목조주택의종류와구조방식/목조주택의특징&장점

[푸른숲]

목조주택

Ⅰ. 목조주택정의

주택의 주요구조부가 목재로 이루어진 것이다. 주택의 주요구조부란 외부에서 작용하는 하중을 지지하거나 다른 구조부재로 전달하는 기능을 수행하는 부분을 의미한다. 따라서 일반주택의 경우에는 기둥, 보, 서까래, 장선, 샛기둥(Stud) 등의 부재가 주요구조부에 해당되며 건물을 지지하는 기능의 하중을 어느 재료가 담당하느냐 하는 것으로 분류한다. 따라서 목조주택이란 건물에 작용하는 하중을 목재가 담당하는 주택을 의미한다. 목조주택은 외부에서 보이는 목재의 유무와는 상관이 없으며 내부적으로 하중을 지지하는 부재가 목재인 경우에만 목조주택에 해당한다.

현재 국내의 휴양림이나 국립공원 등에 구조부는 콘크리트로 하고 외부에만 통나무 반쪽을 붙여놓은 주택을 통나무 주택이라고 소개하는데 이는 진정한 의미에서의 목조주택이라고 할 수 없다. 겉모양만 통나무주택을 본뜬 콘크리트주택인 것이다.일반주택 중에서도 외장재만 목조주택용 외장재를 사용한 주택이 가끔 건축되고 있으며 이를 목조주택이라고 선전하기도 한다. 그러나 이들 주택은 진정한 목조주택이라고 할 수 없다.

구조재가 목재로 건축된 경우에 한해서만 목조주택이라 불러야 한다.

Ⅱ. 목조주택종류

목구조주택은 나무를 구조체로 하여 지어진 건축물을 말하며 구조재로 사용된 목재의 규격, 크기 및 시공방법에 따라 통나무 주택 (log house), 기둥-보 구조 주택( post & beam), 경량 목구조주택(light weight- wood flame house) 등으로 분류된다.

1. 경량목구조 (Light Weight Wood Frame House)

투바이포공법으로도 불러지는 경량목구조는 단면이 2인치 X 4인치(혹은 6인치)의 각재를 사용하여 수평 및 수직격판이 상호 긴밀하게 결합되어 수평수직하중에 저항하는 “상자형 구조(box system)"로서, 설계상 거의 제약이 없어 원하는 구조와 디자인을 연출할 수 있으며, 지진에도 강한 저항 능력을 가진다. 경량목구조공법은 가벼운 목재를 사용하기 때문에 붙여진 이름이지만 2백년이상의 역사를 자랑하며 오늘날 가장 과학적으로 발전된 일반적이며 대중적인 건축양식으로서 미국, 캐나다 등 일반 주택의 대부분이 이 방식으로 건축되었다.

2. 기둥-보 구조 방식 (Post & Beam)

가장 오래된 목구조 방식 중 하나로 통나무 구조에서 발전된 건축양식이다. 주로 상업건물이나, 규모가 큰 주택등에 사용되며 요즘에는 전형적인 플랫폼구조와 혼용되기도 한다.

3. 중(重)목구조 방식 (Heavy Timber Framing System)

기본적으로 기둥-보 방식과 동일한데 다른점은 구조용 목재로 큰 각재 (heavy timber)를 사용하여 건축한다는 것이다. 큰 각재로 분류되는 최소한의 규격을 지니는 목재로 구성되는데 중목구조에 요구되는 부재의 최소 규격은 화재 시 구조체의 안전을 보장하기 위한 것이다.

4. 통나무구조 방식 (Log House, Log Cabin)

원현 또는 각형의 수평목을 내력벽으로 하고 나머지 바닥이나 지붕구조는 2x4경량 목구조와 동일한 구조로 구성된다. 벽체가 통나무를 쌓는 구조이기 때문에 1개층 높이에서 7~12cm의 침하가 장기적으로 발생하게 되므로 창문틀 등의 개구부에는 침하를 고려한 디테일을 만들어야 한다. 주로 추운지방 북유럽, 내륙지방등에서 주로 사용된다.

Ⅲ. 목조주택의 특징 및 장점

1. 목조주택은 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 피해발생율이 낮다는 조사결과로 증명되었다.

2. 목조주택은 내구성이 뛰어나다.

일반주택의 내구성이 30년 정도인데 비해, 목조주택의 내구성은 70년 내외로서 충실히 관리할 경우 수백 년까지도 유지가 가능하다. 우리사회에서는 600년 이상 된 목조건물을 흔히 볼 수 있으며, 고려중기에 건축되어 현존하는 최고의 목조건물인 부석사 무량수전이 아직도 우아한 자태를 유지하는 것은 이를 증명하는 것이다.

3. 목조주택은 에너지효율이 높다.

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 가져온다.

4. 목조주택은 경제적이다.

목조주택은 벽이 얇기 때문에 내부면적을 최대한 넓게 활용할 수 있으며, 규격화된 저렴한 부재가 이용되며, 공사기간도 짧고 연중 언제나 지을 수 있어 경제적이다.

5. 목조주택은 쾌적한 실내를 유지한다.

목재는 자동으로 습도조절능력을 지니고 있다. 목조주택에선 일정하고 최적의 습도를 유지하여 쾌적한 생활공간이 보장된다.

6. 목조주택은 유지관리비가 적게 든다.

목조주택은 3∼5년에 한번씩 외부에 도장만 잘해주면 특별한 수리가 필요치 않아 유지관리비가 적게 든다. 보일러, 배관, 전기시설 등의 수명은 일반주택과 동일하다.

7. 목조주택은 보수가 쉽다.

목조주택은 문제가 생겼을 때 쉽게 수리가 가능하다. 각부에 사용되는 자재는 수명기간 내에 해당부분만 해체하고 교체하면 완전하게 원상으로 복구할 수 있다.

8. 목조주택은 화재위험성이 특별히 높지 않다.

사람들은 나무가 불에 타는 것을 알기 때문에 불을 피울 때 나무를 사용한다. 그래서 목조주택은 화재에 안전하지 못하다는 막연한 불안감을 가지고 있다. 그러나 화재의 발생시에 안전성 문제는 구조부가 불이 타느냐 타지 않느냐 하는 문제보다는 사람의 피해를 얼마나 줄일 수 있는가!가 중요하다. 목조주택은 화재발생시 연소도 및 화재 확산도가 낮아 탈출 가능성이 높으며, 목재의 단열성능은 철보다 매우 우수하기 때문에 높은 온도에서 구조성능약화가 철구조보다 늦다. 뉴욕의 911테러로 철구조건물인 쌍둥이빌딩이 열에 견디지 못하고 무너지는 장면을 목격했을 것이다.

Ⅳ. 인간생활에 유익한 점

주택은 인간생활의 3요소인 의식주의 하나로 사람이 집을 떠나서는 살 수 없다. 원시시대의 주택은 자연의 비바람을 피하고 다른 사람이나 동물들의 공격으로부터 피할 수 있는 피난처 역할이 주된 기능이었다. 그러나 문명과 문화의 발달로 오늘날에는 다양한 기능을 요구하고 있다. 그 중 항상 요구되는 기능 중의 하나는 편안하게 쉴 수 있는 휴식 공간, 나만의 휴식 공간 그리고 내일을 위한 재충전의 공간이다. 인간에게 어떤 주택이 좋은가? 자신이 살아가야할 주택의 유형을 결정할 때에 각각 가지고 있는 장점을 분석하여 결정하게 될 것이다. 목조주택의 좋은 점을 분석하면 다음과 같다.

1. 목조주택은 육체 건강에 좋다.

목재는 태양과 흙과 물과 공기가 만들어낸 천연자재로써 시멘트나 화학재료처럼 독소를 뿜어내는 무기질재료들과는 달리 살아 숨쉬는 유기질 재료이다. 목재는 유기질재료로서 살아있는 생명체인 사람은 살아있는 생명체였던 목재와 동일한 생체리듬을 가지고 있다. 이로 인하여 신체의 리듬을 찾게 되고 생활의 활력을 되찾게 되는 것이다.

2. 목조주택은 정신건강에 좋다.

사람도 자연의 한 부분이므로 아름답고 깨끗한 자연경관, 자연의 비, 바람, 새, 곤충 등의 소리가 스트레스를 해소하는 역할을 하게 되는 것이다. 목조주택은 자연의 일부로서 사람이 자연과 조화롭게 살아갈 수 있는 지혜의 산물이다. 건물 그 자체나 주변의 환경으로 인한 스트레스의 발생이 매우 적다.

3. 목조주택은 인간에게 친근감을 느끼게 한다.

목재는 우리의 신체에서 시각, 청각, 후각 및 촉각 등의 감각기관들을 통하여 느끼는 느낌을 좋게 한다. 목조주택에 들어서면 마음이 평안해지고 긴장이 풀어지며 부드러운 느낌을 갖게 되어 사람들에게 친근감을 느끼게 한다.

4. 목조주택은 아름답다.

목재의 무늬 결은 자연이 만들어낸 최고의 걸작으로서 같은 무늬가 없고 모든 무늬들이 비슷하면서도 색상이나 모양이 다르다. 자연스러운 곡선, 다양한 무늬, 따스한 색상, 부드러운 촉감 등이 조화되어 완벽한 아름다움을 연출하여 인테리어 비용을 절약할 수 있습니다.

5. 목조주택은 사고에 안전하다.

목조주택은 주택 내에서 사고가 났을 때 상처가 최소화되며 대부분의 경우에는 상처를 입지 않는다. 특히 어린이들에게는 주택 내에도 많은 위험요소들이 존재한다. 성장기의 아이들은 마음껏 뛰어 놀기를 즐기기 때문에 집안에서도 뛰어다니므로 벽이나 구조부의 모서리 등에 부딪히면 상처를 입게 된다.

6. 목조주택은 환경파괴를 최소화하는 건축공법이다.

목재는 제조 공정상 공해배출 요인이 거의 없으며 목재는 자원의 채취, 가공, 사용, 재활용, 폐기의 전 수명기간을 통하여 환경에 미치는 부담을 최소화하는 유일한 재료다. 목재는 재생산이 가능하여 지하에 매장된 다른 천연자원들보다 환경파괴가 적다. 목재의 사용은 에너지의 소비를 줄이기 때문에 대기의 오염을 방지할 수 있다. 목재는 적은 에너지로 재활용이 가능하여 폐기물의 양을 최소화 하며, 폐기할 때 쉽게 썩고, 태워 버릴 수 있으므로 처리가 용이하고 유독성물질의 발생이 거의 없다.

Ⅴ. 목조주택의 친환경성

그 동안 우리나라는 문화와 문명의 발달로 목재, 돌, 철, 콘크리트, 종이, 플라스틱, 각종 금속류 등 다양하고 수많은 재료들이 건축에 사용되면서 인간의 주거공간을 구성하였다. 이같이 다양하고 수많은 재료들 중에서 오랫동안 사용되고 인간과 밀접한 관계를 가진 재료라면 목재일 것이다.

나무는 성장하면서 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 양분을 얻게 된다. 인간의 모든 활동은 이산화탄소를 방출하지만 나무는 유일하게 대기 중의 이산화탄소를 제거하는 기능을 갖는다. 따라서 일부에서는 목재를 이용하는 것은 지구환경을 파괴하는 행위로 규정하기도 한다.

1. 나무는 무한정 자란 수 없고 일정시간이 지나면 성장이 둔화돼 이산화탄소흡수 능력이 감소하기 때문에 벌채하여 묘목을 심어야 함

그러나 나무는 생명체이기 때문에 무한정으로 성장할 수는 없다. 일정한 시기가 지나면 성장이 둔화되어 이산화탄소 흡수 능력도 감소하게 되는 것이다. 나무는 탄생, 성장, 노화 그리고 죽는 단계를 거치게 되며 그러므로 이미 성장한 나무는 더 이상 이산화탄소의 흡수 능력이 없는 것이다.

이러한 나무을 벌채하여 목재로 사용하는 것은 이산화탄소 저장창고를 만드는 것과 같으며 산에는 다시 나무를 심어 새롭게 이산화탄소를 흡수 능력을 키움으로서 항상 공기정화기능을 높은 수준으로 유지할 수 있어 의미 있는 환경보호라 할 수 있다.

2. 목재는 가공에 필요한 에너지의 양은 철이나 플라스틱을 가공할 때와는 비교가 안돼

목재는 가공에 필요한 에너지의 양이 다른 재료들의 양보다는 매우적다. 적은 에너지로 재활용할 수 있어 폐기물량이 매우 적고, 폐기 시에는 쉽게 썩고 썩은 후에는 다른 식물의 거름 역할을 하게 된다. 또한 목재는 태워서 폐기할 수 있으며 이 경우 에너지의 회수도 가능하다. 이는 오늘날 폭발적인 인구의 증가로 원자재 수요가 증가되는 현실에서 중요한 의미를 갖는다. 따라서 목재의 이용 확대로 다른 자원들의 사용을 줄인다면 환경의 파괴를 방지할 수 있어 환경보호에 유리함을 의미한다.

3. 재생산 가능한 유일한 환경소재인 목재를 건축에 사용 환경파괴를 최소화

그러나 많은 사람들이 나무를 벌채하면 자연환경이 파괴되고 지구환경에는 심각한 손상을 입힌다고 잘못된 생각을 가지고 있다. 나무는 지구상의 천연자원들 중에서 유일하게 짧은 기간 내에 대량으로 재생산이 가능한 천연자원이다. 이는 앞으로도 영구적으로 우리생활에 사용할 수 있다는 것을 의미한다.

Ⅵ. 화재의 안전성

목조주택의 화재 안전성 일반인들은 화재에 대한 안전성을 생각할 때 구조부재가 가연성인지 아닌지를 먼저 생각하는 경향이 있다. 이는 건축물의 가연성 또는 불연성 평가에는 합당하지만 주거용 건물에서 화재가 발생하였을 때 대부분의 인명피해가 화염 자체보다는 초기에 발생하는 유독성 가스에 의하여 초래된다는 사실을 고려한다면 구조부재의 가연성 여부는 나중의 문제가 될 것이다.

따라서 주택에서는 화재 안전성의 개념으로 화재 문제를 파악하여야 하며 이는 화재가 발생하였을 때 사람이 대피할 수 있는 통로와 시간의 확보가 가장 중요한 점이라는 의미로 해석할 수 있다. 그리고 이와 병행하여 화재 발생 초기에 유독성 가스의 발생을 줄이는 방안이 중요한 의미를 지닌다.

목조주택에서는 목재 구조부재들이 화염막이의 역할을 수행하거나 필요한 경우에는 별도의 화염막이 부재를 설치하여 주택 내부의 한 공간에서 발생한 화재가 다른 공간으로 전파되는 것을 최대한 지연시키는 역할을 수행한다. 대부분의 화재는 커튼, 이불, 옷, 카펫트 등의 석유화학계의 섬유 재료로부터 시작되며 이들로부터 유독가스가 다량 발생하여 초기에 인명 피해를 초래하게 된다. 목재는 불에 타더라도 섬유 제품들과는 달리 유독가스의 발생이 적다.

따라서 초기에 발생하는 인명피해를 줄일 수 있으며 이를 통하여 대피할 수 있는 시간을 벌 수 있다. 목조주택의 실내는 석고보드로 마감되며 이 석고보드가 화재 발생시에 실내의 높은 온도가 구조부재로 전파되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.

목조주택의 문이나 창문은 기밀성이 뛰어나기 때문에 문이나 창의 틈새를 통한 공기의 유입이 매우 적다. 따라서 불이 났을 때 외부로부터의 공기 유입이 차단되어 실내의 산소가 소진되면 불이 다른 공간으로 전파되기 전에 한 공간에서 저절로 꺼지게 된다.

따라서 문이나 창문의 기밀성 확보는 단열뿐만 아니라 화재 안전성의 측면에서도 중요한 역할을 갖는다. 화재가 발생하면 높은 온도가 즉시 모든 구조체에 전달되는 철골구조와는 달리 목재부재는 화재가 발생하였을 때 외부는 불에 타지만 목재 자체의 높은 단열성능과 불에 탄 외부 탄화층의 단열성능으로 인하여 높은 온도의 전파가 지연되어 상당한 시간동안 구조성능을 유지할 수 있는 특성을 지니고 있다.

따라서 집성재 구조와 같은 대형 목재 구조물에서는 목재부재보다는 부재와 부재를 연결하는 철물 부위가 취약점이 되며 이 부위를 목재로 감싸서 화재로부터 보호하는 방법을 사용하고 있다.

Ⅶ. 목조주택의 단열성

목조주택은 구조체(바닥, 벽체, 지붕 등)내에 단열재를 설치할 수 있는 공간이 확보되기 때문에 콘크리트주택에 비하여 구조체의 두께를 줄이면서 높은 단열성능을 얻을 수 있는 장점이 있다. 주택을 구성하는 각종 재료들의 단열성능은 다음과 같다.

구조목재, 합판: R = 1.25

벽돌: R = 0.20

콘크리트: R = 0.20

철: R = 0.0032

알루미늄: R = 0.0007

유리: R = 0.88

단열재: R = 3.12

R값은 단위 없이 두께 1인치 당 열전도에 대한 저항능력을 나타내는 척도로 R값이 클수록 단열성능이 높다.

목조주택의 단열성능은 단열재의 종류 자체보다는 단열재의 시공방법에 따라서 크게 좌우된다. 구조체의 내부에 빈공간이 없도록 모든 부위를 완전히 채우는 것이 중요하며 배관, 배선 및 개구부 주변에서의 단열재 처리가 특히 중요하다. 완벽한 단열시공을 위하여 고체 또는 판상의 단열재보다는 포상 또는 분무형의 단열재가 유리하다. 그 외에 주택의 외벽 면적을 줄이고 창을 통한 열손실이 많기 때문에 창문의 면적을 줄이는 것이 단열성능의 향상을 위하여 필요하다.

목조주택의 벽체내부에 단열재를 사용하지 않은 경우에 비하여 R-11급의 단열재를 사용하면 열효율을 20% 정도 향상시킬 수 있으며 R-13 단열재는 R-11보다 2% 정도의 열손실 감소 효과가 있다. 주택의 벽체에 2X6를 사용하는 경우에는 R-19 단열재를 사용할 수 있으며 이 경우에는 R-11에 비하여 6% 정도의 열효율을 향상시킬 수 있다. 목조주택의 천정에 R-19를 사용하면 R-11에 비하여 8%의 열효율을 높일 수 있으며 R-30은 R-19에 비하여 4%의 열효율을 향상시킬 수 있다.