목조주택의 화재에 대한 안전성

[목가연]

1.목조주택의 화재에 대한 안전성

주택에서의 화재에 대한 안전성의 개념은 종종 불연성과 혼돈되어 사용되고 있다. 건축물에서의 화재는 어떤 구조(목조, 콘크리트 및 철골)에서든지 그 발단이 건축물 내부의 가연성 재료들로부터 시작된다. 화재사고에서 보면 구조재료의 불연성 여부가 중요한 것이 아니고 인명피해의 대부분이 건축물 내부의 가연성 재료의 연소에 따른 유독가스 및 연기의 발생에 의한 것임을 알 수 있다. 화재에 대한 안전성은 사람이 피할 수 있는 시간 동안의 화재 확산지연 그리고 건축물의 붕괴방지를 의미한다.

목재의 연소, 나무가 불에 타는 데에는 몇 가지의 단계를 거쳐야 한다. 먼저 나무의 온도가 올라가면 나무 내부의 물이 끓기 시작하고 물이 증발되며, 온도가 더욱 올라가서 섭씨 약260도에 달하면 나무의 탄화가 시작된다. 온도가 더욱 증가하면 나무의 증류에 의한 휘발성가스의 발생이 시작되며 온도가 섭씨 약 400도 이상에 이르면 이 휘발성 가스에 불이 붙고 탄화된 부분의 탄소 성분이 공기 주의 산소와 결합하여 열과 빛을 내고 CO가스를 발생시키며 연소되는 것이다.

목재의 탄화속도는 4면에서 열을 받는 경우에 매 분당 0.6~0.7mm로 미국에서 화재발생시 건물 내부의 사람이 안전한 곳으로 피신하는 데에는 약 30분의 시간이면 충분하며 일반적으로 건축규정에서는 주거용 건물에 30분위 내화성능을 요구하고 있다.

외부에 내화성이 있는 재료는 일반적으로 석고보드를 사용하는데 미국과 일본의 경우에는 두께 12mm이상의 석고보드를 사용하는데, 1시간 이상의 내화구조를 인정받고 있다. 따라서 주택의 구조부분은 사람이 피신하고 진화하기에 충분한 시간 동안 그 기능을 유지할 수 있게 된다. 경골구조의 화재에서는 여기에 덧붙여서 밀폐공간의 개념이 중요한 역할을 한다. 주택 내의 한 방에서 발생한 화재는 문과 창문이 닫혀 있다면 인접한 다른 방으로 번지기 전에 방 내부의 산소부족으로 인하여 저절로 진화될 것이다.

경골구조의 골조에 보막이가 사용되는데 이는 구조성능의 향상뿐만이 아니고 화재시에는 불길이 이 공간을 타고 번지는 것을 막아주는 화재 번짐막의 역할을 담당한다. 화재발생시에 특별한 위험이 크다거나 화재안전성이 아주 높게 요구되는 건축물에서는 내화처리 목재를 사용할 수 있다. 내화처리약제는 종류에 따라서 탈수작용, 가스작용, 피부작용, 흡열작용, 방열작용 및 단열작용 중 한가지 또는 몇 가지의 복합작용에 의하여 화재에 대한 저항성을 제공한다.

약제의 주입방법은 도포 또는 침지에 의한 방법과 가압식 주입법이 있으며 처리방법은 도포 또는 침지법이 쉽고 간단하나 내화효과는 가압식 주입법이 월등하다. 따라서, 건축물에서는 구조부재의 불연성보다는 구조적인 안전성, 그리고 화재의 확산지연 및 방지가 중요한 요인이며 이러한 측면에서 본다면 목조건축물들은 뛰어난 내화성능을 지니고 있다.

2.목재와 수분과의 관계

습한 지하실의 경우에는 상대습도가 높아 수분 응축이 일어나기 쉽고, 목재 표면에 곰팡이 서식을 용이하게 하며,생활공간에서는 난방에 의해 상대습도가 높은 경우에는 목재의 함수율이 증가하여 목재의 팽창을 가져온다. 이러한 목재의 수분 변동은 생활공간에서 중요한 역활을 한다. 즉 목재는 여름에 습도가 올라가면 수분을 흡수하고 건조한 겨울에는 수분을 발산하여 주택내부의 수분을 조절한다.

예를들어 설명하면 한 채의 목조주택을 지을경우 약 4.5톤의 목재가 필요한데 1월과 7월의 함수율 차이를 10%로 가정하면 약 450kg의 물이 습도를 조절하게 되는 것이다. 이것이 목조주택을 선호하는 이유중의 하나이다.지붕공간 (다락방 포함)은 상대습도 및 함수율이 지하실 보다 더 크게 변하지만 단열 및 환기장치를 하여 다른 공간에 영향를 미치지 않도록 조치하여야 한다.

목재는 함수율의 증가에 따라 팽창하기도 하고 함수율의 감소와 함께 수축하기도 한다. 함수율의 정확한 조절은 목재의 정확한 치수가 요구 될때 대단히 중요하다. 목재의 수축은 목재의 새포벽에 존재하는 결합수의 감소에 따라 세포벽 두께가 감소하므로 발생한다.
세포 내강의 자유수가 없어지고 세포벽에는 모든 결합수가 남아 있는 상태를 섬유 포화점이라 한는데, 건조를 하더라도 이 섬유포화점에 도달하기 까지는 목재의 수축이 일어나지 않는다. 섬유 포화점은 일반적으로 함수율 30%를 기준으로 삼는다. 예를 들면 함수율이 15%라면 총 수축율의 1/2이 정도가 일어나며 함수율6%에서는 총 수축율의 24/32가 수축하게 된다. 이는 감소된 수분의 체적과 거의 같다. 일반적으로 목재 수축율은 접선방향>방사방향>섬유방향의 순이다.
결합수의 양이 감소함에 따라서 목재의 강도는 증가하는데 이는 함수율의 감소가 세포벽의 경화와 목질의 양을 증가시켰기 때문이다.

3.나무로 집 지으면 좋은점

뜨거운 태양과 무더운 습기가 온몸을 감싸는 여름, 서향의 바깥벽은 손을 대기 힘들 정도로 뜨겁고, 집안의 거실벽은 저녁까지 따뜻한 온기를 내뿜습니다. 지붕에서는 작열하는 태양을 맞아 아지랑이가 피어오르고 집안은 하루에 서너 번 등목을 해야 할 정도로 덥습니다. 이것은 아파트가 일반화되기 전에 대부분의 성인들이 겪어야 했던 여름철 풍경이었습니다.
요즘은 에어컨이 보급되어 계절에 관계없이 실내기후를 조절할 수 있지만 실내가 밀폐되어 두통이 생기거나 여름감기에 걸리는 경우가 많습니다. 그러면 실내를 밀폐시키지 않는 자연적인 기후조절 방법은 없을까요? 목재공학자들은 목재로 집을 지으면 이러한 고민이 어느 정도 해결될 수 있다고 말합니다.
목재로 집을 지었을 때 좋은 점을 설명해 보겠습니다.

목재는 단열효과가 매우 큰 건축재료입니다. 목재를 현미경으로 자세히 관찰하면 무수히 많은 세포 안에 공기층이 겹쳐져 있어 공기에 의한 단열효과가 매우 큽니다. 이러한 단열구조는 다른 건축재료에서는 찾아볼 수 없으며 살아있는 생명체인 나무만이 가지는 특성입니다.

또한 목재로 집을 지으면 벽체와 벽체 사이에 단열재를 설치하여 실내공간을 축소시키지 않고도 적은 비용으로 쾌적한 환경을 제공하는 단열성능을 나타내게 됩니다. 이러한 단열성능을 나타내는 실온변동비(외부 온도의 하루변화량에 대한 실내온도의 하루 변화량의 비)는 목재가 콘크리트, 흙, 벽돌은 물론 유리섬유, 스티로폼 등의 단열재보다 우수하며 주택에 목재를 많이 사용할수록 실내온도의 변동폭은 더 작아지게 된다고 합니다.

목재는 다른 건축재료와 달리 습도를 조절해 줍니다. 여름에 습도가 높으면 체감온도가 상승되어 불쾌감을 느끼게 되며 인체활동이 둔화됩니다. 또한 과다한 습기는 곰팡이 발생이나 가구·가전제품의 수명에 영향을 줍니다. 겨울에 난방으로 실내공기가 너무 건조하면 코와 기관지의 점막에 손상을 가져올 수 있습니다. 그러나 목재 1㎥는 면적 25.7평의 실내 습도를 약 10% 낮추어 사람이 쾌적하게 느끼는 상대습도 60% 정도를 유지해 주는 최상의 건축재료입니다. 이는 목재는 공기보다 수분 보유능력이 80배 높고, 건조된 목재는 일반 건축재료보다 수분보유 능력이 10～18배 높아 실내에 습도가 높아지면 습기를 흡수하고 습도가 낮으면 습기를 방출하기 때문입니다.

또한 목재는 사용 중에 먼지의 발생이 적고, 목재의 미세한 공극이 먼지 등의 미세한 부유물질을 흡입하여 공기 중의 먼지 농도를 낮추어 주는 효과를 나타냅니다.
이에 비하여 콘크리트는 먼지를 흡입하지 못하며 사용 중에 외부 마찰로 미세한 가루가 계속 발생함으로써 먼지의 농도를 증가시키게 됩니다. 목재에서는 방사성 물질인 라돈이 콘크리트보다 적게 나옵니다. 목조주택에서의 라돈 농도는 연중 3∼2Bq/㎥이지만 콘크리트 주택에서는 25∼46Bq/㎥로서 목조주택보다 2배 이상 농도가 높다고 합니다.
일반적으로 무기 재료인 흙, 시멘트, 돌, 등에서 방사선의 방출량이 많으며 유기재료인 목재는 방사선 방출량이 매우 낮다고 합니다. 연구에 의하면 건축구조상 외부로부터의 소음은 콘크리트 건물이, 위층으로부터의 충격음은 목조건물이 더 많다고 합니다. 그러나 목재는 소음을 흡수하고 콘크리트는 반사작용을 하며, 목조건물이 콘크리트보다 실내음의 잔향이 적어 목조건물의 만족도가 오히려 높다고 합니다.

예를 들면 건물 안에서 발생한 음의 잔향시간은 목조건물이 0.2～0.4초로 짧고 콘크리트 건물이 0.4～0.6초로 깁니다. 흡음률은 목조건물이 0.25～0.30으로 높고 콘크리트 건물이 0.01～0.03으로 낮아 목조건물이 소음을 흡수하는 성능이 높은 것으로 인정받고 있습니다.

4.전통한옥 짓기

수천년을 이어져 내려온 우리나라의 대표적인 집은 한옥입니다. 건축물로서의 우수성과 미는 세계의 건축가들로부터 찬사를 받고 있습니다. 한옥의 구조와 멋에는 주택문화에 중심 역할을 할 수 있는 비밀들이 숨겨져 있습니다. 수 백년이 지나도 튼튼히 서있는 우리나라의 전통가옥은 수명이 몇십년밖에 안되는 콘크리트 건물과는 비교할 수 없는 내구성을 지니고 있습니다.

용마루와 추녀 및 서까래의 곡선의 아름다움은 직선과 삼각형으로 지은 서양 건축물이 도저히 따라올 수 없는 멋입니다. 직선과 각은 사람의 마음에 중압감을 가져다 주지만 한옥은 어머니의 품처럼 사람을 포근하게 감싸줍니다.

그리고 적절히 냉난방의 조화를 이룬 온돌과 마루의 구조는 세계에서 유래를 찾아 볼 수 없는 모습입니다. 사계절의 자연을 거스르기 보다는 순응과 함께 더위와 추위를 이겨내는 지혜를 담고 있습니다.

온돌의 우수성은 보일러의 편리성에서는 떨어질지 모르지만 기능면에서 그 어떤 난방보다 뛰어납니다. 하루의 피곤함을 잊고 다음날 일터에 가뿐히 갈 수 있는 온돌의 장점은 달구워진 구들과 황토 바닥은 밤새 원적외선을 다량 방출하여 사람의 몸을 최상의 컨디션으로 만들어줍니다.

■ 전통한옥 기초공사

1. 기초공사

모든 건물에 있어서 기초는 참으로 중요한 공정이다. 다른 공정에서는 혹 하자가 발생하면 보수작업이 가능하지만 기초공사의 부실로 인한 보수작업은 난감하고 어려운 일이다. 설마 하는 방심과 오만으로 지반이 침하되고 문들이 닫히지 않는 가벼움에서 건물이 기우려 지는 등, 손 쓸 수 없는 무거운 하자가 발생된다. 하여튼 기초공사만은 지출이 늘어나도 튼튼히 하고 볼일이다.

2. 집터 닦기

집의 좌향에 맞춰 낮은 곳은 석축 등을 쌓아 흙을 메워 돋우고 높은 곳은 깍아 내려 편편하게 만들고, 달고(돌멩이나 통나무에 여러 갈래 줄을 걸고 여러 사람이 들었다가 놓으면서 땅을 다지는 기구)또는 굴삭기 등으로 단단하게 다진다. 성토를 많이 해야 하는 집터라면 2~3년전에 터 닦기를 해놓고 비, 바람을 맞히며 자연적으로 다져지기를 하는 것이 좋다.

▶ 집터의 겉 흙을 긁어내고 네모 바르게 1자2치(36㎝)정도의 깊이로 파내었다가 그 흙을 잘게 부수어 다시 본래대로 메우고 다음날 아침 그 자리의 흙이 불룩 솟아 있으면 吉하고 꺼져 있으면 구한다. (증보산림경제 복거조)

▶ 새로 집터를 잡을 경우 산이 거칠고 수목이 울창하면 마땅히 개황법을 써서 잘라 내야 한다. 3년 뒤에 뿌리가 썩으면 파낼 것이나 3年을 기다리지 못하는 경우라면 뿌리 둘레를 2∼3척 깊이로 파내어 서린 뿌리를 완전히 제거해야 한다.

3. 좌향 보는법

건물의 중심점에 패철을 수평으로 놓는다. 패철의 자석이 남과북을 향해 멈추도록 가만히 기다린다. 자석이 남과 북을 가르키면 패철을 돌려 子와午의 연결선이 자석의 남과 북의 글자와 일치 시킨다. 건물 후면의 중심점을 정한다. 패철 24방위중 건물 후면의 중심점과 가장 가까운 방위가 좌가되고 그 반대편이 향이된다.

적심돌 지정 - 주춧돌 밑에 큰 돌을 놓고 다진 다음 주춧돌을 놓는 방식(잡석 지정)
입사지정 - 무른 땅을 파내고 모래를 넣은 다음 물을 뿌려 다진다. 지하유수가 있을 때에는 모래가 씻겨 내릴 우려가 있다. 모래 보다는 작은 자갈(콩자갈)다짐이 더 좋다.
판축 - 주추를 놓을 지점의 땅을 파내고(생땅이 나오는 깊이,또는 동결선 까지),15㎝정도의 잡석을 깔아 다진 다음 좋은 백토를 10㎝가량 깔아 다지고 잡석을 15㎝가량 깔고 그 위에 흙을 깔아 다지는 방법을 거듭하는 방식
장대석지정 - 주요한 건물등에 사용하는 방법으로 땅을 파내고(3척가량) 단면이 1척정도 되는 장대석을 우물정자로 나란히 놓아 쌓아 올리는 방식

4. 주춧돌

자연석(호박돌,덤벙추초);둥글 넓적한 자연석으로 밑면이 편편하고 상면이 움푹 파이지 아니한 것이 좋다.
원형석 - 대리석을 기둥의 치수에 맞게 가공하여 사용하는 주추,연꽃등 조각이 있는 것과 없는 것으로 구분된다.
사각석 - 사각기둥에 받쳐지는 주추

■ 전통한옥 목조공사

1. 육송

전국에 자생하는 소나무 과의 상록 침엽수로서 탄력이 풍부하고 내습성이 강하며 가공이 쉬워 우리나라에서 가장 이상적인 건축재라 할 수 있다.
적송,금강송 - 표피가 붉은 색을 띠는 소나무. 가장 널리 사용되며 우리나라 환경에 가장 적합한 건축재

춘양목 - 궁궐을 지을 때 사용했다는 경북 영주, 춘양 등지에서 자생하는 질 좋은 소나무로 곧고 굵으며 속이 단단하고 붉은 색을 띠어 구조재와 의장재로 쓰기에 가장 좋다.

황장목 - 몸통 속 부분이 누런 색을 띤다는 소나무로서 임금, 왕족의 관으로 사용했다는 질 좋은 소나무, 조선시대에는 이 나무를 보호하기 위해 황장목이 자생하는 산을 封山으로 지정해 함부로의 벌목을 금지 시켰다.

2. 훈송

심재가 붉은색을 띠는 양질의 잦나무, 무절의 나무를 가려 고급 창호재로 쓴다.

전나무 - 잦나무와 비슷하나 열매가 없다. 일본 형목과는 다르다. 산록과 골짜기의 비옥한 땅에서 잘 자라며 전나무 특유의 향기가 있다. 소나무만큼 질기지를 못하지만, 톱을 잘받고 대패질이 잘되어 매끈하고 고른 맛이 좋고 연하며 가볍고 뒤틀리는 성질이 적어 문인방 창틀, 창호재로 널리 쓰인다.

낙엽송 - 전나무 과에 속하는 낙엽침엽교목, 강도가 크고 목재를 얻기 쉽다. 선회목리가 있고 단단하여 잘 썩지 않는다,

3. 미송

더글러스 북 미주에서 가장 흔한 침엽수종의 전나무. 외양이 아름답고 견고하며 부위별 밀도가 높아 못을 박거나 조임에 적절하며 폭풍, 지진 등의 자연재해에도 강하다.

솔송 나무 - 미 서부산 침엽수. 외양이 아름답고 이용도가 높은 목재로서 밝고 연한 색상을 띠고 있다. 또한 가장많이 수입하는 목재로는 뉴질랜드산을 많이 사용한다.

■ 전통한옥 지붕공사

▶ 기와 종류

토기와 - 찰흙으로 빚어 말려서 구어 낸 기와
청기와 - 점토기와에 유약을 발라 구어 낸 기와,광택이 나고 표면이 미끈하며 견고하다.
도와 - 잿물을 씌워 구어 낸 기와, 질기와
오지기와 - 표면에 오지물을 칠하여 소성한 기와, 색깔이 다양하고 광택이 나며 표면이 매끈하고 견고하다.
훈와 - 기와를 구울 때 솔일,솔가지등을 피워 그을음을 표면에 씌워서 만든 기와
양기와 - 서양식 기와
시멘트기와 - 시멘트와 모래를 썩어 만든 기와
동기와 - 동으로 만든 기와
토기와 - 바닥기와, 바닥에 까는 기와로 평면이 장방형이고 가로 단면은 오목한 원호로 되어 있다, 암기와 - 또는 여와,수키와,암기와와 암기와를 덮는 반원형의기와,부와,동와
막새 - 처마끝에 덮는 기와로 와당이 달린 것,암기와에 와당이 달린 것을 암막새(여막새), 숫 기와에 달린 것을 수막새(부막새)라 한다.
망와 - 지붕마루 끝에 대는 와당이 달린 암키와
용두 - 지붕용마루 또는 귀마루에 올려놓는 용머리형의 장식기와
취두 - 지붕마루의 양끝머리에 올려놓는 장식기와, 국가, 사회적으로 격식이 놓은 물에만 사용한다.
치미 - 용마루 끝에 올려놓는 날짐승 꼬리 모양의 장식기와
귀면와 - 내림마루끝이나사래 마구리에 붙이는 귀신모양의장식기와
토수 - 추녀, 사래 끝에 끼우는 용두형 기와
절병통 - 사모정,팔모정 등의 지붕 중앙 정상에 올려 놓는 항아리 모양의 장식기와
착고 - 지붕마루의 적새 밑의 기와골을 막는 기와
부고 - 착고막이 위에 옆세워 대는 수키와
어새 - 비스듬이 깍아 지붕귀,회첨 등에 쓰이는 암키와
아귀토 - 숫기와의 처마끝에 물린 회백토

■ 전통한옥 벽체공사

한옥주택 벽체의 종류

1. 위치상의구분

    ①경계벽 - 서로 인접하고 있는 건물의 사이에 있는 벽
    ②변두리벽 - 건물의 바깥쪽에 있는 벽(외벽)
    ③간막이벽 - 큰방을 나누어 중간에 있는 벽
    ④온벽 - 창이나 트인 부분이 없는 벽
    ⑤중방벽 - 높이 중간 중방 위에 있는 벽
    ⑥합각벽 - 지붕 위 합각 박공의 밑에 친 삼각형의 벽
    ⑦박공벽 - 건물의 측면 박공이 달리는 밑에 있는 삼각형의 벽
    ⑧대공벽 - 종보 위의 대공 양측에 있는 벽
    ⑨포벽, 불벽 - 공포와 공포 사이 평방 위에 있는 벽

2. 평벽

서구식 목조건축에서 기둥면에 졸대를 대고 회반죽을 바르거나 널빤지를 붙이기 때문에 기둥 등이 노출되지 아니하며 벽은 평면적으로 되는 것을 평벽이라한다, 널을 댈 때에 기둥 바깥면에 대기 때문에 기둥은 감춰지고 벽면은 평면을 이루게된다.

3. 심벽

기둥의 중심부에 기둥보다 가는 인방을 건너지르고 인방의 두께만큼 흙을 바르고 회사벽 등으로 마무리하는 벽

5.목조주택 짓기

목조주택(Wood Frame House)하면 보통 미국식 목조주택을 말한다. 이 목조주택은 현재 미국은 물론 캐나다, 일본, 호주, 뉴질랜드 등 전세계에서 가장 많이 사용하고 있는 공법으로 미국식 2×4공법이라고도 하고 경량 목구조 방식(Lightweight Wood Frame Construction)이라고도 한다. 미국식 2×4공법은 제재소에서 규격에 맞게 생산한 2×4각재를 구조재 즉 골조로 사용하는 주택이다. 그 각재를 구조적으로 안정되게 만든 후 표면에 구조용 판넬(Structural Wood Panel / 합판이나 OSB) 또는 내외장재를 정해진 모듈(4피트)에 맞추어 16인치 또는 24인치의 간격으로 시공한다. 그리고 샛기둥(Stud), 장선(Joist), 서까래(Rafter) 사이의 중공을 단열재로 충진한다.

지붕 마감재로는 아스팔트싱글(Asphalt Shingle)을 일반적으로 사용한다. 외벽은 구조용 판넬에 방습지를 시공한 뒤 사이딩(Siding)으로 마감하고 내벽은 석고보드(Gypsum Wall Board)를 사용해 마감하는 것이 보통이다. 이런 목조주택에 사용하는 목재는 표준화 되어 있다. 목구조 방식은 발룬구조와 플랫폼구조방식으로 나눌 수 있으며 현재 목조주택은 플랫폼구조다. 그외 플랫폼구조에 기둥보구조(Post & Beam Framing)방식이나 중(重)목구조(Heavy Timber Framing)방식을 혼용하여 사용한 방식 등이 널리 사용되고 있다.

목조주택 공법

1.발룬 구조(Balloon Framing)

미국식 2×4공법은 1830년경 시카고주의 엔지니어이며 목재상이었던 스노우란 사람에 의해 처음으로 고안되었다. 당시 스노우는 기존의 기둥보 방식(Heavy Timber Construction / Post & Beam)에서 칸막이 벽체에 사용된 비내력 부분의 각재들로 그 상부에서 전달되는 하중을 충분히 지탱할 수 있음을 깨닫게 되었다. 그래서 각재를 사용한 프레임으로 기둥의 역할을 대신하게 한 공법을 개발하게 되었다.

이 공법은 작은 단면의 각재들만 사용하고 그 간격을 좁혀 벽체에는 샛기둥(Stud), 바닥에는 장선(Joist), 지붕에는 서까래(Rafter)로 구성하게 하는 방식이었다. 이런 구조와 부재들은 목수들이 다루기에도 용이하였고 표준화된 못으로 쉽고 빠르게 조립할 수 있었다. 이런 신속한 공법은 발룬구조(Balloon Framing)라 부른다. 구조방식이 건물을 가볍게 구성하여 풍선처럼 날아갈 듯한 인상을 주는데서 비롯되었다.

발룬 구조의 특징은 외벽의 샛기둥이 기초에서 지붕에 이르기까지 두개 층의 길이로 된 단일부재를 사용한다. 그리고 이층바닥은 샛기둥의 중간에 끼워 시공하고 지붕의 서까래와 천정틀은 샛기둥 상부의 2겹 깔도리(Top and Double Plates) 위에 지지 된다. 이 발룬구조는 외벽마감을 스터코(Stucco) 등의 습식공법 자재로 마감할 경우 샛기둥 부재의 단일성으로 벽면에 금(Crack)이 가지 않게 하는 최적의 방법이다. 그러나 벽체와 바닥 장선의 결합방식이 화염 진행을 적절하게 차단하지 못해 화재 때 2개층에 달하는 샛기둥 간의 중공이 연도의 역할을 하게 되고 또한 이런 샛기둥의 길이가 길어 시공 때 다루기가 힘들다. 또 자재 값이 비싸 현재 거의 사용되지 않는다.

2.플랫폼구조(Platform Framing)

발룬구조는 화재에 약하고 또 작업이 까다로운 점이 있는데 이런 약점을 보완한 새로운 구조방식이 플랫폼구조(Platform Framing)다. 현재 미국식 목조주택은 이 플랫폼구조를 말한다. 플랫폼구조는 벽체가 평탄한 바닥 구조 위에 놓이게 되는 것으로 발룬구조와 다른 점은 연속 벽체 혹은 하부의 벽체 상부에 벽체 구조가 놓이게 되는 것이다. 발룬구조와 비교해 플랫폼구조의 장점은 세가지다.

첫째, 구조 부재의 길이가 짧아지고 가벼워져 작업이 용이하다.

둘째, 평탄한 플랫폼 위에서 조립되는 벽체는 정확하게 직각으로 할 수 있고 세워지기 전에 합판이나 대각 가새를 설치할 수 있어 벽체 프레임의 강성을 높일 수 있다. 또 플랫폼 위에서 작업을 할 수 있어 벽체를 신속하게 제작하고 용이하게 설치할 수 있다. 그러므로 보통 두사람 정도가 하나의 벽체를 5분에서 15분 정도면 설치할 수 있다.

셋째, 플랫폼으로 구성된 바닥구조는 하층부와 상층부의 벽체 구조사이에서 방화막 역할을 한다.

이렇듯 플랫폼이 구성하는 방화막에 의해 발룬구조에서 추가적으로 소요되었던 방화용 깔판이나 방화막이(Fire blocking) 등의 설치를 위한 인력과 시간을 절감할 수 있다. 이 플랫폼 구조의 시공은 두 단계로 이루어 지는데 통상적으로 콘크리트 줄 기초 위에 바닥 장선을 이용해 일층의 평탄한 바닥구조를 설치한다. 그러면 평탄면은 내력벽과 비내력벽의 조립과 설치를 위한 작업장이 된다. 건물이 중층일 경우 다음 층의 플랫폼은 하층부의 벽체 위에 새로운 평탄한 바닥면을 형성해 설치한다. 마지막으로 최상층 벽체의 상부에 지붕의 서까래와 천장틀이 지지 된다.

목조주택의 장점

미국에서 1백50년 이상의 역사를 지니는 경량목구조는 이제 미국의 전체 건축물의 90%이상에서 적용되고 있다. 특히 미국에서는 단독주택의 경우 많은 양이 이런 목구조로 건축되고 있으며 3~5층 정도의 공동주택들도 이런 경량목구조로 건축된다.이렇게 많은 보급을 보이고 있는 것은 경량목구조의 여러 장점 때문이다.

1.경제성(Cost Effectiveness)

목구조 주택의 가장 큰 장점은 무엇보다 그 외관의 아름다움이나 소재의 품질에 비교해 건축비가 저렴하고 경제성이 높다는 점이다. 경량 목구조 주택은 다른 구조방식보다 싸고 신속하게 시공할 수 있다. 이것은 건식공법에 의해 4계절 어느 때라도 공사가 가능하고 하나의 공정이 다른 공정에 직접적인 영향이 없어 공기를 줄일 수 있다. 또 모든 자재가 규격화 되어 있어 저렴한 가격에 자재 수급이 가능하고, 건축자재의 경량화로 시공이 용이하여 인건비를 최소화 할 수 있다.

2.에너지 효율(Energy Efficient)

나무 자체가 갖는 낮은 열전도율에 의해 경량목구조는 에너지 효율이 높다. 목재의 단열성은 콘크리트의 7배, 철의 1백76배, 일반단열재의 1.5배다. 이런 기본적인 단열 성능에 샛기둥, 장선, 서까래 사이의 중공을 유리섬유나 암면 등과 같은 단열재로 충진함으로써 높은 단열성능을 발휘한다. 또 소요 폭 보다 넓은 부재를 사용해 단열재의 두께를 증가 시키거나, 고형의 단열재를 외부 마감전에 벽체 외부에 시공하는 방법 등으로 더 높은 단열성능 효과를 낼 수 있다.

3.내화성(Fire Resistance)

목재가 불에 약하기 때문에 목구조 주택은 화재에 약하다는 선입견을 가질 수 있으나 건축법상 화재에 대한 규정을 따르면 이를 충분히 방지 할 수 있다. 경량목구조의 내화구조는 일차적으로 내장 석고보드에 의존한다. 벽과 천장에 시공된 석고보드는 20분에서 2시간의 내화성능을 지닐 수 있다. 또 일정치수 이상의 목재는 강철 등 다른 소재보다 열전도율이 훨씬 낮아 화재가 발생했을 경우에도 쉽게 불이 붙지 않고 목재 표면에 생성되는 챠콜물질의 보호막 작용으로 불이 목재 안으로 타 들어 가는 것을 자연적으로 막아준다. 이와 같은 자연적인 목재자체의 내화성 때문에 대각재(Heavy Timber) 즉 굵은 통나무나 집성재(Glulam) 등은 그 자체가 내화구조로 미국 건축법에서는 인정해 주고 있다.

4.설계의 가변성과 응용성(Design Flexibility & Versatility)

구조체를 구성하는 각 부재들 즉 장선, 샛기둥, 서까래 등은 기본적으로 가변성을 지니고 있어 어떤 형태의 건축물에서도 쉽게 조립되어 구조체를 형성할 수 있다. 문, 창호, 벽체 등을 더하거나 제거하기에 용이해 구조변경이나 증축을 쉽게 할 수 있다. 경량 목구조는 단순하게 지을 수 있다. 단 한 사람의 목수가 쉽게 부재를 취급할 수 있고, 많은 부재들이 제재소에서 미리 일정한 치수로 가공돼 있어 현장에서 신속하게 조립 및 설치를 할 수 있다. 또 경량 목구조는 환경적 적응성이 뛰어나다. 실제로 혹한의 알래스카에서 열대의 하와이까지 목구조가 널리 사용되고 있다. 어떤 건축물이나 적용될 수 있고 목재, 스터코 혹은 벽돌 등 여러가지 외장재료로 마감할 수 있다. 공간의 활용성도 뛰어나다. 경량 목구조에서는 배선, 배관 작업 등이 모두 벽체 내에 매립돼 벽체가 차지하는 면적을 최소화 할 수 있다. 그러므로 다른 어떤 구조체로 된 건축물보다 공간 활용성이 뛰어나다.

5.내구성과 보수의 용이성(Durability & Easiness in Repair)

경량목구조의 평균 내구 년수는 1백년 이상이다. 양질의 자재로 주의 깊게 시공되고 적정하게 관리된다면 2백년 이상을 유지할 수 있다. 아직도 미국에서는 2백년 이상 된 목조주택을 종종 볼 수 있다. 보수도 큰 공사가 필요없이 필요한 부분에 따라 간단히 이루어 질 수 있으며 간단한 도구만 있으면 자르고, 파고, 다듬고, 못질할 수 있기 때문에 주택에 필요한 관리를 스스로 할 수 있는 이점이 있다.

6.차음 효과(Noise Resistance)

경량 목구조의 차음 구조는 각 실의 용도나 점유 상태에 따라 각기 다른 적정한 방법이 사용된다.
첫째 설비 덕트나 전기배선과 같은 소음의 발생원의 배치를 적절히 조절한다.
둘째 벽체 사이와 바닥사이에서는 음 전달을 감소시키기 위해 여러가지 구조 방법이 사용되고 있다. 벽체의 경우 두 줄의 스터드를 엇갈려 배치하거나(Staggered Wall) 1인치의 공기 층을 둔 채 두 겹으로 배치해(Separate Wall) 소음전달을 차단하는 것이 효과적이다. 또한 소음 챈널(Resilient Channel), 감음판, 차음재, 소음 실런트 등을 사용하여 음 전달을 감소시키는 방법도 사용된다.

시공상 주의할점

미국식 2×4공법인 플랫폼 구조를 이용한 경량 목구조 방식의 시공 순서와 각 공정 상의 중요한 점들에 대해 알아 본다.

1.기초공사

토공사는 기초 및 지하실 등 지하 구조물의 설치를 위한 절토, 사토, 성토 등의 공정으로 진행된다. 지반 위에 상부구조물의 하중을 지탱하기에 충분한 기초 구조물을 구성하여야 하기 때문에 지반이 요구되는 지내력(Soil Bearing Capacity)도 검토해야 한다.

경량목구조에 일반적으로 사용되는 기초는 1층 바닥을 목구조로 할 경우의 크롤 스페이스(Crawl Space)형 기초와 콘크리트 위 온돌설치를 위한 콘크리트 슬랩(Concrete Slab)형 기초가 있다. 이때 외벽부분의 기초판(Footing)과 기초벽(Foundation Wall)은 주로 줄기초(Continuous Footing) 방식이 사용되고 내부의 기둥(Column)부분은 독립기초(Isolation Footing)방식이 사용된다.

우리 나라의 온돌 설치에 가장 적절한 슬랩형 기초에서 슬랩의 두께는 최소 4인치 이상이어야 하며 습기의 침투를 방지하기 위해 잘 다져진 지반 위에 약 6인치 정도 두께의 자갈 층을 깐 뒤 6㎜ 폴리에틸렌 방수 막을 시공하고 철물보강재(Wire Welded Fabric)로 보강하여 적정한 강도를 유지해야 한다.

기초의 옹벽면, 지하실이 있는 경우 외벽면 등에는 방수층 및 단열층을 형성하여야 하는데 동결심도, 지하수면, 지하실의 용도 등을 고려하여 방수의 방법을 결정한다.
토목공사는 대지 내 배수, 하수처리, 전기, 상수, 통신, 가스 등의 각종 배관 공사 등과 동시에 이루어져야 하고 콘크리트가 양생되기 전 적절한 위치에 앵커볼트를 심어 상부 목구조를 지탱할 수 있도록 준비해야 한다.

2.목구조공사 (골조공사)

토대(Sill Plate)로 사용될 목재는 강압 방부 처리된 방부목재(Pressure Treated / Mud Sill)를 사용하고 콘크리트 면과 접하는 부분에는 패드(Sill Sealer)를 부착하여 콘크리트와 방부목재의 직접적인 접촉을 피한다. 토대는 콘크리트에 잘 정착된 앵커 볼트로 고정하되 이 토대의 수평상태가 건물전체의 수평상태를 결정하므로 주의 깊게 설치한다. 토대는 일반적으로 2인치(실제치수 1.5인치) 두께의 방부목재를 사용하지만 슬랩형 기초에 온돌을 시공할 경우엔 4인치(실제치수: 3.5인치) 두께의 방부목재를 사용하여 온돌 두께만큼 여유 공간을 확보할 수 있다.

벽구조는 외벽은 단열효과, 외장재료, 창호내부의 마감 등을 고려하여 2×4 혹은 2×6 샛기둥을 사용한다. 2×4 벽체에 사용되는 단열재는 일반적으로 R-11등급을 지니고 있는 솜 단열재(Batt Insulation), 2×6 벽체엔 R-19 등급의 솜 단열재를 사용한다. 내벽은 보통 2×4 샛기둥을 사용하는데, 화장실 등 설비 공간이 계획된 경우 설비 배관의 통행을 위한 벽체는 2×6 샛기둥을 사용한다.

각 샛기둥의 중심 간격은 그 부재의 표면에 시공될 합판이나 석고보드 등의 정해진 모듈(4 피트)에 맞게 16인치 또는 24인치 간격으로 시공한다. 샛기둥의 하단부에는 밑깔도리(Bottom Plate)를 상단부에는 위깔도리(Top Plate) 및 이중깔도리(Double Plate)를 설치하고, 문이나 창호 등의 개구부 윗부분은 상부의 하중을 지지하기에 충분한 폭의 끝막이보(Header)를 설치 한다.

벽체를 시공 할 때 주의할 점은 벽체의 직각 상태와 수직상태를 유지하는 것이고 수직상태 유지를 위해서 외벽은 합판이나 OSB등의 벽덮개(Wall Sheating)를 먼저 시공한 뒤 세우고 세워진 벽체를 수직계(Level)로 수직을 맞춘 후 가새(Temporary Bracing)로 임시 고정한다.

바닥구조는 두께 2인치 폭이 8, 10, 12인치인 장선을 중심간격 16인치로 시공하는데 장선의 폭이나 장선의 스팬(Span)은 하중과 처짐을 고려한 구조계산을 하여 결정한다. 장선은 일반적으로 제재목(Sawn Lumber)이나 공학목재인 I-Joist를 사용하고 바닥덥개(Sub Flooring) 용으로 3/4인치 두께의 재혀쪽매(T&G) 합판이나 OSB를 장선 위에 접착제를 바르고 스크류 형상의 못으로 시공하여 장선과 합판의 격리를 방지한다.

지붕구조에서 지붕은 일반적으로 트러스(Truss)나 서까래를 사용하는데, 트러스는 공장에서 제작된 것을 사용하고 현장에서 제작할 경우 구조적 성능 및 접합방법에 관한 충분한 검토가 요구된다. 서까래로 지붕을 구성하는 경우 서까래의 구조적인 배치 방법과 환기방식 등을 신중히 고려해야 하며, 특히 다락방 혹은 경사천장을 구성하는 경우 각별한 주의가 요구된다. 서까래 부재는 일반적으로 두께 2인치에 폭이 8, 10, 12인치 중 택일하는데 간격은 16인치나 24인치 중 한가지로 서까래의 스팬도 바닥 장선의 스팬처럼 하중과 처짐을 고려한 구조계산을 하여 결정한다.

지붕 골조가 완성됨에 따라 1/2인치 두께의 합판이나 OSB 등의 지붕덮개(Wall Sheathing)를 깔고, 그 위에 방수층을 형성한 후 아스팔트싱글 등으로 마감하는 것이 일반적이다.

3.외장 및 지붕공사

골조가 완성되면 외벽 벽덥개에 방습을 위한 방습지(Building Paper)를 붙인 후 창문과 출입문을 설치한다. 창문은 못이나 스크류를 사용하여 고정하고 나무 쐐기(Shim)를 사용하여 틀어짐을 막는다. 창문 주위의 누수 방지를 위한 후레싱(Flashing)과 실런트를 철저히 시공하여야 하고 벽과 창틀 사이의 공간은 단열재로 밀실하게 채워 열손실을 막아 주어야 한다. 외벽 마감재로는 사이딩(Siding), 스터코(Stucco), 벽돌 등이 널리 사용되고 있다.

사이딩으로는 목재, 비닐재 및 성형제품 등이 많이 쓰이며, 목재 사이딩에는 오일 스테인(Oil Stain) 계의 도료를 칠하여 내구성을 높이도록 한다. 스터코 바름은 와이어 메쉬(Wire Mesh)를 바탕면으로 하여 부착력을 높여주어야 하고 수축팽창에 의한 갈라짐을 방지하기 위하여 팽창 조인트(Expansion Joint/Control Joint)를 두어야 한다.

벽돌을 외장재로 사용할 경우에는 본체와 1인치 정도의 공간(Air Space) 띄우기와 하단부에 물빠짐 구멍(Weep Hole)을 설치해야 한다. 지붕공사는 경사각에 따라 난이도 차이가 생기는데 경사각이 30도 이상이면 작업용 발판을 별도로 설치해야 한다. 지붕재로는 아스팔트 싱글이 널이 사용되는데 다양한 패턴과 가볍고 저렴하고 또한 일정수명 후(약 20년) 그 위에 덧붙이는 방법으로 쉽게 재시공을 할 수 있는 이점이 있다. 그 이외의 재료는 우드싱글, 이과 등이 있다.

지붕공사의 주의할 부위는 천장, 굴뚝, 배기파이프 등 지붕을 관통하는 주위의 누수를 방지하기 위한 후레싱 시공에 세심한 주의를 요한다. 목구조 주택은 지붕 속 자연 환기를 위해 처마 및 용마루의 환기구 설치를 필히 해야 한다. 지붕에 떨어지는 빗물은 물받이 홈통(Gutter & Lead)을 설치하여 정해진 곳으로 흐르도록 한다.

주택 외장 공사의 완성도를 높이기 위해서는 창문틀 주위나 처마 등의 세부 몰딩(Moulding)과 굴뚝, 현관 포치(Porch) 및 데크(Deck) 등 부분 장식들의 마무리까지 세심한 손질이 필요하다. 특히 외장용으로 사용되는 못은 아연 도금한 못(Galvanized Nail)을 사용하고 외부 창문 등의 개구부의 틈새는 실런트로 콜킹(Caulking) 처리를 하도록 한다.

4.내장공사

목구조주택의 내장공사는 건식마감이기 때문에 공정관리가 비교적 단순하고 신속히 진행될 수 있다. 골조 공사가 된 상태에서 바닥, 외벽 및 지붕의 골조 사이의 중공에 단열재를 설치하는데 단열재의 장기 처짐을 막기 위해서는 꼼꼼하고 촘촘하게 채워주어야 한다. 단열재는 고형단열재(Rigid Insulation)와 솜 단열재(Batt Insulation) 등이 있고 목구조 주택의 단열재로는 유리섬유로 된 솜 단열재가 일반적으로 사용 된다.

그 다음 공정은 내벽과 천장에 1/2인치 석고보드(Gypsum Wall Board)를 붙이고 테이핑과 플라스터링(Taping & Plastering) 과정을 거친 후 페인트나 도배로 마감하면 내장 공사가 마무리 된다. 욕실이나 다용도실에는 방수 석고보드(Green Board)를 필히 사용하여야 하고, 벽난로 연통주위 부분 등은 5/8인치 TypeX 석고보드로 내화성을 유지한다. 바닥에 물을 사용하는 부위는 방수를 철저히 한 후 타일 마감을 한다.

그 외 내장공사는 바닥마감공사, 걸레받이, 천장, 문, 창호 등의 몰딩 공사, 계단 마무리 공사, 부엌가구(Kitchen Cabinet), 욕실가구(Vanity) 등의 영구 부착 가구공사 등이 있고 이때 사용되는 목재는 골조용으로 사용되는 침엽수 수종은 물론 다양한 활엽수 수종을 사용하여 실내 분위기를 다양하게 연출 할 수 있다.

5.설비공사

목구조주택의 설비공사는 급배수공사, 전기공사, 난방공사 등으로 구분되고 공정상 내벽 석고보드공사 전에 이루어 지는 초기배관배선공사(Rough Plumbing, Electric & Mechanical)와 석고보드 설치 후의 마감배관배선공사(Finish Plumbing, Electric & Mechanical) 순으로 진행된다.

특히 초기 배관배선공사는 골조공사가 완료되고 단열재공사가 되기 전에 이루어지므로 전원 투입시기를 잘 정해야 다음 공정에 지장이 없다.급 배수를 위한 수평 배관공사는 바닥장선 사이에서 이루어지고 수직 배관의 경우에는 벽체의 두께를 6인치로 하여 그 공간을 이용하면 되므로 별도의 배관공간이 필요 없게 된다.

욕조가 위치하는 바닥은 구조보강이 필요하며 수전류와 연결되는 배관 부위는 흔들리지 않도록 철저히 고정시켜야 한다. 욕조나 샤워부스에는 소음 발생이 많으므로 욕실의 벽과 바닥에는 차음을 위한 시설을 하도록 한다.

난방을 위한 배관은 온돌인 경우엔 PVC제품으로 하여 이음매가 없도록 하는 것이 중요하고 공기식 중앙 공급형은 덕트를 사용한다. 또 실별로 분배기를 설치하여 실내 난방의 균형을 잡도록 한다. 전기 배선 공사는 누전 등의 사고를 방지하기 위한 접지선을 필히 사용하여야 하고 콘센트나 스위치 박스는 목구조에 맞는 제품을 사용하도록 한다. 주택에서 사용되는 전압은 220V가 기준이 되나 가전 제품의 종류에 따라 110V용 콘센트를 별도로 시설할 경우도 사전에 검토가 있어야 한다. 목구조 주택에서의 전기공사는 화재 등의 재해에 직접 영향을 끼치므로 철저한 시공이 요구된다.

6.목조주택 자재의 종류

집 한 채를 완성하기까지 많은 종류의 자재가 필요하다. 목조주택 건축에 필요한 자재로는 구조재(Lumber), 내·외부 마감재(Interior, Exterior), 인슐레이션(Insulation), 도어(Door), 윈도우(Window), 배관재(Plumbing) 등이 있다. 먼저 목조주택에 대한 이해를 위해 구조도를 보고 세부 명칭부터 알아두는 게 필요하다. 가급적 원문 그대로 익혀두는 게 좋다. 여기에서는 목골조 건축물(Wood Framing House)에 관한 자재 중 주요한 몇 가지 항목만을 살펴보기로 한다.

구조재(Framing Lumber)
구조재란 집의 뼈대를 말한다. 사람이나 건물이나 뼈대가 튼튼해야 오래 간다. 구조재로 사용되는 제재목(Lumber)은 목조주택을 건축할 때 가장 많이 사용하는 자재다. 먼저 건조(Kiln-Dry)를 하고 난 후 사용하는데, 규격과 품질에 따라 등급이 나뉘며 사용 처도 구분된다. 건축에 필요한 제재목 수종으로는 일반적으로 가문비나무(Spruce), 소나무(Pine), 전나무(Fir) 등이 있는데 특별한 구분은 없다. 우리나라의 경우 대부분 캐나다나 미국, 남미 등에서 수입하고 있다.

시중에 판매되는 제재목은 표시된 규격(Nominal Size)과 실제 규격(Actual Size)에 차이가 있다(표 참조). 예로 2″×4″×8피트 제재목의 실제 치수는 1.5인치×3.5인치×8피트이다. 길이는 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18~20피트로 2피트 간격으로 생산된다.

목재의 수종과 건조 여부, 등급, 생산지, 검수 표시는 각 자재마다 표시된다. 제재목의 등급 표시는 생산지에 따라 그 표시 방법이 다르나 일반적으로 최하 등급인 Utility부터 Standard, Stud Grade, No2, No1 등으로 구분된다.

목조주택 건축에 사용하는 제재목은 습도 19~15퍼센트 이하로 건조된 스탠다드 급 이상을 사용해야 한다. 제재목은 벽체의 기둥, 바닥, 천장, 지붕골조 등에 주로 사용되며, 규격은 2″×4″, 2″×6″, 2″×8″, 2″×10″ 등으로 나뉜다. 이외 다른 부분에는 다른 규격의 제품이 사용되기도 한다.

스터드(Stud)로 사용되는 2″×4″, 2″×6″는 공장에서 제작된 핑거 조인트(Finger-Joint : F/J) 스터드가 사용되기도 하는데, 이것은 합성목이기 때문에 휨과 옹이가 적어 사용하기에 편리하다.

외부에 노출되거나 흙이나 습기 등과 접촉하는 덱(deck)이나 플레이트(Plate) 부분에는 화학처리 된 목재(Pressure-Treated Wood)를 사용한다. 요즘에는 바닥(Floor Joist)이나 지붕구조(Truss)에는 공장에서 직접 제작된 제품을 사용하기도 하는데, 공장에서 제작된 Wood I-Beam(I-joist)이나 트러스(Truss)는 공사기간을 단축하고, 성능도 뛰어나 권장할 만하다. 대들보도 집성목(LVL 등)으로 대체되고 있다.

이외에 바닥기초 마감이나 외벽기초 마감에 쓰이는 합판류(Plywood)와 OSB 등이 있다. Framing에 사용되는 목재는 정확한 설계에 따라 지정된 목재를 사용해야 하고, 자재를 선택할 때 반드시 품질을 확인해야 한다. 특히 합판류(Plywood)와 OSB 등은 화공접착제 등으로 제조하기 때문에 더더욱 그렇다. 자재의 품질은 주택의 수명뿐 아니라 인체에도 지대한 영향을 미치기 때문이다.

단열재, 인슐레이션
목조주택에 주로 사용하는 단열재는 피버 글래스 인슐레이션(Fiber Glass insulation)이다. 인슐레이션은 일반적으로 주택의 외벽(Wall), 바닥(Floor), 천장(Ceiling), 지붕(Roof), 창문(Window) 주위 등에 사용하고, 차음 효과를 위해 내부 칸막이벽이나 겨울철 동파가 우려되는 배관 등에도 사용한다.

인슐레이션도 등급(R-13, 15, 19, 21 등)에 따라 적재적소에 사용해야 한다. 예로 2″×4″의 외벽에는 R-13, 15를 2″×6″ 외벽에는 R-19, 21을 사용한다. 인슐레이션 위에는 두꺼운(0.05㎜ 이상) 폴리에틸렌 필름으로 덮어주고, 시공할 때 반드시 긴소매 옷과 마스크를 착용하도록 한다.

외부 마감재(Exterior)
옷이 날개라는 말이 있듯 외부 마감재는 집의 첫 이미지를 좌우한다. 집의 외양을 개성 있게 디자인하려면 외부 마감재를 잘 활용해야 한다. 이 또한 다양하다. 전원 목조주택의 외벽 마감재로는 사이딩(Siding)을 주로 활용하는데, 사이딩의 소재로는 비닐 사이딩(Vinyl Siding), 파이버 시멘트 사이딩(Fiber cement Siding), 목재 사이딩(wood siding) 등이 있다.

비닐사이딩은 가격이 저렴하고 시공이 간편하지만, 고급스런 분위기 연출에 좋지 않다. 이에 비해 파이버 시멘트 사이딩은 내화성과 방충성이 좋고, 취향에 맞는 페인팅도 할 수 있다. 뭐니뭐니 해도 목조주택에는 목재 사이딩이 가장 잘 어울린다. 일반적으로 시더 사이딩(Cedar siding)을 선호한다. 시멘트 사이딩이나 목재 사이딩의 경우 마감은 페인트로 한다. 이외에 외벽마감으로 드라이비트(Dryvit), 스타코(Stucco), 자연석, 벽돌치장 등도 있다. 주택의 아름다움을 위해 부분적으로 다른 소재로 마감하는 것이 좋다.

지붕 마감재(Roof)
지붕 마감재로는 아스팔트 슁글, 시더(cedar) 슁글, 일반기와, 금속기와 등이 있다. 건물의 용도나 주변 환경과의 조화, 가격 등을 고려하여 적당한 자재를 선택하면 된다. 일반적으로 많이 사용하는 아스팔트 슁글은 시공이 간편하고 값이 저렴하다.

최근 들어 디자인도 아름답고 색깔도 다양한 제품이 나오고 있다. 정통 지붕재인 시더 슁글(Cedar Shingle)과 쉐이크(Shakes)는 시공이 까다롭지만 모양이 아름답고 내구성이 뛰어나 전원 목조주택에는 가장 적합한 소재라 할 수 있다.

시더 슁글의 등급은 대개 No1, No2로 구분되며 라벨의 색깔로 구분된다. 그 외에 지붕공사 기초자재로는 Roofing felt, Flashing, Vent와 추녀공사에 필요한 Soffit Gutter 등이 있다. 참고로 지붕의 마감을 어떤 자재로 하느냐에 따라 기초 지붕구조도 달라진다는 것을 염두에 둬야 한다.

내장 마감재(Interior)
어떤 내장재를 선택하느냐에 따라 집의 분위기와 품격이 달라진다. 천장의 간단한 모형의 변화라든가, 몰딩 등 아주 사소한 부분의 변화로도 한껏 차별된 분위기를 연출할 수 있다.
내벽 기초 마감재로는 석고보드를 많이 사용한다.

욕실 벽 등 방수를 요하는 부분에는 방수석고보드를 사용한다. 석고보드는 그 용도에 따라 색깔로 구분돼 있다. 규격은 주택의 구조에 따라 3′×6′ 4′×8′ 두께 1/2″이 있다. 석고보드 위에는 페인트나 벽지 등으로 마감한다. 실내 분위기를 연출하는데 가장 무난한 재료는 페인트다. 내부 마감용 페인트는 되도록 인체에 해가 없는 것을 선택해야 한다.

이외에 목재 루바(Louver)도 많이 사용하는데, 여러 수종 가운데 일반적으로 Spruce, Pine, Cedar가 이용되며, 적당한 옹이가 있는 것이 자연스럽게 보여 좋다. 꼭 한 가지의 재료만 고집하지 말고 구분되는 공간을 다른 소재, 컬러로 마감하는 아이디어도 필요하다.

바닥 마감재로는 카펫, 원목마루, 온돌마루, 장판, 타일 등 여러 가지가 있다. 우리나라는 바닥 난방 형태에 맞는 온돌마루나 장판을 주로 사용한다. 마루재를 선택할 때 역시 무늬만 나무인 것보다 값이 좀 비싸더라도 온전한 것을 선택해야 오랫동안 만족할 수 있다.

문과 창문(Door & Window)
문과 창문은 집의 얼굴이다. 특히 창문(Window)은 외부와 연결되는 부분이므로 모양은 물론 기능에도 관심을 가지고 선택해야 한다. 창문의 소재로는 비닐(vinyl), 알루미늄, 목재 등이 있다. 가격은 소재나 기능, 디자인에 따라 큰 차이를 보인다. 일반적으로 알루미늄이나 비닐 소재창이 많이 이용되지만, 창문을 선택할 때는 견고성, 단열기능, 보안성, 디자인 등을 고려해야 한다. 요즘은 다양한 기능을 가진 시스템 창이 많이 나오고 있어 선택의 폭도 훨씬 넓어지고 있다. 가급적 설계 단계에서 단조로운 스타일은 피하고 아치형창, Box-Out형창, 한두 개의 Bay Window를 설치하는 게 좋다.

문(Door)은 무엇보다 집의 구조와 어울리는 것을 선택하는 것이 중요하다. 무조건 비싼 원목도어라든가 요란한 장식이 달린 도어라고 다 좋은 것은 아니다. 소재와 디자인이 어울리는 것이 좋다. 현관문처럼 외부와 연결되는 도어는 가급적 방화재를 사용하도록 한다. 우리나라는 그렇지 않으나 캐나다의 경우 외부와 연결되는 문은 방화재 문을 사용하도록 법적으로 명시하고 있다. 차고(Garage)의 경우도 방화재 도어를 사용하는 게 좋다.

창문과 달리 문은 대게 규격화된 제품을 사용한다. 집의 일반적인 하자를 볼 때 문과 창문에서 많이 발생되는 만큼 자재의 선택과 시공에 세심한 주위가 요구된다.
이상으로 목조주택 건축에 필요한 주요한 자재에 대해 살펴보았다. 이 외에도 구조물의 연결 부속, 못, 각종 철물재, 빗물받이, 지붕 부속재, 덱, 난방, 급배수자재, 전기자재, 위생도기 등이 있다. 이러한 자재에 대해서는 공사편에서 살펴보기로 한다.

이러한 건축에 소요되는 자재들은 그 양을 정확히 산출하여 구매해야만 경제적인 손실을 막을 수 있다. 소요되는 자재의 양은 설계회사나 자재 판매상에서 제공받으면 된다. 아울러 자재를 보관하는 것도 중요하다. 비, 눈, 이슬 등 외부환경으로부터 잘 보호해야 한다. 특히 목재는 장기간 보관하게 되면 변형되기 쉬우므로 각별한 주의가 필요하다.

7.다락방 높이에 대하여

다락방 높이에 대하여―
건축법상에는 다락에 대한 정의는 없습니다. 일반적으로 건축물의 지붕 속 또는 부엌 등의 천장 위에 건축물의 구조상 발생한 공간을 거실의 용도가 아닌 물품의 보관 등에 활용토록 하는 공간으로 봅니다. 건축법시행령 제119조 제1항 제3호에서는 높이가 1.5미터 이하인 경우는 바닥면적에서 제외토록 하고 있습니다.
☞따라서 건축법상 건축면적에 포함되지 않는 다락방 높이는 1.5미터 이하입니다.

발코니(베란다) 돌출 길이에 대하여―
발코니는 통상 장독대나 화분 등을 놓아두는 장소로 그 기능상 거실로 사용하지 않은 곳이므로 일정 부분은 바닥면적에서 제외하고 있습니다. 현재 건물 외벽에서 1미터까지는 건축면적에서 제외하고 있습니다만, 현재 건교부에서 이에 대한 법개정을 추진 중이라고 합니다.
건교부에서는 "9월 초 건축법령 개정안은 입법예고를 마치고, 이에 대한 관련 의견 등을 종합하여 규제개혁위원회 심의와 국회 상정 등을 준비하고 있으며, 향후 일정 등에 따라 시행시기는 다소 유동적일 수 있을 것이나, 개정 과정이 예정대로 진행이 된다면 올해 하반기 내에 시행이 될 것으로 예상됩니다"라고 밝혔습니다.

8.유럽형풍의 목구조 주택

유럽의 통나무주택은 유럽 전통의 목구조주택과 같이 연결해서 이해하는 것이 필요하다. 건축 기법과 형태적 발달은 서로 보완되면서 닮아가기 때문이다. 유럽의 전통적인 목구조주택은 수공에 의한 정교한 연귀작업과 나무못을 사용하여 집의 구조체를 완성하였다. 이렇게 일하는 방법은 우리의 전통적인 한옥을 짓는 방법과 매우 유사한 면이 많이 있다. 그러나 몇 가지 다른 형태적 출발을 볼 수 있다.

기본적으로 세로로 세워지는 기둥과 가로로 이어지는 인방으로 짜여지는 한옥의 건축방법에 비해 가로, 세로의 기둥과 인방이 만드는 네모꼴에 다시 엇방향으로 목재를 덧붙여 세모꼴의 기하학적 구성이 이용되었다. 이러한 기법은 대각선 방향의 힘을 크게 향상시켜 튼튼한 구조체를 만들 수 있어 4~5층까지의 목구조주택을 가능케 하였다.

기둥을 가지런히 세우고 하나 하나의 나무를 서로 서로 연결하면서 집을 지어가던 방법에서 한면, 한면 벽체 단위로 세워 집을 지을 수 있는 구조를 갖게되었다. 즉, 한면 한면의 벽체를 땅위에서 모두 만들어 세우고 독립된 벽면과 벽면을 서로 연결함으로써 건물전체의 구조가 완성되는 것이다.

땅위에서 벽면을 만든다는 것은 작업이 손쉬워 품을 줄일 수 있고, 일이 빨라져서 건축비용도 줄일 수 있다.

또 다른 특징은 아치(arch)를 사용한다는 점이다. 아치가 개발되기 전까지 그리스, 로마를 비롯한 거대한 고대국가들의 신전들은 국력을 기우려야 할 만큼 거국적 사업이었음에도 불구하고 내부 공간의 대부분을 기둥이 차지하게 되는 비효율적인 기술의 한계를 보여준다. 왜냐하면 하중을 견뎌야 하는 기둥과 기둥사이를 멀리할 수가 없었기 때문이다.

영화에서도 가끔 보여지는 중세의 수도원들의 많은 부분은 목구조주택(timber frame house)이고 아치가 사용되었다. 대각선으로 교차되는 아치는 넓은 공간을 만들 수 있을 뿐 아니라, 구조적 안전성이 매우 크다.

나무로 지어지는 집에 아치가 채용되어 내부공간을 넓게 쓸 수가 있게 되어 활용도가 높은 성당이나 공공건물 같은 큰 규모의 건물로도 많이 지어졌다. 이와 같은 전통적 방법의 목구조주택이 요즘은 전원주택으로 이용되면서 경제적인 구조벽으로만 사용하기도 한다.

요즘의 목구조주택은 비슷한 형태의 원목구조주택(post & beam house)과 구분 없이 쓰이기도 한다. 원목구조주택은 대체로 손으로 다듬은 원목을 이용하여 기둥을 세우고 중방과 인방을 사용해서 건물의 골격을 완성하는 방법이다. 매우 단순한 공법이어서 저렴한 비용으로 지을 수 있는 나무집이다.

이러한 경제적인 잇점을 살려 많은 경우의 통나무집은 약간의 통나무집짓기 방법의 통나무 쌓기와 통나무 기둥으로 골격을 형성해서 큰 유리를 끼우거나 건식 혹은 습식의 흙벽으로 마감한 모습이다. 매우 재미있고 융통성 있는 발상이라 할 수 있다. 무엇보다 건축비를 크게 줄일 수 있어 적은 예산으로도 전원주택 특히, 통나무주택의 꿈을 쉽게 이룰 수 있기 때문이다.

통나무주택의 결합구조

통나무주택에서 주의를 기우려야 하는 가장 중요한 부분 중의 하나가 결합 구조이다. 결합구조는 먼저 얼마나 튼튼한 집이 되는가하는 결합력이고 다음으로 외기를 잘 막을 수 있는가 하는 에너지문제에 대한 답을 갖고 있다.

통나무집은 시멘트나 벽돌집을 짓는 것과 달라 소재간 결합요소가 없기 때문에 모서리결합과 수평쌓기 모두에서 '결합'이라는 다소 생소한 공법이 요구된다.

모서리의 결합구조

노르웨이식(Norrwegin notch)

모서리 결합구조의 원형은 스칸디나비아지방의 통나무집에서 전래된 노르웨이식 파기(Norrwegin notch)다. 수공식 통나무주택에서 주로 사용되는 방법으로 결합력이 우수하다.

다만, 가로 세로로 결합되는 각기 다른 원목과 잘 일치 시켜야하기 때문에 세심한 주의와 상당한 숙련이 필요하다. 통나무집이 기계화공정을 거치는 방법으로 발전되면서 모서리 결합방법도 많이 개발되었다.

스웨덴식(Swedish cope)

그 중에서도 원형(O형)의 통나무에 주로 사용되는 스웨덴식(Swedish cope)이라 하는 반원파기가 가장 보편적이라 할 수 있다.

단순하면서도 넓은 결합면적의 안정감이 장점이다. 공기의 차단과 방향 안정성을 높이기 위해 2중 요철(Double tongue & groove)방법을 겸해서 사용하기도 한다. 기밀성을 높이기 위해 중간 차단재를 사용하는 경우가 일반적이다. 재료로는 유리솜(glass wool)이나 PVC, 스펀치 같은 재료를 사용하기도 한다.

비둘기 꼬리(Dove tail)

다음으로 독특한 비둘기꼬리(Dove tail)라 부르는 결합구조가 있다. 마치 손가락을 끼우듯이 잘 조여주는 구조를 하고 있다. 또한 결합부위 밖으로 돌출되는 부분이 5cm미만으로 공간활용에 매우 유리하다. 그러나 외부 돌출부위의 결합이 없기 때문에 방향안전성이 충분하지 못한 점이 지적되고 있다.

중간재를 넣어 사용하는 경우와 순수 통나무만으로 결합하는 방법이 있으며 중간재를 잘 이용하면 단열과 에너지 절감효과를 볼 수 있다.

Butt & pass

모서리의 결합을 위해서는 안타깝게도 결합부위의 최소 50%는 반드시 파여 나가야 한다. 그리고 20~50cm의 돌출부위는 불필요한 약화와 자재의 낭비로도 볼 수 있다.

Butt & pass는 손바닥으로 주먹을 감싸듯 한쪽방향의 통나무 끝이 다른 방향의 통나무 허리에 결합되는 모습으로 결합력이 부족한 반면, 공기의 흐름을 차단하는 밀착력이 우수하다. 밀착력을 유지하기 위해 못을 박는 것 외에, 나무못을 안경처럼 만들어서 두 나무 서로를 하나로 연결해서 에너지 절감효과를 높이고 있다.

Saddle lock

가로 세로의 나무가 각각 지퍼를 채우듯 맞물려 있어 기밀성(氣密性)이 뛰어나며 가장 튼튼한 결합구조를 가지고 있다.

Saddle lock은 뛰어난 기밀성으로 인해 열효율이 높아, 에너지에 관심이 높아진 근래에 많이 채용되는 구조이며 장방형의 통나무 주택이 주종을 이루는 유럽에서 주로 사용하는 결합방법이다.