친친디 프로젝트 집짓기 X 파일 - 목조주택 내진설계, 그것이 알고 싶다!

[전통문양]

목조주택 내진설계, 그것이 알고 싶다!

 친친디 프로젝트 집짓기 X 파일 _ 번외편

지난 9월, 경주에서는 1978년 계기지진 관측 이래 가장 높은 수치인 규모 5.8의 지진이 발생했고,이후에도 여진이 계속되어 우리나라도 더 이상 지진의 안전지대가 아님을 실감할 수 있었다. 독자들의 궁금증을 대신해 주택의 내진 설계 전문가를 찾았다.

국토교통부 자료에 의하면, 국내 건축물의 내진설계(지진에 견딜 수 있는 구조물의 내구성)율은 지역별로 크게 차이가 났다. 비교적 최근에 조성된 도시인 세종(50.8%)과 울산(41%), 경남(40.8%)은 내진설계율이 높았지만 이미 대도시로 조성된 지 오래된 부산(25.8%), 대구(27.2%), 서울(27.2%) 등의 내진설계율은 낮았다. 부산의 경우 전체 건축물 중 42%가 건축법상 내진설계 의무규정을 적용받지 못하는 건축물이며, ‘단독주택 내진율은 2%도 안 된다’는 보고는 쉽게 지나치기 어려운 부분이다. 국내에 주택내진설계 전문가 역시 찾기가 쉽지 않은 상황. 그래서일까? 친친디로 내진설계에 관한 많은 문의가 이어졌다. 실제 일본식 주택설계 프로젝트가 온라인 카페에 공개되어 있었기 때문이다. 친친디에서도 내진설계에 대한 리서치가 진행됐고, 이 과정에서 홍익대학교 건축공학부 김유석 교수의 자문을 받을 수 있었다.

김교수에 따르면, 이번 경주에서 발생한 규모 5.8의 지진 시 보고된 최대 진도(Modified Mercalli Intensity, MMI)는 6으로, 이는 일본 기상청 진도계급인 JMA진도로 환산할 경우 진도 4에 해당한다. 장기간에 걸쳐 축적된 일본의 지진피해사례에 의하면, 현행 일본 건축기준법에 의해서 내진설계된 건물은 진도(JMA) 7에도 붕괴되지 않고, 진도(JMA) 5의 지진동에 대해서는 특별한 보수가 필요 없을 정도의 손상이 발생되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 만약 일본의 내진설계 기준을 한국의 건물에 그대로 적용할 경우, 우리나라 진도 기준으로 11~12에 해당하는 지진동에 대해서도 붕괴 방지의 내진 성능이 확보 가능하다는 의견을 피력하였다.

그렇다면 일본식 주택의 내진설계는 과연 어떻게 진행되고, 현장에서 적용될 수 있을까? 친친디 프로젝트는 현재 1호 산청, 2호 여주, 3호 양산, 4호 창원, 6호 군산, 7호 수원, 8호 칠곡, 9호 성주, 10호 원주, 11호 원주까지 총 10개 현장이 진행 중이다. 이중 일본 도쿄 대학원에서 건축공학을 전공하고 실제 일본에서 건축가로 활동한 바 있으며 친친디 3호 <모녀의 황혼> 설계자인 <프로젝트천 건축연구소>의 장진희 소장에게 일본식 내진설계에 관한 구체적인 자문을 구했다.

목조주택은 지진에 안전할까?

목조는 크게 중목구조(기둥보방식, 재래축조방식)와 경량목구조(2×4, 2×6구조)로 분류할 수 있는데, 친친디 3호는 일본식 내진설계가 적용된 중목구조다. 3호 주택은 금번 지진 발생으로 인해 언론에 종종 보도된 바 있는 양산 지역에 시공될 예정이기도 하다.

일본의 경우 내구성, 내진성 등을 고려하여 전통적 축조방식인 중목구조가 주류를 이루고 있다. 그보다 저렴하고 시공방법이 간단한 경량목구조가 근래 북미에서 들어와 일본에서도 정착 단계에 접어들었다. 일본에서는 벽량설계에 따라 중목구조와 경량목구조 모두 내진설계가 가능하고 이를 적용하여 건축 시공을 한다. 다만, 국내에는 아직 목구조 내진설계 전문가가 없는 실정이기 때문에 일본에서처럼 시공되는 사례는 찾아보기 힘들다.

지진 발생시 건물을 지탱하는 내력벽

중목구조 주택은 지진이나 태풍에 의해 건물에 가해지는 힘을 구조 전체에서 부담하는 것이 아니라 그 중 ‘내력벽’이라 불리는 부분에서 부담하고 있다. 기둥이나 대들보를 굵게 하거나 기둥이 많으면 건물은 튼튼하다고 생각할 수 있지만, 지진이나 태풍의 힘에서 건물을 지탱하고 넘어지지 않도록 하는 것은 기둥이 아니라 내력벽이다.

내력벽은 기둥과 기둥 사이에 사선으로 연결된 부재(가새 또는 브레이스)를 대거나 판재 자체가 그 역할을 담당하며 지진이나 태풍 때 생기는 횡력을 견디어 건물이 붕괴하는 것을 막는다. 가새(브레이스)는 그 부재의 크기에 따라 두 가지 종류가 있으며 짜는 방법도 외가새와 쌍가새(X형)가 있어 총 4가지 강도(배율)를 가진 내력벽을 만들 수 있다. 이 밖에 경량목구조(일본에서는 단열기준이 우리나라보다 낮기 때문에 2×4공법을 주로 쓴다) 등에는 구조용 합판을 내력벽으로 사용하는 방법도 있다. 가새와 구조용 합판을 병용하는 경우도 있어, 적절한 장소에 배치해 내진성을 확보할 수 있다.

면재내력벽

가새를 사용한 내력벽과 달리 구조용 합판 이외에도 다이라이트, OSB, MDF 등으로 면 형태의 내력벽을 만들 수 있다. 각각 규정된 못을 규정된 간격으로 박아 가새처럼 활용한다. 현재 우리나라에서는 주로 OSB가 사용되고 있고, 친친디 3호 역시 이와 유사한 방법을 사용할 계획을 갖고 있다. 가새는 기둥과 기둥 사이에 대각선으로 들어가기 때문에 이 부분에는 단열재를 충진하기 어려워 벽체 단열 성능이 떨어질 수 있다. 단열성을 중시하는 건축회사에서는 외벽에 구조용 합판 등을 사용한 면재내력벽을 선호하기도 한다.

내력벽의 위치

내력벽을 아무리 넣어도 내력벽의 균형이 나쁜 건물은 붕괴할 수 있다. 일본에서는 한신대지진 이후 개정된 건축기준법으로 내력벽의 균형을 체크하는 법률이 시행되고 있다. 이에 따라 설계자와 목수의 경험으로 넣었던 내력벽도 인허가 시에 그 계산서까지 첨부하여야 한다.

기둥의 접합 철물

내력벽을 넣어도 지진이 발생하면 기둥에는 위로 올라오려는 힘이 가해져 토대나 대들보에서 기둥이 빠지려고 한다. 기존 홀다운 철물을 기둥과 토대 접합부에 넣어 보강하는데, 역시 한신대지진 이후 개정된 건축법에는 접합 철물에 대한 규정이 더욱 강화되었다. 내력벽의 배치나 강도에 따라 접합 철물을 선정하는 기준이 마련되고, 지금까지 목조 3층에만 적용되었던 접합 철물 규정이 2층 목조주택까지 확대 적용되고 있다.

못의 중요성
폭 90㎝ 벽에 두께 9㎜의 구조용 합판(2급)을 붙인 외벽에 못을 박는다고 생각해보자. 못 1개가 부담할 수 있는 힘은 약 39㎏이다. 수평 방향에 100㎜ 간격으로 못을 치면 상하 총 20개의 못이 있기 때문에, 780㎏ 정도의 힘에 대항할 수 있는 힘이 생긴다. 마찬가지로 수직방향 100㎜ 간격으로 높이 2.7m의 부분에 못을 치면 좌우로 56개의 못을 치기 때문에, 2,184㎏의 힘을 부담할 수 있다. 지진력(구조물에 작용하는 힘)에 대항하는 힘은 못을 박은 개수로도 계획할 수 있다.

내진성 체크포인트(일본 건축 법규)

내진성은 내력벽의 양, 내력벽의 균형, 지내력(N값) 계산서에 의한 기둥 접합 철물을 확인하여야 한다.

일본에서는 주택 매매를 할 때 ‘주택품질확보 촉진법’에서 정한 ‘품질표시증서’를 첨부하도록 하고 있는데 그 중 내진등급 내용이 포함되어 있다. 우리나라의 그것과는 기준 자체가 다르다. 물론, 내진설계를 하면 그에 해당하는 설계비와 더불어 시공비도 비싸진다. 하지만, 일본에서는 이 부분이 건축물 준공의 필수 조건이다. 친친디 3호의 경우 건축주가 과거 일본에서 보았던 주택에 대한 향수로 일본식 주택을 원했기 때문에 설계부터 일본에서 활동했던 건축가를 선정했다. 덕분에 일본식 주택의 내진설계가 주택에 반영되어 있었고 건축주 역시 이 사실을 알고 지진에 대한 근심을 덜 수 있었다. 겉모습만 일본식 주택을 흉내낸 것이 아니라 일본식 주택의 기능적인 장점을 적용하여 시공을 준비한 것에 대해 서로 간의 신뢰는 더 높아졌다.

기존에 내진설계를 하지 않았다 하더라도 사후에 목구조 내진설계를 별도로 진행하여 시공 시 우리나라 실정에 맞게 적용할 수 있다. 일본식 내진설계에 관한 더 자세한 정보는 친친디 온라인 카페와 홈페이지를 통해 제공된다.

친친디 소식 : 집짓기 세미나 전국 투어, 그 뜨거운 현장

(좌) 부산 벡스코 경향하우징페어 세미나 현장, (우) 서울 코엑스 세미나 현장 

친친디의 <절대 손해 안 보는 집짓기 노하우 72가지> 세미나. 지난 4월, 2016 제주 ICC에서 개최된 경향하우징페어를 시작으로 8월 서울 코엑스 경향하우징페어, 9월 부산 벡스코 경향하우징페어, 대구 엑스코 경향하우징페어에 이르기까지 전국 투어 세미나를 개최했고, 수많은 건축주들이 현장에서, 또 인터넷과 모바일 VOD로 함께했다. 친친디가 처음 이 주제로 세미나를 한다고 했을 때 주변 사람들은 반신반의하는 눈빛으로 바라보았다. 우리 역시 ‘과연 건축주들이 얼마나 관심을 가져줄까?’하는 우려 속에 시작했지만, 이후의 세미나에서는 좌석이 가득 차고 서서라도 듣겠다고 대기하는 기현상이 벌어져 주최 측도, 행사 스태프도, 우리도 당황했다. 그렇다. ‘세상에 싸고 좋은 집’은 없다. 하지만 그들이 원하는 ‘싸다’는 의미를 현실로 구현하기 위해 집짓는 과정에서 발생할 수 있는 소통의 시행착오를 최소화함으로써 이른바 ‘손해’를 줄일 수 있다면 역설적으로 그들이 원하는 싸고 좋은 집을 짓는 방법은 존재한다는 논리를 푼 것이 적중했다. 어린 아이를 달래가며 메모에 여념이 없었던 엄마 건축주부터 백발이 성성한 할아버지 건축주까지. 집짓기에 대한 뜨거운 관심을 보며 친친디는 다시 한 번 그들의 꿈을 제대로 응원하겠다고 다짐한다. 문의  1599-4217  http://cafe.naver.com/chinchind1 www.친친디.com

글_  주택문화칼럼니스트 서동원(친친디하우스 프로젝트 사업총괄), 건축가 장진희 (프로젝트천건축연구소 소장, 세종대 건축공학과 겸임교수)>

구성_이세정

출처 월간 전원속의 내집 2016년 10월호 / Vol.212

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[크림드러머]

전통 한옥 의 목구조가 지진에 강할 것 같은데 어떤가요?..

[천안성전]

.^*^ 잘보고갑니다.^*^