만의 목조주택을 지으려는 수요가 지속적으로 증가하는 추세다. 현재 보급된 목조주택은 북미식 2″×4″ 또는 2″×6″ 규격 부재를 사용한 경량목구조가 많지만 중목구조 보급률이 점차 늘어가는 추세다. 진화된 목조주택, 중목구조 장점뛰어난 내구성_일반 주택의 내구성은 30년 정도인데 비해 목조주택의 내구성은 70년 내외이며, 보수를 통해 100년까지도 유지 가능하다.화재에 대한 안전성_두께가 있는 목재는 불에 타더라도 표면이 탄화돼 오히려 내부에 불이 미치는 것을 막으므로 화재에 대한 위험이 감소된다.우수한 단열 성능_목재의 단열 성능은 콘크리트의 4배, 벽돌의 6배, 석재의 15배로 목재 그 자체만으로도 단열 및 보온성이 뛰어나다.지진에 강한 내진성_부재인 기둥과 보가 모두 철물 또는 장부로 연결돼 서로 맞물린 특성을 갖고 있어 구조적으로 매우 튼튼하면서 자체 유연성을 지니고 있다.쾌적한 실내 환경 제공_목재는 온·습도 조절 능력이 뛰어나 쾌적감을 주고 무늬의 아름다운 색상은 친숙함을 주며 살균과 방취防臭 성분이 있기에 건강한 주거 환경을 제공한다(피톤치드 효과, 새집증후군의 발생률이 낮음). 경기 성남시 분당구 운중동 연면적 224.01㎡(63.76평) 중목구조주택(철물 공법)‘, 미소드리움’. (1) 인테리어 효과_부재인 기둥-보의 노출로 자연친화적인 인테리어 효과를 누릴 수 있다.다양한 공간 연출_원목에 비해 치수 제한이 덜한 구조용 집성재를 사용하므로 높은 층고, 긴 스팬 등의 다양한 공간 연출이 가능하다.시공의 정밀성_프리 컷으로 가공한 부재를 사용해 정밀도가 높아 시공 오차가 거의 발생하지 않는다. 시공 기간 단축_프리 컷으로 재단된 부재를 현장에서 조립하는 방식이므로 시공 기간이 단축된다. 또한, 뛰어난 목수의 기술력이 필요치 않아 인건비를 줄일 수 있다. 경기 성남시 분당구 운중동 연면적 224.01㎡(63.76평) 중목구조주택(철물 공법)‘, 미소드리움’. (2) 중목구조 & 경량목구조현재 우리나라에 가장 많이 보급돼 있는 북미식 경량목구조는 적은 인력으로 집을 쉽게 짓기 위해 고안된 공법이다. 벽식 구조로, 벽체가 하중을 견디는 기둥 역할을 하고 벽과 바닥을 일체화해 강성을 높이는 구조 방식이다. -우리나라 목조주택 시장의 85% 이상 차지.-2″×4″∼12″ 등의 규격 각재를 현장에서 재단해 시공.-숙련된 목수의 기량에 따라 품질 차이가 난다.-못 접합 방식이므로 철물로 구조적 보강 작업을 해야 한다.-주로 현장 재단 시공 방식이다 보니 폐자재 발생률이 높다. 중목구조주택 골조 반면, 중목구조는 전통 한옥과 같이 기둥과 보가 수직하중을 견디는 방식이다. 기둥과 보의 접합 방법에 못을 사용하지 않고 프리 컷 공법과 BF 공법(철물 구조)을 혼합해 사용함으로써 내구성과 내진성이 우수하다. 일본의 경우 1999년에 발생한 진도 7.2의 고베 대지진으로 대대적으로 목조주택 제도를 정비한 후 중목구조 보급률이 대다수를 차지하고 있다. 과거엔 기둥과 보 등의 구조부재 접합 부위를 목수가 먹매김해 수가공으로 절단 및 가공하던 것을 프리 컷 공법이 개발된 이후 CAD/CAM을 이용한 기계로 공장 재단해 신속하고 정밀하게 가공된 구조재를 만든다. 2005년 일본 목조주택 1위 회사 스미토모 린교에서 BF공법을 개발해 교통성 대신의 인정을 취득, 동양 전통의 짜맞춤(장부맞춤) 공법에 철물 구조물을 더해 진도 7.0에 견디는 내진성을 확보했다. 경량목구조주택 골조. -공장에서 재단된 구조재로 건축물 만드는 방식으로 현장엔 폐자재가 거의 나오지 않는다.-균일한 부재와 정밀한 시공으로 품질이 우수하다.-경량목구조와 비교했을 때 1.5~2배 이상 공기工期를 단축한다.-높은 층고 확보 및 넓은 경간으로 시원한 개방감을 구현할 수 있다.-리모델링이 쉽다.중목구조는 기둥에 전달되는 하중을 기초로 전달하는 토대, 건축물의 수직하중을 지지하는 역할과 내력벽의 프레임 기능도 하는 기둥, 건축물의 수직하중을 기둥으로 전달하는 보, 지진 및 바람 등 수평(횡) 하중에 저항하는 내력벽 등으로 이뤄진다. 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr잡지구독 신청 www.countryhome.co.kr:454/shop/subscription.asp
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【전원주택 짓기】 제2의 숲, 중목구조 주택 ④ - 내진성, 내구성 우수한 중목구조
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【전원주택 짓기】 제2의 숲, 중목구조 주택 ①
- 01. 전통과 현대 건축기술의 접목 제2의 부흥기 맞은 중목 구조 주택기둥-보 방식 중목구조는 오래됐으며 우리에게 친근한 목구조 가운데 하나다. 전통 중목구조는 대단면 부재를 사용해 연결 부위에 장부맞춤(연결에 필요한 촉을 내는 것) 하거나 활엽수 목재 핀을 꽂아 고정했다. 중목구조는 적은 수의 대단면 부재를 사용함으로써 부재 간격을 늘릴 수 있고 자재와 인력을 절감할 수 있으며 보통 목재를 노출하므로 목재의 수려한 질감을 자연스럽게 표현할 수 있다. 반면, 부재 간 연결 부위에 하중이 집중되는 단점이 있다. 특히 지진에 취약해 1995년 한신·아와지 대지진 때 사망자의 80% 정도인 5,000여 명이 전통 구법 중목 구조 주택에 깔려 사망하기도 했다. 이로 인해 일본에서 중목구조는 한때 경량 목구조에 이 밀려나기도 했으나 관련 제도를 대대적으로 개편한 이후 부재나 시공 기술 부분에서 진화하고 있다. 바로 전통 구법과 차별화한 재래 공법 중목구조이다. (사)일본목조주택산업협회 조사 자료를 보면 일본은 목조주택의 70%를 재래 공법 중목구조가, 20%를 경량목구조가, 10%를 프리패브 공법이 차지하고 있다. 그뿐만 아니라 일본식 중목구조란 이름으로 우리나라 목조주택시장의 문을 두드리기까지 한다. 이와 같은 일본 재래 공법 중목구조의 엄청난 인기는 우리나라의 기둥-보 방식 중목구조인 신한옥 보급 정책을 되돌아볼 때 시사하는 바가 크다.글 윤홍로 기자 자연스러운 나무의 무늬는 시각적으로 안정감을 준다, 숲에서와 같은 향기가 집 안에서 삼림욕을 즐기는 효과를 준다, 흡음성이 뛰어나 소음을 차단해 준다, 열을 흡수해 저장·방출함으로써 실내 온도를 쾌적하게 조절한다, 목조주택 거주자들은 암 발생률이 낮으며 평균 연령이 높다 ……. 이렇듯 수많은 장점을 지닌 목재는 선사시대 움집에서부터 오늘날 목조주택에 이르기까지 우리나라 5천 년 건축 역사와 맥을 같이 한다. 수십 년 역사에 지나지 않는 콘크리트가 전국을 덮다시피 한 지금, 수많은 사람이 마치 유전인자에 끌리듯 목조주택을 갈망하는 이유다. 하지만 현대 목조주택에서 눈에 띄는 목재의 상당수는 구조재가 아닌 집을 아름답게 꾸미는 내장재다. 구조재인 목재를 드러내 목조주택의 격을 한껏 높이면서 온몸으로 보고 만지고 목향木香을 맡을 순 없을까. 요즘 자연 친화적인 분위기를 내는 기둥-보 방식 중목구조 또는 중량(골) 목구조가 사람들의 관심을 끌고 있는 이유다. 중목구조란 동서양을 막론하고 현존하는 건축 방식 중 오래된 기둥-보(Post & Beam) 구조로, 그 이름은 북미식 경량목구조가 등장하면서 무거운 목재를 구조부재로 사용한다고 해서 붙여졌다. 즉, 경랑목구조 이전까지만 해도 중목구조는 세계적으로 전통적이면서 대중적인 건축물이었다. 우리나라의 한옥과 일본의 전통 가옥, 서양의 통나무주택이나 팀버프레임주택 등이다. 일본은 목조주택 중 재래 공법 중목구조가 약 70%를 차지할 정도로 인기가 높다. 하지만 우리나라에선 대단면 구조부재는 구하기 어려울 뿐만 아니라 비싸며, 현장에서 기둥과 보·도리의 결합 부분을 다듬는 데 시간이 많이 들고 공사 기간이 길어지며 건축비가 높다는 이유로 겨우 명맥만 유지해 왔다. 또한, 기둥과 벽체가 접촉하는 부위에 틈이 발생해 기밀도가 떨어져서 발생하는 열 손실은 정부에서 “2025년까지 제로에너지 주택 의무화를 추진하겠다"라는 분위기에선 걸림돌이 아닐 수 없었다. 중목구조란 동서양을 막론하고 현존하는 건축 방식 중 오래된 기둥-보 구조로, 그 이름은 북미식 경량목구조가 등장하면서 무거운 목재를 구조재로 사용한다고 해서 붙여졌다. 우리나라의 전통 한옥, 일본의 전통 가옥, 서양의 통나무주택과 팀버프레임주택 등이 중목구조다. ‘궁하면 통한다’고 했던가. 기둥-보 방식 중목구조가 지닌 여러 문제점을 극복하려는 노력이 끊임없이 이어졌다. 그 결과물이 녹아든 것이 우리나라의 신한옥과 일본의 재래 공법 중목구조 주택이다. 여기엔 대단면 부재를 공장에서 사전 제작하는 ‘프리 컷’, 대단면 부재의 사용 폭을 넓힌 공학 목재인 ‘집성재集成材’, 기초 또는 토대와 기둥 그리고 기둥과 보의 결합 부분 강도를 높인 ‘접합 철물’, 구조재와 외벽재 접촉 부분의 열 손실을 차단한 ‘샛기둥[間柱] 벽체’ 등의 건축 기술이 있다. 한편, 목재와 철물 사용 그리고 기둥-보 구조에 북미식 경량목구조의 전단벽(샛기둥 벽체)을 차용해 왔다는 점에서 현대식 중목구조는 일종의 하이브리드 구조라고 볼 수 있다. 프리 컷은 공사 현장이 아닌 공장에서 자동화 기계로 부재를 미리 생산하는 방식이다. 부재를 공장에서 사전 제작하는 ‘프리 컷’ 시스템우리나라와 같이 사계절에 따라 온도와 습도 변화가 심한 기후에선 단열 효과가 높고 습도를 적당하게 조절해 주는 목조건축이 최적이라고 한다. 바로 골조가 대단면 수직부재인 ‘기둥’과 건축물의 앞뒤를 연결해 주는 수평 부재인 ‘보’, 건축물의 좌우를 연결해 주는 수평 부재인 ‘도리’로 이뤄진 우리의 한옥이다. 그러나 한옥 한 채를 지으려면 간잡이그림(설계도)을 기준으로 숙련된 목수들이 현장에서 톱으로 나무를 절단하고 끌로 홈을 파고 손대패로 마무리했다. 자연히 많은 노동력과 공사기간 증가로 인해 건축비가 상승할 수밖에 없었다. 또한, 사람의 손으로 치목治木하기 때문에 부재 간의 균일한 품질을 확보하기 어렵고, 기둥-보 구조 기술 전수의 단절은 인력 확보조차 어렵게 만들었다. 이러한 상황은 우리나라뿐만 아니라 일본과 유럽 등도 마찬가지다. 이를 해결하기 위한 방안으로 떠오른 것이 프리 컷 Pre-Cut 공법이다.프리 컷은 공사 현장이 아닌 공장에서 자동화 기계로 부재를 미리 생산하는 방식이다. 1970년대 기술 개발 초기 단계엔 단순히 부재를 기계를 사용해 공장에서 사전 가공하는 것을 의미했으나, 1990년대에 이르러 컴퓨터의 발달과 함께 일본 목조주택시장에서 전통(재래식) 목조축조구법木造軸組構法에 보편화되기 시작했다. 컴퓨터 지원 설계도면(CAD: Computer Aided Design)·제조(CAM: Computer Aided Manufacturing)와 연계된 부재의 기계 가공은 컴퓨터에 도면을 입력하면 수치 제어 프로그램을 통해 컴퓨터가 이를 공장에 있는 기계에 전달해 기계가 가공하는 방식이다. 현재 우리나라에서도 예전 간잡이그림은 현재 CAD로, 현장 치목은 CAM에 의한 공장 기계 생산 방식으로 바뀌는 추세다. 집성재는 품질이 균일하고 크기가 큰 목재 재료를 얻기 위해 만들어졌다. 대단면 부재의 사용 폭을 넓힌 공학 목재 ‘집성재’한옥에선 집의 크기를 칸으로 나타내는데, 칸이란 기둥과 기둥 사이의 길이이자 면적이기도 하다. 부재의 치수에 따라 다르지만 예전엔 보통 6자에서 12자 사이, 즉 1.8∼3.6m마다 기둥을 한 개씩 배치했다. 현대엔 집 안에 기둥이 많으면 답답할 뿐만 아니라 가구 배치 면에서도 공간 활용도가 떨어지기 마련이다. 그래서 등장한 것이 목재의 한계인 치수, 길이, 모양, 구조 성능 등을 개선한 집성재다. “특별한 강도 등급에 기준하여 선정된 목재를 섬유 방향이 서로 평행하게 집성, 접착하여 공학적으로 특정 응력을 견딜 수 있도록 생산된 제품.” 이것이 한국산업규격(KS F3021)과 제8장 목구조항에서 정의한 공학 목재인 집성재의 정의이며, 국제적인 명칭은 글루램Glulam(Glued-Laminated Timber)이다.집성재는 품질이 균일하고 크기가 큰 목재 재료를 얻기 위해 만들어졌다. 따라서 집성재의 가장 큰 장점은 그 목적과 같이 목재의 자연 친화적인 장점을 잃지 않으면서 재료의 균일함을 확보하고, 그 크기와 형태의 제한이 없어져 용도가 매우 다양해졌다는 것이다.집성재는 한마디로 작은 목재를 모아 붙여 큰 목재를 만드는 것이다. 하나의 목재에서 결점의 존재는 구조적으로 치명적인 약점으로 작용할 수 있지만, 이러한 목재들을 결점이 분산되도록 모아 붙이면 더 이상 결점으로 작용하지 않게 된다. 또한, 집성재가 사용되는 위치와 목적에 따라 집성재를 구성하는 목재의 요구 성능이 다르다. 따라서 이에 맞는 목재들을 효율적으로 구성하면 저품질의 목재를 사용하고도 고품질의 집성재를 제작할 수 있다. 이렇게 균일한 품질과 예측 가능한 설계는 건축 자재로 사용할 때 구조적 안전을 확보할 수 있는 큰 역할을 한다. 작은 목재는 작은 힘을 버틸 수 있다. 이러한 목재를 모아 붙이면 더 큰 힘을 버틸 수 있다. 또한 집성하는 양에 따라 얼마든지 큰 집성재를 만들 수 있으며 집성하는 방법에 따라 다양한 형태로 만들 수 있다. 큰 원목은 구하기도 힘들지만 구조적 내구성과 치수 안전성이 필요한 건축 자재로 사용될 때 반드시 건조해서 사용해야 한다. 이렇게 큰 목재는 건조하기도 힘들고 매우 오랫동안 건조해야 한다. 그러나 집성재의 경우 작은 목재를 이용하기 때문에 집성하기 전에 쉽게 건조할 수 있어 제품으로 만들어진 집성재는 큰 크기에도 불구하고 충분히 건조돼 치수 안정성을 확보할 수 있다. 기초 또는 토대와 기둥 그리고 기둥과 보의 결합 부분 강도를 높인‘ 접합 철물’. 경민산업㈜의 기둥-보 구조 부재 결합 부분의 강도 높인 ‘접합 철물’기둥과 보, 기둥과 도리 등을 결구하기 위해선 맞대서 잇는 부분을 깎아야 하기에 그만큼 단면 치수가 줄고 하중에 대한 지지 강도도 떨어지기 마련이다. 한옥의 경우 부재 간의 접합 방식은 크게 ‘이음’과 ‘맞춤’으로 나눈다. 이음은 부재를 길이 방향 혹은 평행으로 연결하는 방식이고, 맞춤은 부재가 직각 또는 일정한 각도를 이루며 접합되는 방식으로 여기엔 수직 부재와 수평 부재의 맞춤 그리고 수평 부재와 수평 부재의 맞춤이 있다. 이러한 부재 간의 이음과 맞춤은 지진에 매우 취약한 것으로 알려졌다. 전통 목조주택 붕괴의 주원인은 기와와 지붕 위 흙 미장의 많은 무게를 구조 부재들이 지탱하지 못하는 데 있다. 이를 계기로 일본은 한신·아와지 대지진 이후 기둥-보 목조주택 건축 시 대부분 부재 간 연결 부위에 철물을 사용하고 있다. 또한, 지붕에 기와 시공을 위한 흙 미장 대신 경량목구조 건식 지붕을 채택하고 있다.일본 전통 목구조 주문 주택 회사들은 한신·아와지 대지진의 비극을 되풀이하지 않겠다며, 현재 여러 가지 부재 결합 철물 시스템을 개발하고 있다. 일례로 일본 히노키야 [檜家] 주택의 철물 시스템을 보면 기둥에 내진 보강 철물을 고정한 후 여기에 내진 철물에 맞게 홈을 낸 수평 부재인 보와 도리를 12㎜ 볼트로 고정하는 구조다. 부재는 집성재뿐만 아니라 편백(히노끼, 노송나무) 부재를 사용하며 지진과 풍하중에 견디도록 기둥 상부와 다른 기둥 하부를 대각선으로 잇는 경사재(가새)를 사용하는 게 특징이다. 기둥-보 방식 중목 구조에 샛기둥을 첨가해 단열성과 구조성을 높이는 추세다. 복합 구조 벽체 적용, 단열 내진 보강중목구조는 보통 기둥과 기둥 사이에 간주를 넣고, 그 사이에 단열재를 충진한다. 그리고 내·외장 바탕을 확보하기 위해 안쪽엔 내화 석고보드, 바깥쪽엔 구조용 합판을 댄다. 우리나라나 일본 전통 가옥의 흙벽 또는 판자벽 대신 서구식 경량목구조의 내력과 단열을 겸한 전단 벽체 방식을 차용한 것이다. 산림과학연구원에서 개발한 신한옥 ‘그린’의 내진성이 뛰어난 이유는 기둥-보 방식을 기본으로 하는 뼈대 구조와 경량목구조 전단벽체를 합체한 복합 구조이기 때문이다. 이 구조는 지진 때문에 생긴 수평 하중을 뼈대와 벽체로 분산해 접합 강성을 높여준다. 또한, 기존 기둥-보의 접합성을 높이기 위해 무거운 지붕으로 누르던 것과 달리 가벼운 지붕을 얹을 수 있어 지진의 흔들림에 훨씬 유연하다. 실제로 그린은 지진 실험 결과 전통 기둥-보 구조나 북미식 경량목구조에 비해 내진 성능이 뛰어난 것으로 나타났다. 특히, 수평 변위(좌우 흔들림: 수평으로 움직인 거리) 15㎜에서의 하중지지 용량이 전단벽체를 적용한 경량목구조보다 최고 23% 높았다. 이는 기존 한옥과 비교해 최고 7배 향상된 결과다.전원주택라이프 더 보기 www.countryhome.co.kr잡지구독 신청 www.countryhome.co.kr:454/shop/subscription.asp
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【전원주택 짓기】 제2의 숲, 중목구조 주택 ①
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【전원주택 짓기】 국산 목재로 지은 목구조 주택 시공 과정
- 중목구조 한옥, 한나모家 시공 과정 한나모家의 중목구조 한옥은 대각 부재(각재)를 골조로 사용하는 방식으로, 국산 낙엽송 각재 또는 구조용 집성재를 사용한 친환경 목조주택 공법이다. 중부목재센터에서 서부지방산림청 순천국유림관리소에 건축한 낙엽송 구조용 집성재를 활용한 한옥 표준 모델, 그리고 경기도 안성시에 건축한 낙엽송 각재를 활용한 힐링하우스를 소개한다.글 최은지 기자취재협조 산림조합중앙회 중부목재유통센터 T 031-881-1396 W www.woodkorea.or.kr 한나모家 한옥 표준 모델한옥 표준 모델은 지상 1층 연면적 99.9㎡(30.3평) 중목구조(골조)+경골목구조(벽체)이며 지붕엔 개량 기와를 얹었다. 골조 부분엔 낙엽송 구조용 집성재를 15.7㎥ 사용했다. 구조용 집성재 가격은 2011년 기준 K-2 가공비를 포함해 총 4,239만 원(㎥당 270만 원/3.3㎥당 150만 원)이다. 부재와 접합부가 결정한 후 프리컷을 사용해 가공했다. 프리컷은 기존 수가공에 비해 가공의 정밀도가 현저히 높으며, 가공 시 공기 단축, 시공의 간편화 등 장점이 많다. 실지로 이 표준 모델은 구조 부재를 공장에서 완전 기계 가공을 통해 제작함으로써 현장 수가공에 투입되는 인력을 줄여 노무비와 공기를 단축했다. 주요 결합부 가공 순서 01. 기둥, 하인방 가공 접합 02. 중인방 가공 접합 03. 상인방, 문선 가공 접합 04. 장여 가공 접합 05. 대들보(대량) 가공 접합. 목재 수축 시 노출되는 틈새를 방지하기 위해 턱을 만듦. 06. 대들보는 대경재의 장재를 사용했으나, 골조가 구조용 집성재이므로 중경재를 사용하고 헛주를 내력 기둥으로 하여 하중을 골고루 분산시킴으로써 안정된 구조를 만듦. 07. 부재와 부재는 주먹장 접합과 반턱 주먹장으로 접합했으며 기둥과 부재의 틈새를 방지하기 위해 턱을 만듦. 08. 헛주 위에 모인 대들보와 중량보의 힘 분배로 인한 구조적인 안정을 확보하고 중경재를 사용해 국산 목재를 실속 있게 활용. 09. 도리 가공 접합. 귀장여(도리 밑에서 도리를 받치고 있는 길고 모진 나무)에서 기둥과의 틈새를 방지하기 위해 하부에 턱을 만들어 설치. 10. 도리, 보 가공 접합. 기둥과의 틈새를 방지하기 위해 하부 턱을 만들어 설치. 11. 상량식 12. 벽체 설치. 한옥이 춥다는 인식은 이전부터 존재했다. 이에 단열 성능을 확보하기 위해 전통 한식 벽체를 채택하는 대신 단열재를 충진한 벽채를 선택해 시공. 한나모家 힐링 하우스경기 안성시 미양면 용두리에 지은 지상 1층 연면적 96.3㎡(29.2평) 낙엽송 중목구조 힐링하우스다. 중부목조유통센터는 힐링 하우스에 대해 “우리 선조의 슬기로운 구축 방법을 통한 합리적인 골조 결구 방식을 이용해 목조주택의 안정되고 미적인 구조를 추구한 집, 그리고 건축주의 자유로운 목조주택 건축 방식으로 가족의 건강과 행복을 위해 국산 목재를 사용해 직접 짓는 집”이라고 설명한다. 중골목구조 D.I.Y는 기계 가공 조립형으로 철물을 전혀 사용하지 않고 전통 방식을 이용한 기둥, 보, 도리의 장부맞춤, 귀에선 사개맞춤하는 방식이다. 중골목구조 비용은 2010년 기준 K-2 가공비를 포함해 총 2,300만 원(3.3㎡당 79만 원)이다. 외벽은 황토벽돌로, 지붕은 플라스틱 기와로, 내벽은 낙엽송 목재벽 판재(루버)로 마감했다. 중골조 설치 시작 중골조 설치 중 지붕 설치 지붕 마감 벽체 설치 국산 편백재 내부 마감 국산 편백재 내부 마감 완성 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr잡지구독 신청 www.countryhome.co.kr:454/shop/subscription.asp
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【전원주택 짓기】 국산 목재로 지은 목구조 주택 시공 과정
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[5월호 특집] 06. 재래 공법의 단점 철물 공법으로 보완
- 재래 공법의 단점 철물 공법으로 보완 중목구조 시공 따라잡기 중목구조는 기둥과 보가 모두 장부맞춤으로 꽉 물려 있으며 연결 부위는 철물 공법을 도입해 구조적으로 튼튼하면서 자체 유연성을 지닌다. 구조재 부분을 실내에 노출할 수 있어 자연스럽게 목재 인테리어 효과를 낼 수 있다. 오차 없는 가공 부재로 단 2일 만에 골조 공사를 완료할 수 있으며 콘크리트 구조물과 달리 계절을 비롯한 외부 환경에 상관없이 시공할 수 있다. 이 밖에도 중목구조는 내구성과 단열성, 내화성, 경제성, 친환경성 등 장점을 두루 갖추고 있다. 중목구조는 어떤 부재를 사용해 어떻게 시공하는지 살펴본다. 글 블루하우스코리아 정기홍 본부장 031-8017-5002 www.koreabluehouse.com 중목구조용 공학 목재의 종류 구조용 집성재(글루램Glulam)용 목재는 섬유가 곧고 가벼우며 가공하기 쉬운 침엽수를 많이 사용한다. 주요 수종으론 북미산 더글라스퍼(미송)·햄럭·스프러스, 일본산 삼나무·편백나무 등이 있다. 집성재의 종류엔 구조용 집성재, 구조용 합판 등이 있다. 구조용 집성재는 판재를 겹쳐 접착해 만든 제품으로 강도가 뛰어나며 다양한 부재를 만들 수 있다. 기둥 부재뿐만 아니라 스팬이 큰 보 부재로 많이 사용하고 있다. 구조용 집성재의 사이즈는 기둥의 경우 105㎜×105㎜×3,000㎜, 120㎜×120㎜×3,000㎜, 보의 경우 105㎜×105~450㎜×6,000㎜, 120㎜×120~450㎜×6,000㎜가 일반적인 사이즈이다. 구조용 합판은 원목을 얇게 켜서 겹친 후 열과 압력을 가해 만든 넓은 판재로 사이즈는 바닥용은 특급 강도인 910㎜×1,820㎜×28㎜를 주로 사용하며, 지붕 및 벽용으론 910㎜×1,820㎜×12㎜를 주로 사용한다. 그 이외에 LVL, OSB, MDF 등이 있다. LVL(Laminated Veneer Lumber)은 3~4㎜의 단층 베니어를 섬유 방향으로 평행하게 적층해 접착한 공학목재이고, OSB(Oriented Stand Board)는 얇은 나무 조각(STRAND)들을 서로 직교하게 겹쳐 만든 판재이고, MDF(Medium Density Fiberboard)는 톱밥과 접착제를 섞어 열과 압력으로 가공한 판재로, 나무를 분쇄해 섬유질을 추출한 후 합성수지 접착제를 섞고 열과 압력을 가해 만든 제품으로 나무의 질감은 없다. 토대 재료와 기둥 부분 기초엔 일반적으로 줄기초와 통기초를 사용한다. 기초 위에 위치하는 토대는 상부 구조체의 하중을 기초로 전달하는 역할을 한다. 토대는 보존처리한 내구성 높은 목재를 사용하며 기초와 앵커볼트로 연결한다. 토대로 사용하는 목재는 지면과 가까워 방습과 방충이 뛰어난 목재를 사용한다. 일반적으로 편백나무와 LVL을 많이 사용하며 방충을 위해 특수 약품을 사용해 방부처리하기도 한다. 그리고 기초와 토대의 환기를 원활하게 하기 위해 기초 패킹을 사용하기도 한다. 기둥은 수직하중에 견디는 역할과 기둥과 내력벽에 횡력이 작용할 때 그 힘을 하부로 전달하는 역할을 한다. 일반적으로 중목구조에서 기둥 사이즈는 105㎜×105㎜와 120㎜×120㎜를 주로 사용한다. 간혹 기둥을 노출시키기 위해 180㎜×180㎜를 사용하기도 한다. 중목구조주택의 경우 층의 높이는 2,700㎜~3,100㎜이며 일반적으로 105㎜×105㎜ 기둥을 사용하면 충분하다. 그리고 기둥 부재는 횡력에 잘 견디도록 집성재를 사용하며, 긴 통기둥보다 기둥을 층간으로 나눠 사용하는 것이 횡력에 강하다. 기둥은 길이가 3,000㎜ 이하일 때는 주로 910㎜ 간격으로 배치하며, 3,640㎜를 최대 간격으로 한다. 3,640㎜ 이상일 경우 보의 두께나 귓자보(Angle Rafter) 등을 사용해 강도를 높이거나 보강해야 한다. 기둥 부재의 수종으론 일반적으로 더글러스퍼, 스프러스, 편백나무 등을 집성해 사용하며, 삼나무도 기둥재로 사용하지만 다른 수종에 비해 기준 강도가 다소 떨어진다. 중목구조 철물의 접합 방법 중목구조에선 구조재(글루램)로 토대와 기둥과 보를 짜 맞춰 골조를 만든다. 각 자재에 홈을 파서 이음(구조재를 같은 방향으로 접합해 길이를 길게 하는 접합 방법)과 맞춤(구조재를 직교하는 방향으로 접합하기 위한 방법)으로 구조재를 접합하는 방식이 일반적인데, 이를 일본에선 ‘재래식 공법’이라고 한다. 이러한 재래식 방법으론 수직하중과 수평(횡)하중에 안전하다고 할 수 없다. 이는 목재에 홈을 파서 결속하기 때문에 목재의 단면적이 작아져 단면 결손이 발생하기 때문이다. 따라서 재래식 공법의 경우 접합부를 보강하기 위해 볼트나 앵커, 철물 등을 사용해야 된다. 재래 공법의 단면 결손을 줄이기 위해 효과적으로 구조재를 접합하는 방법이 ‘철물 공법’이다. 즉, 목재를 철물과 볼트, 핀 등 연결 철물을 사용해 접합하는 방법이다. 이렇게 하면 철물을 미리 부착해 오차가 작고 현장의 작업성이 향상된다. 철물 공법의 경우 보강 철물이 필요 없고, 연결 철물들이 감춰지기에 접합 부분도 깔끔하다. 그리고 결속 부분이 철물이라 지진에도 강하다. 철물은 제조회사에 따라 다양한데 블루하우스코리아에선 일본 타츠미(社)의 테크원TEC-ONE P1, P2. P3 등을 사용하고 있다. 현재는 주로 테크원 P3 철물을 사용하는데 P3는 보와 보를 결속하는 TH-10, TH-18, TH-24, TH-33 철물이 있고, 기둥과 보를 결속하는 GP, HDP, HDC 파이프가 있으며, 토대를 이어주는 GJ-10 철물이 있다. 그리고 못을 대신해 사용하는 드리프트핀과 볼트, 너트가 있다. 중목구조 재래 공법은 접합부를 보강하기 위해 볼트나 앵커, 철물 등을 사용한다. 벽체의 내력벽 기능 유무 중목구조는 기둥과 보를 접합해 구조를 만들며 기둥과 보가 수직하중을 받는 구조이다. 이러한 접합 방식은 핀 접합(기둥과 보를 볼트 및 드리프트 핀으로 고정시키는 방식)으로 기둥과 보가 일체화된 것은 아니다. 하지만 콘크리트조와 같은 경우 기둥과 보가 철근과 콘크리트로 완전히 일체화돼 있다. 이런 접합 방법을 강접합이라고 한다. 핀 접합과 강 접합은 지진 등의 횡력을 받았을 때 견뎌내는 저항력이 다르다. 핀 접합의 경우 횡력을 받으면 접합부가 회전하게 되어 기둥과 보와 철물만으론 구조를 지탱할 수 없기에 회전하게 된다. 따라서 횡력을 받을 경우 견딜 수 있는 별도의 요소가 필요한데, 그것이 내력벽(횡력에 저항할 수 있는 벽)이다. 내력벽엔 석고보드(두께 12.5㎜ 이상), 가새(기둥과 보로 둘러싸인 구조에 대각선으로 들어가는 부재), 구조용 합판 등 다양한 종류가 있다. 내력벽의 강도도 각각 다른데, 그 강도를 수치로 나타낸 것이 벽의 배율이다. 구조체가 지진에 견디기 위해 일정 부분 이상의 내력벽이 필요하며 주로 가새와 판재 내력벽으로 이뤄진다. 가새는 한 개 또는 두 개가 교차해 들어간다. 한 개보다 두 개가 들어갈 경우 벽의 배율을 2배라고 보면 된다. 판재 내력벽은 구조용 합판에 못을 박아 고정한다. 구조용 합판이 횡력을 받으면 못의 힘으로 저항하게 된다. 내력벽의 크기와 양은 중목구조의 경우 구조계산을 통해 하며, 구조계산 없이 하는 경우 벽의 양을 계산하기도 한다. 내력벽 일부만 하는 경우 지진 발생 시 구조물이 뒤틀려 붕괴될 우려가 있으므로, 구조를 검토해 균형 있게 배치해야 한다. 블루하우스코리아가 경남 양산에 지은 주택으로, 골조를 이루는 기둥과 보를 철물로 연결한 덕분에 진도 7.0 규모 강진에도 견디는 내진 성능을 갖추게 됐다. 경남 양산시 중목구조주택 시공 과정 토대 공사 1층 기둥 공사 1층 보 공사 2층 기둥 공사 2층 보 공사 지붕 보 공사 서까래 공사 지붕 및 외벽 합판 공사 지붕의 구성 형태와 단열 중목구조 지붕은 크게 경사지붕과 평지붕으로 나눈다. 경사지붕은 보와 도리, 동자기둥, 서까래로 구성한다. 지붕의 골조는 동자기둥을 세우는 방법과 트러스를 짜는 방법이 있다. 중목구조에선 보에 동자기둥을 세우고 도리를 놓고 서까래를 거는 방법이 일반적이며, 오픈 천장을 위해 동자기둥과 도리를 없애고 서까래보를 만들기도 한다. 지붕 단열은 성능을 높이기 위해 서까래 사이에 단열을 하고 지붕 위에 외단열을 더하는 이중 단열을 한다. 목조주택의 경우 단열 못지않게 중요한 것이 기밀성이다. 따라서 기둥과 보, 합판과 구조재, 합판과 합판, 문이나 창호 등 2개 이상의 부재들이 만나는 부분은 기밀성 향상을 위해 노력해야 한다. 중목구조는 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있다. 또한, 구조재의 내부 노출로 인테리어 효과를 발휘한다. 2일 만에 중목구조 골조 뚝딱! 효율적인 목재 가공 기술을 추구하는 블루하우스코리아의 스마트 시스템SMART SYSTEM. 본사 및 생산 가공공장과의 즉각적 연결이 가능해 클라이언트가 어떠한 사항을 요구하더라도 곧바로 대응할 수 있는 시스템이다. 요청 사항의 전달과 실행에 번거로운 과정이나 불필요한 시간 낭비 없이 고객의 니즈에 맞는 개별 시스템 구축, 이것이 블루하우스코리아의 강점이다. 블루하우스코리아는 비용 절감을 통해 친환경 건축을 추구한다. 2주에 걸쳐 설계도면 분석과 CAD 작업을 통한 도면 변화를 거쳐 프리 컷 공정으로 생산한 친환경 구조재를 출고해 현장에 도착하면 토대 작업, 기둥 및 보 조립과 철물작업을 거쳐 단 2일 만에 구조 시공을 완료함으로써 인건비를 절감하고 있다. 블루하우스코리아의 가공 기술로 오차가 거의 없어 자재 손실율을 최소화하고 현장의 건축 폐기물 처리비용 역시 절감한다. 수입 프로세스의 간소화와 이틀 만의 시공, 소모비용 최소화와 안전한 작업 등 시공 현장의 모든 과정은 비용 절감으로 이어진다. 품질은 최대화하고 비용은 최소화하는 시스템은 자연을 존중하면서 자연과 함께 살아가는 친환경주의의 실천과 맞닿아 있다.
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[5월호 특집] 06. 재래 공법의 단점 철물 공법으로 보완
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[5월호 특집] 04. 전통 장부맞춤과 철물 공법의 만남
- 전통 장부맞춤과 철물 공법의 만남 내진성, 내구성 우수한 중목구조 중목구조의 중목은 무거운 하중의 목재를 의미한다. 기본 두께 105㎜ 이상의 무거운 목재를 기둥과 보로 접합해 건물의 하중이 전달되는 구조 방식이다. 기둥과 보를 접합하는 방식엔 두 가지가 있다. 한옥 방식인 ‘재래식 공법(장부맞춤)’과 기둥과 보를 접합하는 부위에 철물을 사용하는 ‘철물 공법’이다. 접합 부분에 못을 사용하는 것이 아니라, 구조 설계도면에 맞게 재단된 목재를 끼워 맞추거나 또는 목재 사이에 철물을 접합하는 방식으로 구조재를 연결하는 프리 컷 공법을 사용한다. 구조재와 구조재가 유기적으로 연결돼 있어 무거운 목재들이 건물을 유연하게 견딘다고 할 수 있다. 이러한 구조 방식은 지진에 유리하다. 최근 경주를 비롯해 지진 발생 빈도가 높아지면서 ‘한반도는 더 이상 지진 안전 국가가 아니다’라는 사실이 밝혀졌다. 따라서 주택뿐만 아니라 소규모 건물에 대한 지진 대비가 필요한 시점이다. 글 ㈜단감건축사사무소 감은희 소장 010-6889-1129 최근 10년간 우리나라 목조주택은 매년 증가하는 추세다. 가계소득의 증가와 웰빙 바람으로 인해 획일화된 아파트에서 벗어나 좀 더 편안하고 자연을 영위할 수 있는 주택을 직접 지어서 살려는 젊은 세대들의 주거 인식 변화도 큰 몫을 하고 있다. 그래서 대도시 근교에 자기만의 목조주택을 지으려는 수요가 지속적으로 증가하는 추세다. 현재 보급된 목조주택은 북미식 2″×4″ 또는 2″×6″ 규격 부재를 사용한 경량목구조가 많지만 중목구조 보급률이 점차 늘어가는 추세다. 진화된 목조주택, 중목구조 장점 경기도 성남시 분당구 운중동 연면적 224.01㎡(63.76평) 중목구조주택(철물 공법)‘, 미소드리움’. 뛰어난 내구성_일반 주택의 내구성은 30년 정도인데 비해 목조주택의 내구성은 70년 내외이며, 보수를 통해 100년까지도 유지 가능하다. 화재에 대한 안전성_두께가 있는 목재는 불에 타더라도 표면이 탄화돼 오히려 내부에 불이 미치는 것을 막으므로 화재에 대한 위험이 감소된다. 우수한 단열 성능_목재의 단열 성능은 콘크리트의 4배, 벽돌의 6배, 석재의 15배로 목재 그 자체만으로도 단열 및 보온성이 뛰어나다. 지진에 강한 내진성_부재인 기둥과 보가 모두 철물 또는 장부로 연결돼 서로 맞물린 특성을 갖고 있어 구조적으로 매우 튼튼하면서 자체 유연성을 지니고 있다. 쾌적한 실내 환경 제공_목재는 온·습도 조절 능력이 뛰어나 쾌적감을 주고 무늬의 아름다운 색상은 친숙함을 주며 살균과 방취防臭 성분이 있기에 건강한 주거 환경을 제공한다(피톤치드 효과, 새집증후군의 발생률이 낮음). 인테리어 효과_부재인 기둥-보의 노출로 자연친화적인 인테리어 효과를 누릴 수 있다. 다양한 공간 연출_원목에 비해 치수 제한이 덜한 구조용 집성재를 사용하므로 높은 층고, 긴 스팬 등의 다양한 공간 연출이 가능하다. 시공의 정밀성_프리 컷으로 가공한 부재를 사용해 정밀도가 높아 시공 오차가 거의 발생하지 않는다. 시공 기간 단축_프리 컷으로 재단된 부재를 현장에서 조립하는 방식이므로 시공 기간이 단축된다. 또한, 뛰어난 목수의 기술력이 필요치 않아 인건비를 줄일 수 있다. 중목구조 & 경량목구조 중목구조주택(위)과 경량목구조주택(아래)의 골조. 현재 우리나라에 가장 많이 보급돼 있는 북미식 경량목구조는 적은 인력으로 집을 쉽게 짓기 위해 고안된 공법이다. 벽식 구조로, 벽체가 하중을 견디는 기둥 역할을 하고 벽과 바닥을 일체화해 강성을 높이는 구조 방식이다. -우리나라 목조주택 시장의 85% 이상 차지. -2″×4″∼12″ 등의 규격 각재를 현장에서 재단해 시공. -숙련된 목수의 기량에 따라 품질 차이가 난다. -못 접합 방식이므로 철물로 구조적 보강 작업을 해야 한다. -주로 현장 재단 시공 방식이다 보니 폐자재 발생률이 높다. 반면, 중목구조는 전통 한옥과 같이 기둥과 보가 수직하중을 견디는 방식이다. 기둥과 보의 접합 방법에 못을 사용하지 않고 프리 컷 공법과 BF공법(철물 구조)을 혼합해 사용함으로써 내구성과 내진성이 우수하다. 일본의 경우 1999년에 발생한 진도 7.2의 고베 대지진으로 대대적으로 목조주택 제도를 정비한 후 중목구조 보급률이 대다수를 차지하고 있다. 과거엔 기둥과 보 등의 구조부재 접합 부위를 목수가 먹매김해 수가공으로 절단 및 가공하던 것을 프리 컷 공법이 개발된 이후 CAD/CAM을 이용한 기계로 공장 재단해 신속하고 정밀하게 가공된 구조재를 만든다. 2005년 일본 목조주택 1위 회사 스미토모 린교에서 BF공법을 개발해 교통성 대신의 인정을 취득, 동양 전통의 짜맞춤(장부맞춤) 공법에 철물 구조물을 더해 진도 7.0에 견디는 내진성을 확보했다. -공장에서 재단된 구조재로 건축물 만드는 방식으로 현장엔 폐자재가 거의 나오지 않는다. -균일한 부재와 정밀한 시공으로 품질이 우수하다. -경량목구조와 비교했을 때 1.5~2배 이상 공기工期를 단축한다. -높은 층고 확보 및 넓은 경간으로 시원한 개방감을 구현할 수 있다. -리모델링이 쉽다. 중목구조는 기둥에 전달되는 하중을 기초로 전달하는 토대, 건축물의 수직하중을 지지하는 역할과 내력벽의 프레임 기능도 하는 기둥, 건축물의 수직하중을 기둥으로 전달하는 보, 지진 및 바람 등 수평(횡)하중에 저항하는 내력벽 등으로 이뤄진다.
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[5월호 특집] 04. 전통 장부맞춤과 철물 공법의 만남
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[5월호 특집] 01. 전통과 현대 건축기술의 접목
- 전통과 현대 건축기술의 접목 제2의 부흥기 맞은 중목구조주택 기둥-보 방식 중목구조는 오래됐으며 우리에게 친근한 목구조 가운데 하나다. 전통 중목구조는 대단면 부재를 사용해 연결 부위에 장부맞춤(연결에 필요한 촉을 내는 것)하거나 활엽수 목재 핀을 꽂아 고정했다. 중목구조는 적은 수의 대단면 부재를 사용함으로써 부재 간격을 늘릴 수 있고 자재와 인력을 절감할 수 있으며 보통 목재를 노출하므로 목재의 수려한 질감을 자연스럽게 표현할 수 있다. 반면, 부재 간 연결 부위에 하중이 집중되는 단점이 있다. 특히 지진에 취약해 1995년 한신·아와지 대지진 때 사망자의 80% 정도인 5,000여 명이 전통 구법 중목구조주택에 깔려 사망하기도 했다. 이로 인해 일본에서 중목구조는 한때 경량목구조에 밀려나기도 했으나 관련 제도를 대대적으로 개편한 이후 부재나 시공 기술 부분에서 진화하고 있다. 바로 전통 구법과 차별화한 재래 공법 중목구조이다. (사)일본목조주택산업협회 조사 자료를 보면 일본은 목조주택의 70%를 재래 공법 중목구조가, 20%를 경량 목구조가, 10%를 프리패브 공법이 차지하고 있다. 그뿐만 아니라 일본식 중목구조란 이름으로 우리나라 목조주택시장의 문을 두드리기까지 한다. 이와 같은 일본 재래 공법 중목구조의 엄청난 인기는 우리나라의 기둥-보 방식 중목구조인 신한옥 보급 정책을 되돌아볼 때 시사하는 바가 크다. 글 윤홍로 기자 일본은 목조주택 중 재래 공법 중목구조가 약 70%를 차지할 정도로 인기가 높다. 자연스러운 나무의 무늬는 시각적으로 안정감을 준다, 숲에서와 같은 향기가 집 안에서 삼림욕을 즐기는 효과를 준다, 흡음성이 뛰어나 소음을 차단해 준다, 열을 흡수해 저장·방출함으로써 실내 온도를 쾌적하게 조절한다, 목조주택 거주자들은 암 발생률이 낮으며 평균 연령이 높다 ……. 이렇듯 수많은 장점을 지닌 목재는 선사시대 움집에서부터 오늘날 목조주택에 이르기까지 우리나라 5천 년 건축 역사와 맥을 같이 한다. 수십 년 역사에 지나지 않는 콘크리트가 전국을 덮다시피 한 지금, 수많은 사람이 마치 유전인자에 끌리듯 목조주택을 갈망하는 이유다. 하지만 현대 목조주택에서 눈에 띄는 목재의 상당수는 구조재가 아닌 집을 아름답게 꾸미는 내장재다. 구조재인 목재를 드러내 목조주택의 격을 한껏 높이면서 온몸으로 보고 만지고 목향木香을 맡을 순 없을까. 요즘 자연 친화적인 분위기를 내는 기둥-보 방식 중목구조 또는 중량(골)목구조가 사람들의 관심을 끌고 있는 이유다. 중목구조란 동서양을 막론하고 현존하는 건축 방식 중 오래된 기둥-보(Post & Beam) 구조로, 그 이름은 북미식 경량목구조가 등장하면서 무거운 목재를 구조부재로 사용한다고 해서 붙여졌다. 즉, 경량목구조 이전까지만 해도 중목구조는 세계적으로 전통적이면서 대중적인 건축물이었다. 우리나라의 한옥과 일본의 전통 가옥, 서양의 통나무주택이나 팀버프레임주택 등이다. 중목구조란 동서양을 막론하고 현존하는 건축 방식 중 오래된 기둥-보 구조로, 그 이름은 북미식 경량목구조가 등장하면서 무거운 목재를 구조재로 사용한다고 해서 붙여졌다. 우리나라의 전통 한옥, 일본의 전통 가옥, 서양의 통나무주택과 팀버프레임주택 등이 중목구조다. 하지만 우리나라에선 대단면 구조부재는 구하기 어려울 뿐만 아니라 비싸며, 현장에서 기둥과 보·도리의 결합 부분을 다듬는 데 시간이 많이 들고 공사 기간이 길어지며 건축비가 높다는 이유로 겨우 명맥만 유지해 왔다. 또한, 기둥과 벽체가 접촉하는 부위에 틈이 발생해 기밀도가 떨어져서 발생하는 열손실은 정부에서 “2025년까지 제로에너지주택 의무화를 추진하겠다”는 분위기에선 걸림돌이 아닐 수 없었다. ‘궁하면 통한다’고 했던가. 기둥-보 방식 중목구조가 지닌 여러 문제점을 극복하려는 노력이 끊임없이 이어졌다. 그 결과물이 녹아든 것이 우리나라의 신한옥과 일본의 재래 공법 중목구조주택이다. 여기엔 대단면 부재를 공장에서 사전 제작하는 ‘프리 컷’, 대단면 부재의 사용 폭을 넓힌 공학목재인 ‘집성재集成材’, 기초 또는 토대와 기둥 그리고 기둥과 보의 결합 부분 강도를 높인 ‘접합 철물’, 구조재와 외벽재 접촉 부분의 열손실을 차단한 ‘샛기둥[間柱] 벽체’ 등의 건축 기술이 있다. 한편, 목재와 철물 사용 그리고 기둥-보 구조에 북미식 경량목구조의 전단벽(샛기둥 벽체)을 차용해 왔다는 점에서 현대식 중목구조는 일종의 하이브리드 구조라고 볼 수 있다. 부재를 공장에서 사전 제작하는 ‘프리 컷’ 시스템 프리 컷은 공사 현장이 아닌 공장에서 자동화기계로 부재를 미리 생산하는 방식이다. 우리나라와 같이 사계절에 따라 온도와 습도 변화가 심한 기후에선 단열 효과가 높고 습도를 적당하게 조절해 주는 목조건축이 최적이라고 한다. 바로 골조가 대단면 수직부재인 ‘기둥’과 건축물의 앞뒤를 연결해 주는 수평부재인 ‘보’, 건축물의 좌우를 연결해 주는 수평부재인 ‘도리’로 이뤄진 우리의 한옥이다. 그러나 한옥 한 채를 지으려면 간잡이그림(설계도)을 기준으로 숙련된 목수들이 현장에서 톱으로 나무를 절단하고 끌로 홈을 파고 손대패로 마무리했다. 자연히 많은 노동력과 공사기간 증가로 인해 건축비가 상승할 수밖에 없었다. 또한, 사람의 손으로 치목治木하기 때문에 부재 간의 균일한 품질을 확보하기 어렵고, 기둥-보 구조 기술 전수의 단절은 인력 확보조차 어렵게 만들었다. 이러한 상황은 우리나라뿐만 아니라 일본과 유럽 등도 마찬가지다. 이를 해결하기 위한 방안으로 떠오른 것이 프리 컷Pre-Cut 공법이다. 프리 컷은 공사 현장이 아닌 공장에서 자동화기계로 부재를 미리 생산하는 방식이다. 1970년대 기술 개발 초기 단계엔 단순히 부재를 기계를 사용해 공장에서 사전 가공하는 것을 의미했으나, 1990년대에 이르러 컴퓨터의 발달과 함께 일본 목조주택시장에서 전통(재래식) 목조축조구법木造軸組構法에 보편화되기 시작했다. 컴퓨터 지원 설계도면(CAD: Computer Aided Design)·제조(CAM: Computer Aided Manufacturing)와 연계된 부재의 기계 가공은 컴퓨터에 도면을 입력하면 수치 제어 프로그램을 통해 컴퓨터가 이를 공장에 있는 기계에 전달해 기계가 가공하는 방식이다. 현재 우리나라에서도 예전 간잡이그림은 현재 CAD로, 현장 치목은 CAM에 의한 공장 기계 생산 방식으로 바뀌는 추세다. 대단면 부재의 사용 폭을 넓힌 공학목재 ‘집성재’ 집성재는 품질이 균일하고 크기가 큰 목재 재료를 얻기 위해 만들어졌다. 한옥에선 집의 크기를 칸으로 나타내는데, 칸이란 기둥과 기둥 사이의 길이이자 면적이기도 하다. 부재의 치수에 따라 다르지만 예전엔 보통 6자에서 12자 사이, 즉 1.8∼3.6m마다 기둥을 한 개씩 배치했다. 현대엔 집 안에 기둥이 많으면 답답할 뿐만 아니라 가구 배치 면에서도 공간 활용도가 떨어지기 마련이다. 그래서 등장한 것이 목재의 한계인 치수, 길이, 모양, 구조 성능 등을 개선한 집성재다. “특별한 강도 등급에 기준하여 선정된 목재를 섬유 방향이 서로 평행하게 집성, 접착하여 공학적으로 특정 응력을 견딜 수 있도록 생산된 제품.” 이것이 한국산업규격(KS F3021)과 <건축 설계 기준> 제8장 목구조항에서 정의한 공학목재인 집성재의 정의이며, 국제적인 명칭은 글루램Glulam(Glued-Laminated Timber)이다. 집성재는 품질이 균일하고 크기가 큰 목재 재료를 얻기 위해 만들어졌다. 따라서 집성재의 가장 큰 장점은 그 목적과 같이 목재의 자연 친화적인 장점을 잃지 않으면서 재료의 균일함을 확보하고, 그 크기와 형태의 제한이 없어져 용도가 매우 다양해졌다는 것이다. 집성재는 한마디로 작은 목재를 모아 붙여 큰 목재를 만드는 것이다. 하나의 목재에서 결점의 존재는 구조적으로 치명적인 약점으로 작용할 수 있지만, 이러한 목재들을 결점이 분산되도록 모아 붙이면 더 이상 결점으로 작용하지 않게 된다. 또한, 집성재가 사용되는 위치와 목적에 따라 집성재를 구성하는 목재의 요구 성능이 다르다. 따라서 이에 맞는 목재들을 효율적으로 구성하면 저품질의 목재를 사용하고도 고품질의 집성재를 제작할 수 있다. 이렇게 균일한 품질과 예측 가능한 설계는 건축 자재로 사용할 때 구조적 안전을 확보할 수 있는 큰 역할을 한다. 작은 목재는 작은 힘을 버틸 수 있다. 이러한 목재를 모아 붙이면 더 큰 힘을 버틸 수 있다. 또한 집성하는 양에 따라 얼마든지 큰 집성재를 만들 수 있으며 집성하는 방법에 따라 다양한 형태로 만들 수 있다. 큰 원목은 구하기도 힘들지만 구조적 내구성과 치수 안전성이 필요한 건축 자재로 사용될 때 반드시 건조해서 사용해야 한다. 이렇게 큰 목재는 건조하기도 힘들고 매우 오랫동안 건조해야 한다. 그러나 집성재의 경우 작은 목재를 이용하기 때문에 집성하기 전에 쉽게 건조할 수 있어 제품으로 만들어진 집성재는 큰 크기에도 불구하고 충분히 건조돼 치수 안정성을 확보할 수 있다. 부재 결합 부분의 강도 높인 ‘접합 철물’ 기초 또는 토대와 기둥 그리고 기둥과 보의 결합 부분 강도를 높인‘ 접합 철물’. 기둥과 보, 기둥과 도리 등을 결구하기 위해선 맞대서 잇는 부분을 깎아야 하기에 그만큼 단면 치수가 줄고 하중에 대한 지지 강도도 떨어지기 마련이다. 한옥의 경우 부재 간의 접합 방식은 크게 ‘이음’과 ‘맞춤’으로 나눈다. 이음은 부재를 길이 방향 혹은 평행으로 연결하는 방식이고, 맞춤은 부재가 직각 또는 일정한 각도를 이루며 접합되는 방식으로 여기엔 수직 부재와 수평 부재의 맞춤 그리고 수평 부재와 수평 부재의 맞춤이 있다. 이러한 부재 간의 이음과 맞춤은 지진에 매우 취약한 것으로 알려졌다. 전통 목조주택 붕괴의 주원인은 기와와 지붕 위 흙 미장의 많은 무게를 구조 부재들이 지탱하지 못하는 데 있다. 이를 계기로 일본은 한신·아와지 대지진 이후 기둥-보 목조주택 건축 시 대부분 부재 간 연결 부위에 철물을 사용하고 있다. 또한, 지붕에 기와 시공을 위한 흙 미장 대신 경량목구조 건식 지붕을 채택하고 있다. 일본 전통 목구조 주문주택 회사들은 한신·아와지 대지진의 비극을 되풀이하지 않겠다며, 현재 여러 가지 부재 결합 철물 시스템을 개발하고 있다. 일례로 일본 히노키야[檜家]주택의 철물 시스템을 보면 기둥에 내진 보강 철물을 고정한 후 여기에 내진 철물에 맞게 홈을 낸 수평 부재인 보와 도리를 12㎜ 볼트로 고정하는 구조다. 부재는 집성재뿐만 아니라 편백(히노끼, 노송나무) 부재를 사용하며 지진과 풍하중에 견디도록 기둥 상부와 다른 기둥 하부를 대각선으로 잇는 경사재(가새)를 사용하는 게 특징이다. 복합 구조 벽체 적용, 단열 내진 보강 기둥-보 방식 중목구조에 샛기둥을 첨가해 단열성과 구조성을 높이는 추세다. 중목구조는 보통 기둥과 기둥 사이에 간주를 넣고, 그 사이에 단열재를 충진한다. 그리고 내·외장 바탕을 확보하기 위해 안쪽엔 내화 석고보드, 바깥쪽엔 구조용 합판을 댄다. 우리나라나 일본 전통 가옥의 흙벽 또는 판자벽 대신 서구식 경량목구조의 내력과 단열을 겸한 전단벽체 방식을 차용한 것이다. 산림과학연구원에서 개발한 신한옥 ‘그린’의 내진성이 뛰어난 이유는 기둥-보 방식을 기본으로 하는 뼈대 구조와 경량목구조 전단벽체를 합체한 복합 구조이기 때문이다. 이 구조는 지진 때문에 생긴 수평 하중을 뼈대와 벽체로 분산해 접합 강성을 높여준다. 또한, 기존 기둥-보의 접합성을 높이기 위해 무거운 지붕으로 누르던 것과 달리 가벼운 지붕을 얹을 수 있어 지진의 흔들림에 훨씬 유연하다. 실제로 그린은 지진 실험 결과 전통 기둥-보 구조나 북미식 경량목구조에 비해 내진 성능이 뛰어난 것으로 나타났다. 특히, 수평 변위(좌우 흔들림: 수평으로 움직인 거리) 15㎜에서의 하중지지 용량이 전단벽체를 적용한 경량목구조보다 최고 23% 높았다. 이는 기존 한옥과 비교해 최고 7배 향상된 결과다. 경민산업㈜의 기둥-보 구조
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[5월호 특집] 01. 전통과 현대 건축기술의 접목
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[4월호 특집] 04중목구조 한옥, 한나모家 시공 과정
- 중목구조 한옥, 한나모家 시공 과정 한나모家의 중목구조 한옥은 대각 부재(각재)를 골조로 사용하는 방식으로, 국산 낙엽송 각재 또는 구조용 집성재를 사용한 친환경 목조주택 공법이다. 중부목재센터에서 서부지방산림청 순천국유림관리소에 건축한 낙엽송 구조용 집성재를 활용한 한옥 표준 모델, 그리고 경기도 안성시에 건축한 낙엽송 각재를 활용한 힐링하우스를 소개한다. 글 최은지 기자 한나모家 한옥 표준 모델 한옥 표준 모델은 지상 1층 연면적 99.9㎡(30.3평) 중목구조(골조)+경골목구조(벽체)이며 지붕엔 개량 기와를 얹었다. 골조 부분엔 낙엽송 구조용 집성재를 15.7㎥ 사용했다. 구조용 집성재 가격은 2011년 기준 K-2 가공비를 포함해 총 4,239만 원(㎥당 270만 원/3.3㎥당 150만 원)이다. 부재와 접합부가 결정한 후 프리컷을 사용해 가공했다. 프리컷은 기존 수가공에 비해 가공의 정밀도가 현저히 높으며, 가공 시 공기 단축, 시공의 간편화 등 장점이 많다. 실지로 이 표준 모델은 구조 부재를 공장에서 완전 기계 가공을 통해 제작함으로써 현장 수가공에 투입되는 인력을 줄여 노무비와 공기를 단축했다. 주요 결합부 가공 순서 01. 기둥, 하인방 가공 접합 02. 중인방 가공 접합 03. 상인방, 문선 가공 접합 04. 장여 가공 접합 05. 대들보(대량) 가공 접합. 목재 수축 시 노출되는 틈새를 방지하기 위해 턱을 만듦. 06. 대들보는 대경재의 장재를 사용했으나, 골조가 구조용 집성재이므로 중경재를 사용하고 헛주를 내력 기둥으로 하여 하중을 골고루 분산시킴으로써 안정된 구조를 만듦. 07. 부재와 부재는 주먹장 접합과 반턱 주먹장으로 접합했으며 기둥과 부재의 틈새를 방지하기 위해 턱을 만듦. 08. 헛주 위에 모인 대들보와 중량보의 힘 분배로 인한 구조적인 안정을 확보하고 중경재를 사용해 국산 목재를 실속 있게 활용. 09. 도리 가공 접합. 귀장여(도리 밑에서 도리를 받치고 있는 길고 모진 나무)에서 기둥과의 틈새를 방지하기 위해 하부에 턱을 만들어 설치. 10. 도리, 보 가공 접합. 기둥과의 틈새를 방지하기 위해 하부 턱을 만들어 설치. 11. 상량식 12. 벽체 설치. 한옥이 춥다는 인식은 이전부터 존재했다. 이에 단열 성능을 확보하기 위해 전통 한식 벽체를 채택하는 대신 단열재를 충진한 벽채를 선택해 시공. 한나모家 힐링 하우스 경기 안성시 미양면 용두리에 지은 지상 1층 연면적 96.3㎡(29.2평) 낙엽송 중목구조 힐링하우스다. 중부목조유통센터는 힐링 하우스에 대해 “우리 선조의 슬기로운 구축 방법을 통한 합리적인 골조 결구 방식을 이용해 목조주택의 안정되고 미적인 구조를 추구한 집, 그리고 건축주의 자유로운 목조주택 건축 방식으로 가족의 건강과 행복을 위해 국산 목재를 사용해 직접 짓는 집”이라고 설명한다. 중골목구조 D.I.Y는 기계 가공 조립형으로 철물을 전혀 사용하지 않고 전통 방식을 이용한 기둥, 보, 도리의 장부맞춤, 귀에선 사개맞춤하는 방식이다. 중골목구조 비용은 2010년 기준 K-2 가공비를 포함해 총 2,300만 원(3.3㎡당 79만 원)이다. 외벽은 황토벽돌로, 지붕은 플라스틱 기와로, 내벽은 낙엽송 목재벽 판재(루버)로 마감했다. 중골조 설치 시작 중골조 설치 중 지붕 설치 지붕 마감 벽체 설치 국산 편백재 내부 마감 국산 편백재 내부 마감 완성
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[4월호 특집] 04중목구조 한옥, 한나모家 시공 과정
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HOME DIY-파라솔 테이블
- 파라솔 테이블 집에서 할 수 있는 D.I.Y에는 어떤 것이 있을까? 테이블, 의자, 장식장, 우편함, 책꽂이, 책상, 침대, 화분 등등. 장비와 어느 정도의 기술만 갖춘다면 웬만한 것은 가족과 함께 스스로 만들 수 있는 품목들이다. D.I.Y는 필요에 의해 만들고, 시간과 땀이 녹아 들어가기 때문에, 간단한 작품이라도 소중하지 않은 것 하나 없다. 다소 노력과 인내가 필요할지 모르지만 작은 것부터 하나하나 배우며 만들어 보도록 하자. 그리고 D.I.Y의 다양한 멋과 매력에 빠져 보도록 하자. 물론 가족과 함께 하면 기쁨은 배가 될 것이다. 도면 그리기 - 재단하기 - 켜기 - 사선 자르기 - 홈파기 - 샌딩 - 조립하기 - 마무리 샌딩 - 하도작업 - 중도작업 - 상도작업 1. 디자인이 완성되면 도면의 치수대로 원목을 자른다. △테이블에 사용할 원목 : 상판(길이×넓이×두께 635㎜×65㎜×18㎜) 총 8개, 상판 아래 부분 지지대 550㎜ ×30㎜×30㎜ 1개, 560㎜×45㎜×38㎜ 2개 △테이블 다리 부분 780㎜×60㎜×38㎜ 총 4개, 다리 부분 지지대 465㎜×50㎜36㎜ 1개 △의자 부분의 상판 365㎜×80㎜18㎜ 총 8개, 상판 지지대 210㎜× 40㎜40㎜ 총 4개, 다리 부분 445㎜×50㎜×36㎜ 총 8개, 다리 부분의 지지대 210㎜×50㎜× 36㎜ 총 2개. 2. 재단한 원목을 깔끔하게 켠다 3. 켜기를 한 모습. 4. 사선자르기. 60도의 각도로 사선 자르기를 한다(사선 자르기를 한 곳은 다리 부분 맨 끝쪽임). 5. 사선 자르기가 끝나면 홈따기를 한다. 다리의 중간 부분에 X자형으로 조립되는 부분이 있는데 이 부분의 홈따기를 할 때, 상판에서 370㎜ 부분에서 넓이 60㎜로 하여 다리 부분 4개를 홈따기 한다. 의자 부분도 X자형 부분의 홈따기를 할 때, 220㎜ 지점에서 50㎜ 넓이로 홈따기를 한다. 6. 홈따기가 끝난 모습. 7. 샌딩하기. 사포번호 80번은 벨트샌딩기를 이용하고, 150번은 진동샌딩기로 샌딩한다. 8. 샌딩작업이 끝나면 조립을 시작한다. 다리부분 X자형을 먼저 조립하고, 다리부분 및 상판 지지대 → 다리 부분 가운데 지지대 → 상판 등의 순으로 조립한다. 조립 과정은 테이블과 의자가 같은 디자인이므로 순서도 같다. 사진은 다리 부분 X자형 부분을 장부맞춤 하기 위하여 홈따기 한 부분에 목공본드를 칠하는 모습. 9. 본드 작업이 끝난 후 홈따기 한 부분끼리 접합시키는 모습. 10. 장부맞춤을 위한 드릴링하기. 11. 다리 부분의 지지대와 상판 부분의 지지대 박기. 12. 다리 부분 상판박기를 하기 위한 나무 대기 후 모습. 13. 다리 부분 고정하기. X자형의 가운데를 고정한다. 14. 의자 부분 상판 조립하기. 5㎜ 간격으로 4조각씩 조립한다. 15. 테이블 부분 상판 조립하기. 5㎜ 간격으로 8조각씩 조립한다. 16. 나사못을 박은 자리를 깔끔하게 하기 위하여 나무못을 박는다. 17. 사포번호 400번으로 마무리 샌딩을 한 후 하도 작업을 한다. 옥외에서 사용하는 원목은 하도 → 중도 → 상도처리를 하는 것이 좋다. 벌레나 습기 등에 견딜 수 있기 때문이다. 하도작업이 끝난 후 다시 한번 사포를 하면 더 좋다. 18. 중도작업. 흔히 말하는 페인트작업이다. 여기서는 천연오일스텐을 이용하여 작업을 한다. 마른 후에 다시 한번 사포 400번을 해주고, 상도처리를 한다. 천연 니스를 사용하여 3-5회 정도 반복적으로 하면 좋다. -->
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