누구나 지을 수 있는 집, 스틸하우스 스틸하우스 개요 및 시장 분석

누구나 지을 수 있는 집, 스틸하우스
스틸하우스 개요 및 시장 분석

최근 진행되는 부동산시장의 위축으로 인해 단독주택시장도 많이 줄어든 것이 사실이지만, 정부 관계자나 주택 전문가들 중에는 향후 10년 이내 단독주택 시장 규모는 2조원 이상이 될 것이라고 전망하고 있다. 이중 많은 부분이 스틸하우스로 지어질 것이 분명한데, 현재 국내엔 이를 뒷받침할 수 있는 스틸하우스 전문 인력이나 경험 노하우도 충분히 갖추어져 있다.

스틸하우스란, 스틸스터드라고 하는 냉간 성형 강재로 집의 뼈대가 되는 기둥과 보, 바닥, 벽체, 지붕 등을 형성하는 공법을 말한다. 이렇게 뼈대를 만든 다음 스틸스터드하나 하나의 부재를 스크류를 이용해 연결하는데 이 과정에서 사람의 인체 중 살에 해당하는 부분을 만든다. 이때는 주로 합판이나 석고보드 등과 같은 판재를 스크류를 이용해 뼈대인 스틸스터드 벽체나 지붕 등에 붙인다.

이러한 공정이 끝나면 사람이 옷을 입듯이 외부에는 벽돌이나 외단열공법(드라이비트) 같은 습식공법으로 마감하기도 하고, 목재나 시멘트 보드 형태의 사이딩 등을 이용하는 건식 마감을 하기도 한다. 내부는 벽돌조나 콘크리트조와 마찬가지로 벽지나 페인트, 목재, 타일 등 어떤 마감공법도 가능하다.

스틸스터드와 건식공법이란 무엇인가

스틸스터드란 무엇이며 건식공법이란 무엇인가? 이러한 것들이 과연 조립식공법과는 어떤 차이를 갖는 것일까? 이러한 의문점만 해결한다면, 스틸하우스에 대한 개념 정리를 이미 50퍼센트 이상은 마친 셈이다.

벽돌조를 구성하는 가장 기본적인 단위 부재는 벽돌이듯, 스틸하우스의 뼈대를 구성하는 가장 기본적인 단위 부재는 스틸스터드인데 사용하는 부분에 따라서 트랙이나 조이스트 등으로 구분한다.

스틸하우스는 하나 하나의 부재는 그리 크지 않고 얇지만, 이것들이 모여서 큰 힘을 발휘하는 형태의 공법이다. 사람의 신체구조에서 심장이나 위장 등을 둘러싼 것은 힘이 강하고 굵은 척추뼈가 아니라 작고 약한 갈비뼈다. 이 갈비뼈가 많이 모여서 그 안에 공간을 제공하고, 또 보호하는 역할을 한다. 여기에서 스틸하우스와 가장 비슷한 것이 갈비뼈의 역할에서 찾아 볼 수 있는데 그 유사점은 이렇다. 우리 몸에서 척추뼈 하나가 잘못되면 대부분 심각한 장애를 가져오지만, 갈비뼈란 놈은 여러 개가 물려 있으며 그중 하나가 금이 가거나 부러졌다고 해서 그리 문제가 되지는 않는다. 보통 현장에서 공사를 하다 갈비뼈에 금이 가는 사고가 발생하면, 보통 전치 8주 정도로 처리하고 안정을 취하라고 한다.

스틸하우스는 이렇듯 약한 것 같은 갈비뼈(스터드에 해당)를 많이 사용하므로 한두 개의 부재가 전체의 문제를 일으키지 않는다. 그래서 일반 재래식 건축물이 세월이 흐름에 따라 벽에 많은 금이 가고 벽지가 찢어지는 등 노후화가 빨리 진행되는 반면, 스틸하우스의 노후화는 진행 상태가 매우 느리다. 사실 구조체 자체의 노후화는 기초만 제대로 했다면 거의 영구적이라고 할 수 있다.

일반적으로 철골구조나 철골로 보강된 조립식 구조의 건축물은 척추뼈와 같이 큰 부재의 자재들만으로 지은 구조다 보니, 한 부재에 결함이 발생하면 사람이 척추뼈에 손상을 입는 경우와 같이 될 수밖에 없다. 그 가운데 조립식 구조는 샌드위치패널을 이용해 집을 짓는 구조로 순철골조에 비해 부재 치수는 작고, 또 더 작은 구조의 건물은 철골 보강 없이 샌드위치패널만으로 자체의 하중을 분산시키고 지탱하기도 한다.

사람의 인체구조를 지탱하는 다리뼈나 발가락뼈, 두개골뼈, 갈비뼈 등이 적절한 곳에 사용되듯이, 건축물도 이러한 요소들을 용도에 따라 제대로 사용해야 한다.

예를 들면 대형 건축물의 경우, 갈비뼈 같은 스틸스터드로만 형성하면 상부에서 내려오는 자체의 중량을 이길 수 없다. 이는 우리 몸의 다리뼈가 통뼈로 된 것과 마찬가지다. 그러나 개인주택이나 3~4층 이하의 건축물은 자체 몸무게가 그리 크지 않거나 크더라도 옆으로 잔뜩 펼쳐져서 분산되는 경우가 많다. 이럴 때는 힘의 균형상 서로 물고 있는 힘이 좋아야 한다. 키만 큰 홀쭉이형 건축물에 비해 옆으로 퍼졌고, 키는 작은 몸집이므로 바람의 영향이나 지진과 같은 옆에서 치는 파괴력(건축용어로는 ‘횡하중’)에 의해 건축물이 붕괴되기 쉽기에 스틸하우스가 구조적으로 더 튼튼한 집이 될 수 있는 이유다.

쾌적하고 단열성 높은 스틸하우스

집이란 사람이 잠자고 휴식하는 기능이 강하므로 쾌적한 실내 환경이 필수다. 그러려면 냉난방이 잘되고 곰팡이 발생 등이 적어야 한다. 콘크리트나 벽돌조의 건축물은 벽체나 지붕의 가운데가 꽉 찬데 비해 스틸하우스의 벽체나 지붕은 중간이 빈 형태로 여기에 단열재가 채워져 있다.

외부에 면한 창문의 예를 들어 보자. 카페나 음식점의 대형 창처럼 한 장의 유리를 외부에 끼울 때와 유리를 두 장으로 하고 그 사이에 공기층을 둔 이른바 페어글라스(Pair Glass) 창의 열 손실이나 습기 발생률을 생각하면 좋다. 더 좋은 예로는 자동차유리가 대표적인 단창(Single Glass)의 형태인데, 비가 좀 오거나 흐리고 밖의 온도가 차도 창이 흐려져서 에어컨을 틀거나 창을 열거나 하여 서리를 제거하느라 애를 써야 한다.

물론 콘크리트나 조적조 주택의 경우, 외벽 쪽에는 반드시 단열재를 넣고 또 외부에 벽돌 등으로 마감하지만, 자체적으로 비어 있는 구조의 스틸하우스 벽체하고는 비교할 수 없다.

낡은 건축물을 헐었을 때, 단열재인 압축 스티로폼(단열재)을 손으로 쥐어짜면 물이 주루룩 흐르는 것을 쉽게 볼 수 있다. 그 이유는 재래식 건축물은 세월이 지나면서 콘크리트 벽체나 벽돌 속의 시멘트 성분이 습기를 빨아들이면서 스티로폼을 젖게 만들기 때문이다. 이런 점으로 인해 재래식 공법의 주택은 외벽에 곰팡이가 피기 쉬우며, 또한 단열 기능이 저하돼 냉난방비가 많이 들어갈 수밖에 없다.

스틸하우스는 얇은 철판을 이용해 중간이 빈 벽체를 만들어 집을 짓는 공법으로 단열성과 내지진력 등이 뛰어난 건축물이다. 주로 주택이나 병원, 기숙사 등 사람이 기거하는 비교적 저층형 고급 건축물에 적합한 구조로 이해하면 좋은 것이다. 그렇다고 그냥 얇은 철판으로 된 스터드를 사다가 지어서는 안 된다. 공학적으로 스틸스터드는 스틸하우스에 사용되는 ‘ㄷ’자형 강재인 트랙이나 조이스트를 통칭하여 부르며, 아연도금된 구조용 냉간성형강(ZSS 400)으로 한국산업규격(KSD3854)에 등록된 강재를 사용하도록 돼 있다.

앞의 말들을 풀어서 해석을 하면 이렇다.

◇ 아연도금 된 : 고등학교 화학시간에 배운 이온화 순서(칼, 칼, 나, 마, 알, 아, 철, 수, 구, 수, 은)를 기억해 보면 아연의 이온화 속도는 철보다 빠르다. 즉, 일정 규모 이상의 아연도금 강판은 표면에 흠집이 생기더라도 그 주변의 아연이 철보다 먼저 부식이 되면서 2차 도막을 형성해 철의 부식을 막아 줄 수 있으며, 도금 두께는 275g/㎡로 규정돼 있다.

◇ 구조용 냉간성형강 : 칼을 만들 때 생선용 회칼, 연필깎이 칼, 면도칼 등 용도별로 다르듯이 철강재도 용도에 따라 다르다. ‘구조용’이란 건축물의 뼈대용으로 사용되는 철강재를 말하는 것이며, ‘냉간성형강’이란 용광로를 거친 1차 가공된 철판을 ‘ㄷ’자 형태로 절곡(2차 가공)시 열을 가하지 않고 상온에서 규정에 의한 힘을 가해 절곡하는 것을 말한다.

그렇다면 스틸하우스에 사용되는 스터드가 가지는 힘은 얼마일까? 1제곱센티미터의 단면적을 가진 긴 부재를 양쪽에 잡아당길 때 견디는 힘을 공학적으로 ‘인장강도(Fy)’라 표현하는데 일반적인 철은 인장강도가 2400kg/㎠이며, 스틸하우스용 스터드는 3000kg/㎠ 이상을 사용하도록 규정하고 있다. 이때 강도 규정은 ‘ㄷ’자로 절곡하기 전의 강도이므로 이 강도가 줄어들지 않도록 스틸하우스는 상온에서 절곡을 하되, 그로 인해 휘어지는 부분에서 너무 예리하게 휘어지면 아연도금에 손상을 입힐 수 있으므로 휘어지는 부분의 외접 원곡률 반경은 부재 두께의 2배 이상으로 하되 2.4밀리미터 이상으로 하도록 하는 까다로운 규정을 두고 있다.

이렇게 만들어진 스틸스터드를 마감재로 둘러싸서 집을 지을 경우, 기후에 의해 부식이 되어 자체적 힘을 잃어버리는 기간(내후성, 내구연한)은 보통 150~200년까지 보장된다고 볼 수 있다. 그러므로 지구상에 존재하는 어떤 공법보다 손색이 없는 강도를 가진 건축물이 될 수밖에 없는 것이다.

지금까지 자재에 대해 개념 접근을 해보았고, 스틸하우스의 시공 과정은 스크류에 의한 건식공법(물을 사용하지 않고 시공)으로 쉽게 이야기하면 ‘조립식’이라고 할 수 있다.

그러나 우리나라에서는 조립식 주택하면 ‘샌드위치 패널’조를 통상적으로 가리킨다. 그러므로 스틸하우스나 목조주택을 조립식 주택과 구분해서 사용하며, 그 구법(뼈대를 형성하는 공법)이 목조주택에서 유래돼 사실상 주거 성능을 포함해 거의 유사하다고 생각할 수 있다. 학술적 용어로는 미국의 경우 메탈 홈(Metal Home), 또는 박판철골조주택(Light Gauged Steel Framed Housing) 등으로 사용되고 있다.

스틸하우스 유래 및 국내 보급과정

스틸하우스의 유래는 이미 잘 알고 있는 바와 같이 통나무주택이나 재래식 공법보다 비교적 가벼운 목재를 망치나 톱 등 간편한 도구를 이용해 원하는 평면을 자유로이 표현하는 2′×4′의 경량목구조 주택의 주거 성능이나 시공 방법을 거의 그대로 이용하되, 뼈대만 바꾸어 개발한 것인데, 나라마다 개발이나 도입 배경은 약간의 차이가 있다.

예를 들면 목조주택을 가장 많이 짓는 미국의 경우, ‘흰개미’의 피해가 많아서, 그리고 정부의 산림보호정책으로 인한 목재 단가 상승 등이 이유였다. 하지만 우리나라의 경우 세계 제1위의 철강 재생산 능력을 가진 POSCO와 포항과학산업연구원, 한국철강협회 산하 스틸하우스클럽 등이 1996년부터 연구를 수행하고, 전국에 모델하우스를 시공해 그 주거 성능을 검증하면서 자재의 국산화 및 설계 기준의 법제화 추진 및 기능공 확보 및 설계 인력 양성을 위해 ‘스틸하우스 시공교육’, ‘스틸하우스 설계교육’ 및 ‘미국 연수반’ 등을 편성해 꾸준히 인력을 양성해 왔다.

국내 보급은 목조주택보다 늦었지만 1999년부터 ‘내화구조 인증’, ‘건설신기술 지정’, ‘대학 설계 교재개발’, ‘차음 성능 향상 추진’ 등을 통해 최근 그 적용 범위를 스틸빌라까지 확대하고 있다. 이렇듯 스틸하우스의 국내 도입은 늦었지만, 이제 국내의 스틸하우스 기술력은 세계적 수준에 올라 있다.

1996~1998년을 스틸하우스 도입시기로 본다면, 1999년부터 본격적으로 적용되기 시작해 2001년 확산이 본격화되는 스틸하우스의 보급 현황(한국철강협회자료)을 시공 실적으로 보면 아래 표(2001년 시장 규모)와 같다.

사실 앞의 표만 가지고 본다면, 아직까지 스틸하우스가 차지하는 시장점유율(Market Share)는 매우 미미하다고 볼 수 있다. 그러나 최근 몇 년간의 발전 속도와 보급률로만 본다면 단연 최고인 정도가 아니라 타 공법과 비교할 수 없는 성장률을 보이고 있다.

이렇듯 스틸하우스의 확산 속도가 빠른 것은 국내 굴지의 대기업들과 실무회사로 구성된 철강협회의 조직적인 지원 속에서 포항과학산업연구원의 전문화된 인력에 의한 지속적인 연구개발 등이 뒷받침됐지만, 노령화되어 가는 건설 인력으로 인한 습식공사의 품질경쟁력 저하 및 공기 단축 효과와 최근 친환경주택과 건강주택을 선호하는 풍토가 전원주택시장을 중심으로 빠르게 번져가고 있기 때문이다.

여기에 덧붙여 스틸하우스가 갖는 사회적 역할은, 건축주 개인에게는 쾌적한 주거환경을 제공하지만 후손들에게는 거의 100퍼센트 재활용이 가능한 소재인 철을 한 세대당 10여 톤씩 물려주는 효과가 있다. 재활용이나 리사이클링(Recycling) 만큼 친환경적인 용어는 없을 것이다.

글 최길찬<신영건축사 사무소 대표 / 신영건설 공동대표>

글쓴이 최길찬 님은 인하대학교 건축공학과를 졸업한 건축시공기술사이자 건축사입니다. 2002년 강구조작품상(주택부문)을 수상했으며, <스틸하우스 자재 가이드 북> 저자입니다. 현재 KBS-1TV 6시내고향 <백년가약>에 출연 중이며, Daum 카페 ‘최길찬의 전원주택 이야기’를 운영하고 있습니다.

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