중요자료 수분과 목조건물

[WCA운영위원 강남주]

수분과 목조건물

* 개요 : 건물에서 물을 관리하는 방법을 알고 있는 것이 관건(인식, 시공, 자재)

  ① 건축을 진행하는 대상(설계사, 시공업체, 건축주 등)은 건물 외피의 기능에 대한 이해 필수

  ② 창문, 문, 사이딩, 덮개 멤브레인, 공기 및 수증기막, 덮개, 골조 등의 성능 확인

  ③ 목재 및 여타 건축자재의 성능과 특성을 파악하는 것

[부석사 무량수전]

  우리나라에서 2번째(14세기)로 오래된 목구조 건축물

  주심포, 배흘림 기둥, 팔작지붕, 곡선 처마, 활주 등

* 수분과 목재

① 함수율

  - 함수율 변화 : 목재부재의 수축과 팽윤을 초래하고, 곰팡이와 부후균의 성장에 영향이 큼

  - 함수율(MC) : 19%이하 일때 건조(S-GRN, S-DRY, KD 등)

  - 섬유포화점(약 28%)=(결합수+자유수)-자유수 : 팽윤의 경계점, 섬유포함점 초과시 썩기 시작

  - 평균함수율 : 실내 목재 8~14%, 옥외 목재 12~18%  

  

             [목재의 수분 제어]                                [수축 상세]

② 수축과 팽윤

  - 섬유포화점 이하시 목재수축(함수율 5% 변화시 제재목의 폭, 두께 약 1%치수 변화)

  - 섬유방향 수축 무시

  - 목구조 수축 깔도리, 장선, 서까래 등의 수평부재에서 문제가 된다.

  - 3층~5층 설계된 건물에서는 누적수축이 외벽 클래딩(사이딩, 덮개 등)에 영향을 미친다.

  - 수축을 허용하는 설계 배려

※ 고층 목조건물에서의 수축

3층에 있는 그림과 같은 창문의 25mm 폭 실런트 연결부는 창틀과 조적식창문턱 사이에 설치되어야 된다.

목구조가 수축함에 따라, 연결부는 창문이 부착되어 있는 골조와 함께 아래로 움직임

이런 수축을 피하는 방법에는 Plate의 숫자를 줄이거나 집성한 목제품들을 사용하는 것이다.

  

           [세틀다운(Settle down) 현상]-층별로  수축폭 예상하여 설계

③ 썩음

  - 정상적인 시공상황에서 함수율은 곰팡이가 자리기 위한 안전한계보다 훨신 낮다.

  - 부실시공으로 많은 양의 물이 침투, 거주자의 무리한 수분 방출로 목재가 썩게 될 위험

  - 균류 분류 : 곰팡이, 변색균, 연부후균, 목재 부후균

  - 곰방이, 변색균은 목재의 색깔을 변색시키지만, 구조적인 해는 없다, 건강영향 있음

  - 연부후균, 목재 부후균은 목재의 강도를 떨어뜨리며 건물의 성능악화의 주범, 건강영향 없음

  - 목재 부후균 서식 조건 : 목재+균등한 기온+산소+물

  - 수분을 제어(함수율 20%미만 일때 부후균 활동 못함)

* 수분하중

① 수분의 균형(건습 메커니즘-후레슁, 방수 시스템, 긴밀막, 환기 시스템, 실내환기 등)

  - 건물 표면의 수분하중 제한

  - 수분에 대한 내성을 최대화하고 수분하중에 적합한 수준으로 설계 및 시공

 ② 수분의 출처

  - 실내 : 거주자와 그들의 활동→4인 기준 38ℓ/일 이상(생활습관 조정 및 실내환기 多)

  - 실외 : 강우량, 관개 시스템, 지하수, 수증기 등(외피 방수 시스템, 긴밀막, 환기 시스템)

  - 시공수분 : 건축자재의 함유 수분(건물외피의 마무리 이전, 이후 건조처리)

 ③ 수분 이동 메카니즘

  - 액체유동 : 중력 또는 바람, 기압차에 따른 흡인력 등의 추진력에 의한 수분의 이동

  - 모세관 현상 : 다공성 재료 또는 두 재료 사이의 작은 공간에서 발생하는 표면장력에 의한

                          수분의 유동(외부 수분 침투 요인- 방수, 환기 시스템 완벽 구축)

  - 대류(공중 이동) : 공간과 재료를 통한 공기의 유동에 의해 생기는 수증기의 유동

  - 확산 : 증기압 차이에 의해 생기는 재료속에서 수증기의 유동

           겨울철(3개월) 1mx1m 석고보드 면을 통한 수분의 확산 양 : 1/3ℓ

           겨울철 20mmx20mm 크기의 구멍을 통하여 실내에서 외부방향으로 확산 양 : 30ℓ

           스위치, 콘센트 박스 등 그 뒷면 비닐, 난연 폼 처리 밀봉

 ④ 노출

  - 노출 및 수분하중 설계 조건(대기후-지역별 기후 표준, 미기후-해당지역별 요소, 건물 설계)

  - 노출수준이 높아지면 더 보호적인 설계 필수(자재, 시공, 디자인 등)

* 목조 건물을 위한 수분 설계

 ① 빗물 침투 제어(조립물에 있는 틈새 숫자와 크기 줄임, 틈새에 수분접근 금지, 침투 힘 최소)

  - 빗물의 양 최소화(노출면적 최소화 : 처마 폭, 지붕 물매 크게 함, 적정 물받이 등

  - 조립물 위 또는 내부에 축척되는 빗물 관리 : 환기 시스템 등

  - 건물 조립물을 통한 물의 침투 조건 : 틈새, 근처 수분 존재, 틈새로 물이 들어가게 하는 힘

  - 틈새로 물이 들어가게 하는 힘 : 중력, 표면장력, 모세관 흡입력, 운동량 및 기압 차이

[빗물 침투를 일으키는 주요 추진력]

② 4D 전략

  - 편향(Deflection) : 건물외관에 빗물이 접근하지 못하게 하고 외피에 물이 침투 가능성 최소

    ㉠ 바람으로부터 보호되도록 건물 위치 선정(건축 계획)

    ㉡ 외벽의 상단에 규모있는 지붕 돌출부 및 채수 장치 제공

    ㉢ 빗물이 스며들지 않게 하는 구조적 세부처리 제공

  - 배수(Drainage) : 중력에 힘을 이용하여 경사지붕과 수평부분에서의 경사진 표면 포함, 공기층

    ㉠ 외피와 방수구조채 사이에 공간 확보하여 배수면 추가, 창호 비흘림 호환 중요

    ㉡ 공기층(배수공간)은 외피와 배수면(방수구조채) 공간을 확보해 지나치게 젖지 않게 하고

       모세관 현상 단절과 기압을 균등하게 유지해준다(편향 방법에 속 할 수 있다.)

  - 건조(Drying) : 벽 조립물이 통풍(공기 이동)과 수증기 확산으로 축척된 수분 제거

  - 내구성 자재(Durable) : 방부처리 목재 및 내구・내후성 자재

[표면 밀봉 벽 조림물]-최종마감 외피 연결부 물 유입이 없는 것을 예상 (물끊기 홈)

[밀폐막 벽 조립물]-간헐적인 물빼기 구멍이 있는 실런트 물끊기 형태의 비흘림 외피내부에 배수면 있음

[레인스크린 벽 조립물]

 

  [기압을 균등하게 하는 레인스크린 벽]

[탱크(손종택)]

목조주택에서 가장 중요한 것중 하나가 물(수분) 문제인데 자료 훌륭합니다.