스틸하우스의 장단점과 모던스타일주택

[푸른숲]

스틸하우스

Ⅰ. STEEL HOUSE 란?

일반적인 큰 의미의 철강재를 주요 골조로 사용하는 모든 건축물을 STEEL HOUSE라고 말합니다. 즉, Steel Framed House 라는 의미입니다.

목구조의 주요구조재인 2" x 4"의 목재대신 1mm전후의 용융 아연 도금 강판을 C자형 경량형강으로 제작한 부재-스터드(STUD,수직재), 트랙(TRACK,수평재), 트러스(TRUSS, 지붕재)등으로 구성되며 건물의 주요 구조부에 개별 혹은 패널화한 형태로 스크류와 전동기를 사용하여 조립 시공하거나, 아울러 고층을 짓는 H-Beam등의 중량철골과 2.3mm 두께 이상의 경량철골을 광의의 의미로 포함시킬수 있읍니다.

Steel House는 미국, 일본, 유럽, 필란드, 호주 등 선진국에서 활발히 건축되고 있습니다.

Steel House는 내구성, 단열성 등에서 다른 구조재보다 우수한 장점을 가지고 있으며 시공이 간편하고 지진이나 화재 등 천재지변에도 뛰어난 안정성을 보장합니다.

각종 내외장 자재를 이용하여 내장과 외장을 마무리하여 세워지므로, 일반주택에 비해 내구성이 탁월하며 다양한 내외장재로 마감이 가능하므로 외관이 매우 아름답고 기능성 역시 월등합니다.

뛰어난 주거성능과 경제성, 환경친화적인 특성으로 기존 주택의 단점을 모두 보완할 수 있는 완벽한 미래형 주택입니다.

특히 미동부를 휩쓴 허리케인, 일본의 고베 지진이나 대화재 등의 재해 속에서도 그 건재함을 과시해 가장 안전한 주택으로 주목 받고 있습니다.

우리나라에서는 포항제철이 1996년 초 철강수요 확대 및 신개념 주택문화 보급 차원에서 스틸하우스에 대한 면밀한 검토를 마친 후, 다양한 연구 개발을 통해 전국적으로 보급이 확산되고 있습니다

스틸하우스를 지으려면 우선 stick-built 식으로 지을 것인지 아니면 panelizing 공법으로 지을 것인지를 결정한다. stick-built 방식의 스틸하우스는 2¨×4¨ 경량 목구조와 같은 구조방식이다. 우리나라에 도입된 것은 96년으로 아직 보급 초기 단계라고 볼 수 있다. 이 방식의 스틸하우스는 무엇보다도 내구성과 내진성이 강하다는 특징을 가지고 있다.

2. 최근에는 전원주택용으로 급부상중인 스틸하우스

최근 경제적이고 튼튼한 스틸하우스가 전원주택으로 각광을 받고 있다. 스틸하우스란 건물의 주요 구조재가 철강재인 모든 주택을 말한다. 스틸하우스는 기존의 목구조나 조적조, 철근-콘크리트 조를 대체하는 새로운 방식의 주택이다. 이와 같은 스틸하우스에는 두가지공법이 있다. 하나는 stick-built 공법이고, 다른 하나는panelizing 공법이다.

초경량 형강 골조 방식이 스틸하우스라고도 불리우는 stick-built 공법은 경우에 따라서stud-stick공법, stick-up 공법, 현장 조립식공법등으로 불리기도 한다. 스틸하우스의 본 고장인 미국에서는 메탈 홈 (metal home) 이라고 불리고 있다고 한다.

이 방식의 스틸하우스의 구조방식은 2¨×4¨ 경량목구조 방식과 동일하다. 다만 목재 대신 두께 1.0mm 내외의 'ㄷ'자형 아연도금 냉연강판을 구조재로 사용한다는 점만 다르다. 이를 스틸 스터드(steel stud)라고 하는데 두께가 얇아서 목재 스터드에 비해 무게가 2/3정도로 가볍다. 때문에 이 방식의 스틸하우스는 목구조나 조적도 등 기존의 주택에 비해 벽체가 얇아서 내부공간을 훨씬 넓게 쓸 수 있다는 장점을 가지고 있다.

반면 panelizing공법은 스틸하우스는 벽체를 공장에서 생산한 다음 공사현장에 반입하여 조립하는 주택을 말한다. panelizing공법의 스틸하우스는 별도의 기둥이나 보, 스터드 등을 세우지 않는다. 현장 축조식이 아니라 별체식 구조이기 때문이다. 대신 내벽력이 벽체가 건물의 하중을 지지한다.

이 벽체의 골조는 대개 방청도색한 두께23mm이상의 'ㄷ'자형 열연강판이나 아연도금한 두께 1.9mm내외의 냉연강판을 사용하여 짠다. panelizing 공법의 스틸하우스는 이처럼 창호까지 부착된 벽체를 공장에서 미리 만들고, 이를 현장에 반입한 다음 조립하여 짓는 스틸하우스를 말한다. 이 방식의 스틸하우스는 주요 구조재의 공장생산 과정에서 품질 관리가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

3.먼저 stick-built로 지을것인지 아니면 panel방식으로 지을것인지를 결정

스틸하우스를 지으려면 우선 stick-built식으로 지을것인지 아니면, panelizing 공법으로 지을 것인가를 결정한다. 앞에서 말했지만 stick-built방식이라고 보았을 때 철강재의 가격은 대략 10∼15%정도 뿐이라고 한다. 나머지는 마감재로 들어가는 비용으로 보면 된다.

한편 stick-built 스틸하우스의 경우 조적조나 목구조 등 다른 구조 방식의 주택에 비해 상대적인 노무비 절감이 가능하다. 스틸하우스가 다른 구조방식의 주택에 비해 시공 기간이 짧기 때문이다. 30평짜리를 기준으로 스틸하우스의 현장 총공사 기간은 대략 25∼3개월 정도이다. 조적조에 비해 약35%정도의 공기 단축이 가능하다고 보면 된다.

이를 근거로 했을 때 스틸하우스는 조적조에 비해 평당 약 6만2천원 정도의 현장관리비용이 절감된다고 볼 수 있다. 또한 전체 공사비에서 조적조에 비행 평당 약1만8천원 정도의 이자비용이 절감된다고 보고 있다. 이 밖에 벽체의 두께 감소로 인해 발행하는 가용면적 증대를 공사비 측면에서 풀어본다면 30평짜리 스틸하우스가 조적조에 비해 평당 약16만원 정도의 상대적인 비용이 절감된다고 알려져 있다.

한편 panel 방식의 스틸하우스는 80년대 중반에 개발된 스틸하우스 건축공법으로 현재 농어촌 주택 위주로 상당량 공급되어 있는 편이다.

이 방식의 스틸하우스이 가장 큰 장점은 무엇보다도 시공비가 저렴하다는데 있다. 1층짜리 panel식 스틸하우스의 경우 stick-built 스틸하우스보다 현장 총공사기간이 더 짧다. 이 때문에 공사비 절감요인이 발생하게 된다.

그런데 주택은 경제성도 중요하지만 내구성과 안전성도 중요하다. 무조건 건축비가 싸다는 조건만을 선택의 근거로 삼지 말고 여러가지 조건을 골고루 따져 보아야 한다.

4. 각 공정별로 진행사항을 미리 파악하고 확인한다.

목조주택과 마찬가지로 스틸하우스는 건식공법이다. 그랫 습식에 비해 공사기간이 짧다. 또한 스틸하우스의 자재는 경량이기 때문에 시공 성이 매우 뛰어나다. 목재와 비교했을 때도 스틸 자재는 경량이기 때문에 운반 및 현장제작이 매우 용이하다고 한다. 앞에서 말한 바와 같이 stick-built식 스틸하우스는 미국 목조주택의 시공방법을 스틸하우스에적용시킨 것이다. 우선 'ㄷ'자 형의 형강 스터드가 현장에 반입된다. 이 스틸 스터드는 냉간 성형 품으로 무게가 가볍게, 다루기 쉽다. 이 형강을 현장에서 절단하고 조립하여 주택의 뼈대를 세운다. 이때 절단된 부재들은 용접이나 볼트로 접합하지 않고 나사를 사용한다. 목재를 다룰 때 처럼 전동 회전 톱이나 전동 스크류 건으로 스틸을 자르고 나사를 돌린다.

일반적으로 stick-built식 스틸하우스의 경우 외벽 및 내력벽은 두께 1.0∼1.2mm정도의 스틸스터드를 사용하고 비내력벽에는 두께 0.8mm짜리를 사용한다고 한다. 스틸스터드의 고정은 기초 콘크리트 위에 골조 수평재인 하부트랙을 대고 앵커볼트로 한다. 이때 건축주는 별체를 세우기 전에 하부트랙에 앵커볼트를 끼울 구멍이 정확하게 천공되었는지 확인한다. 하중이 특이 집중되는 부분에는 스틸스터드의 개수와 두께를 증가시켜 보강한다. 벽체의 골조를 이루는 각 스틸스터드 간의 간격은 대략 45∼60cm 정도이다.

대개 3명의 기술자가 stick-built식 스틸하우스의 골조 1동을 세우는데 대략1주일 정도가 걸린다. 별체공사가 끝나면 목조주택과 마찬가지로 별체 바깥쪽에 석고보드나 OSB패널을 부착하고 방수시트를 댄다음 드라이비트나 사이딩으로 최종 마감한다. 한편 panel식의 경우 공장에서 벽체 단위로 생산되기 때문에 현장에서 이를 조립하는 것으로 집을 짓는다. 즉 공장에서 벽, 바닥, 지붕 시스템을 하나의 페널구를 이용하여 집을 짓는다. panel식 스틸하우스의 외벽고정은 외벽체가 세워질 자리를 따라 고정쇠판 위에 한다.

5.기존의 주택보다 스틸하우스가 좋은 점은?

주거용으로 개발된 스틸 프레임의 경우 중량이 가벼워 운반하기가 쉽다. 또한 자재를 대량으로 공장생산이 가능해 건축 단가를 낮출 수 있다. 그리고 자동차 부속품처럼 자재를 공장에서 일괄 생산하기 때문에 표준화 및 규격화가 용이하여 시공 기간과 건축 비용을 획기적으로 줄일 수가 있다. 또한 건축자재로서의 철은 썩거나 수축하거나 갈라지는 일이 없어 주택의 수명이 반 영구적이다.

6.스틸하우스는 화재나 지진 등의 자연 재해에 안전한가?

안전한 편이다. 스틸하우스의 스틸 프레임은 그 특성상 다른 건축자재에 비해 화재에 강하다. 예를 들어 미국의 경우 96년 서부지역에 대화재가 일어났을때 피해를 거의 입지 안은 주택은 스틸하우스가 유일했다고 한다. 지진과 태풍이 잦은 일본은 이에 대한 대책으로 스틸하우스 도입을 적극 추진하고 있다.

7.설계가 어려워 집을 디자인하기가 어렵지 않은가?

철은 다른 자재에 비해 재활용이 높은 편이기 때문에 자연 친화적이라고 할 수 있다. 그리고 건식 공법으로 지어지기 때문에 실내 공기가 쾌적하다. 또한 스틸하우스는 공법상 넓은 공간의 확보가 가능하다. 필요에 따라서 벽체를 옮긴다든지 없앨 수가 있다.

8.스틸하우스의 향후 과제

스틸하우스는 국내에서 처음 소개된 건식공법이다. 그런에 이에 따른 자재개발이 함께 이루어져야 하나 아직은 수요가 많지 않아 원활한 수급이 어려운 형편이다. 특히 골조시공에 필요한 부속철물(홀다운,스트랩 등)은 아직 수입에 의존하는 경우가 만다. 그리고 외부 마감재도 사용방법을 몰라 사이딩이나 드라이비트 등으로만 시공하고 있어 선택의 폭이 매우 좁다. 홀다운은 일부 업체에서 생산을 시작하였으므로 빠른 시일내에 국산 대체가 가능할 것으로 보인다. 그리고 기타 부속 철물류는 국내 생산보다는 수입품이 훨씬 저렴하기 때문에 이를 사용하는 것이 경제적일 것으로 보인다. 외부 마감재는 RIST에서 마감재 생산업체와 공동으로 디테일 개발연구에 포함시켜 시공요령 등을 보급할 예정이다.

앞으로도 포항제철에서는 누구나 쉽게 설계할 수 있도록 하기 위한 설계요령집 개발은 물론 현장감리지침과 접합방법, 단열 스터트, 신형상 트러스 등을 새로이 개발하여 보다 경제적이고 주거성능이 뛰어난 스틸하우스로 발전시켜 나가기 위한 노력을 계속 할 계획이다.