인간의 숨결에 깃든 자연의 DNA
이경환(목수· 홍동면 금평리)
해마다 하늘을 찌를듯 솟아오른 아파트군이 늘어가지만 불과 20~30년 전만 하더라도 가정에서는 전혀 필요치않던 공기정화기, 가습기, 정수기 없이는 제대로 숨쉬고, 마시는 것조차 안심할 수 없을 만큼 우리의 주거환경은 악화되고 있습니다. 인간 생존의 3요소를 의・식・주라하여 주생활을 맨뒷자리에 놓았지만, 생존이라는 기본 전제가 해결된 현대인에게 가장 중요한 항목은 역시 주거와 환경의 문제입니다.
일 년 내내 흙 한 번 제대로 밟아보기 힘든 삭막한 공간, 쾌적함이란 단어와는 거리가 먼 오염된 물과 공기로 인해 도시가 주는 편리함과 문화적 혜택을 포기하더라도 자연과 더불어 쾌적한 환경속에서 살고자 하는 결심이 늘어가고 있는 것도 무리는 아닙니다.
어디서 무슨 집을 짓고 살아야 하는가
도심탈출, 대도시 엑소더스의 귀결점은 결국 ‘어느 곳에서 무슨 집을 짓고 사느냐’ 하는 것입니다. 즉 깨끗한 공기와 물, 습도조절이 필요없는 환경과 건축의 이상적인 결합이 요구된다고 할 수 있습니다.
그렇다면 인간에게 가장 유익하고 친밀한 건축자재는 무엇이고, 어떤 집에 살아야 쾌적한 생활을 할 수 있을까요? 해답은 ‘스스로 그러한 것’으로 풀이되는 자연(自然)에서 찾을 수 있습니다. 가능한한 가공이나 변형을 억제하고 자연에서 취한 재료를 이용하여 지으면 그대로 자연의 일부가 되어 버리는 집‒. 자연에서 나서 자연으로 돌아가는 인간 역시 자연의 한 부분이기에 자연을 닮은 주택은 과연 꿈의 집이라 할만합니다.
나무-인간과 가장 친밀한 건축자재
목재는 인간이 동굴시대를 마감한 이후 대표적인 건축소재로 애용되어 왔습니다. 석기시대에는 집이나 귀틀집같이 풀과 나무를 이용한 형태가 발달하였는데, 이중 귀틀집은 큰 통나무를 井(우물 정)자 모양으로 귀를 맞추어 층층히 얹어 발라 지은 집으로 오늘날 통나무 주택의 원조에 해당합니다. 원시 수렵사회에서 농경사회로 전환되면서 목재는 주택의 골조를 이루는 기둥, 서까래, 보처럼 건물의 무게를 지탱하고 형태를 결정짓는 구조체로써 흙, 풀 등 마감재와 함께 취득과 가공이 용이한 건축의 핵심소재로 동서양을 막론하고 그 위치를 확고히 다져 왔습니다.
서기 500년경에 이미 유럽에서는 목재골조의 건축기술이 완성되었으나 초기의 목조건물은 대개 원목상태에서 최소한의 가공만으로 제작된 부재를 사용하였습니다. 17세기 미국에서는 풍부한 삼림자원을 바탕으로 목조주택이 비약적으로 발달하여 경량 목구조 방식이 처음으로 등장하였고, 이후 장대구조, 통나무 구조, 대형 목구조로 발전을 거듭하였습니다.
시멘트의 발명은 골조방식을 다양화하여 건축사의 큰 획을 그었으나 인체와 자연의 조화를 깨뜨리는 격리현상이 심각한 문제점으로 대두되기 시작했습니다. 때문에 다시금 목재와 같은 천연자재에 대한 관심이 고조되어 근대적 개념의 목조주택이 등장하였는데 이는 유럽과 미국 등 선진각국에서 시멘트의 폐해가 널리 알려진 19세기 중반이후의 일입니다. 우리나라의 경우, 전통 한옥을 제외하고 목조주택이 새로운 주거양식으로 각광받는 시기는 약 25년 전후로 아직까지는 초기단계에 불과합니다.
열거하기 어려운 목조주택의 장점들
목조주택의 장점은 너무도 다양해 일일이 나열하기 힘들지만 ‘쾌적하다’란 한 단어로 압축할 수 있습니다. 쾌적한 주거공간이란 청명한 날에 오솔길을 걸을 때처럼 맑은 공기와 수목의 향기가 산보하는 이의 감성을 최고조로 만들 듯, 특별한 시설이나 장치의 도움 없어도 늘 안락한 기분과 행동을 유지할 수 있는 환경을 말합니다.
건축자재로서의 목재는
① 가장 안전한 천연자재로써 시멘트 및 내장 화학재처럼 독소를 발생치 않고
② 환경친화적 소재로 제조 또는 가공 공정상 공해 배출요인이 거의 없으며
③ 고효율 단열재로 일반 건축자재의 4‒15배에 달하는 단열효과로 냉난방비를 절감할 수 있고
④ 저렴한 유지관리비로 특별한 수리가 필요치 않으므로 경제적 부담이 적고
⑤ 세대를 이어 살 정도의 내구성은 최소 65‒70년으로 30년내외의 일반 주택의 2배 이상이며
⑥ 화재시 뛰어난 안전성은 만약의 화재발생시 연소도 및 확산도가 낮아 탈출가능성이 높으며
⑦ 쾌적한 환경조성 기능으로 자동 습도조절과 뛰어난 흡음성, 특유의 나무향으로 산림욕 효과가 있고
⑧ 자체 인테리어 효과로 목재 표면 자체가 뛰어난 장식성을 가지므로 별도의 마감재가 필요없어 인테리어 비용을 절약할 수 있습니다. 그 외 가공성, 경제성, 예술성, 작업의 용이성, 다른 소재와의 복합성 등 많은 장점이 있습니다.
목조주택은 화재에 약하다?
일반에 상식화된 목조주택에 대한 오해 세가지를 깔끔하게 풀어 드릴까 합니다.목조주택을 짓고자 할 때 먼저 제기되는 문제는 화재에 대한 취약성입니다. 매스컴에 보도된 산불이나 판자촌의 화재, 심지어는 캠프화이어의 타오르는 장작불 장면 등이 나무란 잘타는 재질이란 상식을 끊임없이 강화하여 왔고, 또 실제로 이것은 사실입니다. 그러나 엄밀히 말하면 특정한 상황에서만 그러할 뿐입니다. 다시 말해서, 목재의 가공재인 얇은 각재나 베니어판같은 판재, 혹은 쏘시개용으로 바싹말린 장작 따위는 불이 잘 붙지만 통나무나 난연처리를 한 목조주택의 화재 확산도는 생각보다 빠르지 않기 때문입니다.
오히려 현대화된 조적조나 콘크리트 주택에 비해 휠씬 안전하다는 것이 전문가들에 의한 실험결과 밝혀졌습니다. 이것은 목조주택이 불이 번지는 정도인 화재확산도(fire spread)와 얼마만큼 깊이 타들어 가는가를 따지는 연소도(burn through)에서 벽지, 카핏, 기타 내장 마감재보다 현저히 낮고, 화재시 주요 사망원인 유독가스가 전혀 발생치 않아 그만큼 탈출가능성이 높다는 것을 의미합니다. 목재의 경우 1-500단계의 범위로 측정하는 화재 확산도중 100-200정도에 해당하여 일반 건축자재보다 낮으며, 굵은 목재가 탈 때 생기는 숯은 불꽃이 자재 내부로 침투하는 것을 방어하는 보호막 역할로 화재시 생존율이 높아 미국에서는 자동 소화장치가 설치된 목조주택 거주자에게 보험료 할인의 혜택까지 주어진다고 합니다.
목조주택은 관리비가 많이 든다?
얼핏 생각하면 목조주택은 틈이 많고 콘크리트조에 비해 두께가 얇아 냉난방비가 일반주택에 비해 훨씬 많이 들 것처럼 보입니다. 하지만 실제는 그와 정반대입니다. 건축재로서 목재의 단열성능은 콘크리트의 4배, 벽돌의 6배, 석재의 15배에 이르며, 미국립표준국(NBS)의 실험결과 통나무 건물은 열을 보존하고 필요할 때에 내어놓는 열질량효과(themal mass)로 일반 단열재로 처리된 건물에 비해 난방은 46%, 냉방비의 경우 24%나 절약할 수 있다는 놀라운 사실이 밝혀졌습니다.
때문에 목조주택은 약간의 보조냉난방으로도 겨울에 따뜻하고 여름에는 서늘하며, 특히 목재가 갖는 습도 조절 기능은 실내습도를 항상 최적의 상태로 유지시켜 주므로 별도로 가습기를 장만하실 필요가 없습니다.
목조주택은 단명한다?
일반적으로 목재는 썩기쉬운 것으로 생각하여 목조주택의 수명도 얼마 안되는 것으로 오해하기 쉬우나 조적조나 콘크리트 주택에 비해 탁월한 내구성을 자랑합니다. 보통 시멘트를 사용한 일반 건물은 시멘트 특유의 열화현상으로 준공후 20~30년이 지나면 외장과 내구성이 현저히 저하됩니다. 건교부가 공동주택의 재건축 허용 하한기준을 20년으로 정한 사실도 현재 우리나라 건물의 내구연한을 간접적으로 시사해 주고 있습니다. 그나마 규격에 미달하는 자재나 공기단축 등 부실시공 요소가 개입되면 입주자의 안전과 직결되는 건축의 특성상 자재의 내구성 여부는 매우 중대한 문제가 아닐 수 없습니다.
하지만 목조주택이라면 안심하셔도 좋습니다. 나무로 지은 집은 생각보다 훨씬 더 안전하고 오래갑니다. 목조건물의 한계 수명은 거의 수백년에 이르지만, 주택으로서 기능저하 시점을 65~70년으로는 잡는 미국임산물협의회 보고서에 의하면 일반 건물에 비해 최소 2~3배의 내구성을 지녔다고 합니다. 더욱이 북미의 경우 주문식으로 생산 공장에서 완벽히 가공처리되는 목조주택의 특성상 하자가 거의 없고, 주기적으로 외벽을 목재용 오일스테인(oil stain)을 바르는 것만으로 목조주택의 내구성 유지 및 피부관리가 마무리됩니다.
목조주택의 세가지 모습
목조주택은 재료와 건축 방식에 따라 크게 3가지로 분류됩니다. 첫째는 2×4(투바이포)로 불리는 경량 목구조 방식입니다. 이 공법은 방염 및 방부, 방충 처리를 한 두께 2×4인치 혹은 6인치 너비의 각재를 간살로 세우고 단열재로 채운 후 앞뒤로 판재나 석고보드를 사용하여 내외부를 마감합니다. 전선이나 하수도관, 가스관 등은 나무기둥 사이를 통과하며 주로 각재를 사용하므로 각재 조립주택으로도 불리웁니다.
둘째는 조립식 패널 공법으로 합판이나 OSB, 집성 패널 등을 재료로 건축물을 구성하는 바닥, 벽, 지붕을 미리 공장에서 만들어 현장 조립하는 공법으로 단지형 목조주택을 건설할 때 자주 이용됩니다. 집 한 채가 몇조각의 패널로 나뉘어 조립되므로 시공인력과 대량생산으로 인한 비용면에서 유리한 방식입니다.
마지막으로 통나무 주택을 들 수 있습니다. 단면이 O형과 D형인 통나무를 우리나라의 귀틀집처럼 차곡차곡 겹쳐 쌓아 벽체를 구성하며 다른 공법에 비해 비싼 편이지만 통나무 특유의 자연적 분위기로 인테리어가 필요치 않습니다. 통나무와 통나무는 미리 가공된 홈에 의한 짜맞춤 공법으로 시공되므로 틈새가 없어 단열 및 보온에 무리가 없습니다. 최근에는 단면이 평평한 플랫 로그(flat log)가 개발되어 기존 통나무의 단점인 가격부담과 하중을 줄이고 단열재를 강화하여 효율을 높인 새로운 형태의 주택이 각광받고 있습니다.
농가주택으로서의 목조주택
목조이외의 농가주택으로 조적 및 콘크리트, 스티로폼과 우레탄 등 단열재를 이용한 조립식 패널 공법, 기타 여러 재료를 복합적으로 사용한 공법이 있으나 농촌주택의 목적에 부합하는 최적의 건축재는 뭐니뭐니해도 목재일 것입니다. 농촌에서 살고자 하는 본래의 뜻이 오염없는 주거환경이니 만큼 주택용 자재 또한 자연의 살갗에서 채취한 자연산이 가장 적합하기 때문입니다.
그러나 우리나라와 같이 사계절이 뚜렷한 환경적 요인과 경제적 측면을 감안하면 100% 목재소재의 주택을 고집할 필요는 없으며, 석고보드나 인슐레이션 등 단열 내장재를 적절히 가미한 형태가 더욱 현실적이라고 할 수 있습니다.
인류가 개발한 최적의 건축방식-2×4 경골 목구조 공법
일본 고베 대지진시 2×4 공법으로 지어진 목구조 주택은 지진에 안전하였으나, 콘크리트 건물과 포스트 앤 빔(post & beam)공법의 전통적인 일본 목구조 주택은 피해가 큰 것으로 밝혀져 전세계 건축 학자들의 주목을 받았습니다. 현재 미국과 캐나다 등 서구 사회에서 경골목구조공법은 매년 주택시공의 90%를 웃돌만큼 압도적인 추세입니다.
일본에서도 주거용 건물의 43% 정도가 목조주택으로 지어져 우리나라와는 커다란 차이를 보이고 있습니다. 목조주택의 대명사로 불리는 2×4(투바이포) 경골 목조 주택, 선사시대 이래로 지속되어온 통나무주택을 제치고 목조주택의 왕좌를 차지한데는 그만한 이유가 있습니다.
경골 목조 주택의 일반화는 19C 중반 이후
19세기 중반 주거용 목조의 일반적인 형태는 대형 목구조 주택이었으나 곧 경골 목조 공법으로 전환되었습니다. 이는 2×4와 같은 표준 제재목의 개발과 강철못의 대량 생산이 가능했기 때문으로, 골조 부재의 치수가 작아져 건축에 필요한 인력이 적게 소요되는 잇점이 있었습니다. 19세기 중반에서 후반기에 이르는 동안 이미 건축에 소요되는 자재에 대한 등급 구분이 제도화되었고, 1924년 이후 미국 제재목 표준위원회에서 제재목 제조업자, 판매업자 및 사용자들이 공동으로 자재표준을 제정하여 미 상무성의 인정을 받아 책으로 출판되기에 이르렀습니다. 아울러, 목조건축에서 중대한 건축요소인 못(nail)이 기계화에 의한 생산이 시도되다가, 1870년에 이르러서는 철선못이 발명됨으로써 촉매역할을 하여 그 발전속도가 더욱 빨라졌습니다.
백오십년 이상의 역사를 자랑하는 경골 목조 공법은 오늘날 단독주택은 물론 근린 생활시설과 본격 상업용 건물로까지 확대되었으며, 아파트와 빌라 형태의 대형 공동주거 시설조차 경골 목조 공법으로 건축되는 단계에 와 있습니다. 통계에 의하면, 5층 공동주택 정도는 경골 목조공법의 자유로운 적용이 가능하다고 합니다.
경골 목조 주택의 특장점
경골 목조주택은 목조주택의 장점을 고스란히 이어받은 건축양식으로 가변성과 응용성(flexiblility & versatility)이 뛰어나고, 목재 특유의 단열성능과 별도의 단열재 충진이 가능하여 에너지 보존효과가 탁월합니다. 또한 공기층을 이용한 차음효과는 목재로 음향조정실을 제작할만큼 효과적이며, 공장에서 미리 정해진 칫수로 제작된 홈 키트(home kit)를 그대로 현장에 옮겨 조립하는 간편한 시공법은 콘크리트나 벽돌을 사용하는 습식공법에 비해 공기단축 효과는 물론 인건비의 대폭적인 절감이 가능합니다.
경골 목조 주택의 시공
경골 목구조 주택은 방염·방부·방충 처리를 한 규격자재로 원칙대로 시공하고 적절히 관리한다면 수백년을 유지할 수 있습니다. 경골 목구조 공법은 이미 캐나다, 미국 등에서는 가장 보편적인 공법으로 되어 있으며 거의 모든 자재가 이를 기준으로 제작되고 있습니다.
우리나라의 경우 아직 경골 목구조 공법에 사용되는 자재가 제한적으로 생산되고 대부분 수입에 의존하기 때문에 하자가 없는 집을 짓기 위해서는 우선 2×4공법을 정확히 이해하는 것이 필요합니다. 또한 시공자는 도면과 시방서를 이해하고 활용함에 정통하고 수치 환산에 자유로와야 하며 한국적 상황에 적합하도록 풍부한 응용력이 있어야 합니다.
일단 시공에 들어가면 풍압이나 지진에 대응할 수 있도록 기초에서부터 지붕공사에 이르기까지 가새, 격판 등 횡응력에 대응하는 구조와 연속적인 보강 철물로 건물의 안정성을 확보하는 것이 중요합니다. 만약의 화재시를 대비하여 피해를 최소한으로 줄이기 위한 내화구조 설계와 준비도 건축 공정상 빼놓을 수 없습니다. 경골 목조주택의 내화성은 일차적으로 내장 석고보드에 의존하며 벽과 천정에 시공된 석고보드는 약 20분에서 2시간의 내화성능을 유지합니다. 내화구조를 형성하는 또 다른 방법은 합판에 경량 콘크리트를 타설하거나 중목구조의 부재를 사용하는 방법이 있습니다.
기초가 탄탄해야 건물이 오래간다
우리나라에서 알려진 경골목조주택에서 쓰이는 기초는 줄기초(wall footings)와 독립기초(post footings)로 분류됩니다. 기초의 재료로는 대개 콘크리트가 사용되나 때로 시멘트 블록이나 목재가 쓰이기도 합니다. 기초의 두께는 기초벽 깊이의 1/2이상이어야 하고, 무근(無根) 콘크리트를 사용하여 습기피해 방지 및 통풍을 위해 전통 한옥의 마루밑 공간 역할을 하는 크롤 스페이스(crawl space)를 설치합니다. 모든 공사가 그렇듯 일단 기초가 견고해야 건축후 발생할지도 모를 각종 하자나 부동침하(不同沈下)현상을 방지할 수 있습니다.
기초공사가 끝나면 다음은 바닥공사와 골조입니다. 바닥은 보통 보나 장선(stud), 혹은 슬래브(slab)로 구성되며 어느 한쪽으로 기울어짐이 없이 평평해야 합니다. 경골 목조 건축의 바닥구조에 있어서 특히 유의할 점은 차음성과 설비를 위한 시스템(wood joist system)으로 쾌적한 주거공간을 위한 배려와 향후 유지 관리의 문제를 깊이 고려해야 합니다.
일반적인 바닥구조로는 목재 장선 시스템이 주로 사용되는데 자재의 효율적인 이용이 가능하고, 다양한 연결방법으로 인해 외관의 변형이 자유로운 것이 특징입니다. 장선의 간격은 원칙적으로 무한하다고 할 수 있으나 실제로는 장선의 깊이×24가 기준으로 통용됩니다. 바닥 장선에는 구멍을 뚫어 배관 및 배선이 가능하도록 가공과정을 거칩니다.
벽– 샛기둥과 단열재의 시너지 효과
경골 목조에 있어서 벽은 대개 하중을 지탱하는 역할을 하나 그렇지 않은 경우도 있습니다. 벽을 구성하는 주요 요소는 출입에 필요한 문과 조명장치, 통풍시설, 조망을 위한 창문 등으로 디자인적 측면에서도 포인트가 됩니다. 벽체를 이루는 샛기둥 역시 2×4 목재 기둥을 적절히 배열해 수직하중을 지지하는 역할을 합니다.
샛기둥의 간격은 40-60cm로 기둥속으로는 비교적 가는 전선이나 파이프들이 통과합니다. 샛기둥과 샛기둥 사이에는 단열재인 유리섬유가 채워지고 내부는 방화성 보드로, 외부는 OSB 등 벽 패널용 합판으로 덮고 벽지나 페인트로 마감하면 벽체구성이 완료됩니다. 내부 칸막이벽은 차음성을 고려해 내부를 채울 때 공간을 남겨 두어야 합니다.
외벽공사는 방풍, 방우, 내구성과 색상, 질감, 무늬, 스케일, 모서리 처리 등 시각적인 측면을 고려하여 시공하는 데 주요 외벽 마감재로는 목재, 비닐, 알미늄, 슁글, 스터코(stuco) 등이 쓰이나 목재 사이딩이 가장 널리 사용됩니다. 사이딩재는 도장성이 좋고 작업이 용이하며 틀어짐이 없어야 합니다. 전나무, 삼나무, 미송, 가문비나무 등을 재료로 페인트 마감으로 처리할 옥외 사이딩은 높은 등급에 옹이가 적고 함수율 변화가 최소한도이어야 합니다. 사이딩(siding) 시공시 방향은 가로, 세로, 45° 중 하나로 합니다.
목조주택의 특징은 지붕 물매
지붕은 지붕자체의 무게뿐만 아니라 비와 눈, 바람을 막아주고 열과 공기의 흐름을 조절하며 지붕 구조속에 기계 및 전기시설을 수용합니다. 우리나라의 경우에는 물탱크 설치 공간을 확보해야 하며 주요 구조부는 벽체 및 기초와 조화를 이루어야 합니다. 지붕의 형태는 주택 전체 디자인에 커다란 영향을 미치는 부분으로 지붕 재료의 내구성은 주택 전체의 수명을 좌우한다고 볼 수 있습니다.
경골 목조 주택의 지붕형태는 경사도에 따라 평지붕과 디양한 각도의 지붕, 외쪽 맨사드(mansard;꺾인 지붕), 박공, 모임지붕 등이 있습니다. 지붕은 배수와 외기로부터 내부를 보호하기 위한 방수재의 선택이 특히 중요하며, 각종 슁글, 슬레이트, 기와, 메탈 등이 사용됩니다. 지붕의 서까래 구조는 목재 장선의 바닥과 비슷한 구조로 되어 있고, 서까래 사이에는 벽체와 마찬가지로 단열재가 충진되고 남은 공간은 공기가 흐를 수 있도록 공기층을 형성하도록 합니다. 그리고 처마와 용마루 부위에는 반드시 환기구가 설치되어야 결로(結露)와 같은 습기피해를 방지할 수 있습니다.
천정공사는 내벽공사와 동일한 방법으로 시공하며 일반적인 방법으로는 지붕장선 하부에 방습층을 둔 상태에서 쫄대 등을 대고 석고보드로 마감합니다. 그밖에 장선하부에 방습층을 두고 파티클(particle)보드와 목재널로 마감하는 방법, 석고보드로만 마감하는 방법도 있습니다.
빛과 공기, 사람이 함께 드나드는 창호와 문
주택의 벽이 사람의 얼굴이라면 문과 창호는 눈과, 코, 귀에 해당합니다. 문과 창은 구동방식과 개폐방향에 따라 여닫이, 미닫이, 포켓 슬라이딩으로 나눌 수 있는데 목조주택의 특성상 오르내리 창도 많이 사용합니다. 경골 목조주택의 경우 외부벽을 내력벽으로 보고, 샛기둥의 희생을 막기위해 기둥간격에 맞는 수직창을 채택하는 것이 역학상 유리합니다.
경골 목조주택에 사용하는 창문은 습식공법에 사용하는 창호와 크게 다른 점은 없으나 제조회사별로 독특한 창호를 생산하고 있는 점이 특징입니다. 시스템 윈도우의 경우 완전 자동화된 시스템에 의해 만들어지며, 복층 유리 내부에는 아르곤 등 특수한 개스가 밀봉되어 단열과 방음의 역할을 동시에 수행합니다.
*p.s
이경환님은 경력 8년의 목조주택 전문 빌더로 기본 설계에서 시공뿐만 아니라 설비, 내외장 등 건축 전반에 관해 두루 경험을 쌓아왔습니다. 목조주택이나 기타 건축 전반에 해관 궁금한 내용은 010-3572-9161로 문의하시기 바랍니다.