목조주택 [목조주택] 목재구조의 한계와 철재구조 일 경우의 이점

[달팽이산책]

목조주택의 구조적 한계와 이를 극복하는 스틸구조 목조주택에 대하여

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지금은 바야흐로 목조주택 전성시대다.

대부분 전원의 목가적인 주택들이 목조주택으로 건축된다.

물론 목조주택은 아주 좋고 휼륭한 건축방식이다.

유능한 목수와 팀들은 좋은 목재를 구하여 좋은 집을 약속한다.

그러나 특정한 문제 속에서 자유로울 수 없고 어쩌면 처음부터 극복하려기 보다 덮으려 할지 모른다.

목조주택의 가장 큰 문제점은 '구조적 문제'에 있다.

통상 '투바이'라는 사이즈의 구조목을 이용하여 구조를 구축한다. 투바이는 두께 2인치를 말한다.

투바이식스는 두께 2인치 넓이 6인치이며 환산하면 두께 약 5센치 넓이 약 15센치인 목재를 말한다.

거의 모든 주택에서 투바이식스와 구조용 OSB(집성합판)를 주재료로 사용한다.

여기에 치명적인 구조적 문제를 짚어 본다.

그림은 위에 거론한 목조주택의 벽체를 자세히 그려본 것이다.

구조목재 투바이를 일정한 간격(통상30cm)으로 세우고 여기에 안밖으로 구조용 OSB를 부착한다.

물론 단열을 위해 OSB 사이에 인슐레이션(유리섬유) 등 단열재를 충진하고 밖으로는 습기를 배출하면서

외부 습기의 침투를 막는 투습지(통상 타이백)를 사용하고 경우에 따라 스티로폼 혹은 네오폴을 사용하여

단열부를 하나 더 구성한 다음 건축주의 취향에 맞는 외장을 한다.

내부는 구조OSB에 석고보드 등을 사용하나 요즘 발암물질 석면파동으로 인하여 합판을 이용하거나

아예 아주 고급인 마그네슘보드를 사용하여 벽체를 구성한 다음 도배 혹은 도장 등으로 마감한다.

사족이겠으나 발암물질에 대한 논란에 대하여 할 말이 있다.

물론 석고보드가 좋다는 것은 아니다. 하지만 가격이 매우 싸고 가공성이 우수하며 뛰어난 차음효과를

가진 방음재이고 나아가 아주 휼륭한 습기처리 능력을 가진 것으로 발암파동으로 일시에 외면 받고있는

실정에 대하여는 아쉬움이 많다. 더구나 다른 글에서 거론할 합판, 집성합판, 싱크대 붙박이장 합판,

온돌마루나 강화마루에서 배출하는 포름알데히트(1급 발암물질) 독성에 대하여 석고가 가진 환경유해성은

정말로 따져봐도 좋은 만큼 석고의 장점은 크다.

건축시 완벽하게 친환경이거나 생태적인 자재를 사용할 수 없다.

목조주택이라도 예외는 아닌 것이 모든 목재는 일단 방부처리가 기본이다. 물론 원목을 가져다 목재소에서

일일이 켜겨나 잘라서 사용하는 것은 예외겠으나 합판이나 여기에서 거론하는 구조목인 투바이류와 OSB

역시 모두 화학적 처리가 되어 있는 것이다. 기초를 구성하는 콘크리트의 유해성은 이미 다 알지 않은가?

따라서 어느 정도에서 용인할 것인가가 핵심이 된다.

목조주택의 구조적 문제를 거론하고 있는 이글에서 역시 구조에 대한 논란도 역시 '어느 정도'에서

수용되거나 거부될 수 있다.

그림에서 표현되었 듯 구조목인 투바이는 목재가 가진 수축과 이완의 과정에서 변형을 동반하기에 톱질을

당하게 된다. 즉 목재가 변형을 일으키는 방향을 끊어서 구조목의 변형을 막자는 목적을 가진다.

이 변형을 막기 위한 투바이 힘줄의 절단은 일견 전체 주택의 구조적 변형을 효과적으로 막을 것 같지만

종내에는 심각한 취약성을 드러내게 된다.

또 대부분의 목조주택에서 목재가 가진 습기저항력을 믿고 주택내부의 습기에 대한 별도의 처리를 하지

않음으로써 과도한 습도로 인하여 목재의 변형은 더 클 수 밖에 없다.

정말로 잘 지어진 집에서 가장 중요한 부분은 단열보다는 습도의 제어에 있다.

단열에 신경을 집중하여 기밀성을 최대한 확보하다보니 내부의 습도가 너무 높아서 한 겨울에도 제습기를

가동하는 집이 있다면 믿으시겠는가?

따라서 목조주택에서 구조는 목재가 아니고 철재로 대체할 필요가 있다.

모든 공정과 기타 구조는 목재를 사용하되 진정 구조자체는 변형에 강하고 습기에도 강한 철재를 사용하는

집이 간혹 있는 이유다. 흔히 스틸하우스라고 해서 하찮게 취급하는 주택이 매우 좋은 구조를 가진다는

점에 주목해야 한다. 철재를 사용하면 녹이 슨다고 걱정한다. 하나 아연강이라고 하는 내식성이 매우

뛰어난 철재가 있다는 점은 그런 걱정을 기우로 만든다.

그리고 목구조 보다 철구조가 더 빠르게 진행되며 더 간결하여 공간적 탄력성을 더 많이 제공한다.

그림은 통상 각관이라고 부르는 것들이다.

위의 적갈색인 것은 일반 철재에 부식방지 프라이머를 도포한 것이고 하부의 은색으로 보이는 것은 제조시

전기적 과정을 통하여 아연으로 도포된 철재들이다.

아연강은 매우 뛰어난 내식성으로 아주 오랫도록 부식되지 않는다. 이유는 아연성분이 주기율표 순서로

우선 부식하여 철재의 부식을 막기 때문이다. 철재의 부식은 철이 가진 플러스(+) 전자를 잃어버리는 과정

으로 아연은 철보다 우선 플러스 전자를 방출하면서 철재를 보호하게 된다. 물론 아연강이라고 완벽하지

않다. 온도가 섭씨 60도 이상에서는 오히려 아연보다 철재가 더 빨리 전리작용을 하여 우선 부식한다.

그러나 주택에서 60도 넘는 온도는 기대할 수도 없고 그럴 일도 없다.

맨 처음 목조벽체 구성에서 구조목 투바이를 제거하고 여기에 아연사각 파이프를 세운다고 가정해보자.

그리고 모든 것은 그림과 같다. 물론 벽체의 두께가 달라지고 단열에 필요한 단열재의 계산이 달라지지만

그것은 큰 문제가 되지 않는다.

오히려 목구조의 구조목은 아주 촘촘해야 하지만 철구조는 목구조 만큼 촘촘할 이유가 없어 벽체구성으로

제한되는 공간구성의 자유로움까지 줄 수 있다.

집은 많은 자재의 집합이지만 더 중요한 것은 각 구성 자재의 온도특성과 습도특성이다.

즉 온도에 의해 늘었다 줄었다 하고 습도에 의해 물러지고 단단해지고 하는 특성을 아주 면밀하고 꼼꼼하게

고려해야 한다는 뜻이다.

거의 대부분 한국의 기후특성에서 물체가 가진 동절기 하절기간 사이즈의 변화는 1미터 당 3미리 정도에

해당한다. 만일 1미터 80센치 스티로폼이라면 1년 동안 약 6밀리 정도 사이즈 변화가 있는 것이다.

따라서 단열에 신경쓴다고 한 여름에 목재를 아무리 촘촘하게 밀착을 시켜도 겨울이면 그 사이가 벌어지고

다시 여름되어 그 사이가 매워지는 과정을 반복하다 보면 통상 완공 후 2년이 지나면 집은 왠지 처음과

매우 다른 느낌을 주게 된다. 늦가을 혹은 겨울에 지어지는 집은 반대의 현상으로 구조에 영향을 미친다.

비워진 공간을 충진하는 우레탄 폼이나 실리콘은 만능이 아니다. 더하여 대부분 현장에서 사용하는 우레탄

폼은 '경질폼'으로 한 번 굳어지면 다시는 변형이 되지 않는 것으로 주변의 자재가 수축 팽창하는 과정에서

원래의 접착성을 상실하고 자재와 폼, 폼과 자재 사이에 공간을 남길 수 밖에 없어 애써 구축한 단열은

그야말로 말짱 도루묵이 되어가는 것이다.

철재는 목재에 비하여 온습도에 비례한 수축팽창율이 다르다. 목재에 비하여 매우 작다.

즉 목재는 변형하여 늘어나고 줄어들 망정 기본 구조를 형성하고 있는 철재구조는 매우 안정된 상태를

유지할 수 있다.

여기에 목재의 수축팽창에 대항하여 어떤 대안을 가지는가에 따라 2년 후에도 5년 후에도 처음과 같은

구조적 안정과 주택내부의 안정성을 확보할 수 있을 것이다.

이 부분에 대하여는 별도의 글로써 다시 다뤄보기로 하고 목구조에서 철구조로 변경하여 주택이 더 나아질

수 있는 부분에 대하여는 마치도록 한다.

중요한 사실은 주택을 짓는 과정에서 철구조와 목공사로 나뉘어 진행 할 경우 건축비는 상승한다.

바로 이것이 어쩌면 목재변형을 그대로 묵과하게 되는 근본 원인이 아닐까 한다.

우리 양평에는 거리에 "목조주택 평당 299만원"이라는 현수막이 많이 붙어있다.

과연 어떤 집을 짓는 것일까?

나도 매우 궁금하다.

[대칼]

이글을 읽다보니 그나마 다행인것은 스틸하우스라는 점이네요.얼마전에 집을 지엇거든요^^
잘 보고 있습니다.감사합니다.