월간 전원주택라이프

2019 대한민국목조건축대전 특별상서울 동작구 상도동에 40평 남짓한 땅. 그것도 대지 모양이 삼각형인 땅에 어떤 집을 지을 수 있을까. 건축주 부부는 오랜 아파트 생활에서 벗어나고 싶어 단독주택을 짓기로 결심했다. 직장 때문에 멀리 갈 수 없어 서울에서 주변 시세보다 저렴한 땅을 찾다가 알게 된 곳이 이곳이라고 한다. 건축주의 조건과 대지의 조건을 살펴보니, 언덕길에 있으면서 1층에 임대 공간과 주차장까지 확보해야 하는 불리한 조건이었다. 필자는 고민 끝에 불리한 조건을 대지 단차를 이용한 스킵 플로어로 이 조건들을 해결했다. 진행 이상현 기자 글 장진희(스튜디오모쿠) 사진 홍란 작가 HOUSE NOTEDATA위치 서울 동작구 상도동건축구조 철근콘크리트조, 중목구조대지면적 138.00㎡(41.74평)건축면적 62.46㎡(18.89평)건폐율 45.43%연면적 203.64㎡(61.60평) 지하 45.79㎡(13.85평) 1층 60.47㎡(18.29평) 2층 48.69㎡(14.72평) 3층 48.69㎡(14.72평) 다락 10.19㎡(3.08평)용적률 148.10%설계 스튜디오모쿠 070-8151-2710 070-8151-2710시공 이도종합건설㈜ MATERIAL외부마감 지붕 - 리일 징크 벽 - 스톤코트, 세라믹타일 데크 - 방부목 위 오일스테인내부마감 천장 - 벽지 벽 - 벽지 바닥 - 강마루계단실 디딤판 - 레드파인 집성재 난간 - 평철 위 방청페인트단열재 지붕 - T220 글라스울 가등급 외벽 - T50 비드법 보온판 가등급 + T105 글라스울 가등급창호 시스템창호(토네이도)현관문 단열도어(YKK)주방가구(싱크대) 한샘 유로시리즈난방기구 가스보일러(경동나비엔) 삼각형 대지지만, 전면에서 보면 평이한 상가주택으로 보인다. 삼각형 대지와 스킵 플로어건축주는 친환경 소재로 집을 짓기 원했다. 삼각형 대지 위에 조금 복잡한 구조인 스킵 플로어를 감당할 소재는 중목밖에 없었다. 지하 1층 지상 3층 규모인 상도동 삼각 집은 지하는 철근콘크리트로 기반을 만들고 상부 3개 층은 중목구조로 설계했다. 표면상으론 3층이지만 밑에서부터 다락까지 7개의 플로어로 구성됐기에 ‘다층 중목구조’다. 평면이 삼각형인데다 스킵 플로어라서 국내 구조설계 기준으로 풀기가 어려웠다. 특히 목구조 내진설계에서 벽량 검토가 중요한데, 이 건물을 삼각형 구조이기 때문에 전체적인 구조적 밸런스 잡기가 더 어려웠다. 게다가 1층은 카페가 임대할 예정이어서 전면을 유리로 시공해야 했다. 동경대학교 구조공학 박사의 협력을 얻어 국내 구조기술사가 국내 기준에 맞춰 구조계산을 진행했다. 벽량을 충족시키기 위해 제진철물을 도입해 전체적인 벽량과 밸런스를 충족시켜 무사히 완공할 수 있었다. 오르막길에 위치한 것을 이용해 스킵 플로어로 1층 같은 지하, 2층 같은 1층을 설계했다. ▶시공과정◀ 3층에 위치한 주방·식당. 가구를 11자로 배치해 심플한 동선을 만들었다. 2층에서 3층으로 오르는 계단실. 거실에서 계단실과 주방을 바라본 모습. 주방을 향한 개구부와 오픈한 계단실이 공간을 더욱 넓어 보이게 한다. 가로로 길게 설치한 코너 창으로 빛은 받아들이되 프라이버시를 확보했다. 높이가 다른 천장고는 독특한 느낌을 준다. 거실 앞 계단실에 서면 2.5층, 3층, 3.5층, 다락까지 한 번에 볼 수 있다. 오픈한 다락은 다실로 사용해도 좋을 만큼 노출된 목재가 아늑함과 포근함을 느끼게 한다. 수직적 공간 배치대지의 가장 낮은 곳인 남측에 주차장을 배치하고 카페를 1층과 1.5층에 배치해 임대면적을 확보했다. 목구조를 노출시키고, 스킵 플로어로 수직적 분할을 이뤄 삼각 집의 아이덴티티가 그대로 드러난다. 건축주 부부가 생활할 주택은 2층과 2.5층에 안방 등 개인 공간, 3층은 주방, 3.5층은 거실로 구획했다. 침실과 거실의 프라이버시를 확보하고자 도로 쪽 창문 하부 벽을 높여 시선을 제한하고 산과 풍경, 하늘을 조망하도록 디자인했다. 거실은 다락과 함께 천장을 오픈해 개방감이 든다. 하루 중 제일 많이 보내는 거실 공간을 최상부층에 배치해 자연 채광과 조망을 확보하고, 환기까지 문제없게 만들었다. 스킵 플로어와 함께 계획된 계단실과 홀의 수직적인 개방은 거실뿐만 아니라 아래층까지 채광과 환기가 자연스럽게 흐른다. 다락에서 옥상 데크로 바로 나갈 수 있도록 연계시켜 마당 대신 사용할 외부 공간도 섭섭지 않게 뒀다. 지하층은 음악 감상이 취미인 남편의 공간으로 한쪽 벽면에 LP 판과 수납공간을 마련했다. 좁은 공간을 최대한 활용하고자 다락에 오르는 계단을 원형으로 디자인했다. 다락방 장진희(스튜디오모쿠 소장) 장진희 건축가는 연세대 건축공학과, 동경대 건축학과 석사를 마치고 ㈜ 현대건설 주택 사업본부, Hideto Horiike Associates, Inc.에서 실무 실력을 쌓았다. Project1000 Korea, Inc. 대표를 지냈으며, 현재 한국목조건축협회 정회원이자 스튜디오모쿠 소장을 맡고 있다. 서울과학기술대 건축학과 겸임교수를 지나 세종대 건축공학과 겸임교수로 후학 양성에도 힘을 쏟고 있다. 문의 070-8151-2710 수상작 더 보기 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr

작은 공간을 스킵 플로어로 풀어낸 삼각집 서울 동작구 상도동에 40평 남짓한 땅. 그것도 대지 모양이 삼각형인 땅에 어떤 집을 지을 수 있을까. 건축주 부부는 오랜 아파트 생활에서 벗어나고 싶어 단독주택을 짓기로 결심했다. 직장 때문에 멀리 갈 수 없어 서울에서 주변 시세보다 저렴한 땅을 찾다가 알게 된 곳이 이 곳이라고 한다. 건축주의 조건과 대지의 조건을 살펴보니, 언덕길에 있으면서 1층에 임대 공간과 주차장 까지 확보해야하는 불리한 조건이었다. 필자는 고민 끝에 불리한 조건을 대지 단차를 이용한 스킵 플로어로 이 조건들을 해결했다. 진행 이상현 기자 | 글 장진희(스튜디오모쿠) | 사진 홍란 작가 HOUSE NOTE DATA 위치 서울특별시 동작구 상도동 건축구조 철근콘크리트조, 중목구조 대지면적 138.00㎡(41.74평) 건축면적 62.46㎡(18.89평) 건폐율 45.43% 연면적 203.64㎡(61.60평) 지하 45.79㎡(13.85평) 1층 60.47㎡(18.29평) 2층 48.69㎡(14.72평) 3층 48.69㎡(14.72평) 다락 10.19㎡(3.08평) 용적률 148.10% 설계 스튜디오모쿠 070-8151-2710 시공 이도종합건설㈜ MATERIAL 외부마감 지붕 - 리일 징크 벽 - 스톤코트, 세라믹타일 데크 - 방부목 위 오일스테인 내부마감 천장 - 벽지 벽 - 벽지 바닥 - 강마루 계단실 디딤판 - 레드파인 집성재 난간 - 평철 위 방청페인트 단열재 지붕 - T220 글라스울 가등급 외벽 - T50 비드법 보온판 가등급 + T105 글라스울 가등급 창호 시스템창호(토네이도) 현관문 단열도어(YKK) 주방가구(싱크대) 한샘 유로시리즈 난방기구 가스보일러(경동나비엔) 삼각형 대지지만, 전면에서 보면 평이한 상가주택으로 보인다. 오르막길에 위치한 것을 이용해 스킵 플로어로 1층 같은 지하, 2층 같은 1층을 설계했다. 삼각형 대지와 스킵 플로어 건축주는 친환경 소재로 집을 짓기 원했다. 삼각형 대지 위에 조금 복잡한 구조인 스킵 플로어를 감당할 소재는 중목밖에 없었다. 지하 1층 지상 3층 규모인 상도동 삼각집은 지하는 철근콘크리트로 기반을 만들고 상부 3개 층은 중목구조로 설계했다. 표면상으론 3층이지만 밑에서부터 다락까지 7개의 플로어로 구성됐기에 ‘다층 중목구조’다. 평면이 삼각형인데다 스킵 플로어라서 국내 구조설계기준으로 풀기가 어려웠다. 특히 목구조 내진설계에서 벽량 검토가 중요한데, 이 건물을 삼각형 구조이기 때문에 전체적인 구조적 밸런스 잡기가 더 어려웠다. 게다가 1층은 카페가 임대할 예정이어서 전면을 유리로 시공해야 했다. 동경대학교 구조공학 박사의 협력을 얻어 국내 구조기술사가 국내기준에 맞춰 구조계산을 진행했다. 벽량을 충족시키기 위해 제진철물을 도입해 전체적인 벽량과 밸런스를 충족시켜 무사히 완공할 수 있었다. 수직적 공간 배치 대지의 가장 낮은 곳인 남측에 주차장을 배치하고 카페를 1층과 1.5층에 배치해 임대면적을 확보했다. 목구조를 노출 시키고, 스킵 플로어로 수직적 분할을 이뤄 삼각집의 아이덴티티가 그대로 드러난다. 건축주 부부가 생활할 주택은 2층과 2.5층에 안방 등 개인 공간, 3층은 주방, 3.5층은 거실로 구획했다. 침실과 거실의 프라이버시를 확보하고자 도로 쪽 창문 하부 벽을 높여 시선을 제한하고 산과 풍경, 하늘을 조망하도록 디자인했다. 거실은 다락과 함께 천장을 오픈해 개방감이 든다. 하루 중 제일 많이 보내는 거실 공간을 최상부층에 배치해 자연 채광과 조망을 확보하고, 환기까지 문제없게 만들었다. 스킵 플로어와 함께 계획된 계단실과 홀의 수직적인 개방은 거실 뿐만 아니라 아래층까지 채광과 환기가 자연스럽게 흐른다. 다락에서 옥상 데크로 바로 나갈 수 있도록 연계시켜 마당대신 사용할 외부 공간도 섭섭지 않게 뒀다. 지하층은 음악 감상이 취미인 남편의 공간으로 한쪽 벽면에 LP판과 수납공간을 마련했다. 2층에서 3층으로 오르는 계단실. 3층에 위치한 주방·식당. 가구를 11자로 배치해 심플한 동선을 만들었다. 거실에서 계단실과 주방을 바라본 모습. 주방을 향한 개구부와 오픈한 계단실이 공간을 더욱 넓어보이게 한다. 가로로 길게 설치한 코너창으로 빛은 받아들이되 프라이버시를 확보했다. 높이가 다른 천장고는 독특한 느낌을 준다. 거실 앞 계단실에 서면 2.5층, 3층, 3.5층, 다락까지 한번에 볼 수 있다. 오픈한 다락은 다실로 사용해도 좋을만큼 노출된 목재가 아늑함과 포근함을 느끼게 한다. 좁은 공간을 최대한 활용하고자 다락에 오르는 계단을 원형으로 디자인했다. ABOUT 장진희(스튜디오모쿠 소장) 장진희 건축가는 연세대 건축공학과, 동경대 건축학과 석사를 마치고 ㈜ 현대건설 주택사업본부, Hideto Horiike Associates, Inc.에서 실무 실력을 쌓았다. Project1000 Korea, Inc. 대표를 지냈으며, 현재 한국목조건축협회 정회원이자 스튜디오모쿠 소장을 맡고 있다. 서울과학기술대 건축학과 겸임교수를 지나 세종대 건축공학과 겸임교수로 후학 양성에도 힘을 쏟고 있다. 문의 070-8151-2710 www.studio-moku.com

중목구조는 북미식 2″×4″공법에 비해 두께가 두껍고 길이가 긴 구조재, 그리고 구조의 안전성과 목재 강도의 균형성을 위해 집성재集成材를 사용한다. 또한, 접합부의 취약점을 보강하기 위해 전용 철물(TEC-10, TEC-18, TEC-24, TEC-33)과 볼트와 너트, 그리고 드리프트 핀Drift Pin을 사용한다. 각각의 구조재는 정확한 치수의 설계와 가공이 필수적이기 때문에 공장에서 프리 컷Pre-Cut 방식으로 가공하고 있다. 따라서 최소한의 현장 가공으로 자재의 로스율을 줄이고 공기工期도 단축함으로써 공사 원가를 절감할 수 있다. 진도 7의 지진에도 견딜 수 있는 중목구조 내진성을 중심으로 살펴본다.글 블루하우스코리아 정기홍 본부장 031-8017-5002 www.koreabluehouse.com 재래식 공법 & 철물 공법 중목구조는 기둥과 보를 접합하는 방법에 따라 재래식 공법과 철물 공법으로 구분한다. 재래식 공법 재래식 공법주요 구조재들을 ‘이음’과 ‘맞춤’으로 접합하는 방법이다. 이음이란 구조재들을 같은 방향으로 길게 접합하는 것이고, 맞춤이란 구조재들을 직교直交 방향으로 접합하는 것이다. 하지만, 구조재들에 이음 또는 맞춤에 필요한 홈을 가공하면 단면 결손이 생긴다. 따라서 재래식 방법은 수직하중과 횡하중에 안전하다고 할 수 없다. 왜냐하면 일반적으로 두 방향으로 부재를 접합할 때 단면적의 약 13%의 결손율이 발생하며, 네 방향으로 부재를 접합할 때 단면적의 약 51%의 결손율이 생겨서 좌굴挫屈할 수 있기 때문이다. ※ 좌굴[Buckling]: 기둥의 길이가 그 횡단면의 치수에 비해 클 때, 기둥의 양단에 압축하중이 가해졌을 경우 하중이 어느 크기에 이르면 기둥이 갑자기 휘는 현상 철물 공법 철물 공법단면 결손을 줄이기 위해 구조재들을 전용 철물을 사용해 접합하는 공법이다. 구조재들을 전용 철물(TEC-10, TEC-18, TEC-24, TEC-33), 볼트, 너트, 드리프트 핀으로 접합하는 방법으로 단면 결손이 거의 발생하지 않는다. 구조재에 미리 철물을 결속해 현장에 반입하므로 작업 능률이 좋으며, 별도로 보강 철물을 사용하지 않기에 구조재들의 연결 부분이 깔끔하다. 가새/홀다운 귀잡이 보 내진성 높은 안전 주택2016년 경주지진(규모 5.8)과 2017년 포항지진(규모 5.4)으로 ‘우리나라는 더 이상 지진 안전 국가가 아니다’라는 인식이 확산됐다. 많은 사람이 지진 재해에 불안해하면서 풍수해 보험에 가입하고 있다. 또한, 내진 구조설계를 통해 지진에 의한 충격을 순간적으로 분산시켜 진도 7에도 견디는 중목구조가 주목을 받고 있다.어떠한 구조의 건물이라도 강진이 발생하면, 그 구조 내부에 큰 지진 응력應力을 받는다. 이것은 지반의 진동 때문에 건물의 기초에서부터 토대土臺 → 바닥 → 기둥 → 벽 → 보 → 2층 바닥 등의 경로를 거쳐 건물 내부로 전해진다. 이러한 지진 응력을 어떻게 각 구조재에 분담시키는가, 이것이 내진설계의 목표다. 건물 구조의 종류에 따라 내진설계 방법이 다르므로, 구조별 특성을 고려해야 한다. 중목구조의 경우 ▲기둥의 상부와 하부에 대각선으로 지르는 가새[Brace] ▲수직으로 직교하는 토대와 기둥 및 기둥과 보와의 이음 부분이 지진에 의해 어긋나지 않도록 시공하는 홀 다운Hold down 철물 ▲수평으로 직교하는 보와 보 및 토대와 토대의 모서리 가까이 부착하는 귀잡이 토대(또는 보) 등으로 내진성을 높인다. 이처럼 구조재와 부재로 삼각형 구조로 만드는 것이 역학적으로 매우 효과적이다. 사각형 구조는 보통 마름모꼴로 변형되기 쉬운 데 비해 삼각형 구조는 변형시킬 수 없다는 원리에 근거를 둔 것이다.구조재에 가새와 홀 다운 철물, 귀잡이 토대 또는 보 부재를 시공했다고 지진에 안전한 주택이라고 할 수 없다. 튼튼한 구조 덕분에 건물의 완전 붕괴를 방지할 수 있지만, 건물 내부의 설비들까지 보호하기엔 역부족이다. 기술이 발전하면서 건물 내부에 각종 설비가 많아졌기에 문제가 될 수밖에 없다. 건물 내 전기 및 통신설비가 끊기거나, 가스관과 수도관이 파손된다면 지진이 멈춘 후에도 2차적 피해가 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 건물 내부에 매우 값어치 있는 물건이나 충격에 불안정한 물질 등이 있는 경우 건물 자체보다 내용물을 더 중요하게 여기기 때문에 ‘무너지지 않는 건물’만으로 지진에 완벽히 대비할 수 없다. 따라서 내진을 기본으로 면진免振과 제진制震 구조도 고려해야 한다.진동 주기를 길게 변화시키는 면진구조내진 이외에도 지진 피해를 더욱 효과적으로 줄일 수 있는 구조들이 있다. 그 가운데 하나가 진동 주기를 길게 변화시켜 건물이 받는 에너지를 줄이는 ‘면진구조’다. 주기가 짧을수록 큰 지진파 에너지를 변화시켜 충격을 완화시키는 것이다. 건물은 구조와 구조재에 따라 지진 발생 시 받는 고유 주기가 있는데, 보통 고층 건물일수록 길어진다. 예상 외로 지진 발생 시 고층 건물이 저층 건물에 비해 피해를 덜 보는 이유이다. 건물과 지반을 격리하면 고유 주기를 변화시킬 수 있다. 즉, 지진 피해를 줄일 수 있는 장치 혹은 구조물 위에 건물을 올리는 것이다. 여기에는 주로 고무와 같은 부드러운 물질이나 구슬 형태의 구조물 등을 사용한다. 지반에 고정된 건물의 경우 지진 발생 시 진동과 함께 흔들릴 수밖에 없지만, 면진구조 건물은 진동이 완화돼 전달되기에 비교적 안전하다. 면진구조 진동을 제어하는 제진구조면진구조를 적용하면 건물 자체는 진동으로부터 비교적 안전할지 몰라도 거대한 건물이 크게 움직인다면 주변 환경에 따라 얼마든지 위험해질 수도 있다. 이를 극복하기 위한 방법이 댐퍼Dampe라는 감쇄減殺 장치를 통해 진동 에너지를 소비함으로써 구조물의 흔들림을 점차적으로 완화시키는 제진구조다. 제진구조 제진구조는 급정차 또는 급출발하는 버스를 생각하면 이해하기 쉽다. 버스가 갑자기 급정거할 때 서 있는 사람은 관성에 의해 몸이 앞쪽으로 기울고, 이때 넘어지지 않으려고 뒤쪽으로 힘을 가하게 된다. 이로써 관성과 자신의 근육에 의한 힘이 균형을 이뤄 넘어지지 않고 서 있게 된다. 제진구조는 이와 같은 원리를 이용한 것이다. 지진으로 인해 전달되는 진동을 감지하고, 그에 따라 대응하는 힘 또는 진동을 발생시켜 구조물로 전달되는 진동을 낮추거나 구조물의 강성, 감쇠減衰 등을 제어해 피해를 줄이는 방법이다. 내력벽 중목구조 중목구조의 내력벽 기능중목구조는 기둥과 보를 접합해 구조체를 만들기에 기둥과 보가 수직하중을 받는다. 대개 기둥과 보를 볼트 및 드리프트 핀으로 고정시키는 핀 접합 방식인데, 이것만으로는 기둥과 보가 일체화되지 않는다. 하지만, 강 접합 방식인 콘크리트조의 경우 기둥과 보가 철근과 콘크리트로 완전히 일체화된다. 핀 접합과 강 접합은 지진 등의 횡력을 받았을 때 견뎌내는 저항력이 다르다. 핀 접합의 경우 횡력을 받으면 접합부가 회전하므로 기둥과 보와 철물만으로 구조를 지탱할 수 없다. 따라서 횡력을 받을 때 견딜 수 있는 별도의 요소가 필요하다. 바로 횡력에 저항하는 내력벽이다. 내력벽은 가새, 석고보드(두께 12.5㎜ 이상), 구조용 합판 등 다양한 종류로 이뤄진다.내력벽의 강도도 각기 다른데, 그 강도를 수치로 나타낸 것이 벽 배율이다. 구조체가 지진에 견디려면 일정 부분 이상의 내력벽이 필요한데, 주로 가새와 판재 내력벽으로 이뤄진다. 가새는 프레임 대각선에 들어가는 부재로 한 개 또는 두 개가 교차해 들어간다. 물론, 한 개보다 두 개가 들어가는 경우 벽 배율이 두 배라고 보면 된다.판재 내력벽은 구조용 합판에 못을 박아 고정한다. 구조용 합판이 횡력을 받으면 못의 힘으로 저항하게 된다. 내력벽의 크기와 양은 중목구조의 경우 구조계산에 따르며, 그렇지 않으면 벽량을 계산한다. 내력벽 일부만 하는 경우, 지진 발생 시 구조물이 뒤틀려 붕괴될 수 있으므로, 반드시 구조 검토 통해 균형 있게 배치해야 한다. 용인 중목구조 주택 구조 계산서 일부 1. 구조 개요- 위치: 경기 용인시 수지구 고기동- 규모: 지상 3층- 건물용도: 단독주택- 구조종별: 목구조2. 구조설계 기준건축구조기준: KBC2009(국토해양부, 2016)3. 재료 강도 및 규격목재: KS F 3020(침엽수 및 육안등급 구조재: 소나무 2등급 이상의 구조용 목재)4. 사용 프로그램- MIDAS/GEN5. 지반 사항- 지반의 허용 지내력: 20KN/㎡ 이상 확보할 것(가정치)6. 확인 사항1) 시공자는 상기 사항을 확인하고, 만약 현장 상황이 상기 사항이나 설계조건과 다를 경우 설계자의 승인을 득한 후 시공하여야 한다. 또한, 이 구조 계산은 최소 규정에 의한 설계이므로 필요에 따라 단면을 증가시켜야 한다.2) 본 구조설계서의 안전 확인에 대한 범위는 지상층의 목구조 부분으로 한정한다.3) 전단벽의 코너 연결 부분은 앵커 접속 철물로 고정하여야 한다. 경사재는 “3.3.5 Shear Wall”도표에서 제시한 목재를 적용한다. 3D 구조 해석 구조해석 보강 전단벽 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr

우수한 내진성으로 승부수 띄운 중목구조 중목구조는 북미식 2″×4″공법에 비해 두께가 두껍고 길이가 긴 구조재, 그리고 구조의 안전성과 목재 강도의 균형성을 위해 집성재集成材를 사용한다. 또한, 접합부의 취약점을 보강하기 위해 전용 철물(TEC-10, TEC-18, TEC-24, TEC-33)과 볼트와 너트, 그리고 드리프트 핀Drift Pin을 사용한다. 각각의 구조재는 정확한 치수의 설계와 가공이 필수적이기 때문에 공장에서 프리 컷Pre-Cut 방식으로 가공하고 있다. 따라서 최소한의 현장 가공으로 자재의 로스율을 줄이고 공기工期도 단축함으로써 공사 원가를 절감할 수 있다. 진도 7의 지진에도 견딜 수 있는 중목구조 내진성을 중심으로 살펴본다. 글 블루하우스코리아 정기홍 본부장 31-8017-5002 www.koreabluehouse.com 재래식 공법 & 철물 공법 중목구조는 기둥과 보를 접합하는 방법에 따라 재래식 공법과 철물 공법으로 구분한다. 재래식 공법 주요 구조재들을 ‘이음’과 ‘맞춤’으로 접합하는 방법이다. 이음이란 구조재들을 같은 방향으로 길게 접합하는 것이고, 맞춤이란 구조재들을 직교直交 방향으로 접합하는 것이다. 하지만, 구조재들에 이음 또는 맞춤에 필요한 홈을 가공하면 단면 결손이 생긴다. 따라서 재래식 방법은 수직하중과 횡하중에 안전하다고 할 수 없다. 왜냐하면 일반적으로 두 방향으로 부재를 접합할 때 단면적의 약 13%의 결손율이 발생하며, 네 방향으로 부재를 접합할 때 단면적의 약 51%의 결손율이 생겨서 좌굴挫屈할 수 있기 때문이다. 재래식 공법 ※ 좌굴[Buckling]: 기둥의 길이가 그 횡단면의 치수에 비해 클 때, 기둥의 양단에 압축하중이 가해졌을 경우 하중이 어느 크기에 이르면 기둥이 갑자기 휘는 현상 철물 공법 단면 결손을 줄이기 위해 구조재들을 전용 철물을 사용해 접합하는 공법이다. 구조재들을 전용 철물(TEC-10, TEC-18, TEC-24, TEC-33), 볼트, 너트, 드리프트 핀으로 접합하는 방법으로 단면 결손이 거의 발생하지 않는다. 구조재에 미리 철물을 결속해 현장에 반입하므로 작업 능률이 좋으며, 별도로 보강 철물을 사용하지 않기에 구조재들의 연결 부분이 깔끔하다. 철물 공법 내진성 높은 안전 주택 2016년 경주지진(규모 5.8)과 2017년 포항지진(규모 5.4)으로 ‘우리나라는 더 이상 지진 안전 국가가 아니다’라는 인식이 확산됐다. 많은 사람이 지진 재해에 불안해하면서 풍수해 보험에 가입하고 있다. 또한, 내진 구조설계를 통해 지진에 의한 충격을 순간적으로 분산시켜 진도 7에도 견디는 중목구조가 주목을 받고 있다. 어떠한 구조의 건물이라도 강진이 발생하면, 그 구조 내부에 큰 지진 응력應力을 받는다. 이것은 지반의 진동 때문에 건물의 기초에서부터 토대土臺 → 바닥 → 기둥 → 벽 → 보 → 2층 바닥 등의 경로를 거쳐 건물 내부로 전해진다. 이러한 지진 응력을 어떻게 각 구조재에 분담시키는가, 이것이 내진설계의 목표다. 건물 구조의 종류에 따라 내진설계 방법이 다르므로, 구조별 특성을 고려해야 한다. 중목구조의 경우 ▲기둥의 상부와 하부에 대각선으로 지르는 가새[Brace] ▲수직으로 직교하는 토대와 기둥 및 기둥과 보와의 이음 부분이 지진에 의해 어긋나지 않도록 시공하는 홀 다운Hold down 철물 ▲수평으로 직교하는 보와 보 및 토대와 토대의 모서리 가까이 부착하는 귀잡이 토대(또는 보) 등으로 내진성을 높인다. 이처럼 구조재와 부재로 삼각형 구조로 만드는 것이 역학적으로 매우 효과적이다. 사각형 구조는 보통 마름모꼴로 변형되기 쉬운 데 비해 삼각형 구조는 변형시킬 수 없다는 원리에 근거를 둔 것이다. 구조재에 가새와 홀 다운 철물, 귀잡이 토대 또는 보 부재를 시공했다고 지진에 안전한 주택이라고 할 수 없다. 튼튼한 구조 덕분에 건물의 완전 붕괴를 방지할 수 있지만, 건물 내부의 설비들까지 보호하기엔 역부족이다. 기술이 발전하면서 건물 내부에 각종 설비가 많아졌기에 문제가 될 수밖에 없다. 건물 내 전기 및 통신설비가 끊기거나, 가스관과 수도관이 파손된다면 지진이 멈춘 후에도 2차적 피해가 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 건물 내부에 매우 값어치 있는 물건이나 충격에 불안정한 물질 등이 있는 경우 건물 자체보다 내용물을 더 중요하게 여기기 때문에 ‘무너지지 않는 건물’만으로 지진에 완벽히 대비할 수 없다. 따라서 내진을 기본으로 면진免振과 제진制震 구조도 고려해야 한다. 진동 주기를 길게 변화시키는 면진구조 내진 이외에도 지진 피해를 더욱 효과적으로 줄일 수 있는 구조들이 있다. 그 가운데 하나가 진동 주기를 길게 변화시켜 건물이 받는 에너지를 줄이는 ‘면진구조’다. 주기가 짧을수록 큰 지진파 에너지를 변화시켜 충격을 완화시키는 것이다. 건물은 구조와 구조재에 따라 지진 발생 시 받는 고유 주기가 있는데, 보통 고층 건물일수록 길어진다. 예상 외로 지진 발생 시 고층 건물이 저층 건물에 비해 피해를 덜 보는 이유이다. 건물과 지반을 격리하면 고유 주기를 변화시킬 수 있다. 즉, 지진 피해를 줄일 수 있는 장치 혹은 구조물 위에 건물을 올리는 것이다. 여기에는 주로 고무와 같은 부드러운 물질이나 구슬 형태의 구조물 등을 사용한다. 지반에 고정된 건물의 경우 지진 발생 시 진동과 함께 흔들릴 수밖에 없지만, 면진구조 건물은 진동이 완화돼 전달되기에 비교적 안전하다. 면진구조 진동을 제어하는 제진구조 면진구조를 적용하면 건물 자체는 진동으로부터 비교적 안전할지 몰라도 거대한 건물이 크게 움직인다면 주변 환경에 따라 얼마든지 위험해질 수도 있다. 이를 극복하기 위한 방법이 댐퍼Dampe라는 감쇄減殺 장치를 통해 진동 에너지를 소비함으로써 구조물의 흔들림을 점차적으로 완화시키는 제진구조다. 제진구조내력벽 중목구조 제진구조는 급정차 또는 급출발하는 버스를 생각하면 이해하기 쉽다. 버스가 갑자기 급정거할 때 서 있는 사람은 관성에 의해 몸이 앞쪽으로 기울고, 이때 넘어지지 않으려고 뒤쪽으로 힘을 가하게 된다. 이로써 관성과 자신의 근육에 의한 힘이 균형을 이뤄 넘어지지 않고 서 있게 된다. 제진구조는 이와 같은 원리를 이용한 것이다. 지진으로 인해 전달되는 진동을 감지하고, 그에 따라 대응하는 힘 또는 진동을 발생시켜 구조물로 전달되는 진동을 낮추거나 구조물의 강성, 감쇠減衰 등을 제어해 피해를 줄이는 방법이다. 중목구조의 내력벽 기능 중목구조는 기둥과 보를 접합해 구조체를 만들기에 기둥과 보가 수직하중을 받는다. 대개 기둥과 보를 볼트 및 드리프트 핀으로 고정시키는 핀 접합 방식인데, 이것만으로는 기둥과 보가 일체화되지 않는다. 하지만, 강 접합 방식인 콘크리트조의 경우 기둥과 보가 철근과 콘크리트로 완전히 일체화된다. 핀 접합과 강 접합은 지진 등의 횡력을 받았을 때 견뎌내는 저항력이 다르다. 핀 접합의 경우 횡력을 받으면 접합부가 회전하므로 기둥과 보와 철물만으로 구조를 지탱할 수 없다. 따라서 횡력을 받을 때 견딜 수 있는 별도의 요소가 필요하다. 바로 횡력에 저항하는 내력벽이다. 내력벽은 가새, 석고보드(두께 12.5㎜ 이상), 구조용 합판 등 다양한 종류로 이뤄진다. 내력벽의 강도도 각기 다른데, 그 강도를 수치로 나타낸 것이 벽 배율이다. 구조체가 지진에 견디려면 일정 부분 이상의 내력벽이 필요한데, 주로 가새와 판재 내력벽으로 이뤄진다. 가새는 프레임 대각선에 들어가는 부재로 한 개 또는 두 개가 교차해 들어간다. 물론, 한 개보다 두 개가 들어가는 경우 벽 배율이 두 배라고 보면 된다. 판재 내력벽은 구조용 합판에 못을 박아 고정한다. 구조용 합판이 횡력을 받으면 못의 힘으로 저항하게 된다. 내력벽의 크기와 양은 중목구조의 경우 구조계산에 따르며, 그렇지 않으면 벽량을 계산한다. 내력벽 일부만 하는 경우, 지진 발생 시 구조물이 뒤틀려 붕괴될 수 있으므로, 반드시 구조 검토 통해 균형 있게 배치해야 한다. 용인 중목구조 주택 구조 계산서 일부 1. 구조 개요 - 위치: 경기 용인시 수지구 고기동 - 규모: 지상 3층 - 건물용도: 단독주택 - 구조종별: 목구조 2. 구조설계 기준 건축구조기준: KBC2009(국토해양부, 2016) 3. 재료 강도 및 규격 목재: KS F 3020(침엽수 및 육안등급 구조재: 소나무 2등급 이상의 구조용 목재) 4. 사용 프로그램 - MIDAS/GEN 5. 지반 사항 - 지반의 허용 지내력: 20KN/㎡ 이상 확보할 것(가정치) 6. 확인 사항 1) 시공자는 상기 사항을 확인하고, 만약 현장 상황이 상기 사항이나 설계조건과 다를 경우 설계자의 승인을 득한 후 시공하여야 한다. 또한, 이 구조 계산은 최소 규정에 의한 설계이므로 필요에 따라 단면을 증가시켜야 한다. 2) 본 구조설계서의 안전 확인에 대한 범위는 지상층의 목구조 부분으로 한정한다. 3) 전단벽의 코너 연결 부분은 앵커 접속 철물로 고정하여야 한다. 경사재는 “3.3.5 Shear Wall”도표에서 제시한 목재를 적용한다.

THEME 03 전문가에게 물었다 '지진에 강한 주택 구조, 따로 있나요?' 내진 성능은 집의 구조와 형태, 집이 놓인 위치, 시공방법, 관리법 등에 따라 각각 달라진다. 매우 예민하면서도 세심한 기술인 셈. 그래서 어떠한 주택이 더 안전하고 덜 안전한지를 단순히 알 순 없다. 즉 case by case다. 그래도 우리는 궁금하다. 과연 내가 사는 주택구조는 괜찮을까. 이에 관련 구조별 건축 전문가에게 질문해봤다. 다시 한 번 말하지만, 주택별 상황에 따라 전문가의 답을 그대로 적용하지 못할 수도 있다는 점을 인지하자. 또한, 규모가 엄청나게 큰 지진에 버티는 주택은 거의 없다. 내진설계는 건축물 자체가 아닌 그 안의 사람들을 보호하기 위해 이루어짐을 잊지말자. 01. 한옥의 내진성이 궁금하다! 김영민 명지대 건축학부 교수 "이번 경주지진으로 한옥의 피해가 부각되는 것 같아 안타깝습니다. 피해를 입은 분 중 경제적으로 넉넉하지 않은 이들이 많아 더욱 안타깝습니다. 하지만 많은 분들이 자발적으로 지진피해 복구에 참여하고 있어 우리 사회에 희망이 있다고 생각합니다. 재발 방지를 위해서는 한옥의 내진성을 높이는 연구와 일반인의 관심이 필요합니다." Q. 지난번 경주지진 당시 낡은 한옥 일부가 파손됐는데, 한옥 괜찮을까요? 전통적인 방법으로 잘 지은 한옥은 지진에 약하다고 볼 순 없습니다. 이번 경주지진의 경우도 기둥이나 도리, 대들보 등 구조재에 문제가 발생한 것보다는 기와 탈락이나 흙벽의 균열 등 마감재가 손상된 것이 대부분이었습니다. Q. 그렇다면 한옥은 지진에 얼마나 버틸 수 있을까요? 이 부분은 정확히 알 수 없습니다. 역사적으로 지진으로 초가집이 무너졌다던가, 석탑의 탑신이 떨어졌다는 등의 기록이 있지만 이 때에도 지진 강도가 얼마 정도인지 정확히 파악하지 못했습니다. 하지만 변형능력과 에너지 흡수 능력이 큰 한옥 특성상, 중간규모의 지진까지는 어느정도는 잘 저항한다고 예상할 수 있습니다. Q. 한옥도 내진설계가 가능한가요? 안타깝게도 내진설계 개념을 적용한 한옥은 아직 없다고 볼 수 있습니다. 일본의 경우 현대식 목구조에 제진장치를 설치한 사례가 있는데, 이때 벽체 내에 숨겨 설치하는 방법을 취했습니다. 한옥도 이러한 방법을 활용하거나 결구 부위의 강성을 더 크게 하는 방법으로 내진성능을 확보할 수도 있을 것입니다. 기둥과 도리, 기둥과 대들보 사이의 결구 부위에 철물로 보강하거나 기둥 사이에 가새를 덧붙이는 방법이 있겠죠. 하지만 이러한 경우 한옥의 멋을 해치게 된다는 단점이 있습니다. 이러한 부분은 앞으로 연구가 필요합니다. Q. 이번 지진의 경우, 기와 탈락이 눈에 띕니다. 보완책은 없을까요? 지진력에 의해 건물은 주로 옆으로 흔들리게 되는데, 이때 기와는 지붕에 결속해 있지 않기 때문에 관성력에 의해 지붕구조체와 분리되는 현상이 발생할 수 있습니다. 현재 한옥 시공방법으로는 지진 발생 시 기와와 지붕구조 분리 및 이로 인한 탈락을 막기는 근본적으로 어렵다고 보입니다. 기와가 지붕에서 떨어지지 않는다고 해도 보토와 기와가 분리되고 보토가 흐트러져 전체적인 기와공사가 불가피한 문제도 발생할 것입니다. 결국 수리비용이 많이 들게 되겠죠. 기와 탈락을 막기 위해서는 기와를 지붕구조에 정착하는 방법을 강구해야 하는데, 이마저도 다른 요인에 의해 기와가 파손됐을 때 교체 등이 어려울 수 있습니다. 기와를 지붕구조체에 고정하면서도 쉽게 교체할 수 있고, 전통적인 한옥의 멋을 유지할 수 있는 기술개발이 필요한 상황이죠. 02. 콘크리트 주택의 내진성이 궁금하다! 김승직 계명대 건축공학 전공 교수 Q. 어떠한 구조의 주택이 지진에 취약한지 관심이 많습니다. 내진설계를 하고 정석대로 제대로 잘 짓기만 하면 어떤 형식의 주택도 어느 정도의 지진에는 잘 대응할 수 있을 겁니다. 하지만 내진설계가 되어 있지 않다면, 저층 주택의 경우 사용재료에 상관없이 지진에 대해 취약합니다. 해외에서는 내진설계 시 층수제한을 두지 않지만 국내에서는 2층 이상 연면적 500㎡ 이상 건축물만 대상으로 지정돼 있습니다. 만약 내진설계가 되어 있지 않다는 가정하고 콘크리트 주택과 목조 주택, 조적조 주택 중 가장 취약한 주택을 선택하라면 조적조 주택이라 판단됩니다. 조적조 주택은 벽돌 사이에 철근을 삽입해 내진성능을 확보하는 설계를 하지 않는 한, 벽돌의 강도와 시멘트 모르타르의 강도가 상대적으로 많이 낮기 때문에 지진 발생 시 피해가 더 많이 발생할 수 있다고 판단됩니다. 물론 벽돌 사이 철근 삽입하는 방식은 국내에서 거의 하지 않고 있는 것으로 보입니다. 반면, 철근콘크리트 구조물은 철근을 사용합니다. 압축력에는 강하지만 인장력에는 약한 취성 재료인 콘크리트의 약점을 보완하기 위해서죠. 따라서 지진 발생 시 조적조 주택과 비교하여 상대적으로 나은 에너지 소산능력을 발휘합니다. 목조 주택의 경우, 세 주택 중 상대적으로 중량이 적기 때문에 관성력과 관련 있는 지진 하중의 크기를 줄일 수 있고, 접합부의 철골 연결재를 사용할 경우 지진 발생 시 조적조 주택보다는 나은 연성거동을 보일 거라 판단됩니다. Q. 필로티 구조가 지진에 취약하다 들었는데, 그 이유는 무엇인가요? 건축물에서 인접한 상부 또는 하부층에 비해 강성이 부족해 기둥의 상하부에 소성힌지(하중이 증가함에 따라 기둥 단부가 마치 회전이 쉽게 될 수 있는 핀처럼 움직이는 현상)가 형성되기 쉬운 층을 연약층(Weak story 혹은 Soft story)이라 합니다. 이러한 연약층은 기둥 상하부에 휨 파괴가 발생해 한 층이 붕괴하면서 전체 건물에 상당한 피해를 입힐 수 있습니다. 필로티 구조물은 벽체가 많은 상부층과 비교해 1층에는 벽체 없이 기둥으로 돼 있어 횡강성이 상대적으로 낮아 연약층이 되는데, 변형이 크게 발생하고 붕괴 위험성도 높아질 수 있습니다. Q. 지진 발생 시 콘크리트 주택에서 피해가 발생할 수 있는 부분은 어디인가요? 최근 발생한 중대형 지진으로 지진하중을 고려하지 않고 중력 하중 만을 고려한 설계를 했던 철근콘크리트 구조물들이 상당한 피해를 입었습니다. 특히 비내진 상세(전단철근이 적게 시공되거나 없는 경우)를 가진 철근콘크리트 구조물의 피해가 계속 보고되고 있습니다. 사례를 살펴보면, 기둥과 보-기둥 접합부에서 파괴가 많이 발생합니다. 기둥의 경우 휨에 의한 기둥하부의 파괴, 전단파괴, 단주효과에 의한 전단파괴가 많이 발생합니다. 단주효과란, 설계 시 고려하지 않은 칸막이 또는 조적조 벽에 의해 기둥의 높이가 상대적으로 작아져 단주같이 거동하는 것으로 의미합니다. 보-기둥의 접합부 파괴는 대부분 부적합한 상세로 인해 파괴됩니다. Q. 콘크리트 주택의 내진보강 방법은 없나요? 현재 관련 보강법은 다양하게 연구개발되고 있습니다. 횡력저항시스템을 추가해 보강하거나, 부재 보강법, 댐퍼로 지진에너지를 소산시키는 등 다양한 방법이 있습니다. 가장 먼저 횡령저항시스템은 프리캐스트 철큰콘크리트벽을 보-기둥 골조에 설치하거나 브레이스를 X자로 설치해 횡력저항능력을 키우는 방법이 있습니다. 구조물기둥보재 보강법의 경우, 단면증설법이나 강판보강법, 섬유보강 또는 FRP(Fiber Reinforced Polymer) 보강법이 있습니다. 횡령저항시스템과 구조물기둥보재 보강법은 재래식 공법으로 건물의 중량을 증가시키거나, 작업공간 확보의 어려움, 이용공간의 제한 등의 문제점을 안고 있습니다. 이중 강판보강법은 모재와 보강재 사이의 접착성 상태에 따라 구조물을 보강할 수도 있지만, 오히려 구조물 상태를 더욱 불리하게 할 수 있고 지속적인 유지보수가 필요하다는 문제점도 있지요. 이 같은 재래식 보강공법의 단점을 보완하기 위해 탄소섬유Carbon Fiber. 아라미드섬유Aramid Fiber, 유리섬유Glass Fiber 등과 같은 복합 신소재를 이용한 새로운 보강법을 개발해 사용하고 있습니다. Q. 강도 높은 콘크리트로 집을 지으면 안전할까요? 물론 강도가 높은 콘크리트로 집을 짓는다면 건축물의 강성이 증가해 지진하중에 견딜 수 있는 능력도 향상하겠죠. 하지만 고강도 콘크리트로 주택을 짓는 것은 좋은 방법은 아닙니다. 일반적으로 건축물의 내진설계는 2,400년에 한번 발생하는 지진 세기(250년에 초과 확률 10%)의 2/3 수준에 대해 인명안전을 목표로 설계합니다. 많은 분들이 오해하는 것 중 하나가 내진설계가 된 건물은 피해가 없을 거로 생각하는데, 내진설계의 목표는 인명안전 확보이기 때문에 내진설계를 했다 해도 지진 시 건물에 어느 정도의 피해는 발생할 수 있다는 것입니다. 이러한 점을 미뤄볼 때 콘크리트 강도만을 높이는 것보다는 철근 상세를 증가해 구조물의 연성 확보가 더 나은 방법입니다. 03. 스틸하우스의 내진성이 궁금하다! 정재민 한국기술교육대 건축공학부 겸임교수 스틸하우스는 건축물 무게가 가벼워 지진에 의해 작용하는 하중의 영향이 적습니다. 또한, 최근 미국 샌디에이고에 위치한 연구소에서 스틸하우스 공법으로 지은 6층 건물의 내진 테스트로 진도 7 이상의 강도에도 안전하다는 것이 확인됐습니다. 이처럼 과학적인 실험에 의해 성능이 검증된 전단벽이나 지붕, 바닥의 다이아프레임이 적재적소에 배치되는 형태로 설계 및 시공이 이뤄지기 때문에 지진에 잘 견디는 공법이라 할 수 있습니다. Q. 지진에 안전한 건축물의 요소가 있다면 무엇일까요? 지진에 의해 건축물 파괴 및 붕괴 현상은 여러 원인에 의해 발생할 수 있습니다. 지진에 대해 건축물이 안전한지 평가하기 위해서는 지반에 발생한 진동이 건축물에 수평 방향의 전달력으로 작용해 건물이 손상을 입게 되는 것을 가정합니다. 그러므로 건물이 지진에 얼마나 안전한지를 판단할 때는 건물에 작용하는 하중에 대해 건물 자체의 구조나 접합부 등이 얼마나 잘 견디느냐와 관련 있지요. Q. 건물 무게도 지진 시 발생할 수 있는 피해와 관련이 있다고 들었습니다. 지진동에 의해 지면이 수평방향으로 움직이고, 시간에 따라 크기가 다른 힘을 건물에 전달하게 됩니다. 건물은 지반에서 전달된 이 하중에 의해 영향을 받게 되고요. 그런데 이 하중은 건물 자체의 무게(자중)에 비례해 작용하게 됩니다. 즉, 건물 자체의 무게가 가벼울수록 건축물에 작용하는 하중이 작아진다는 의미죠. 스틸하우스는 구조체 자체의 무게가 아주 가벼운 공법으로, 벽체의 무게는 동일한 크기의 철근콘크리트 벽체 무게의 1/8 수준이며, 2×4 목재 무게의 1/2수준입니다. 따라서 지진에 의해 영향을 받는 하중의 크기도 그만큼 작아서 동일한 규모, 동일한 층수일 때 더 안전하다고 할 수 있습니다. Q. 스틸하우스는 어떻게 지진에 견디나요? 스틸하우스의 기초, 벽체, 바닥, 지붕 구조는 수평 하중에 잘 저항할 수 있도록 설계할 수 있습니다. 기초에서 전달되는 수평 방향을 하중에 의해 벽체가 전도되는 것을 방지하기 위해 ‘홀다운’이라는 철물을 사용하고, 벽체가 수평방향 하중에 의해 미끄러지는 것을 방지하기 위해 ‘앵커’를 이용해 벽체를 기초와 긴결합니다. 벽체는 ‘X 브레이싱’이나 ‘면전단재’를 이용해 수평 방향의 하중에 의해 벽체가 마름모 모양으로 변형하지 않도록 합니다. X 브레이싱 전단벽체는 강판을 이용하기 때문에 작은 부위에 설치하더라도 큰 힘으로 저항할 수 있는 방법입니다. X 브레이싱은 스틸하우스 구조재로 사용하는 강판과 동일한 강판을 이용해 강판의 폭, 두께, 벽체 모서리에 접합하는 나사의 개수 등에 따라 수평 하중에 저항하는 힘의 크기를 조절할 수 있습니다. 그래서 수평 하중에 저항할 수 있는 벽량이 적거나 큰 수평 하중이 작용하는 경우 효과적입니다. 면 전단재를 사용하는 방법도 있는데 OSB나 구조용 합판 등을 이용해 벽체가 수평 하중에 저항할 수 있도록 구조재와 면 전단재와의 접합나사 간격에 따라 수평 하중에 저항할 수 있는 정도가 달라집니다. X 브레이싱보다는 저항력은 작지만 넓은 면적에 설치할 수 있다는 장점이 있죠. 바닥은 ‘조이스트’라는 구조재를 18mm OSB나 데크플레이트로 정해진 간격에 맞춰 나사로 접합하고 긴결하면, 벽체에서 전달된 수평 하중에 잘 저항하게 됩니다. 지붕의 경우는 ‘트러스’라는 구조재로 조립 후 트러스들을 수평 방향 하중에 저항할 수 있는 12mm OSB로 나사 접합하고 트러스 브레이싱으로 연결하면 됩니다. 또한 트러스와 벽체는 나사와 접합철물로 긴결하게 됩니다. 04. 목조 주택의 내진성이 궁금하다! 김각경 ㈜두항구조안전기술사사무소 대표이사 Q. 항간에 목조 주택이 조적조나 콘크리트 주택보다 지진에 안전하다는 소문이 있습니다. 사실인가요? 결론부터 말해서 어떠한 구조의 주택이든 제대로 구조설계하고 잘 지으면 어느 정도의 지진 규모에 버틸 수 있습니다. 따라서 어떤 주택이 지진에 더 안전하냐고 묻기보단, 구조설계를 잘하고 감리를 잘한 집에 대해 알아보는 것이 맞다고 생각합니다. 일단 경량목구조는 주로 주거 용도의 건물에 적용합니다. 거실이나 침실, 화장실 등 각 실이 벽체로 칸막이 돼 있고 외부면도 벽량이 많습니다. 이러한 벽체가 지진으로 발생하는 수평력을 지지하기 때문에 지진에 강하다고 ‘표현’할 수 있습니다. 또한 건물의 중량이 콘크리트 주택에 비해 가볍기 때문에 지진력 발생이 비교적 적다고 할 수 있습니다. Q. 단순한 구조의 건축물이 지진에 강하다고 들었습니다. 평면상 단순한 형태를 단순한 건축물로 볼 수 있는데, 요철이 많은 평면은 요철 꼭짓점 부근으로 응력이 집중되기 때문에 불리한 평면유형이라 할 수 있습니다. 그리고 입면이나 단면적으로 단순한 형태일 경우, 응력의 흐름이 원활히 이뤄져 불필요한 보강도 줄어들고 시공도 간편해질 수 있지요. 지붕의 형태도 단순한 형태이면, 하중 전단이 명확해지지만 복잡한 지붕형태 즉, 용마루가 여러 지점에 있고 절곡지점이 많으면 다소 지진에 불리하다고 말할 수 있습니다. 하지만 주택 특성상 창고처럼 단순한 형태만 추구할 수는 없죠. 구조설계자와 협의해 거주자의 편리와 의장적 조형을 갖춘 집을 만들 수 있으니 걱정마십시오. Q. 지진에 안전한 집을 위해 못을 많이 박으면 되지 않느냐는 질문도 있습니다. 경량목구조 주택의 경우, 각 부재를 연결하는 접합에 못을 주로 사용하게 됩니다. 못의 개수를 많이 사용하면 내력이 증가할 것이라 생각하겠지만 필요 이상의 못 치기는 부재의 갈라짐을 유도하게 됩니다. 접합부의 내력을 저하하게 되는 거죠. 그러므로 필요한 개수의 못을 정확한 간격으로 못 치기를 해야 합니다. 요즘에는 연결철물을 사용하기도 하는데, 이 경우 연결철물에 못 구멍이 지정돼 있어 과도한 못치기를 방지하고 적절한 접합 내력을 확보할 수 있습니다. Q. 튼튼한 목재를 사용하면 지진에 잘 버티지 않을까요? 목재는 수종에 따라 각각 허용응력에 차이가 있습니다. 동일한 수종이라도 등급에 따라 차이가 있습니다. 가장 중요한 것은 수종의 선정이 아니라, 건축계획을 고려한 구조검토입니다. 그러므로 획일적으로 어떤 수종이 더 안전하냐는 표현은 적절하지 않은 것 같습니다. Q. 내진에 강한 건축물은 실제 시공도 중요할 것 같습니다. 내진에 강한 건축물 즉 지진력·수평력에 강한 건축물을 시공하기 위해서는 각 부재의 접합부위, 특히 스터디와 OSB의 못 치기 간격이 중요합니다. 이를 법적으로 검증하는 규제는 현재로썬 없는 상황입니다. 시공자의 시공능력에 맡겨져 있죠. 물론 대다수 공사하는 분들이 규정에 맞게 시공하리라 봅니다. 이에 대한 한가지 대안을 들 수 있는 것이 바로 한국목조건축협회에서 진행하는 감리제도인 ‘5-STAR 목구조품질인증’을 받는 조건으로 계약하는 것입니다. ‘캐나다우드한국사무소’와 공동 개발한 감리 매뉴얼로 충분한 기술적 근거를 검토한 내용으로 정리돼 있습니다. 매뉴얼에 의한 공정한 감리관리가 이뤄져 있기 때문에 봐주기식으로는 하지 않습니다. 신청 건수 대비 5-STAR 품질인증 발부 비율이 70%선입니다. 감리범위는 목구조와 외벽, 지붕 등 외피의 습기관리, 단열시공 관리 등 목구조 건축물의 기본적인 부분입니다. Q. 이미 지어진 목조 주택을 내진 보강하고 싶다면 어떻게 해야 할까요? 일본의 경우, 기존 건물의 내진보강에 힘쓰고 있습니다. 우리나라도 이에 대한 필요성을 느끼는 이들이 늘어나거나 법으로 강제된다면 내진성 확보를 위한 관련 공사가 늘어나게 될 것입니다. 일반적인 보강방법은 주로 벽체 보강법입니다. 건물 전체의 평면도를 작성하고 이를 기준으로 내진평가를 실시해 벽량이 부족한 경우 창호축소, 즉 벽량을 늘리는 거죠. 혹은 기존 벽체의 외장재를 철거하고 그 내부에 목재 가새를 설치하거나 일정 수평력이 확보되는 재료를 채우는 방식으로 보강할 수 있습니다. 하지만 제가 아는 선에서 우리나라에서 이러한 공사가 이뤄진 경우는 거의 없었던 것으로 알고 있습니다. in short 통나무 주택은요? 큰 통나무를 쌓아 만든 통나무 주택 거주자들도 이번 지진이 불안하기는 마찬가지다. 혹여 쌓아 올린 통나무들이 무너지진 않을까 노심초사다. 하지만 전문가들은 제대로만 잘 지었다면 안심해도 좋다고 말한다. 통나무 주택의 내진성에 대해 강석찬 정일품송 대표를 통해 알아봤다. 안전성_일본은 통나무 주택 수요가 세계에서 두 번째로 많은 국가다. 전문가들은 지진이 잦은 일본에서 통나무 주택을 선호한다는 점이 통나무 주택의 안전성을 반증한다고 본다. 형태의 문제보다는 얼마나 구조계산을 제대로 했는지가 중요하다. 이는 통나무 주택 뿐만 아니라 다른 주택도 마찬가지라고 전문가들은 지적한다. 결합방식_통나무 주택은 통나무와 통나무를 쌓는 각 모서리를 파서 가로축과 세로축을 반단 높이만큼 홈에 끼워 적층하는 방식이다. 통나무 주택은 해외에서 공법을 도입하면서 자연스럽게 내진이나 강풍에 잘 견딜 수 있도록 적용해왔다. 구조적으로 지진에 안전해 벽체붕괴나 변형은 거의 없음이 실험을 통해 검증됐다. 단, 공사비 절감을 위해 제대로 된 시공을 하지 않은 양심 불량 업체 주택의 경우 그 품질을 보장할 수 없다. 수종_자재 자체보다는 결합 방식에 따라 내진성을 갖춘다. 또한, 통나무 주택이나 목조주택의 경우 품질등급을 적용하는 공통적인 구조체를 많이 사용하기 때문에 별 차이가 없다. 외국의 보강방법_지진이 잦은 일본의 경우 통나무 주택 시공지침 및 법규에 따라 시공한다. 미국도 기초와 토대와 통나무를 앵커로 고정해 지진 발생 시 집이 전후좌우로 이동하는 것을 방지하고 있다. 아직 우리나라에서는 통나무 주택만을 위한 내진설계 시공사례가 많이 없다. 자체로도 내진성을 갖췄기 때문이다. 관련해 앞으로 연구해야 할 과제다.

THEME 02 우리 집, 지진에 정말 안전할까? 울산시 울주군 한 전원주택 단지에 사는 강 모 씨의 요즘 최대 관심사는 바로 지진이다. 수십번의 여진을 체험하고 있기 때문이다. 과연 집은 괜찮을지 불안하다. 인터넷 등을 찾아봐도 불확실한 정보만 눈에 들어온다. 여기에 얼마 전 태풍 ‘차바’까지 울산지역을 휩쓸며 강풍과 집중호우를 발생시키자 주택 안전에 대한 불안은 더욱 커진 상태. 강 씨는 “정부가 2층 이상 주택에 내진설계 강화하는 쪽으로 법을 강화했지만, 1~2층 주택 거주자는 어쩌란 건지 모르겠다”며 ”저층 건축물의 내진설계에 대한 정보와 관련 보강 방법을 정부가 빨리 알려줬으면 좋겠다”고 불만을 토로했다. 지진 이후 인터넷에서의 인기 급상승 검색어는 아마도 ‘지진’과 ‘내진’일 것이다. 그만큼 우리 사회에서 내진은 그동안 관심 없었던 분야 중 하나였다. 고층빌딩이나 아파트에서는 내진설계를 한다고 막연히 알고만 있었지, 내진설계에 대한 개념조차 불확실했던 게 사실. 하지만 경주지진 이후 내진설계에 대한 관심은 가히 폭주 수준이다. 전국 시·군·구청에 ‘우리 집이 내진설계가 돼 있는지 확인해달라’는 문의 전화가 수차례 걸려오는 판국이다. 특히 법령상 내진설계 의무화에서 비껴갔던 1~2층 주택 거주자의 경우, 내진설계와 내진보완에 대한 관심이 뜨겁다. 이에 본지에서는 1~2층 주택의 내진설계와 보완방법 등에 대해 알아봤다. 정부 관계자들이 지난 9월 발생한 지진 피해 지역 현장을 둘러보고 있다.(사진제공: 경상북도청) 01 부산, 진도 6.5 지진 나면 건물 절반 피해 내진설계 관련 법안은 1988년 6층 이상 연면적 10만㎡ 이상 건물에 내진설계 의무화를 한 것이 처음이다. 이후 1995년 5층 이상 1만㎡ 이상으로 강화됐고 2005년 3층 이상 1천㎡ 이상(단, 3~5층 제외)으로, 2009년 3~5층까지 포함하는 것으로 법을 강화했다. 그러다 지난 경주지진 이후 2층 이상 500㎡ 이상의 건축물에는 내진설계를 의무화하도록 법령을 긴급하게 강화하기도 했다. 학계에 따르면, 지진 발생 유형에는 해구海丘형 지진과 직하直下형 지진으로 나눌 수 있다. 해구형 지진은 육지에서 멀리 떨어진 바닷속에 일어나는 지진이며, 직하형 지진은 육지에서 가까운 위치에서 발생해 많은 피해를 입힌다. 대표적인 예로 1995년 1월 일본에서 발생한 고베지진을 들 수 있다. 고베지진 당시 일본의 피해는 엄청났다. 지하 20km 이하에서 발생했다. 지진파 중 속도가 가장 빠른 P파(수직파)가 6km/s 속도로 지표에 도달해 지반이 순간 위로 솟구쳐 바로 낙하했다. 진도 7.2를 기록했다. 지반균열과 함께 고가도로가 붕괴했으며 건물피해만 3천700여 동, 주택피해는 39만 여 동이었으며 사망자 6,432명, 부상자 4만1,531명, 이재민 29만 명이 발생했다. 특히 1~2층 단층 주택의 피해가 커 내진설계 의무화의 불씨를 댕겼다. 전문가들은 이러한 수직형 지진이 우리나라에서 발생할 경우 엄청난 피해를 가져올 것으로 예측한다. 2011년 당시 소방방재청(현 국민안전처)에서 발표한 지진 시나리오에 따르면, 부산 동래구 온천2동 남동쪽 0.59km에 진도 6.5 수직형 지진이 발생할 경우 그 결과는 끔찍하다. 사망만 2,673명, 부상자 3만4,321명에 달할 것이며 건물 붕괴 4,332동, 완파 1만3,374동 등 부산지역 전체 건물의 54%가 피해를 입을 것으로 예상한 것이다. 실제로 경주지진의 피해사례만 봐도 만만치 않다. 알려진 바에 따르면 조적식 구조 건축물의 경우, 수직·경사 균열이 발생했으며 벽체가 탈락하기도 했다. 철근콘크리트 구조 건축물은 구조 형식에 따라 피해는 각각 달랐지만, 주로 벽체와 보, 기둥 균열 등이 파괴됐다. 한옥 등 목구조 건축물은 기와지붕 및 벽체, 마감이 손상됐다. 일각에서는 지난번 경주지진이 조금만 규모가 컸었다면 그 피해는 지금과 비교할 수 없을 만큼 커졌을 것이라는 예측도 조심스레 나오기도 했다. 전문가들은 우리나라도 철저한 내진 설계와 보강, 제도 강화가 필요하다고 입을 모았다. 잠깐! 면진, 제진은 뭔 뜻? 지진을 견디는 방법으로 크게 내진과 면진, 제진이 있다. 내진은 한마디로 지진력을 구조물의 내력으로 버티는 개념이다. 면진은 지진력의 전달을 줄이고 제진은 지진력에 맞대응하는 개념으로 이해하면 쉽다. ● 내진_ 지진에 저항할 수 있도록 건물을 설계해 건물의 붕괴를 막아 인명을 보호하는 것을 의미한다. 보통 면진과 제진을 모두 포함한 용어로 활용한다. ● 면진_ 지진을 면한다는 뜻. 예를 들어 흔들리는 땅이나 건물을 분리해 흔들림의 양을 건물에 덜 전달하는 방법이다. 건물의 바닥에 적층고무나 마찰판 같은 장치를 설치해 구조물의 고유주기를 늘려주는 방법을 취한다. 일반적으로 규모 6 이상의 강진이 많이 발생하는 지역에 적합하다. 우리나라에서는 국가적으로 중요한 시설이나 대형 건물에 적용하고 있는 기술. ● 제진_ 지진 발생 시 그 진동에 맞춰 건물을 적당히 흔들리게 해 에너지를 분산·흡수하는 방법. 지진 강도가 클 경우 건물도 크게 흔들려 또다른 피해가 발생할 수 있다. In Short 지진, 건물에 어떤 피해 줄까 좌우 상하로 흔들릴 수 있는 지진이 건축물에 주는 피해는 엄청나다. 그렇다면 과연 어떠한 피해가 발생할 수 있을까. 1995년 고베지진을 통해 건축 구조별 피해 상황을 구체적으로 확인해봤다. 콘크리트 구조_전문가들에 따르면 고베지진 당시 콘크리트 건물의 경우 필로티 형식 건물 1층 부분의 피해가 컸던 것으로 확인됐다. 기둥의 주근과 콘크리트 구속용 띠철근이 기준보다 가늘고 간격도 넓어 이러한 피해가 있었던 것으로 보인다. 또한, 중간층 붕괴도 있었다. 적지 않은 수가 시공불량이 원인이었다. 목구조_당시 낡은 기와지붕의 피해와 화재로 인한 파손이 많았다. 하지만 프리패브(공업화 주택)한 주택의 경우 내진설계 기준에 맞춰 도면대로 지어진 경우가 많아 그 피해가 월등히 적었다. 스틸하우스 구조_외장재 등 비구조재의 탈락으로 인한 각종 인명 및 재산상의 피해가 있었다. 02 지진에 강한 건물?! 그렇다면 지진에 강한 건물에는 어떤 것이 있을까? 전문가들은 워낙 건축물은 복잡다단한 과정을 통해 만들어지기 때문에 딱 잘라서 어떠한 형태가 지진에 강하다고 단정할 순 없지만, 간략하게 분류할 수 있다고 봤다. 일단, 건물의 평면형이 단순할 것. 내진과 내풍, 내구성 측면에서 바람직한 형태다. 특히 장방형은 정방형보다 내진성이 더 좋다. 지진력이 어느 방향으로 가해져도 균등한 힘을 받기 때문이다. 또한, 건물의 네 코너 부분을 기둥과 벽으로 고정해야 하고, 건물 중량을 가볍게 하는 것도 내진상 유리하다. 하지만 전문가들은 아무리 단순한 형태로 집을 만든다고 해도 제대로 된 설계나 시공을 하지 않는다면 지진에 취약할 수밖에 없다고 지적한다. 반대로 내진에 맞게 설계하고 시공한다면 독특한 디자인 형태의 집이라도 지진에 강할 수 있다는 점을 잊지 말자. 내진에 영향을 미치는 요소 ● 연약층 건물의 어느 층이 바로 위층보다 더 약한 구조를 말한다. 이 경우 지진 시 지진에너지가 연약층에 집중돼 기둥에 손상을 입혀 구조물 전체에 심각한 악영향을 미친다. 얼핏 보기엔 연약층 위 구조물은 상대적으로 손상이 적지만 결국 무너지게 된다. 연약층은 다층 구조물의 붕괴 원인 중 하나다. 연약층은 필로티 구조물의 경우 많이 발견된다. 가늘고 긴 기둥과 깊은 보 모듈에 의한 건물을 강조할 경우 위험하다. ● 단주 건물을 지탱하는 기둥의 길이가 짧아진 상태. 예를 들어 창문이 많은 경우 원 기둥의 길이 중 창문이 난 폭만큼만 실제 기둥으로서 기능을 하게 되는데 이를 떠올리면 이해가 쉽다.단주는 지진이 오면 작아진 기둥이 힘을 받기 때문에 X자 형태로 부서지는 현상이 발생한다. 단주가 많은 집이라면, 단주의 수를 늘리거나 전단벽·가새골조를 평면에 설치하는 등의 방법을 취하면 된다. ● 전단벽 지진 등의 진동이 발생할 때 붕괴하거나 붕괴를 예상하는 벽체를 의미한다. 하지만 요즘 지어진 건물의 목적이 파괴를 방지하는 것인만큼, 주로 횡방향 전단력에 저항하기 위해 설계한 것을 전단벽으로 본다. 전단벽은 건물 내 기둥이나 보처럼 다른 구조 요소가 손상을 입기 전에 먼저 저항해야 하기 때문에, 설계 시 평면 상 충분한 길이를 갖춰야 한다. 건물의 기초부터 지붕층 가장 높은 곳까지 연속적으로 연결돼 있어야 한다. 만약 층에 따라 불연속적으로 이어져 있거나 제외된 부분이 있다면 피해가 발생할 수 있다. 지진에 강한 건축물의 조건 ● 단단한 지반 위에 건축물을 세워야 한다. 매립지나 성토의 약한 지반은 피하는 것이 좋다. 지반에는 적당한 지정地定 작업을 한다. ● 기초공사는 콘크리트조 줄기초로 시공하는 것이 좋다. 보통의 기초 폭보다 저면을 넓히고 내진성이 좋은 매트기초로 시공한다. ● 건물의 형태는 단순하게 한다. 방은 균등하게 공간을 나누며 벽은 밸런스 좋게 배치한다. ● 건물의 4코너 부분을 직각 벽으로 고정하고 큰 창이나 문, 큰 방도 적게 한다. ● 건물의 강도, 안전과 관련한 비용을 절약하지 않고, 시공 불량을 초래하는 일은 방지한다. ● 완공 후에도 정기적 구조진단과 보수유지관리를 최소 5년 간격으로 시행하도록 한다. 내진보강이란? 지진에 저항하기 위한 건축물의 내진성능이 부족하다고 판단되었을 경우 최소한의 비용으로 예상되는 피해를 최소화하기 위한 방법이다. 내진보강을 위해서는 붕괴 방지, 지진 후의 기능유지, 건축물의 자산가치 보전과 같은 조건을 만족하면서 지진 시에 건축물이 어떻게 움직일 것인가를 명확히 예상한 후 이에 따라 구체적인 보강작업이 이루어져야 한다. 내진보강 방법 먼저 건축물의 내진성능 평가를 통해 목표를 설정하고 목적에 맞는 내진보강 공법을 결정한다. 내진보강 기술은 크게 내력향상, 연성개선, 응답제어 및 입력저감 등 3종류로 구분할 수 있다. 이 외에도 제진보강과 면진보강 방법이 있다.

단독주택 내진설계 & 주택구조별 내진성능 태풍, 장마, 가뭄, 폭설 등 매년 우리의 삶을 위협하는 천재지변이 끊임없이 일어나고 있다. 그런데 지진만큼은 우리나라에서 위협적인 존재가 아니었다. 7월 5일 울산 앞바다에서 발생한 지진은 울산 시내를 흔들어 시민들을 놀라게 했다. 이때만 해도 우려의 소리는 크지 않았다. 두 달 후 9월 12일 경주에서 발생한 지진은 26일 잠정 집계결과 주택 4,994건, 공공시설 182건, 공장 247건, 소상공인 569건 피해당했다고 발표했다. 인명피해는 부상에 그쳤다. 그리고 우리에게 의구심을 남겼다. ‘과연 한반도는 지진에 안전할까?’, ‘우리 집은 지진에 괜찮을까?’ 우리나라 전체 주택 90% 이상이 지진에 취약해 내진 보완 및 내구성 검토가 시급하다는 의견이 다시금 고개를 들었다. 이번엔 정부도 심각성을 받아들여 내년부터 시행할 내진설계를 더욱 강화할 분위기다. 이번 호에는 한반도에 닥친 중규모 지진에 대비해 국내 소규모 건축물의 내진 현황과 내진 보강방법 그리고 주택 구조별 안전성을 검토해보는 시간을 가졌다. 글 백홍기·김수진 참고자료 <소규모 건축물 내진보강 포인트> 국토교통부, 2010 <국내 내진설계기술의 현황 및 시사점> 대한산업공학회, 권지운, 2011 <활성단층의 이해: 최근의 연구에 대한 고찰> 대한지질학회, 김영석 외 3명, 2011 <내진설계와 건축물의 형태> 기문당, 김종성, 2015 <최근 한반도 내륙 지진의 특성> 한국지진공학회, 강태섭 외 3명, 2016 THEME 01 끊임없이 움직이는 지구 액체상태의 지구 핵은 4,000℃가 넘는다. 핵을 둘러싼 맨틀은 그 열기로 뜨겁게 달궈져 꿈틀거린다. 그리고 맨틀은 지구의 껍질인 지각으로 덮여있다. 크고 작은 20개 정도의 판으로 구성된 지각은 일 년에 2~20㎝ 이동한다. 미미한 움직임이지만 거대한 힘으로 산을 만들고 땅을 가르며 바다를 나눠 오늘날 지구의 모습을 만들어냈다. 지진은 지각이 이동하며 서로 상대운동하는 과정에서 일어나는 진동의 물결이고, 지구가 살아있다는 지구 내부의 신호이기도 하다. 그런데 때론 강력한 지구의 신호가 인류에게 재앙을 불러오기도 한다. 이처럼 에너지가 큰 파장은 주로 대륙판 경계에서 나타나며, 일본에서 대규모 지진이 잦은 이유도 유라시아판, 태평양판, 북아메리카판, 필리핀판 경계에 있어서다. 한반도는 유라시아판 위에 있어 대규모 지진이 없었다. 아니, 정확히는 그동안 기록된 역사에 없다는 게 맞다. 한반도를 안전한 지역으로 분류한 것도 몇 만 년 주기로 찾아오는 대규모 지진을 현시대에 적용하는 건 의미 없기 때문이다. 그러나 최근 경주에서 진도 5.8의 중규모 지진이 발생하면서 새로운 국면에 접어들었다. 언제, 어디서, 어느 정도의 규모로 또다시 지진이 일어날지 아무도 예측하지 못하고 있다. 다만, 한반도에도 진도 6.0 이상의 지진이 일어날 수 있다는 가능성만 열어뒀다. 지진을 정확히 예측하는 건 불가능하다. 어느 나라보다 지진 연구에 앞선 일본도 각종 데이터 자료를 통해 앞으로 일어날 지진을 예상할 뿐이다. 그렇다면, 한반도가 안전하다는 주장을 믿어도 될까? 분명한 건 안전을 보장할 만큼 국내 활성단층에 관한 연구와 자료가 부족하다는 것이다. 01 한반도 지진의 특성 9월 21일 예고 없이 찾아온 진도 5.8의 경주 지진은 그동안 겪어보지 못한 진동으로 공포감을 조성하기에 충분했다. 인명피해는 부상 48명에 그쳤지만, 건축물과 기물 파손 4천 건으로 재산 피해가 107억 원에 달했다. 10월 11일 현재 471회를 넘어선 여진은 중규모 지진 진도 4.5를 동반하며, 시민의 불안감을 더욱 키웠다. 지진은 대륙판 이동이나 지각 암석에 쌓인 응력 에너지에 의해 암석이 부서지면서 발생한다. 대규모 지진은 수십에서 수백㎞에 달하는 10여 개의 대륙판이 맨틀 위를 이동하면서 서로 부딪치고 포개지는 과정에서 응력 에너지가 오랜 시간 쌓이면서 발생한다. 주요 7개 대륙판 / 출처: 위키백과 한반도 단층지도 한반도 활성단층 한반도는 대륙판 경계와 떨어져 지진 발생이 적고 규모도 작은 ‘판내부 지진환경’에 있다. 지진의 규모는 지각 운동에 의해 쌓인 응력 에너지와 비례하는데, 유라시아판 위에 있는 한반도는 응력 에너지가 작은 환경에 있어 상대적으로 강한 규모의 지진 발생 가능성을 낮게 봤다. 판내부 지진은 판의 운동으로 일정한 지역에 쌓인 응력 에너지가 지각의 약한 부분을 파괴하면서 발생한다. 이러한 지질층을 활성단층이라 한다. 활성단층은 신생대(제3기) 이후의 현재 지질시대인 제4기에 활동하거나 활동할 수 있는 단층을 말한다. 국내 활성단층은 이기화 교수가 1983년 한반도 남동부에 위치한 양산단층의 활성 가능성을 제기하면서 알려졌다. 당시 학계뿐만 아니라 원전업계에서도 논쟁이 뜨거웠다. 한반도에 지진이 일어날 수 있다는 가능성을 보여줬기 때문이다. 이로 인해 대학과 연구소에서 활성단층에 대한 연구를 활발하게 진행했다. 1990년대 초 한국과 일본 공동연구 POSEIDON(Pacific Orient Seismic Digital Observation Network) 프로젝트에서는 양산단층 남부에 제4기 활성단층을 확인했다. 이후 한반도 남동부에 대한 조사로 양산단층과 울산단층 인근에서 50여 개의 활성단층을 추가로 확인했다. 활성단층은 지진의 90%가 발생하고, 중규모 지진도 발생할 가능성이 높은 지층이다. 향후 발생할 수 있는 지진의 규모를 산정하려면 활성단층의 길이, 이동 거리, 활동 횟수, 응력 에너지와 관련한 보다 정확한 연구가 필요하다. 현재 우리나라 전역에 분포된 단층은 500여 개로 추산하고 있지만, 이 가운데 활성단층의 개수와 활성단층에 응력 에너지가 어느 정도 축적됐는지는 아직 확인되지 않았다. 이번 경주지진이 땅속 12~15㎞ 지점 양산단층에서 발생하면서, 한반도 활성단층 존재여부 논란에 종지부를 찍었다. 02 지진에 의한 2차 및 간접 피해 우려 지난 9월에 울산사회조사연구소에서 울산시민 1만9125명을 대상으로 실시한 조사에 따르면, ‘강진이 발생했을 때 어떤 위험을 가장 두려워하는가’라는 질문에 49.9%가 ‘핵발전소에 의한 2차 피해를 가장 두려워한다’고 답했다. 이어 28.4% 응답자가 지진의 직접적인 피해, 21.7%가 화학공단 파괴로 유해성 화학약품 유출에 의한 2차 피해를 꼽았다. 파도와 같은 파장을 일으키는 지진은 건물뿐만 아니라 기반시설까지 파괴하고, 지진해일은 모든 걸 삼켜버린다. 이처럼 지진은 직접적인 피해와 더불어 간접피해, 기반시설 파괴에 따른 2차 피해가 더욱 큰 참사를 불러오기도 한다. 1906년 4월 샌프란시스코에서 일어난 지진은 가스관을 파괴하면서 도시 곳곳에 화재를 일으켰다. 화재는 나흘간 이어지면서 도시를 마비시키고 전체 건물 90%인 2만5천 채를 불태웠다. 이 사건으로 샌프란시스코는 도시의 80%를 잃어 도시기능을 상실했다. 지진해일은 해저에서 일어난 지진에 의해 발생해 감지하기 어렵고 전파 속도가 빨라 대처하기 어렵다. 2004년 인도네시아 서쪽 수마트라 섬 해저에서 발생한 지진해일이 인도양 연안 국가를 덮쳐 25만 명 이상 사망자가 발생했다. 2011년 동일본대지진에서 발생한 지진해일은 2만여 명을 희생하고, 후쿠시마 원전사고를 일으켜 5년이 지난 현재 원전 반경 40㎞를 죽음의 땅으로 만들었다. 우리나라는 1900년 이후 네 차례 지진해일이 관측됐다. 모두 동해 일본 근해에서 발생한 대규모 지진에 의한 해일이다. 가장 큰 피해는 1983년 5월 일본 아키다현 서쪽 해역에서 발생한 규모 7.7 지진에 의한 해일이다. 진원지에서 가까운 곳은 해수면이 15m 상승했고, 중부 동해안 지역은 2~4m 해수면이 상승했다. 당시 해일이 동해 내륙까지 침범해 사망과 실종 등 5명의 인명피해와 선박과 건물, 시설을 파괴해 3억 7천만 원의 재산피해를 끼쳤다. 지진에 의한 기반시설 파괴는 상황을 더욱 악화시키기도 한다. 도로 파괴는 복구를 위한 현장접근과 피해자 이송을 어렵게 하고 수도 단절은 식수 부족과 화재진압을 어렵게 한다. 이외 댐이 무너져 홍수가 나거나 수도, 전기, 통신이 파괴돼 산업을 마비시켜 사회혼란을 불러오기도 한다. 이처럼 지진은 예상하기 어려운 피해를 보여주므로 신속한 대피요령과 더불어 다양한 체험 등의 교육과 대처 방안을 준비해야 큰 피해를 줄일 수 있다. 03 내진설계 사각지대 ‘소규모 민간건축물’ 「건축법」 제5장 건축물의 구조 및 재료 등 제48조(구조 내력 등)에 따르면, “건축물은 고정하중, 적재하중, 적설하중, 풍압, 지진, 그 밖의 진동 및 충격 등에 대하여 안전한 구조를 가져야 한다”고 명시되어 있다. 이에 따라 2016년 현재 3층 이상, 연면적 500㎡ 이상, 건물 높이 13m 이상, 기둥 간격 10m 이상인 건축물은 내진설계를 의무화하고 있다. 그러나 2층 이하의 건축물은 내진설계 대상에서 제외돼 대다수 서민이 거주하는 소규모 민간건축물은 지진에 취약한 게 현실이다. 소규모 민간건축물은 전국에 약 680만 동이 있고, 이 가운데 45만 동인 6.7%만 내진 성능을 확보한 상태다. 인구밀집도가 가장 높은 서울은 민간건축물 내진 비율이 12.47%, 중진 규모의 지진이 발생한 경남과 울산은 각각 5.16%와 11.81%로, 전국 민간건축물 90% 이상이 내진설계가 되어있지 않다. 특히, 1970대부터 급증한 저층 주택들은 노후화로 지진에 더욱 취약한 상황이다. 전문가들 역시 한반도에 중규모 이상의 지진이 발생하면 대부분 소규모 민간주택이 붕괴할 것을 염려하고 있다. 1995년 고베지진과 1999년 대만지진, 2008년 중국 쓰촨성 지진, 올해 이탈리아에서 일어난 지진에서 대부분 저층 건물이 붕괴하면서 많은 인명피해를 낳았다. 만약, 우리나라에서 중진 규모의 지진이 일어난다면, 어느 정도 피해가 발생할까? 이와 관련해 소방방재청(현 국민안전처) 방재연구소에서 지진 예측 시뮬레이션을 했다. 시뮬레이션 결과에 따르면, ‘서울 중구에서 진도 6.5 지진이 발생했을 때 전국적으로 약 7천 명의 사망자와 10만 명의 부상자가 발생할 것으로 나타났다. 건축물 피해는 서울 전체 건물의 1%가 전파되고 38만 동인 60% 정도가 부분적으로 손실 입을 것으로 예측했다. 현재 정부는 내년부터 2층 이상 주택도 내진설계 의무화하고 기존 주택에 대한 내진보강 방식을 다양화하고 있다. 하지만, 기존주택 내진보강은 신축할 때보다 더 큰 비용이 필요한 점이 지진 방재대책의 걸림돌이 되고 있어 난항을 겪을 것으로 예상한다. 04 내진설계란 내진설계는 지진에 대한 건물의 안전을 확보하는 구조설계다. 건축물의 강도와 연성을 높이고, 지진이 발생했을 때 건축물의 흔들림을 최소화하는 제진, 면진 등의 방법이 있다. 이 가운데 가장 중요한 게 연성을 키우는 것이다. 또한, 내진설계에서 지반의 측방 유동에 따른 구조물 기초 파괴, 구조물 자재 구성 등을 고려해야 한다. 지반 특성을 고려한 지반 분류와 설계스펙트럼도 내진설계에서 중요한 요소로 꼽는다. 그러나 우리나라는 지반 분류가 적절하지 않아 내진설계에 적용하기 어렵다는 게 구조전문가들의 의견이다. 설계스펙트럼은 지진 통계를 기준으로 값을 도출해 내진설계에 반영하지만, 국내 지진 통계자료가 부족해 미국의 통계자료를 사용하고 있다. 이 때문에 우리나라 특성에 맞는 내진설계를 하려면, 먼저 국내 지반 특성에 적합한 지반 분류와 설계스펙트럼을 먼저 갖춰야 한다. 지진이 자주 발생하는 미국 서부와 일본의 내진기술은 앞서있지만, 국내 내진설계의 수준은 미흡한 게 현실이다. 이는 구조설계기술보다는 시스템 문제가 더 크다는 의견도 있다. 현재 우리나라 6층 이상의 건축물 설계에선 구조전문가가 참여해 설계할 것을 의무화하고 있지만, 2~5층 건축물은 구조전문가 협력 없이 건축사가 내진설계 안전성을 확인할 수 있다. 이와 관련해 2011년 1월 감사원 감사결과에 따르면, 표본검사 한 3~5층 건축물 20개 가운데 11개 건축물이 내진성능 미달로 나타났다.

미코하우스는 8월 사업 출범과 함께 용인 동백에 견본주택을 오픈하고 일본 미사와홈 주택 공급에 박차를 가했다. 50년 역사의 미사와홈은 일본 내 목조주택 1위 업체로 남극 기지를 건설하며 쌓은 기술로 목질계 패널 접착 공법을 인정받았고 21년 연속 굿 디자인상을 수상한 독보적인 디자인을 구현한다.글 박지혜 기자 사진 백희정 기자 취재협조 ㈜미코하우스 02-565-6032 www.micohouse.com 8월단독주택 시장에 첫발을 내디딘 미코하우스는 일본 미사와홈과 손잡고 일본 목조주택을 공급한다. 도요타그룹이 대주주인 미사와홈은 일본 목조주택(프리패브) 분야 랭킹 1위의 회사다. 동경에 본사를 두고 전국 15개 공장에서 주택을 생산하며 연매출 6조 원 규모다. 50년 역사를 자랑하는 미사와홈은 최근 경기 침체로 과거주택공급 실적 연간 3만 호에 못 미치는 연간 1만호 정도에 만족하고 있다. 1980년부터 철골조 하이브리드 주택도 공급하고 있으며 국내에는 프리패브 목조주택 중심으로 공급한다는 방침이다. 미코하우스의 미사와홈 견본주택은 경기도 용인시 동백지구에서 볼 수 있다. 8월 공식 오픈한 견본주택은 연일 구경 인파로 북적이고 예약하지 않으면 구경할 수 없을 정도다. 오픈한 지 불과 한 달도 채 되지 않았음에도 미사와홈에 대한 인기를 방문객들을 통해 알 수 있었다. 성남시 아파트에 거주하는 한 주부(50대)는 "요즘 전원주택이 인기라 우리도 전원주택을 마련해볼까 하고 딸과 함께 왔다"며 "고급스럽고 세련된 디자인에 '갖고 싶다'는 마음이 절로 들고, 최신 아파트처럼 전기, 가스, 방범 등 리모트 컨트롤이 가능해 단독주택이라도 아파트처럼 편리한 것 같다"고 말했다. 그러나 이 주부는 "평당 1,000만 원이라는 높은 가격 때문에 선뜻 결정하지 못할 것 같다"고 했다.미코하우스는 경기도 용인시 1만 3800평 부지에 조성되는 전원주택단지 에버힐스 54세대 주택 공급 계약을 맺는 등 힘찬 출발을 보이고 있다. 에버힐스는 에너지 자급 마을로 계획 중이며 마사와홈의 제로 에너지(탄소 배출 0) 기술을 적용한 'ECO 플래그십'모델을 적용할 예정이다.지붕 일체형 태양광 시스템을 통해 8.6㎾의 전력 생산과 지열을 이용한 에너지 생산, 주차공간에는 전기자동차 시대를 대비한 개별 충전대가 설치된다. 2011년 현재 일본에서 10만 채 이상 시판된 모델이다. 에너지 절약&네트워크 설비, 미래형 주택용인 견본주택은 224.0㎡(67.7평) 대지에 연면적 156.3㎡(47.3평) 복층 구조로 지어졌다. '여자가 좋아하는 집, 아이가 뛰노는 집'을 콘셉트로 디자인한 주택은 1층은 공용공간, 2층은 개인공간으로 기능상 공간을 구획했다. 여성의 주요 활동 공간인 주방을 개방감 있게 연출한 점이 눈길을 끄는데 주방 아일랜드 카운터에 서면 거실과 마당, 복도가 한눈에 들어와 단연 여성의 시선에 초점을 맞췄음을 알 수 있다.용인 주택은 국내 대중적인 전원주택 공급가에 비해 비용이 높은 편이다. 그 이유는 진도 8 이상의 지진에도 견디도록 하는 내진 설계 및 에너지 절감, 친환경 요소 그리고 네트워크 시스템 등 고급 최신 기술을 적용했기에 그렇다. 게다가 프리패브 방식으로 현장 조립만 하면 건물이 완성되도록 일본 공장에서 생산한 벽식구조를 운송해 오는 등 자재와 인력 80%를 일본에서 수입했다.최신 기술을 적용해 미래형 주택이라 일컬어지는 용인 주택은 네트워크 시스템을 장착해 리모컨으로 가스, 전기, 방범, 커튼 등 제어가 가능하다. 건강관리 데이터 축적 및 보관 가능하며 외래 의료진과 데이터상호 전송이 가능한 헬스케어 시스템도 구비돼 있다. 또한 고단열과 방탄 기능이 있는 창호는 외부 침입 감지 시 자동으로 셔터가 내려와 외부로부터의 충격과 침입을 방지한다. 또한 에너지 절약형으로 계획해 고단열, 고기밀, 지붕 일체형 태양광 발전시스템, 열회수 환기장치를 적용했다.미코하우스 측에 따르면 자재와 인력 등 일본 의존율을 차차 줄여 나갈 방침으로 현재 직원들이 일본에서 교육을 받는 중이라고 전했다. 자재와 인력, 기술을 국산화할 경우 공급 단가는 낮아질 것으로 기대한다 남극에서 검증된 고단열·고기밀 공법미사와홈의 자랑은 자체 기술을 보유한 '목질계 패널 접착 공법'이다. 구조용 목재 패널과 단열재, 내진 구조 등이 일체화된 벽식구조로 이뤄진 이 공법은 이미 남극에서 검증됐다. 남극 쇼와기지에 있는 상당수(34동) 건물은 미사와홈의 '목질계 패널 접착 공법'으로 지어진 건물이라고 한다. 남극은 최저 -50℃, 풍속 60㎧(시속 216㎞)이며 최저와 최상 기온차가 무려 70℃에 이른다. 이런 혹한의 기후에서 공간의 쾌적성과 내구성을 보장하는 공법으로 미사와홈은 높은 평가를 받았다. 미사와홈의 주택 공법은 남극에서 다져진 기술력의 집결체라는 게 업계평가다.지진의 나라 일본 주택답게 내진구조에 제진 설계까지 적용했다는 점도 눈여겨볼 부분이다. 벽식구조 패널 내부에 장착된 제진댐퍼는 지진발생 시 진동을 제어하는데 제진댐퍼 일부에 채용된 고감쇠 고무가 충격을 받으면 운동에너지를 열에너지로 변환하고 충격을 흡수하는 원리다. 일반 고무에 공을 튕기면 공이 튀어 오르지만 이 고감쇠 고무는 튀어 오르지 않고 그 자리에 멈추게 한다. 일반 고무의 2배 정도 더 높은 인장력을 가졌다. 고감쇠 고무는 스미토모 고무공업주식회사가 개발해 대형 사장교와 고층빌딩의 흔들림 억제에 사용하는 것을 미사와홈에서 단독주택에 처음으로 응용했다. 21년 연속 '굿 디자인상'석권미사와홈을 목조주택 업계 1위로 올려놓은 것 중 하나는 독보적인 디자인에 있다. 일본 산업디자인진흥원이 주관하는 세계적인 상인 굿 디자인상(Good Design Award)을 1990년부터 21년 연속 총 42종 모델이 수상했다. 이것은 주택 업계에서는 보기 드문 예로 1996년 '쿠라Kura(창고)가 있는 집'이라는 모델은 주택업계에서 처음으로 그랑프리를 수상했다. 대중에게도 인기가 높아 '쿠라가 있는 집'은 2010년 12월말 현재 5만 동 공급했다.굿 디자인상은 50년 넘는 역사를 가진 세계 유명 공모전의 하나로, 매년 전 세계 시장에 출시된 다양한 상품군 중에서 우수한 디자인, 품질, 기능성 등을 갖춘 제품에 대해 종합적으로 평가해 시상한다. 앞서 언급한 용인에 공급하는 'ECO 플래그십'역시 2010년 굿 디자인상을 수상한 모델이다. INTERVIEW | 이창헌 ㈜미코하우스 디자인사업본부장 견본주택 방문객이 끊이질 않는다. 이유가 뭘까.미사와홈 국내 진출은 겨우 한 달 됐는데 소비자 반응이 꽤 좋아 우리도 놀라고 있다. 미코하우스는 미사와홈 국내론칭을 위해 5년간 준비했으며 국내 주택시장을 충분히 분석했다. 미사와홈 프리패브 목조주택이 경쟁력 있다고 판단했다. 국내 단독주택시장은 경영구조의 영세함과 공급가의 하락 그리고 주택 품질의 저하 이 세 가지 고리가 악순환하고 있다. 이와 대조적으로 미사와홈은 체계적인 시스템으로, 생산의 공업화와 데이터 관리를 통한 사후관리, 기술 향상 등으로 고품질 주택을 공급한다. 이처럼 많은 분이 관심을 갖는 것은 상상 속의 집을 바로 현실에서 보게 됐기 때문이고 국내에서 그동안 보지 못했던 디자인과 시스템을 갖춘 주택이기에 그런 것 같다. 일본 내에서 미사와홈에 대한 인지도는.일본에서 미사와홈은 대중의 로망이다. 갖고 싶어 하는 집이다. 굿 디자인상을 수십 차례 연속 수상했을 정도로 미사와홈은 일본뿐 아니라 세계적인 주택 디자인을 보유하고 있으며 첨단 기술을 연동하는 기술력을 겸비해 미래가 주목할 만한 주택 브랜드다. 일본에서 목조주택 분야 미사와홈이 1위 업체이지만 전체 랭킹 1위 업체도 미사와홈의 탁월한 디자인을 인정한다. 그래도 가격이 비싸다.보통 집은 30년이면 오래 사용한 것으로 본다. 그러나 미사와홈은 120년 수명 보장한다. 게다가 고기밀 고단열 설계하고 에너지 절약형 등 미래형 주택, 친환경 주택이다. 기존 아파트 문화에서 탈피해 바로 자신을 위한 집, 자신의 가족을 위한 집으로 디자인하므로 그에 따른 투자는 당연하다. 앞으로 계획은.국내 단독주택 수요는 현재 많지 않으나 앞으로 차차 늘어날 것으로 예상하고 있다. 우선 출발부터가 좋다. 용인 마성 나들목 인근 54세대 단지 공급 예정이며 개별 주택 계약도 긍정적으로 진행 중인 곳이 몇몇 있다. 앞으로 자재 및 인력 등 국산화도 고려하고 있다.