스크랩 콘크리트와 목조 장단점

[오늘]

콘크리트와 목조 장단점에 대해 설명드립니다.

 비교대상 구조에 대한 특성, 장점, 단점을 먼저 설명드립니다. 이는 기술적인 사실의 열거가 됩니다만 구조에 대한 이해를 위해 필요합니다. 하지만 모든 구조는 다 약간의 단점을 가지고 있기 때문에 구조를 잘 이해하는 기술자에 의한 시공이 중요하고 먼저 디자인에 부합하는 구조를 선택하여야 합니다. 복잡한 조형미를 가진 디자인은 철근 콘크리트가 불리하지만 구조 강성면에서는 유리하지요. 다음으로는 구조공사의 비용 측면에서 예산과 부합하는가와도 검토되어야 합니다. 정리하면 구조는 특성, 디자인, 비용. 적어도 세가지 측면에서 검토, 결정되어야 합니다.

(가) 철근콘크리트구조

1) 철근콘크리트구조의 정의

기둥, 보, 내력벽, 바닥 슬라브 등의 주요 구조부가 철근 콘크리트로 시공되는 일체식구조를 말한다. 철근은 인장력에 강하고 콘크리트는 압축력에 강하다. 또한 이들의 팽창계수가 유사하여 하나의 일체화 된 구조를 이룰 때 우수한 구조 성능을 발현하게 된다. 이러한 재료적 특징을 이용한 구조법이 철근콘크리트구조이다. 철근 콘크리트구조는 구조 강성이 크고 내구성, 내화성, 내진성, 차음성능이 좋으며 각종 중, 소규모 건물, 아파트, 빌라, 단독주택 등에 매우 보편화되어 가장 많이 적용되는 공법이다. 

2) 철근콘크리트구조의 특장점

가) 가장 보편화된 공법이며 구조 강성이 우수하다.

소비자들이 가장 많이 보았고 친숙한 공법이며 매우 단단한 물성으로 소비자에게 구조적인 안정감을 준다. 구조 전체가 일체화되어 구조적인 성능이 우수하며 풍압, 지진에 강하다. 그러나 어떤 공법도 마찬가지겠지만 잘못된 시공 관리는 균열이 발생하거나 심한 경우 붕괴되는 모습도 보았다. 이는 아무리 훌륭한 공법을 채택하더라도 정확한 시방에 의한 시공을 하지 않으면 아니 되는 가장 근본적인 이유이다.

나) 내구성, 내화성, 차음성능이 우수하다.

다른 공법의 소재에 비하여 가장 내구성이 좋다. 노출된 콘크리트는 산성비에 부식되는 경향이 있으나 내외장재로 매입되는 것이 대부분의 형식이므로 비, 바람 등의 풍화에 잘 견디고 오래 간다(노출 콘크리트공법을 적용 구조재료 자체를 의장적인 요소로 활용하기도 한다). 또한 내화성이 좋고 면밀도가 높아 차음성능이 우수하여 세대간 경계벽 적용에 유리하다. 그러나 층간 소음은 충격음에 의한 영향으로 발생하므로 방진의 역할을 위해서는 별도의 시공 방법을 적용하여야 한다. 참고로 소리의 전달 속도는 공기보다 고체에서 더 빠르다.

다) 재료의 구입 및 시공업체 선정이 쉽다.

앞서 말한바와 같이 가장 보편화된 공법이므로 시중에서 재료의 구입이 쉽고 시공업체(자)가 많아 가까이에서 시공사(자)를 선정하기가 좋다. 그러나 보편화된 만큼 경쟁이 치열하여 가격 졍쟁력을 위한 견적을 내는 경우가 많아 조금 더 비용을 지불하더라도 제대로된 품질관리를 수행할 수 있는 업체를 선정하여야 할 것이다. 부분 공정의 현장 경험만으로 전체 범위의 시공을 수행하는 경우를 많이 보게 되는데 이는 환자가 무면허 의사에게 진료를 받는 것과 다름 아니기 때문이다. 주택건축은 터파기와 구조체 시공에서부터 최종 마감과 하자예방을 생각하고 적절한 디테일(상세도)을 제시할 수 있는, 종합 관리 능력이 있는 지휘자를 시공사로 선정하여야 한다.

3) 철근콘크리트구조의 단점

가) 복잡한 디자인의 주택을 시공하기 어렵고 비용이 많이 든다.

요즈음 많이 요구되는 서구식 디자인의 주택을 소화하기에는 거푸집 조립, 철근 배근이 까다롭고, 경사가 심한 지붕의 형상을 만드는데 재료비와 목수 인건비가 많이 들어 오히려 비경제적이다. 형태가 비교적 단순하고 장중한 이미지를 낼 경우는 적합하나 시멘트 독이 장기간 발생한다는 이유로 친환경, 웰빙 중심의 전원주택 분야에서는 많이 사용하지 않는 편이다.

나) 습식구조로 일체화되어 난방비가 많이 든다.

소재의 단열성이 떨어지고 습식 일체형 구조로 건식 구조체 보다 난방부하가 커 난방비가 많이 든다. 또한 단열성능이 떨어지는 부분이 발생하기 쉬워 부분적으로 결로가 발생 할 수 있다. 또한 일정량의 수분을 포함하는 구조로 매우 차가운 소재이기도 하며 여름철에는 태양 복사열을 발산하는 축열기능도 하게 되므로 냉난방부하가 크게 된다.

다) 습식 구조물로 장마기간에는 쾌적한 실내환경을 만들기 어렵다.

철근 콘크리트도 어느 정도의 습도 조절능력이 있으나 목재에 비해 현저히 떨어지므로 여름 철 장마기간의 경우에는 실내가 눅눅하고 통풍이 잘 안되는 부위에는 곰팡이가 피기 쉽다. 지하 구조물은 통풍을 위한 Dry Area나 선큰 가든 등을 이용하여 쾌적한 실내 환경이 조성되도록 하여야 한다.

라) 주택 개조 또는 멸실시 분쇄 및 폐기물 처리가 어렵고 비용이 많이 든다.

다른 공법의 자재에 비해 강도가 커 분쇄가 어렵고 재활용되거나 소각처리가 되지 않아 폐기물량이 많고 위탁 처리시 비용이 많이 든다. 또한 소음, 비산 먼지의 발생과 이로 인한 민원의 발생 등 다른 공법보다 환경면에서 불리한 공법이다.

(나) 목구조

1) 목구조의 정의

기둥, 보, 내력벽, 서까래, 장선 등의 주요 구조부가 목재로 구축되는 가구식 구조를 말한다. 이때 적용되는 목재는 해당 부재의 구조등급에 적합한 규격의 단면형상을 지닌 건조된 구조목을 사용하여야 한다. 또한 구조적 성능을 확보하기 위하여 설계 하중 조건에 부합하도록 수종별, 규격별 부재의 단면 성능, 설치 간격, 보강 등 시공 매뉴얼에 입각한 시공이 되도록 하여야 하고 한국 주거생활의 문화적 특성이 되는 바닥 온돌난방 방식, 화장실 등 습식공간의 자유로운 물 사용을 위해 서구의 매뉴얼보다 보다 강화된 구조시공이 이루어져야 한다. 목재는 가볍고 가공성이 좋아 다양한 형태의 조형미를 표현하는데 유리하며 자연 재료로써 자체 습도 조절능력을 지니고 있어 쾌적한 실내환경을 유지하는데 도움이 된다. 따라서 웰빙 트랜드에 부합하는 구조로 도심지보다는 전원주택건축에 많이 이용되고 있다.

2) 목구조의 특징과 장점

가) 지진에 강하며 안전하다.

목재는 단위 중량당 인장강도나 압축강도가 철이나 콘크리트보다 능가한다. 목조주택은 건물전체가 가벼운 하중과 일체화된 구조로 이루어져 자체의 유연성질을 지님으로써 진동에 대한 저항력이 우수하여 외부로부터 충격을 흡수하는 능력이 뛰어나다. 이는 미국이나 94년 일본 고베지진에서 경량목조주택이 콘크리트에 비해 상대적으로 피해 발생율이 낮다는 조사결과로 증명되었다.

나) 내구성이 뛰어나다.

일반주택의 내구성이 30년 정도인데 비해, 목조주택의 내구성은 70년 내외로서 충실히 관리할 경우 수백 년까지도 유지가 가능하다. 우리의 전통 목구조건축물에서는 600년 이상 된 목조건물을 흔히 볼 수 있다. 고려중기에 건축되어 현존하는 최고의 목조건물인 부석사 무량수전이 아직도 우아한 자태를 유지하는 것은 이를 증명하는 것이다. 물론 이러한 내구성을 유지하기 위해서는 지속적인 유지, 보수와 화재예방에 유념하여야 하는데 현재 많이 사용하고 있는 목구조공법중 2×4공법은 유지, 보수가 편리하고 내화피복 및 방수피복이 되어지므로 내구성 확보에 보다 유리하다.

다) 구조재의 단열성능이 우수하다.

목재의 단열성능은 콘크리트의 4배, 벽돌의, 6배, 석재의 15배로서 그 자체의 단열 및 보온성이 뛰어난 건축재이다. 목조주택은 자체의 단열성이 우수하고 구조재료 사이의 중공은 단열재로 쉽게 설치되며, 개구부 주변과 부재와 부재의 접합부위는 밀폐성이 뛰어나 높은 에너지 효율성으로 에너지 비용의 절감을 가져 온다.

라) 변화가 많은 디자인을 잘 표현한다.

목재는 가볍고 가공성이 좋아 굴곡이 많고 복잡한 평면, 난이도가 높은 지붕의 시공에 적합하다. 이는 예전보다 소비자의 높아진 수준의 형태미를 표현하는데 시공성과 경제성 면에서 가장 우수한 방법이다.

마) 경제적이며 쾌적한 실내환경을 유지하는데 유리하다.

목구조로 구축된 주택은 벽이 얇기 때문에 내부면적을 최대한 넓게 활용할 수 있으며, 규격화된 저렴한 부재가 이용되고, 공사기간도 짧으며 연중 언제나 지을 수 있어 경제적이다. 주택의 등급에 따른 가격은 마감재의 질에 크게 좌우 되며 구조공법별 공사비는 단순 형태일 경우 사실상 경미한 차이를 보이는데 전원주택과 같은 소형이면서 복잡한 형태의 표현에 있어서는 철근콘크리트구조보다 단연 우수한 경제성을 가진다.

또한 목재는 자연적으로 습도조절능력을 지니고 있다. 목조주택에선 일정하고 최적의 습도를 유지하여 쾌적한 생활공간이 보장된다. 여름철 장마기간에도 목조주택은 쾌적한 실내 환경을 유지하는 반면 기타 구조는 높은 습도의 영향을 받는다.

바) 유지관리비가 적게 들고 보수가 편하다.

목구조로 구축된 주택은 외장재 및 도장재의 종류에 따라 시멘트 사이딩일 경우 5∼7년, 베벨드 사이딩일 경우 3년 정도 간격으로 한번씩 외부에 도장만 잘해주면 새 집 같은 느낌이 유지된다. 또한 단순한 도장방식을 사용하기 때문에 비용이 많이 들지 않고 공기가 매우 짧다. 단열성이 좋고 특별한 수리가 필요치 않아 유지관리비가 적게 든다. 보일러, 배관, 전기시설 등의 수명은 일반주택과 동일하지만 문제가 생겼을 때 쉽게 수리가 가능하다. 각부에 사용되는 자재는 수명기간 내에 해당부분만 해체하고 교체하면 완전하게 원상으로 복구할 수 있다.

사) 가소성 구조재료이지만 화재 위험성은 낮다.

사람들은 나무가 불에 타는 것을 알기 때문에 불을 피울 때 나무를 사용한다. 그래서 목조주택은 화재에 안전하지 못하다는 막연한 불안감을 가지고 있다. 그러나 화재 발생시에 안전성 문제는 구조부가 화염으로부터 보호되도록 하고 초기 화재를 진압 또는 안전하게 대피할 수 있는 구성이 되도록 하는 것이 중요하다. 목조주택은 내화피복으로 석고보드를 사용하고 화재차단 블록을 적용하여 화염을 차단 및 지연시키는 구성을 적용하고 있으며 화재발생시 유독 가스 발생 및 연소도, 화재 확산도가 낮아 초기 진압 또는 부득이할 경우 탈출 가능성이 높다. 오히려 화재 위험성은 구조재가 아니라 각종 실내 마감재의 연소로 인한 유독 가스의 발생, 연료 기여, 화염 전파가 위험한 것이다. 그러나 구조재가 연소 가능한 물질이므로 내화재료를 적용한 타 구조에 비해 내화성능은 상대적으로 약하다. 철근콘크리트구조도 일정시간이상의 화재에 노출될 경우 구조의 강도저하가 발생하여 재사용할 구 없게 된다.

3) 목구조의 단점

가) 보편화되지 않은 공법이라 전문 시공업체가 적다.

웰빙 트랜드와 경제성의 제고를 통해 전원주택분야의 목조주택의 수요는 매년 늘어나고 있지만 철근 콘크리트 주택에 비하여 수요가 작고 주택건축 시방관리를 제대로 익힌 기술 인력이 적다. 목조주택업체가 시중에 난립된 양상은 보이지만 실제 자체 설계, 구조적인 해석 능력과 최종 마감까지의 종합 기술면에서 능력이 검증된 전문 기술인력을 보유한 전문업체가 적고 협회차원의 제도적인 인증제도가 시행되지 않아 소비자의 시공업체 선정에 어려움을 주고 있다. 이를 보완하기 위하여 한국목조건축협회에서 제도적으로 설계 및 시공능력 인증제도를 준비하여 목조주택을 짓고자 하는 소비자에게 객관적인 시공사 선정 기준을 제시하도록 하여야 할 것이다.

나) 가구식구조로 변형에 대한 대비를 하여야 한다.

기둥, 보. 서까래와 같이 가늘고 긴 부재를 결합하여 구조를 형성하는 가구식 구조는 풍압, 지진 등의 수평력에 대해 약간의 변형이 발생하게 되는데 이는 실내외 마감재의 균열을 발생시킬 수 있으므로 접합부의 강성확보 및 보강과 단위 부재의 적정성 결정이 매우 중요하다. 또한 한국적 주거특성(바닥 온돌난방, 습식공간의 자유로운 물 사용 등)을 고려하여 서구의 시공 매뉴얼보다 더욱 강화된 구조 보강이 필요하며 이러한 시공의 품질관리를 위해 구조적 해석능력, 시공능력과 같은 기술력과 경험이 풍부한 업체가 시공하는 것이 바람직하다. 설계상의 외형은 같을지라도 내구적인 안전성을 확보하는 결과는 시공능력에 따라 차이가 나는 것이다.

다) 내화 피복시까지 화재예방에 주의하여야 한다.

목재는 가소성이므로 석고보드와 같은 내화 피복으로 매립 될 때까지 화재예방에 주의하여야 한다. 물론 공사중 안전관리는 시공사의 책임이므로 건축주가 걱정을 할 필요는 없다. 다만 원만한 입주를 위하여 모두가 화재뿐만 아니라 모든 안전사고에도 유의하여야 할 것이다. 또한 입주 후에도 전기 누전 등으로 인한 화재가 발생하지 않도록 제반 공정의 품질관리에 주의하고 사용자의 화재예방을 위한 노력도 필요한 것이다.