목조주택시공, 이것만은 꼭 챙기자-경골 목조 규격 표준안 해설

"자네 전원주택을 지어 이주한다며?"
"어, 오랫동안 생각해 봤는데 전원으로 이주해서 사는 게 좋을 것 같아서 말이야. 애들도 다 컸고 굳이 이 답답한 서울에서 살 필요가 있나 싶어."
"그럼 목조주택으로 지을 건가? 요즘 목조주택을 많이들 짓던데……."
"그럴 생각이네. 뭐니뭐니 해도 역시 목조주택이 제일 나은 것 같네."
"그럼 시공사는 선정했나? 경골 목조주택내화성능 및 시공표준에 대한 기준서가 나왔다던데… 거기에 맞춰 시공사를 선정하는 게 좋지 않겠나."
"그래. 그 목조주택내화성능 및 시공표준이란 게 뭔가? 숱하게 시공사를 찾아다녔지만 한 번도 듣지 못했던 얘긴데."
"자네, 몰랐었나! 어허- 이 사람 그런 것도 안 챙기고 어떻게 목조주택을 짓는다고 그러나? 그게 뭐냐하면 경골 목조주택에 대한 기준서 같은 거지. KS알지? 그것처럼 집에도 KS마크가 붙는다고 생각하면 되네."
"아- 그런가. 이제야 나올 게 나왔군!"
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그날 오후 K씨는 그동안 목조주택 시공을 상담해 온 시공사를 찾아가 '경골 목조주택내화성능 및 시공표준'에 대해 물었다. 그러자 시공사는 처음 듣는 얘기라면 어디서 듣고 왔냐고 K씨에게 되레 물었다.

목조건물이 대중화된 미국은 건축법규인 'Building Code'에 준해 시공 단계별 검사 제도를 시행하고 있다. 이것은 각 주(洲)별 건축조례와 함께 법적인 구속력을 갖는다. 미국뿐만 아니라 목조건축이 일반화돼 있는 유럽이나 일본도 이런 기준안이 마련돼 있다.

반면 우리나라는 도시 주변지역에 전원주택과 별장, 펜션 등 많은 목조건물이 시공되고 있으면서도 여기에 따른 Building Code가 전무한 상태다. 기준에 의해 목조주택 시공이 이뤄지지 않다 보니 소비자들이 불안감을 느끼는 게 당연한 일인지도 모른다. 이제는 목조건축 준비부터 완공 단계에 이르기까지 법적 구속력을 갖춘 검사제도가 시행돼야 한다. 그래야만 목조건축의 질이 향상되고 소비자들에게 인정받음으로써 시장의 저변이 확산될 것이다.

우리나라도 목조건축 전문 건설업종 신설을 위해 한국목조건축협회(목건협)와 산림청, 건설교통부가 긴밀한 준비 작업을 진행 중이다. 현재 목조건축 설계자나 시공자 등이 가이드로 활용하도록 한국산업표준원에서 '경골 목조건축물의 시공표준(KS F 9002)'을 마련한 상태다. KS F 9002는 곧 경골 목조건축물의 준비에서 시공까지의 과정을 검사하도록 요구하고 있다.

경골 목조건축물의 품질 및 구조적인 안전성 확보를 위해 설계자나 시공자, 건축주 모두 반드시 확인 점검해야 할 사항이다. 앞으로 경골 목조건축물이 자리매김하려면 관심 있는 계획과 준비, 시공, 감리가 병행돼야 할 것이다.

건축구조 부재의 내화성능 표준(F-1611-1)
경골 목구조 벽 및 바닥·천장

국민의 경제 수준 향상과 쾌적한 주거 환경에 대한 욕구 증대로 경골 목구조(Iight-Frame Wood Structure)에 의한 주택과 교회 등의 건축물이 점차 증가하는 추세다. 경골 목구조는 북미에서 유래하고 발달한 것으로 '플랫폼(Flat-Form)공법' '2″×4″공법' 등으로 불린다. 벽체는 해설 【그림 1】과 같이 주로 38×89㎜ 또는 38×140㎜ 각재를 사용하며 400∼600㎜ 간격의 스터드 및 수평부재(윗, 밑 깔도리)로 뼈대를 만들고 그 양면에 합판이나 석고보드 등의 판재를 붙여서 구성한다

. 바닥은 해설 【그림 2】와 같이 주로 38×235㎜의 각재를 장선으로 한다. 장선 상부는 바닥 덮개 및 콘크리트 등을 타설하고, 하부는 석고보드로 마감함으로써 바닥과 천장을 구성한다. 경골 목구조의 구조 명칭은 해설 【그림 3】에 나타냈다.

현재 외국에서는 경골 목구조의 내화공법을 개발해 내화부재로 사용하고 있다. 그러나 우리나라는 아직까지 목재를 가연성 재료로 취급해, 내화를 요구하는 건축물의 구조 부재로는 사용을 제한하고 있다. 또한 건축법규에는 건물 화재시 인명 및 재산상의 피해를 줄이도록 주요 구조 부재인 벽과 바닥, 보 및 기둥은 불에 견디는 내화구조로 시공하도록 하고 있다. 이에 따라 콘크리트나 벽돌 등의 불연재료에 대해서는 내화구조로 예시하고 있으나, 경골 목구조는 내화구조로 예시하지 못하고 있는 실정이다.

KS F 9002 규격은 경골 목구조 벽과 바닥·천장 시스템의 내화성능을 확인하고 이를 표준화함으로써 동일 구조에 대해 사용자마다 각기 성능을 확인해야 하는 불편을 덜고 편의를 도모하기 위한 것이다.

경골 목조건축물의 시공표준의 주요 내용

적용 범위
경골 목구조 벽과 바닥·천장 및 지붕·천장 시스템의 구성에 따른 내화성능을 규정했다. 경골 목구조로 건축이 가능한 건축물의 규모 및 현행 관련 법 규정 등을 고려해 30분 이상의 내화성능을 요구하도록 했다.

인용 규격
경골 목구조를 구성하는 주요 구성 재료의 품질과 구조의 시공 표준 등에 대해 관련 한국산업규격을 인용했다.
용어 정의
이 규격에서 사용한 주된 용어는 KS F 1552(목재 표준 용어 - 목조건축)에서 정의한 것을 따르도록 했다. '소음방지 챈널'의 경우, 기존 한국산업규격에서 용어를 정의한 것이 없어, 다만 KS F 9002에서 '소음 챈널'로 표기했으나 표현의 모호성과 소음 방지를 목적으로 설치하는 점을 감안해 소음방지 챈널로 표기했다.

재료
경골 목구조의 구성 재료 품질은 한국산업규격에 적합하거나 동등 이상의 품질을 갖는 재료를 사용하도록 했다. 방화 석고보드의 질량은 내화시험시 사용한 것의 실제 질량 측정 결과에 따라 본체 【표1】의 질량을 갖도록 했다. 이 규격에서 장선 하부에 설치하는 소음방지 챈널은 소재나 모양, 크기 등에 대한 표준 규격이 없어, 이 규격의 제정을 위해 내화시험시 실제 사용한 챈널의 소재 및 모양, 크기 등을 바탕으로 규격화했다.

구조의 설계 및 시공
경골 목구조의 구조 설계 및 시공은 KS F 3020 및 KS F 9002를 따르도록 했다. 구조 설계시 허용 응력은 기준 허용 응력, 해설 【표1】의 적용 가능한 모든 조정계수를 감안해 결정하도록 했다. 조정계수에 대해서는 아직 한국산업규격으로 정한 것이 없어 한국건축표준설계기준에 의한 기준을 적용하도록 했다. 그밖에 KS F 3020(침엽수 구조용재)에 의한 침엽수 구조용재의 수종 구분을 해설 【표2】에 나타냈으며, 구조용재의 허용 응력에 대해 우리나라 및 미국(미국목조건축설계기준-National Design Specification-의 목구조 설계자료집-Supplement), 일본(농림성고시제600호)의 적용 기준을 해설 【표3∼5】에 나타냈다. 미국과 일본의 구조용재 허용응력은 Douglas-Fir(더글라스 퍼) 및 Hem-Fir(미국 솔송나무)에 한정했다. 한편, 석고보드용 나사못의 길이와 관련해 벽 부재의 경우, 화재 노출시 바닥 부재보다 휨 현상이 심하게 발생하므로 벽 부재의 석고보드용 나사못 길이는 바닥 부재의 석고보드 용 나사못 길이보다 더 긴 것을 사용하도록 했다.

경골 목구조의 내화성능
경골 목구조의 내화성능은 본체 4, 5에 따라 제작한 시험체에 대한 내화시험 결과를 바탕으로 했다.

벽
● 수종 선정 및 시험체 크기 : 시험체의 구조 용재는 국산재(낙엽송, 소나무)가 널리 보급돼 있지 않아, 등급 구분이 명확하고 국내에서 널리 사용되는 미국 및 캐나다산 Hem-Fir를 선정했다. 시험체 크기는 일반적으로 너비 3.0m, 높이 2.4m로 했다.

● 시험 규격 : 시험 규격은 KS F 2257-1(건축구조 부분의 내화시험 방법 - 일반 요구사항) 및 KS F 2257-4(건축구조 부분의 내화시험 방법 - 수직내력 구획부재의 성능조건)를 적용했다.

● 시험하중 산정 : 시험하중은 깔도리의 섬유 직각 방향 압축하중과 스터드의 축하중 중 작은 값을 기준으로 산정했다.

● 부재의 지점 조건 : 벽체 상단부에 바닥 또는 지붕이 얹혀지는 구조의 지점 조건에 대해서는 시험규격에 명확한 언급이 없다. 외국의 경우, 해설 【그림4】와 같이 Plain support로 하여 시험하나 본 내화성능 시험에서는 해설 【그림5】와 같이 부재의 구조학적인 지점인 Roller support로 하여 시험했다.

● 성능 표시 : 벽 부재의 성능은 내화시험 결과에 따랐으며, 다만 스터드 간격은 그 크기에 따라 400∼600㎜가 일반적으로 적용되는 것과 이미 제정된 KS F 9002에서 정한 스터드 간격 관련 사항을 감안해 600㎜ 이하로 표기했다. 외벽의 경우 내화성능은 옥내면을 가열하는 경우의 성능으로 했다.

바닥·천장 시스템
● 수종 선정 및 시험체 크기 : 시험체의 구조 용재는 등급 구분이 명확하고 국내에서 널리 사용되는 미국 및 캐나다산 Hem-Fir를 선정했다. 시험체 크기는 너비 3.0m, 길이 4.8m로 했으며 시험체의 경간은 4.3m로 했다.

● 시험 규격 : 시험 규격은 KS F 2257-1(건축구조 부분의 내화시험 방법 - 일반 요구사항) 및 KS F 2257-5(건축구조 부분의 내화시험 방법 - 수평내력 구획부재의 성능조건)를 적용했다.

● 시험하중 산정 : 바닥·천장 시스템의 시험하중은 단위 장선의 최대 모멘트에 의한 허용응력으로부터 유효바닥 단위면적(㎡)당 하중을 산정했다.

● 부재의 지점 조건 : 구조 부재의 양단은 Roller support로 보고 KS F 2257-5의 7.2.2에 따라 해설 【그림6】과 같이 지지대를 설치해 시험했다.

● 성능 표시 : 바닥·천장 시스템의 장선 간격은 석고보드의 너비를 고려해 406㎜로 시험했다. 바닥·천장 시스템에 대한 내화시험에서는 바닥 덮개는 두께 15㎜인 구조용 합판을 사용했으나, KS F 9002에 정합하도록 두께 18㎜ 이상의 구조용 합판을 사용했다. 장선 상부는 바닥 덮개 위에 경량 콘크리트, 시멘트모르타르 등을 포함한 콘크리트로 두께 40㎜ 이상이 되도록 했으며, 바닥 두께는 바닥의 차음구조와 관련해 KS F 9002의 5.7에서 정한 바에 따르도록 했다.

경골 목구조 내화시험 자료
경골 목구조 벽 및 바닥·천장 시스템의 구성별 내화성능과 관련해 방재시험연구원에서 1999∼2001년까지 3개년에 걸쳐 수행한 연구과제의 시험 자료를 정리해 해설 【표6】에 나타냈다.

바닥·천장 시스템 : 경골 목구조 바닥·천장 시스템의 구성별 내화성능은 【표7】에 정한 것으로 한다.

경골 목조건축물 구조부의 시공표준(KSF9002)

현재 우리나라에서는 경골 목조건축의 보급이 점차 확산되는 추세며, 경제 발전에 따라서 보다 나은 주거환경에 대한 욕구가 증가되면서 앞으로 그 수요는 더욱 증가될 것으로 예상된다. 경골 목조건축은 미국에서 개발·발전돼 온 공법으로 우리나라에 보급되기 시작한 지는 이제 10여 년이 됐으며 한국형 경골 목조건축공법으로 자리를 잡아가고 있다. 경골 목조건축물의 주요 구조부는 비교적 단면의 치수가 작은 구조 부재와 두께가 얇은 판재로 구성되기 때문에 부재의 품질과 치수, 간격, 등급, 못이나 철물의 선택, 사용 방법 등에 따라서 구조 성능에 많은 차이를 나타낸다.

최근에 국내에 보급되는 경골 목조건축물의 구조 시공에서 설계자와 시공자 및 수요자 사이에 서로 이해가 대립되거나 또는 시공자가 공법을 제대로 이해하지 못해 부실 시공됨으로써 수요자가 피해를 보는 사례도 발생하고 있다. 건축물은 사람의 생명과 재산을 보호하며 또한 주택 소유자에게는 가장 큰 재산이다. 때문에 그 안전성과 내구성을 확보하는 것이 무엇보다도 중요한 과제라고 할 수 있다. 경골 목조건축물의 안전성과 내구성 확보를 위해 최소한 필요 기준을 설정함으로써 설계자와 시공자 및 수요자 사이에 이해를 돕고 잘못된 시공으로 인해 발생할 수 있는 피해를 미연에 방지하려고 이 규격이 제정됐다.

적용 범위
이 규격은 단독주택, 공동주택, 기숙사, 노유자시설, 근린생활시설, 근린공공시설 등의 용도로 사용되는 4층 이하의 경골 목조건축물의 구조부에 적용한다.

세부 제정 내용
경골 목조건축물에 사용되는 재료와 기초 및 토대, 바닥, 내력벽·전단벽, 지붕·천장, 계단 등의 시공 방법에 대해 수록했다. 또 접합부의 시공 방법 및 차음, 방수, 방습 및 단열을 취한 시공 방법을 정했고 검사 방법과 기록 사항 등을 수록했다. 세부 제정 내용은 다음과 같다.

적용 방법
이 규격이 적용될 수 있는 구체적인 범위를 정했다.
인용 규격
정의
KS F 1552의 용어 정의를 따르도록 했다.

재료
가능하면 KS규격에 적합하거나 그 이상의 품질을 갖는 재료를 사용하도록 했다.

시공 방법
가능하면 현장에서 시행주의 시공 방법을 따르도록 했고, 주택의 안정성과 내구성 확보를 위해 필요한 최소한의 요건을 수록했다.

● 기초 및 토대 : 기초구조로 콘크리트구조 또는 조적조가 사용되도록 규정했으며, 토대에는 가압식 방부처리 목재를 사용하고 토대를 기초 구조에 고정시키는 접합에 주의하도록 했다. 기초 및 토대구조의 예시는 해설 【그림1】과 같다.

● 바닥 : 바닥 구조의 조건은 1층, 2층 및 3층의 바닥에 모두 적용될 수 있으며, 목구조 바닥 위에 40㎜ 두께의 경량 콘크리트 온수 난방이 설치되는 경우를 고려한 조건을 수록했다. 바닥구조의 예시는 해설 【그림2】와 같다.

●내력벽 : 내력벽 또는 전단벽 1층, 2층 및 3층의 내력벽 또는 전단벽 구조에 적용할 수 있는 기준을 수록했다. 벽 구조의 예시는 해설 【그림3】과 같다.

● 지붕 및 천장 : 이 규격에서 적용되는 규모의 주택 지붕 및 천장에 일반적으로 적용할 수 있는 기준을 수록했다. 지붕 구조의 예시는 해설 【그림4】와 같다. 지붕 서까래에서 귀서까래는 목구조 설계기준의 서까래 경간표를 그대로 적용할 수 있으나, 귀서까래의 경우에는 서까래 경간표를 적용하고 이를 이중 서까래로 설치하는 것이 안전하다.

● 계단구조 : 계단에 대한 기록을 수록다. 그 예시는 해설 【그림5】와 같다. 공동 주택의 경우에는 계단이 화재 전파의 중요한 통로가 되기에 실제 건축에서 계단부재의 방화·내화 조건 및 화염막이의 설치가 반드시 고려돼 한다.

● 접합 : 접합부 설명은 해설 【그림3】 경골 목구조의 구조 명칭 참조.

● 차음구조 : 공동주택에서 세대와 세대 사이의 경계는 반드시 차음 성능을 만족할 수 있는 구조로 시공돼야 한다.

● 방수·방습 및 단열구조 : 건축물의 목재 부재를 수분으로부터 보호하고 에너지 절약을 위해 건축물의 각 부분별로 필요한 수분 차단 방법 및 단열방법을 명시했다.

검사
시공 전, 시공 중 및 시공 후의 검사 사항을 수록했다.

검사기록서

검사 후에 검사 보고서 작성 내용을 수록했다. 또한 검사 기록서에는 다음 사항들이 포함돼야 한다.

a)일시 b)장소 c)검사자 d)시공자 e)설계자 f)검사결과 g)조치사항

이상이 산업표준심의회 심의를 거치고 한국표준협회가 발행한 '건축구조 부재의 내화성능표준 제1부 경골 목구조 벽 및 바닥/천장 (F 1611-1 : 2002)' 및 경골 목조건축물 구조부의 시공표준(KS F 9002 : 2001)에 대한 대한 주요 해설이다.

【표1, 2】는 설계자, 시공자 및 건축주가 꼼꼼히 챙겨야 할 사항들을 Check list로 만든 것이다. 田

■ 자 료 협 조 : 산업자원부 기술표준원 건설서비스과
■ 감수 및 도움 : 김양수(한솔목조주택 대표),정..(미국임산물 협회 건축부)
■ 정 리 : 박 일 기자