인류는 다양한 재료를 사용해 건축물을 만들었습니다. 그 지역에서 쉽게 얻을 수 있는 소재를 사용하여 지역의 기후에 맞는 집을 만들었지요. 과거에는 흙, 목재, 석재, 벽돌 등이 주요한 건축자재였으며, 철골조 다리가 최초로 만들어진 것은 1700년대 말, 철근콘크리트조가 보급되기 시작한 것은 1900년대 초입니다.


전래동화 속 ‘아기돼지 삼형제’가 지은 집에 대해 우리는 셋째의 벽돌집이 늑대를 막을 수 있는 장점을 가진 것에만 주목하지만, 각각의 재료는 나름의 장단점을 가지고 있습니다. 첫째의 밀짚으로 지은 집이 저렴하고 빠르게 지을 수 있으며 환기가 잘 될 수도 있지요. 이번 글에서는 주택을 건축하는데 사용되는 구조에 대한 특징과 장단점을 살펴보겠습니다.



가장 흔하지만 오랜 기간이 소요되는 철근콘크리트(RC)조


철근콘크리트는 국내에서 가장 많이 사용되는 구조입니다. 열팽창 비율이 유사한 콘크리트와 철근이 일체화되면서 압축과 인장력을 서로 보완해주며, 콘크리트가 철근이 녹슬거나 열변형 되지 않도록 해주기 때문에, 어떤 이는 철근콘크리트가 인류 최고의 발명이라고도 합니다.


< 좌 : 필자가 설계한 철근콘크리트조 단독주택 골조 / 우 : 거푸집 속에 철근과 기계, 전기 배관이 설치되므로 시공기간이 긴 편이다

– 사진촬영:박정연 >


철근은 내화 구조이며 견고한 장점을 가지며, 최근 강화된 내진설계 기준에 맞춰 설계된다면 지진에도 충분히 안전하게 만들 수 있습니다. 또한, 많이 사용되기 때문에 시공자를 찾기에 용이합니다.


단점으로는 철근 및 각종 설비 배관 시공, 거푸집 설치 후 타설/양생까지 소요되는 공사 기간이 다른 재료에 비교해 긴 편입니다. 재료를 만드는데 탄소발생량이 많은 편이며 수명을 다해 철거할 경우에도 건축폐기물이 많이 발생한다고 합니다.



나날이 발전하고 있는 목구조


목구조에는 여러 가지 방식이 있습니다. 단독주택에 적용되는 방식은 일반 목구조(경량 목구조)가 대부분인데요, 이 방식의 구조적인 해석은 각각의 기둥이 아닌 벽식 구조로 해석합니다. 미국, 캐나다에서는 단독주택 대부분이 이 방식으로 건축되었습니다. 국내에서는 구조계산을 일반목구조만 2층까지 제외했기 때문에 많이 사용되었지만, 최근 구조계산에 관한 법규가 조정 중인 상태랍니다.


< 필자가 설계한 일반 목구조 단독주택 골조– 사진촬영:박정연 >


목구조의 장점은 집이 따뜻한 느낌이 든다는 것과 탄소 발생이 가장 적은 친환경적인 구조 방식이라는 것입니다. 비교적 시공 기간이 짧고 저렴하며, 단열 성능도 우수합니다. 주로 저층건축물에 적용되는 편이며, 구조체가 쉽게 연소 되지는 않지만, 화재가 크게 발생하면 전소될 수도 있는 점과 습기, 병충해 등을 잘 고려하여 시공해야 하는 점은 단점일 수 있습니다.


< 좌 : 전통한옥 - 대구 둔산동 경주최씨 종택 / 우 : 공학목재(글루램)가 사용된 청원 미동산 목재문화체험장 (설계자 (주)금성종합건축사사무소) 

– 사진촬영:박정연 >


목구조 중 ‘기둥 보 방식’으로 해석되는 것은 전통 한옥이 있으며, 이 외에 중목구조 방식도 있습니다. 중목구조는 화재 시에도 구조체 표면에 탄소 피막이 생겨서 일정 시간 동안 구조적 성능이 유지됩니다. 부재를 결속하는 방법에 따라 일반목구조보다 중목구조가 지진에 강하다는 이유로 최근 주목받고 있습니다.


목재는 부재의 길이가 한정되기 때문에 큰 공간을 만드는데 제약이 있습니다. 하지만 요즘은 글루램, 아이조이스트, 패러램 등과 같은 공학 목재를 사용하면서 대공간을 만들 수 있게 되었습니다.




지진과 화재에 강한 철골(SC)조


철골조는 H빔 등의 철골 부재를 리벳, 볼트, 용접하여 구조체를 만드는 방식입니다. 지진에 강할 뿐 아니라 초고층 건축물에도 적용할 수 있는 특징을 가집니다. 건식공법으로 공사 기간이 짧기 때문에 도심지에 많이 적용되고, 내부에 기둥이 없는 큰 공간을 만들기에도 용이한 장점을 가집니다.


비교적 건축비용이 높은 편이며, 구조체가 불에 연소되지 않습니다. 하지만 큰 화재에 긴 시간 동안 노출되면, 구조체의 강도가 급격히 낮아지기 때문에 미리 화재에 대비할 필요가 있습니다.


<필자가 감리한 철골조 건축물 골조 – 사진촬영:박정연 >



유지보수가 편리한 경량철골조 (스틸하우스)


경량 철골조는 H빔 대신 구조체의 단면이 적은 강판을 사용하여 만든 구조로, 경량목구조와 유사하게 벽식 구조로 해석되는 방식입니다. 주로 저층의 단독주택이나 근린 생활 시설에 사용되며, 시공 기간이 짧고 유지보수가 편리합니다. 경량목구조보다 습기나 병충해에 강한 것도 장점입니다.


단점으로는 화재 시를 대비하여 구조체가 직접 화재에 노출되지 않도록 해야 하는 점과 열전도율이 높기 때문에 결로가 발생할 수 있는 부분에 고려해야 하는 점 등이 있습니다.


< 스틸하우스의 구조 – 사진촬영:박정연 >


이외에도 조적조 (시멘트블럭, 벽돌, ALC)는 과거에 많이 사용되던 방법이었으나, 지진과 습기, 단열에 취약한 단점 때문에 사용이 줄고 있답니다. 구조 방식은 기술개발에 따라 많이 사용되는 방식이 변하기도 하며, 내진 설계나 단열재 사용에 관한 법규가 변경됨에 따라 변하기도 합니다.


이상 주요한 구조 방식의 특징과 장단점을 살펴봤습니다. 철근콘크리트조, 목구조, 철골조, 경량 철골조 등 어떤 방식을 적용할지는 대지의 상황과 건축물의 용도에 따라 결정하는 게 중요하겠죠? 내가 짓고 싶은 건물이 있는 지형과 건축 구조의 특징을 고려해 알맞은 시공으로 안전하고 편리한 생활을 하기를 바랍니다.





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