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기사입력 : 2003.09.15 17:40
STEEL FRAMED HOUSE로 전원주택짓기(철골조 단열 보강 패널식)
이완수(한국스파-큐스틸하우스 대표 02-561-1235)
근래들어 STEEL HOUSE를 초경량 아연도금 C형 스터디드로만 짓는 집으로 한정시키는 경향이 일부 있으나 포괄적으로 철강재를 주요골조로 사용하는 모든 건축물은 STEEL HOUSE라고 볼 수 있다. 즉 STEEL FRAMED HOUSE라는 의미이다. 따라서 철근콘크리트나 조적조, 목구조와 달리 중량철골을 사용하는 철골조 아파트나 다가구 연립주택 및 빌딩, 또는 경량 철골을 사용하는 주택이나 초경량 아연도 강판을 사용하는 주택등이 이 범주에 속한다고 볼 수 있다.
이렇게 포괄적인 의미로 이해하는 것이 철골조 건축물을 발전 보급시키데 유익할 것이다, 여기에서는 STEEL을 골조로 사용하는 소형 건축물중 주택의 경우에 대하여 잘 짓는 방법을 논의하고자 한다.
1.STEEL HOUSE의 공법 철강재를 골조로 한 STEEL HOUSE를 짓는 방법은 STEEL STUD STICK 식인 현장공법과 공장생산공법인 STEEL FRAMED INSULATED PANEL (철골조 단열 보강 패널)식과 TOTAL STEEL STUD HOUSE식으로 분류 할 수 있다.
1) STEEL STUD STICK식 미국에서 2’×4’목구조공법을 원용해서 개발된 공법으로 96년 포철에서 직수입해서 국내에 소개한 바 있다. 이 공법은 현장에서 C형강을 절단 피스로 고정하여 골조를 세운뒤 단열재, 중간마감재, 최종마감재 등을 시공하는 공법으로 공사기간이 길다.
2) 철골조 단열 보강 패널식일본의 스미토모 금속공업 등에서 생산 시공하는 공법으로 95년 고베 대지진 이후 내진성능에 관심이 커지면서 본격화 되고 있으며 영국도 BRITISH STEEL을 중심으로 내ㆍ외벽패널을 공장생산하는 형태로 보급되고 있다. 한국에서도 이미 95년도에 (주)한국스파큐스틸하우스의 철골조 단열보강패널식 등이 농어촌 주택으로 건설교통부령 제95-306호로 공식지정 되었다.
이후 활발하게 이공법으로 전원주택을 건축하고 있는 실정이다.
3) TOTAL STEEL FRAMED HOUSE식 패널식 공법에서 더 발전되어 집 내부 인테리어까지 공장에서 시공하여 현장에 옮겨 놓는 공법이다. 이 공법은 운송의 어려움 등으로 초소형 방가로나 초소 등의 특수건물 용도로 활용 되고 있다.
2. STEEL HOUSE의 문제점
1) HEAT BRIDGE 현상에 의한 결로 문제
STEEL의 특성상 열전도가 빠르기 때문에 외부의 냉기가 지붕트러스에 닿아 벽체 STUD까지 전달되므로써 내부결로가 생길 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 외벽체는 필수적으로 외단열공법으로 시공하여야 하며 지붕트러스와 벽체 STUD가 닿는 면적을 최소화 시킬 수 있는 공법을 사용하여야 한다. STUD STICK 현장공법은 구조적으로 내ㆍ외 벽체 STUD 위에 지붕트러스를 얹어 넣는 공법으로 근본적인 문제점을 안고 있다.
2) 천정단열이냐 지붕단열이냐?
지붕트러스와 벽체의 STEEL STUD가 닿는 면적을 최소화하기 위해서는 필수적으로 천정단열 패널을 사용하고 연결은 고장력 볼트 공법으로 시공하여야 한다. 또한 단열재는 방음성능을 겸하고 있으므로 천정단열패널은 방과 방사이의 천정방음 성능을 높이게 된다. 일반적인 지붕단열이나 불완전한 천정단열은 내부결로와 천정을 통한 방음 문제를 완벽하게 해결 할 수 없다.
3) 소음 및 진동문제
피스 조립이나 2층 바닥이 합판이나 경량 기포 콘크리트인 경우는 삐걱거림이나 울림현상을 필연적으로 수반하게 된다. 이는 목조주택에서도 있는 현상으로써 이를 해결하기 위해서는 2층 바닥이 견고하게 차음효과를 내도록 시공 되어야 하며 내부 벽체 골조를 목구조로 하여 진동등의 현상을 줄여야 한다.
4) 2층 바닥이 철근 CON’C 구조인가?
2층바닥이 견고하게 철근콘크리트 구조일 경우는 주택의 수명이 오래 갈 뿐아니라 층간 차음효과가 상승되며, 바닥난방 배관 후 시멘트 몰탈 시공이 가능하다. 일부 업자들이 편법으로 합판 바닥위에 시멘트 몰탈을 시공하는 경우가 있는데 이는 골조를 상하게 하는 잘못된 공법이다. 근래들어 조립식 건식 난방이 시판되고 있으나 이것도 원바닥이 출렁거릴 때는 이음매부분의 요철 현상이 생기지 않을 수 없다.
5) 연결 접합 부분이 용접인가 피스 조립인가?
한국 건축가협회 주최 포항 제철 후원에 의해 99년 3월 6일 개최한 ‘철과 건축’ 이란 세미나 자료에 의하면 접합부위 골조의 내력성능으로 보면 용접이 우수하기 때문에 나사로 SCREWING함으로써 필요되는 덮개용 부재나 노무시간 등을 절약하기 위해서라도 용접의 이용을 극대화 해야 한다고 발표된 바 있다. 그리고 용접은 각 부재가 용융되어 완전한 일체를 이룸으로써 나사조립에서 생기는 유격현상이 없으므로 전체 건축물이 삐걱거림 현상이 없다.
또한 현장에서 주요 골조 부분을 연결하는 공법은 너무 중요한 부분이 현장 기능공의 손에 달려 있어서 건축주의 각별한 감시감독을 필요로 한다.
3. 철골조 단열보강 패널식
인간이 24시간 거주하며 사생활을 영위해야 하는 주택의 경우는 다른 건축물과 달리 주요 구조체가 골조와 단열재 및 방음재 중간마감재(방수재, 내화재)와 최종 마감재 등으로 구성되어 있다. 철근콘크리트조나 조적조, 목조 및 STEEL STUD STICK식등 현장공법은 이 각각의 기능을 가진 부재를 현장에서 직접 매립 하거나 부착하는데 비하여 공장생산형의 패널식은 이들중 최종 마감재를 제외한 모든 부재들을 공장의 수평틀에 눕힌 상태에서 매립 부착해서 현장으로 반입 조립하는 공법이다.
따라서 수평과 수직 및 정밀한 칫수를 유지하는 품질이 우수하고 단열재나 방음재의 충진이 충실하며 자재의 표준화를 갖춘 이점이 있다. 즉 높은 품질과 다양한 디자인을 바탕으로 현장에서의 공사기간을 단축하여 경제성이 탁월하다. 간혹 PANEL식 공법을 획일화된 디자인이나 평수만을 건축하는 것으로 알고 있는 경우가 있는데 이는 이 공법을 잘못 이해한 것이다. 왜냐하면 패널의 종류를 다양하게 생산하여 이를 조합함으로써 같은 패널을 가지고도 수없이 많은 형태의 평면 디자인을 연출할 수 있기 때문이다. 예를 들면 각코너, 안코너, 창문, 도어 패널 및 특수 사이즈 패널 등을 생산 활용하기 때문이다.
또한 건축주의 입장에서 보면 현장공법은 오랜기간을 현장에서 상주하며 기능공들의 주요 구조체 작업을 감시 감독해야 하는 어려움이 있는 반면에 공장 생산공법은 엄격한 공장의 품질관리로 생산 반입된 여러기능을 복합적으로 갖춘 자재를 한번에 감리 확인하는 것으로 집을 짓는데 소요되는 간접비용을 절감 할 수 있다. 스파큐 철골조 단열보강 패널식 주택은 내부 결로와 방과 방 사이의 방음 문제를 해결하기 위하여 오랫동안 1백㎜ 천정 단열 방음 패널을 사용하여 지붕 트라스와 벽체의 철골조를 고장력 볼트로 연결하는 공법으로 시공하고 있다.
그리고 외벽체는 공장에서 철골조를 용접으로 접합한 후 외 단열공법으로 제작되어 엄격한 품질관리를 거친뒤 현장에 반입 시공되어 진다. 또한 외벽체의 두께는 1백70㎜로 제작되어 이중창문틀을 끼울 수 있게 했을 뿐아니라 1백50㎜ E.P.S 단열재와 우레탄 단열재를 충진하여 외벽체의 단열성능을 일반조적조에 비하여 3배로 높였을 뿐 아니라 방음 성능을 향상 시켰다.
외부 마감재는 드라이비트, 사이딩, 석재 등 어떠한 외장재로도 마감이 가능하며, 내부 마감재 또한 건축주의 취향에 따라 선택 시공된다. 국내에서 가장 오래된 국가공인을 받은 패널식 주택의 전문업체로써 축적된 노하우를 바탕으로 설계와 생산 시공을 일관된 시스템으로 공정관리 함으로써 가장 경쟁력있는 건축비와 고품질의 주택으로 확실한 만족을 드리고 있다.
4. 집의 형태와 건축비 관계
단층주택의 건축비를 1백으로 하였을 때 형태별 건축비를 따져보면 다음과 같다.
1) 다락방이 있는 단층주택
단층주택 천정과 지붕사이의 공간을 다락방 형태로 해서 활용할 경우에는 다락방의 천정단열과 건식 바닥을 보강하여 미니 2층식으로 훌륭하게 사용 할 수 있다. 이때에 다락방 부분의 건축비는 50%이다.
2) 다락형 2층 주택
2층 주택이지만 지붕의 경사도를 높여서 별도의 2층벽이 없이 2층 부분의 천정을 다락방 형태로 하고 2층 바닥은 철근콘크리트로 시공 되어 지는 경우에 2층 부분의 건축비는 75%이다.
3) 2층주택
1층벽과 2층벽이 완벽하게 올라가고 2층 벽위에 지붕이 시공되는 형태로써 2층 천정위의 공간을 다락방으로 활용하여 미니 3층이 될 수도 있다. 이때의 2층 부분 건축비는 1백%이다.
4) 3층 이상의 건축물
이 경우는 중량철골(H-BEAM)과 철골조 단열보강 패널식 공법을 사용한다. 건축물의 용도와 내부 설계에 따라서 건축비가 산정된다.건축비의 절감을 위하여 3층 건축물일 경우에 1층이나 2층까지 H-BEAM으로 시공하고 상부 1개층 내지 2개층은 경량철골조 단열 보강 패널식으로 시공 할 수 있다.
5. 결론
좋은 전원주택은 잘 갖추어진 입지환경과 경제적인 건축 및 입주후 지속적인 관리가 되어야 한다. 아무리 좋은 집이라도 관리 소홀이나 비경제적인 건축투자는 후일 매도가격에 후한 점수를 얻기 어렵다
이완수(한국스파-큐스틸하우스 대표 02-561-1235)
근래들어 STEEL HOUSE를 초경량 아연도금 C형 스터디드로만 짓는 집으로 한정시키는 경향이 일부 있으나 포괄적으로 철강재를 주요골조로 사용하는 모든 건축물은 STEEL HOUSE라고 볼 수 있다. 즉 STEEL FRAMED HOUSE라는 의미이다. 따라서 철근콘크리트나 조적조, 목구조와 달리 중량철골을 사용하는 철골조 아파트나 다가구 연립주택 및 빌딩, 또는 경량 철골을 사용하는 주택이나 초경량 아연도 강판을 사용하는 주택등이 이 범주에 속한다고 볼 수 있다.
이렇게 포괄적인 의미로 이해하는 것이 철골조 건축물을 발전 보급시키데 유익할 것이다, 여기에서는 STEEL을 골조로 사용하는 소형 건축물중 주택의 경우에 대하여 잘 짓는 방법을 논의하고자 한다.
1.STEEL HOUSE의 공법 철강재를 골조로 한 STEEL HOUSE를 짓는 방법은 STEEL STUD STICK 식인 현장공법과 공장생산공법인 STEEL FRAMED INSULATED PANEL (철골조 단열 보강 패널)식과 TOTAL STEEL STUD HOUSE식으로 분류 할 수 있다.
1) STEEL STUD STICK식 미국에서 2’×4’목구조공법을 원용해서 개발된 공법으로 96년 포철에서 직수입해서 국내에 소개한 바 있다. 이 공법은 현장에서 C형강을 절단 피스로 고정하여 골조를 세운뒤 단열재, 중간마감재, 최종마감재 등을 시공하는 공법으로 공사기간이 길다.
2) 철골조 단열 보강 패널식일본의 스미토모 금속공업 등에서 생산 시공하는 공법으로 95년 고베 대지진 이후 내진성능에 관심이 커지면서 본격화 되고 있으며 영국도 BRITISH STEEL을 중심으로 내ㆍ외벽패널을 공장생산하는 형태로 보급되고 있다. 한국에서도 이미 95년도에 (주)한국스파큐스틸하우스의 철골조 단열보강패널식 등이 농어촌 주택으로 건설교통부령 제95-306호로 공식지정 되었다.
이후 활발하게 이공법으로 전원주택을 건축하고 있는 실정이다.
3) TOTAL STEEL FRAMED HOUSE식 패널식 공법에서 더 발전되어 집 내부 인테리어까지 공장에서 시공하여 현장에 옮겨 놓는 공법이다. 이 공법은 운송의 어려움 등으로 초소형 방가로나 초소 등의 특수건물 용도로 활용 되고 있다.
2. STEEL HOUSE의 문제점
1) HEAT BRIDGE 현상에 의한 결로 문제
STEEL의 특성상 열전도가 빠르기 때문에 외부의 냉기가 지붕트러스에 닿아 벽체 STUD까지 전달되므로써 내부결로가 생길 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 외벽체는 필수적으로 외단열공법으로 시공하여야 하며 지붕트러스와 벽체 STUD가 닿는 면적을 최소화 시킬 수 있는 공법을 사용하여야 한다. STUD STICK 현장공법은 구조적으로 내ㆍ외 벽체 STUD 위에 지붕트러스를 얹어 넣는 공법으로 근본적인 문제점을 안고 있다.
2) 천정단열이냐 지붕단열이냐?
지붕트러스와 벽체의 STEEL STUD가 닿는 면적을 최소화하기 위해서는 필수적으로 천정단열 패널을 사용하고 연결은 고장력 볼트 공법으로 시공하여야 한다. 또한 단열재는 방음성능을 겸하고 있으므로 천정단열패널은 방과 방사이의 천정방음 성능을 높이게 된다. 일반적인 지붕단열이나 불완전한 천정단열은 내부결로와 천정을 통한 방음 문제를 완벽하게 해결 할 수 없다.
3) 소음 및 진동문제
피스 조립이나 2층 바닥이 합판이나 경량 기포 콘크리트인 경우는 삐걱거림이나 울림현상을 필연적으로 수반하게 된다. 이는 목조주택에서도 있는 현상으로써 이를 해결하기 위해서는 2층 바닥이 견고하게 차음효과를 내도록 시공 되어야 하며 내부 벽체 골조를 목구조로 하여 진동등의 현상을 줄여야 한다.
4) 2층 바닥이 철근 CON’C 구조인가?
2층바닥이 견고하게 철근콘크리트 구조일 경우는 주택의 수명이 오래 갈 뿐아니라 층간 차음효과가 상승되며, 바닥난방 배관 후 시멘트 몰탈 시공이 가능하다. 일부 업자들이 편법으로 합판 바닥위에 시멘트 몰탈을 시공하는 경우가 있는데 이는 골조를 상하게 하는 잘못된 공법이다. 근래들어 조립식 건식 난방이 시판되고 있으나 이것도 원바닥이 출렁거릴 때는 이음매부분의 요철 현상이 생기지 않을 수 없다.
5) 연결 접합 부분이 용접인가 피스 조립인가?
한국 건축가협회 주최 포항 제철 후원에 의해 99년 3월 6일 개최한 ‘철과 건축’ 이란 세미나 자료에 의하면 접합부위 골조의 내력성능으로 보면 용접이 우수하기 때문에 나사로 SCREWING함으로써 필요되는 덮개용 부재나 노무시간 등을 절약하기 위해서라도 용접의 이용을 극대화 해야 한다고 발표된 바 있다. 그리고 용접은 각 부재가 용융되어 완전한 일체를 이룸으로써 나사조립에서 생기는 유격현상이 없으므로 전체 건축물이 삐걱거림 현상이 없다.
또한 현장에서 주요 골조 부분을 연결하는 공법은 너무 중요한 부분이 현장 기능공의 손에 달려 있어서 건축주의 각별한 감시감독을 필요로 한다.
3. 철골조 단열보강 패널식
인간이 24시간 거주하며 사생활을 영위해야 하는 주택의 경우는 다른 건축물과 달리 주요 구조체가 골조와 단열재 및 방음재 중간마감재(방수재, 내화재)와 최종 마감재 등으로 구성되어 있다. 철근콘크리트조나 조적조, 목조 및 STEEL STUD STICK식등 현장공법은 이 각각의 기능을 가진 부재를 현장에서 직접 매립 하거나 부착하는데 비하여 공장생산형의 패널식은 이들중 최종 마감재를 제외한 모든 부재들을 공장의 수평틀에 눕힌 상태에서 매립 부착해서 현장으로 반입 조립하는 공법이다.
따라서 수평과 수직 및 정밀한 칫수를 유지하는 품질이 우수하고 단열재나 방음재의 충진이 충실하며 자재의 표준화를 갖춘 이점이 있다. 즉 높은 품질과 다양한 디자인을 바탕으로 현장에서의 공사기간을 단축하여 경제성이 탁월하다. 간혹 PANEL식 공법을 획일화된 디자인이나 평수만을 건축하는 것으로 알고 있는 경우가 있는데 이는 이 공법을 잘못 이해한 것이다. 왜냐하면 패널의 종류를 다양하게 생산하여 이를 조합함으로써 같은 패널을 가지고도 수없이 많은 형태의 평면 디자인을 연출할 수 있기 때문이다. 예를 들면 각코너, 안코너, 창문, 도어 패널 및 특수 사이즈 패널 등을 생산 활용하기 때문이다.
또한 건축주의 입장에서 보면 현장공법은 오랜기간을 현장에서 상주하며 기능공들의 주요 구조체 작업을 감시 감독해야 하는 어려움이 있는 반면에 공장 생산공법은 엄격한 공장의 품질관리로 생산 반입된 여러기능을 복합적으로 갖춘 자재를 한번에 감리 확인하는 것으로 집을 짓는데 소요되는 간접비용을 절감 할 수 있다. 스파큐 철골조 단열보강 패널식 주택은 내부 결로와 방과 방 사이의 방음 문제를 해결하기 위하여 오랫동안 1백㎜ 천정 단열 방음 패널을 사용하여 지붕 트라스와 벽체의 철골조를 고장력 볼트로 연결하는 공법으로 시공하고 있다.
그리고 외벽체는 공장에서 철골조를 용접으로 접합한 후 외 단열공법으로 제작되어 엄격한 품질관리를 거친뒤 현장에 반입 시공되어 진다. 또한 외벽체의 두께는 1백70㎜로 제작되어 이중창문틀을 끼울 수 있게 했을 뿐아니라 1백50㎜ E.P.S 단열재와 우레탄 단열재를 충진하여 외벽체의 단열성능을 일반조적조에 비하여 3배로 높였을 뿐 아니라 방음 성능을 향상 시켰다.
외부 마감재는 드라이비트, 사이딩, 석재 등 어떠한 외장재로도 마감이 가능하며, 내부 마감재 또한 건축주의 취향에 따라 선택 시공된다. 국내에서 가장 오래된 국가공인을 받은 패널식 주택의 전문업체로써 축적된 노하우를 바탕으로 설계와 생산 시공을 일관된 시스템으로 공정관리 함으로써 가장 경쟁력있는 건축비와 고품질의 주택으로 확실한 만족을 드리고 있다.
4. 집의 형태와 건축비 관계
단층주택의 건축비를 1백으로 하였을 때 형태별 건축비를 따져보면 다음과 같다.
1) 다락방이 있는 단층주택
단층주택 천정과 지붕사이의 공간을 다락방 형태로 해서 활용할 경우에는 다락방의 천정단열과 건식 바닥을 보강하여 미니 2층식으로 훌륭하게 사용 할 수 있다. 이때에 다락방 부분의 건축비는 50%이다.
2) 다락형 2층 주택
2층 주택이지만 지붕의 경사도를 높여서 별도의 2층벽이 없이 2층 부분의 천정을 다락방 형태로 하고 2층 바닥은 철근콘크리트로 시공 되어 지는 경우에 2층 부분의 건축비는 75%이다.
3) 2층주택
1층벽과 2층벽이 완벽하게 올라가고 2층 벽위에 지붕이 시공되는 형태로써 2층 천정위의 공간을 다락방으로 활용하여 미니 3층이 될 수도 있다. 이때의 2층 부분 건축비는 1백%이다.
4) 3층 이상의 건축물
이 경우는 중량철골(H-BEAM)과 철골조 단열보강 패널식 공법을 사용한다. 건축물의 용도와 내부 설계에 따라서 건축비가 산정된다.건축비의 절감을 위하여 3층 건축물일 경우에 1층이나 2층까지 H-BEAM으로 시공하고 상부 1개층 내지 2개층은 경량철골조 단열 보강 패널식으로 시공 할 수 있다.
5. 결론
좋은 전원주택은 잘 갖추어진 입지환경과 경제적인 건축 및 입주후 지속적인 관리가 되어야 한다. 아무리 좋은 집이라도 관리 소홀이나 비경제적인 건축투자는 후일 매도가격에 후한 점수를 얻기 어렵다
