[뉴스포커스] 목구조건물, 15미터(5층)까지 짓는다

건설교통부는 4월 6일 건축물의 구조적 안전성을 확보하고자,‘건축물의구조기준등에관한규칙’을 공포 시행했다. 종전까지 구조 기준이 없던 2층 이하 소규모 건축물에 대해 구조적으로 안전한지 여부를 일반인도 쉽게 확인하도록 소규모 건축물의 구조 기준을 규정했으며, 국제표준규격(ISO)에 따라 국제단위체계(SI)를 수용해 건축 구조 관련 기준 단위 체계도 여기에 맞추어 조정했다.

특히 목구조 건물의 높이 제한을 합리적으로 개선한 점에 주목할 만하다. 지붕 높이 18미터 이하, 처마 높이 15미터 이하 및 연면적 약 907평(3000㎡) 이하로 하고, 스프링클러를 설치한 경우에는 연면적을 약 1815평(6000㎡)까지 허용했다. 이로써 다층 목구조 건물의 건축이 가능해졌다.

외국의 경우 새로운 목구조 기술 개발과 설계의 혁신으로 4∼5층의 다층 목조 건축물이 확산되는 추세다. 주로 다세대 주거용 건물과 사무용 건물에 적용하고 있다. 우리나라도 목구조에 대한 건축 기준 제정으로, 앞으로 혁신적인 목재 제품과 골조 구조를 사용함으로써 다층 목구조 건축물이 모습을 드러낼 것으로 보인다.

그러나 현재 자본력과 기술력이 미비한 목구조 건축업체들이 난립하는 상황에서 어떻게 변화하는 목구조 건축 시장에 대비할 것인가 하는 문제를 안고 있다. 한국목조건축협회 김양수 기술위원장은 “건축물의 크기와 용도에 따른 구조계산과 함께 내화나 방음 설비 그리고 공학목재와 철물 보강 등 기술 축적이 요구된다”고 밝혔다. 다층 목구조 건축물이 정착하기도 전에 문제를 일으키면 그 파장은 겉잡을 수 없기에 기술력을 바탕으로 신중히 접근해야 한다는 것이다. 또한 목구조 시공업체의 보다 튼튼한 조직화도 병행되어야 한다. 물론 건축주도 시공 업체 선정 과정에서 평당 일이십만 원 싼 건축비에 좌우되기보다는 업체의 시공 능력을 우선해야 한다. 현재의 전원주택 시장이 평당 얼마라는 ‘맞춤건축’으로 이루어지다 보니 질이 떨어진다는 목소리도 적지 않다.

소규모 목구조 건물 건축 기준 제정

목구조나 목구조와 조적구조 등의 구조를 병용하는 건축물에서 목구조 부분에 ‘소규모 건축물 기준’을 적용했다. 다만 정자(亭子)나 그밖에 이와 유사한 건축물 또는 연면적 약 3평(10㎡) 이하인 광·창고 등의 건축물은 제외시켰다. 그 내용을 살펴보면 다음과 같다.

기둥

목재 내력 부분 압축재의 단면적을 4500제곱밀리미터 이상으로 한다. 2층 이상인 건축물의 모서리에 설치하는 기둥 또는 이에 준하는 기둥은 통재(通材)로 한다. 다만, 이은 기둥의 경우 그 부분을 통재 기둥과 동등 이상의 내력을 갖도록 보강한 경우에는 제외한다.

가새

인장력을 받는 가새는 두께 15밀리미터 이상, 폭 90밀리미터 이상인 목재 또는 이와 동등 이상의 강도를 가지는 강재를 사용한다. 압축력을 받는 가새는 두께 35밀리미터 이상, 골조기둥의 3분의 1쪽에 해당하는 두께인 목재를 사용한다. 가새는 그 두 끝 부분을 기둥-보 그 밖의 내력 부분인 가로재와 잇는다. 가새에는 파내기나 이와 유사한 손상을 주어 그 내력에 지장을 주어서는 안 된다.

바닥틀 및 지붕틀

바닥틀 및 지붕틀의 모서리에는 귀잡이를 사용하고, 지붕틀에는 가새를 설치한다.

※귀잡이 : 가로재와 세로재가 직각으로 만나 짜이게 되는 귀에 빗대는 부재. 각도의 변형을 막는다.

방부 조치

내력 부분에 사용하는 목재로 벽돌, 콘크리트, 흙 그밖에 이와 유사한 함수성 물체에 접하는 부분에는 방부제를 바르거나 이와 동등 이상의 효과를 가지는 방부 조치를 한다. 지표면상 1미터 이하의 높이에 있는 기둥·가새 및 토대 등 부식의 우려가 있는 부분은 방부제를 바르거나 이와 동등 이상의 방부 효과를 가지는 구조로 한다.

미국의 다층 목조 사례

미국에는 다양한 형태의 다층 목구조 건축물이 있다. 그 공통점은 각 건물의 규모와 용도에 있어서, 다른 건축 구조보다 경제적이며 시공 기간이 짧기에 선택하고 있다는 점이다. 특히 목구조에서는 화염막이 및 보막이 등의 세부 구조를 쉽게 건축할 수 있다. 여기에서는 미국의 다층, 다세대 목구조 건축 사례를 소개한다.

Case 1 Delancey Street

샌프란시스코에서 유행하는 형태는 1층 콘크리트 주차장 또는 소매상가 위에 3∼4층의 목구조 주거용 건물을 건축하는 것이다. 이러한 유행에 따른 한 예가 Delancey Street Foundation의 복합건물이다.

이 건물은 7개의 건물로 구성됐으며 총 건평은 32만5000제곱피트다. 이 안에는 중정(中庭), 헬스클럽, 수영장, 500석 규모의 공연장 그리고 150석 규모의 극장을 갖춘 레크리에이션 건물 등이 있다. 또 상업적 기능을 갖는 세탁소, 골동품차 박물관을 갖춘 자동차 정비업소, 목공소 그리고 400석 규모의 식당 등도 포함되어 있다. 4개의 주거용 건물에는 177세대의 주거용 공간이 있다.

각 건물에는 2개의 비상계단이 있으며, 이 계단들은 성형 콘크리트 디딤판, 챌판 및 계단참으로 구성됐다. 모든 목구조 부재는 더글라스-퍼다. 수축 문제 해결을 위해 12퍼센트 함수율로 건조된 2″× 제재목을 바닥 장선으로 사용했다. 세대 사이의 차음을 위해 2″×6″ 깔도리 위에 2″×4″ 샛기둥을 앞뒤로 엇갈리게 배치했다. 벽체의 한쪽 면은 5/8″ 석고보드로 덮었으며, 다른 면에는 3/8″ 합판 위에 5/8″ 석고보드를 사용했다.

벽체 내 공간에는 3-1/2″ 방음 매트를 엇갈린 샛기둥 사이에 누벼서 사용했다. 전체 구조체는 약 53의 STC 등급을 나타낸다. 바닥 두께를 10인치로 유지하기 위해 높은 응력이 작용하는 부분에는 집성재 대신 넓은 플랜지의 강철보를 사용했다.

건물의 외벽은 시멘트 벽토로 마감했다. 이 마감은 피라미드형 지붕 꼭대기에 사용된 테라코타 타일과 조화를 이룬다. 각 층에서는 수축 문제를 최소화하고 창문의 설치를 위해 조정 결합부를 설치했다. 6″×6″ 목재 받침 툇보(툇기둥과 안기둥에 얹는 짧은 보)의 처마 구조를 건물 전체에 사용했다.

이 복합건물은 지진 발생이 심한 지역에 위치하고 있다. 수직 전단벽과 수평 격판의 측방 하중 전달을 위해 합판 덮개를 사용했다. 상층에서는 실내 칸막이벽의 절반 정도에 석고보드를 사용했다. 117톤 무게에 14인치 정사각형 단면의 성형 강화 콘크리트 파일을 구조 지지용으로 사용했다. 가장 위층을 2층에 결합시키기 위하여 강철 띠쇠를 사용했다. 아래층의 전단벽에는 8d 못을 2인치 간격으로 박았으며, 이를 위해 3″×4″ 샛기둥을 사용했다.

이 건물은 1989년 10월 17일에 리히터 지진계로 7.1의 강진이 샌프란시스코를 강타했을 때, 거의 완공 단계에서 예상치 못했던 매우 심한 시험을 통과했다. 이 건물은 당시 심하게 파손됐던 Embarcadero 고가 고속도로와 Bay Bridge에서 얼마 떨어지지 않은 지점에 위치해 있다. 그럼에도 불구하고 치장 벽토에 조금도 금이 가지 않은 상태로 전혀 피해를 입지 않았다.

Case 2 Copperfield Hill

Copperfield Hill은 미네소타주 미니아폴리스시에서 건축한 최초 5층 목조건물이다. 이 건물은 자족 노인복지시설로 아파트형 주거 공간과 공동 활동 공간을 제공하며 부엌, 식당, 음악실, 도서관, 오락실, 공예실 및 예술센터 등을 포함한다.

목구조는 주로 강철골조와의 건축 경비 비교에 근거해 선택했다. 이 건물의 골조는 5개월 내에 완성됐다. 설계자는 Copperfield Hill의 주거 공간을 여섯 개의 면적 분리벽에 의하여 6개의 건물로 분리했다. 대부분의 바닥에 수평 트러스를 사용했으며 중정의 큰 개방 공간을 형성하고, 또한 건축법규에서 요구하는 불연성의 금속판 계단을 지지하기 위해 강철골조를 사용했다.

미적 감각과 법규에서 요구하는 불연성 외벽의 요건을 충족시키려고 벽돌 마감을 선택했다. 외벽 내의 골조를 위하여 설계자는 내화처리된 목재 위에 석고 벽판을 실내 면에 부착하도록 명시했다. 외부 벽돌벽이 위치에 따라서는 50피트 높이에 달했지만 받침꺽쇠를 사용하지 않고 건축했다. 그러나 할열을 최소화하기 위하여 수직 확장 결합부와 유연한 벽돌 고정대를 많이 설치했다.

주된 측방 하중 설계 고려 인자는 바람이었으며 설계에서 상향의 문제는 발생하지 않는 것으로 나타났다. 1층에 작용하는 높은 중력을 지지하기 위하여 내벽에는 3″×4″를 16인치 간격으로 그리고 외벽에는 2″×6″를 16인치 간격으로 사용했다. 솔송나무 스터드 등급을 가장 낮은 허용등급으로 명시했다. 田

정리 윤홍로 기자

자료제공 미국임산물협회 한국사무소, 캐나다 주택공사