전원주택에 많이 쓰이는 구조공법 특장점과 단점 비교

전원주택을 계획하는 예비건축주 분들은 구조에 대한 기본 지식이 부족하여 자신의 주택건축에 어떤 구조를 적용하여야 하는지  결정하기에 많은 어려움이 있다. 전공과정의 상세한 내용보다는 일반적인 이해를 돕기 위해 구조에 대한 기본 개념과 전원주택 건축에 많이 사용되는 몇 가지 건축구조공법의 특징, 장점, 단점에 대해 기술하여 구조결정에 도움이 되고자 한다.

(1) 구조 일반

 건축구조란 건축물의 형상을 이루어내는 뼈대로 지반에서부터 지상층에 이르기까지 기초와 기둥, 보, 벽, 바닥 슬라브, 계단, 지붕 등으로 구성되면서 설계된 건축물의 골격을 이루어낸다. 구조는 하중의 방향에 따라 수직하중, 수평하중, 그리고 하중의 원인에 따라 고정하중, 적재하중, 적설하중, 풍하중, 지진력, 충격하중 등으로 구별된다. 또한 하중기간의 장단에 따라 장기하중과 단기하중으로 분류한다. 또한 위치에 따라서는 중심하중, 편심하중으로 나뉘고 하중의 분포상태에 따라서는 집중하중, 분포(등분포, 등변분포, 부등분포)하중이 있다. 따라서 건축물의 구조는 이러한 다양한 하중을 이겨냄으로써 우리 인간들이 안심하고 거주할 수 있도록 공간의 구조적 안정성을 제공하는 것이다.

구조의 종류로는 구성방식에 따라 가구식구조, 조적식구조, 일체식구조, 특수구조가 있고 구조의 형식에 따라서는 라멘구조, 벽식구조, 트러스구조, 아치구조, 플랫슬라브구조, 절판구조, 셀구조, 스페이스 프레임구조, 현수식구조, 막구조가 있다. 또한 구조의 사용재료에 따라 철근콘크리트구조, 목구조, 석구조, 벽돌구조, 시멘트 블록구조, 철골구조, 철골 철근콘크리트 구조 등이 있다. 구조의 시공방식에 따라서는 습식구조, 건식구조, 현장구조, 조립구조로 나눌 수 있다. 이와 같은 구조의 종류를 특수구조를 제외한 주택건축 구조에 많이 사용되는 것으로 간단하게 정리하자면 다음 표와 같다.

구성방식에 따른 종류	개 요	사용재료에 의한 해당 구조
가구식 구조	기중, 보. 서까래와 같이 가늘고 긴 부재를 결합하여 구조를 형성. 접합부의 강성과 단위 부재의 적정성 결정이 중요함. 복잡한 형태의 표현에 유리하며 경제적이다.	목구조, 철골조, 경량 철골조(스틸하우스), 철골 철근콘크리트구조의 일부
일체식 구조	기초에서 최상층에 이르기까지 같은 재료로 건축물 형상을 일체화한 구조. 내구, 내화, 내진성이 우수하나 복잡한 형상의 표현에는 불리하다.	철근콘크리트구조, 철골철근콘크리트구조 일부
조적식 구조	벽돌, 블록, 석재 등의 조적재료로 구조를 형성하는 방법으로 유럽에서 많이 사용된 공법. 아치나 돔을 형성하면서 의장적으로 뛰어난 건축물이 많이 있다. 지진과 같은 수평 외력에 약해 내진성능이 필요한 지역에서는 적합하지 않다.	벽돌구조, 시멘트 블록구조, 석구조,
특수 구조	위의 분류에 해당되지 않는 구조로 주택분야에서는 거의 사용되지 않는다.	현수식구조, 스페이스 프레임 구조, 쉘구조, 막구조 등

현재 국내에서 주택건축에 많이 사용되고 있는 구조공법으로 일반적으로 가장 많이 알려져 있고 보편화된 철근 콘크리트조 주택, 환경친화적이고 우수한 온습 조절능력으로 건강과 변화가 많은 디자인에 유리한 목조주택, 무게에 비해 강도가 크고, 구조재의 내화성, 자원의 재활용성이 우수한 스틸하우스, 7, 80년도 경제성장기에 크게 보급 되었으나 요즈음은 적용 빈도가 낮아지는 조적조 주택, 경제적인 이유로 경량 샌드위치 패널, 또는 프리패브 등을 이용하는 조립식 주택 등이 있다.

물론 이러한 공법이외에도 여러 가지가 더 있지만 소비자가 참고할 수 있도록 사용 빈도가 높은 공법을 위주로 설명하고자 한다. 이를 위해 전문서적 및 본인의 자료, 실무경험과 함께 관련 협회의 자료를 발췌, 편집하여 부분적으로 인용하되 구조 부재, 단면의 결정, 부위별 구조재의 설치 간격, 각종 접합 철물 등 상세한 시공방법까지는 기술하지 않았음을 밝혀 둔다.

일반적으로 내구적인 공법으로 인정되어 시장에 적용되어 지는 공법들은 유지, 보수관리를 전제로 공법의 사용 가능한 수명은 통상 100년 이상으로 본다. (조립식 공법은 제외) 그러나 각종 마감재와 매입된 난방, 급, 배수 설비의 노후에 따른 보수비 대 신축비의 경제성과 사용자의 이용 편리성, 디자인 트랜드 등의 변화로 인해 주택의 사회적 수명은 다시 줄어 통상 30~50년으로 보고 있다. 과거 7, 80년대에 많이 지어진 주택들이 지금은 거의 멸실한 상황을 보면 우리의 주택들은 통상적인 사회적 수명도 다 하지 못한 것이다. 물론 공급위주의 당시 주택 보급 상황과 사회적 수명 보다 짧은 설비 수명으로 인함을 이해하여야 할 것이다. 그러나 이러한 현상은 급속한 경제 성장기에서 발생할 수 있는 상황으로 한 획을 긋고 이제는 50년이상 100년을 내다보는 미래지향적인, 친환경적인 주택을 설계하고 시공하여야 할 것이다.

공법의 선택은 기본 설계안의 형상과 주요 마감재료, 지형, 지리적 위치 등을 종합 검토하여 선정하도록 하여야 함이 원칙이나 경우에 따라서는 수요자의 선호 공법이 있으므로 지정공법의 특성을 잘 파악한 설계가 되어야 할 것이다. 이를 위해 다양한 구조공법의 개요와 특장점을 간략하게나마 먼저 이해하도록하고 주택건축에 많이 적용되고 있는 철근 콘크리트 주택공법, 목조주택, 스틸하우스, 기타 공법의 주택구조 정의와 특성, 장단점, 시공시 주의점 등을 기술하여 건축공학을 전공하지 않은 현장관리자와 수요자의 이해에 다소나마 도움이 되고자 한다. 그러나 공법간의 장단점 비교는 엔지니어로서 무의미하다고 판단되어 마지막에 간략하게 특성의 비교만을 하고자 한다. 각 공법에는 약간의 단점들이 있기 마련이며 기술자들은 그 단점을 이해하고 현장에서의 응용상태에서 구조적, 기능적인 보완이 되도록 하여야 하는 것이다. 이러한 면에서 소비자들은 기술력이 확보된 업체에 시공을 의뢰하여야 하는 것이다. 튼튼하고 편안한 주택을 완성하기위해 구조적인 하자는 철저하게 예방되어야 한다.

(2) 주요 구조별 정의와 특성, 시공 주의점

(가) 철근콘크리트구조

1) 철근콘크리트구조의 정의

기둥, 보, 내력벽, 바닥 슬라브 등의 주요 구조부가 철근 콘크리트로 시공되는 일체식구조를 말한다. 철근은 인장력에 강하고 콘크리트는 압축력에 강하다. 또한 이들의 팽창계수가 유사하여 하나의 일체화 된 구조를 이룰 때 우수한 구조 성능을 발현하게 된다. 이러한 재료적 특징을 이용한 구조법이 철근콘크리트구조이다. 철근 콘크리트구조는 구조 강성이 크고 내구성, 내화성, 내진성, 차음성능이 좋으며 각종 중, 소규모 건물, 아파트, 빌라, 단독주택 등에 매우 보편화되어 가장 많이 적용되는 공법이다. 

2) 철근콘크리트구조의 특장점

가) 가장 보편화된 공법이며 구조 강성이 우수하다.

소비자들이 가장 많이 보았고 친숙한 공법이며 매우 단단한 물성으로 소비자에게 구조적인 안정감을 준다. 구조 전체가 일체화되어 구조적인 성능이 우수하며 풍압, 지진에 강하다. 그러나 어떤 공법도 마찬가지겠지만 잘못된 시공 관리는 균열이 발생하거나 심한 경우 붕괴되는 모습도 보았다. 이는 아무리 훌륭한 공법을 채택하더라도 정확한 시방에 의한 시공을 하지 않으면 아니 되는 가장 근본적인 이유이다.

나) 내구성, 내화성, 차음성능이 우수하다.

다른 공법의 소재에 비하여 가장 내구성이 좋다. 노출된 콘크리트는 산성비에 부식되는 경향이 있으나 내외장재로 매입되는 것이 대부분의 형식이므로 비, 바람 등의 풍화에 잘 견디고 오래 간다(노출 콘크리트공법을 적용 구조재료 자체를 의장적인 요소로 활용하기도 한다). 또한 내화성이 좋고 면밀도가 높아 차음성능이 우수하여 세대간 경계벽 적용에 유리하다. 그러나 층간 소음은 충격음에 의한 영향으로 발생하므로 방진의 역할을 위해서는 별도의 시공 방법을 적용하여야 한다. 참고로 소리의 전달 속도는 공기보다 고체에서 더 빠르다.

다) 재료의 구입 및 시공업체 선정이 쉽다.

앞서 말한바와 같이 가장 보편화된 공법이므로 시중에서 재료의 구입이 쉽고 시공업체(자)가 많아 가까이에서 시공사(자)를 선정하기가 좋다. 그러나 보편화된 만큼 경쟁이 치열하여 가격 졍쟁력을 위한 견적을 내는 경우가 많아 조금 더 비용을 지불하더라도 제대로된 품질관리를 수행할 수 있는 업체를 선정하여야 할 것이다. 부분 공정의 현장 경험만으로 전체 범위의 시공을 수행하는 경우를 많이 보게 되는데 이는 환자가 무면허 의사에게 진료를 받는 것과 다름 아니기 때문이다. 주택건축은 터파기와 구조체 시공에서부터 최종 마감과 하자예방을 생각하고 적절한 디테일(상세도)을 제시할 수 있는, 종합 관리 능력이 있는 지휘자를 시공사로 선정하여야 한다.

3) 철근콘크리트구조의 단점

가) 복잡한 디자인의 주택을 시공하기 어렵고 비용이 많이 든다.

요즈음 많이 요구되는 서구식 디자인의 주택을 소화하기에는 거푸집 조립, 철근 배근이 까다롭고, 경사가 심한 지붕의 형상을 만드는데 재료비와 목수 인건비가 많이 들어 오히려 비경제적이다. 형태가 비교적 단순하고 장중한 이미지를 낼 경우는 적합하나 시멘트 독이 장기간 발생한다는 이유로 친환경, 웰빙 중심의 전원주택 분야에서는 많이 사용하지 않는 편이다.

나) 습식구조로 일체화되어 난방비가 많이 든다.

소재의 단열성이 떨어지고 습식 일체형 구조로 건식 구조체 보다 난방부하가 커 난방비가 많이 든다. 또한 단열성능이 떨어지는 부분이 발생하기 쉬워 부분적으로 결로가 발생 할 수 있다. 또한 일정량의 수분을 포함하는 구조로 매우 차가운 소재이기도 하며 여름철에는 태양 복사열을 발산하는 축열기능도 하게 되므로 냉난방부하가 크게 된다.

다) 습식 구조물로 장마기간에는 쾌적한 실내환경을 만들기 어렵다.

철근 콘크리트도 어느 정도의 습도 조절능력이 있으나 목재에 비해 현저히 떨어지므로 여름 철 장마기간의 경우에는 실내가 눅눅하고 통풍이 잘 안되는 부위에는 곰팡이가 피기 쉽다. 지하 구조물은 통풍을 위한 Dry Area나 선큰 가든 등을 이용하여 쾌적한 실내 환경이 조성되도록 하여야 한다.

라) 주택 개조 또는 멸실시 분쇄 및 폐기물 처리가 어렵고 비용이 많이 든다.

다른 공법의 자재에 비해 강도가 커 분쇄가 어렵고 재활용되거나 소각처리가 되지 않아 폐기물량이 많고 위탁 처리시 비용이 많이 든다. 또한 소음, 비산 먼지의 발생과 이로 인한 민원의 발생 등 다른 공법보다 환경면에서 불리한 공법이다.

(나) 목구조

1) 목구조의 정의

기둥, 보, 내력벽, 서까래, 장선 등의 주요 구조부가 목재로 구축되는 가구식 구조를 말한다. 이때 적용되는 목재는 해당 부재의 구조등급에 적합한 규격의 단면형상을 지닌 건조된 구조목을 사용하여야 한다. 또한 구조적 성능을 확보하기 위하여 설계 하중 조건에 부합하도록 수종별, 규격별 부재의 단면 성능, 설치 간격, 보강 등 시공 매뉴얼에 입각한 시공이 되도록 하여야 하고 한국 주거생활의 문화적 특성이 되는 바닥 온돌난방 방식, 화장실 등 습식공간의 자유로운 물 사용을 위해 서구의 매뉴얼보다 보다 강화된 구조시공이 이루어져야 한다. 목재는 가볍고 가공성이 좋아 다양한 형태의 조형미를 표현하는데 유리하며 자연 재료로써 자체 습도 조절능력을 지니고 있어 쾌적한 실내환경을 유지하는데 도움이 된다. 따라서 웰빙 트랜드에 부합하는 구조로 도심지보다는 전원주택건축에 많이 이용되고 있다.

2) 목구조의 종류

목구조는 나무를 구조재료로 하여 구축되는 건축구조를 말하며 구조재로 사용된 목재의 규격, 크기 및 시공방법에 따라 경량 목구조(light weight- wood frame structure), 기둥-보 구조( post & beam structure), 통나무 구조 (log structure) 등으로 분류된다.

3) 목구조의 특징과 장점

가) 지진에 강하며 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 피해 발생율이 낮다는 조사결과로 증명되었다.

나) 내구성이 뛰어나다.

일반주택의 내구성이 30년 정도인데 비해, 목조주택의 내구성은 70년 내외로서 충실히 관리할 경우 수백 년까지도 유지가 가능하다. 우리의 전통 목구조건축물에서는 600년 이상 된 목조건물을 흔히 볼 수 있다. 고려중기에 건축되어 현존하는 최고의 목조건물인 부석사 무량수전이 아직도 우아한 자태를 유지하는 것은 이를 증명하는 것이다. 물론 이러한 내구성을 유지하기 위해서는 지속적인 유지, 보수와 화재예방에 유념하여야 하는데 현재 많이 사용하고 있는 목구조공법중 2×4공법은 유지, 보수가 편리하고 내화피복 및 방수피복이 되어지므로 내구성 확보에 보다 유리하다.

다) 구조재의 단열성능이 우수하다.

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 가져 온다.

라) 변화가 많은 디자인을 잘 표현한다.

목재는 가볍고 가공성이 좋아 굴곡이 많고 복잡한 평면, 난이도가 높은 지붕의 시공에 적합하다. 이는 예전보다 소비자의 높아진 수준의 형태미를 표현하는데 시공성과 경제성 면에서 가장 우수한 방법이다.

마) 경제적이며 쾌적한 실내환경을 유지하는데 유리하다.

목구조로 구축된 주택은 벽이 얇기 때문에 내부면적을 최대한 넓게 활용할 수 있으며, 규격화된 저렴한 부재가 이용되고, 공사기간도 짧으며 연중 언제나 지을 수 있어 경제적이다. 주택의 등급에 따른 가격은 마감재의 질에 크게 좌우 되며 구조공법별 공사비는 단순 형태일 경우 사실상 경미한 차이를 보이는데 전원주택과 같은 소형이면서 복잡한 형태의 표현에 있어서는 철근콘크리트구조보다 단연 우수한 경제성을 가진다.

또한 목재는 자연적으로 습도조절능력을 지니고 있다. 목조주택에선 일정하고 최적의 습도를 유지하여 쾌적한 생활공간이 보장된다. 여름철 장마기간에도 목조주택은 쾌적한 실내 환경을 유지하는 반면 기타 구조는 높은 습도의 영향을 받는다.

바) 유지관리비가 적게 들고 보수가 편하다.

목구조로 구축된 주택은 외장재 및 도장재의 종류에 따라 시멘트 사이딩일 경우 5∼7년, 베벨드 사이딩일 경우 3년 정도 간격으로 한번씩 외부에 도장만 잘해주면 새 집 같은 느낌이 유지된다. 또한 단순한 도장방식을 사용하기 때문에 비용이 많이 들지 않고 공기가 매우 짧다. 단열성이 좋고 특별한 수리가 필요치 않아 유지관리비가 적게 든다. 보일러, 배관, 전기시설 등의 수명은 일반주택과 동일하지만 문제가 생겼을 때 쉽게 수리가 가능하다. 각부에 사용되는 자재는 수명기간 내에 해당부분만 해체하고 교체하면 완전하게 원상으로 복구할 수 있다.

사) 가소성 구조재료이지만 화재 위험성은 낮다.

사람들은 나무가 불에 타는 것을 알기 때문에 불을 피울 때 나무를 사용한다. 그래서 목조주택은 화재에 안전하지 못하다는 막연한 불안감을 가지고 있다. 그러나 화재 발생시에 안전성 문제는 구조부가 화염으로부터 보호되도록 하고 초기 화재를 진압 또는 안전하게 대피할 수 있는 구성이 되도록 하는 것이 중요하다. 목조주택은 내화피복으로 석고보드를 사용하고 화재차단 블록을 적용하여 화염을 차단 및 지연시키는 구성을 적용하고 있으며 화재발생시 유독 가스 발생 및 연소도, 화재 확산도가 낮아 초기 진압 또는 부득이할 경우 탈출 가능성이 높다. 오히려 화재 위험성은 구조재가 아니라 각종 실내 마감재의 연소로 인한 유독 가스의 발생, 연료 기여, 화염 전파가 위험한 것이다. 그러나 구조재가 연소 가능한 물질이므로 내화재료를 적용한 타 구조에 비해 내화성능은 상대적으로 약하다. 철근콘크리트구조도 일정시간이상의 화재에 노출될 경우 구조의 강도저하가 발생하여 재사용할 구 없게 된다.

3) 목구조의 단점

가) 보편화되지 않은 공법이라 전문 시공업체가 적다.

웰빙 트랜드와 경제성의 제고를 통해 전원주택분야의 목조주택의 수요는 매년 늘어나고 있지만 철근 콘크리트 주택에 비하여 수요가 작고 주택건축 시방관리를 제대로 익힌 기술 인력이 적다. 목조주택업체가 시중에 난립된 양상은 보이지만 실제 자체 설계, 구조적인 해석 능력과 최종 마감까지의 종합 기술면에서 능력이 검증된 전문 기술인력을 보유한 전문업체가 적고 협회차원의 제도적인 인증제도가 시행되지 않아 소비자의 시공업체 선정에 어려움을 주고 있다. 이를 보완하기 위하여 한국목조건축협회에서 제도적으로 설계 및 시공능력 인증제도를 준비하여 목조주택을 짓고자 하는 소비자에게 객관적인 시공사 선정 기준을 제시하도록 하여야 할 것이다.

나) 가구식구조로 변형에 대한 대비를 하여야 한다.

기둥, 보. 서까래와 같이 가늘고 긴 부재를 결합하여 구조를 형성하는 가구식 구조는 풍압, 지진 등의 수평력에 대해 약간의 변형이 발생하게 되는데 이는 실내외 마감재의 균열을 발생시킬 수 있으므로 접합부의 강성확보 및 보강과 단위 부재의 적정성 결정이 매우 중요하다. 또한 한국적 주거특성(바닥 온돌난방, 습식공간의 자유로운 물 사용 등)을 고려하여 서구의 시공 매뉴얼보다 더욱 강화된 구조 보강이 필요하며 이러한 시공의 품질관리를 위해 구조적 해석능력, 시공능력과 같은 기술력과 경험이 풍부한 업체가 시공하는 것이 바람직하다. 설계상의 외형은 같을지라도 내구적인 안전성을 확보하는 결과는 시공능력에 따라 차이가 나는 것이다.

다) 내화 피복시까지 화재예방에 주의하여야 한다.

목재는 가소성이므로 석고보드와 같은 내화 피복으로 매립 될 때까지 화재예방에 주의하여야 한다. 물론 공사중 안전관리는 시공사의 책임이므로 건축주가 걱정을 할 필요는 없다. 다만 원만한 입주를 위하여 모두가 화재뿐만 아니라 모든 안전사고에도 유의하여야 할 것이다. 또한 입주 후에도 전기 누전 등으로 인한 화재가 발생하지 않도록 제반 공정의 품질관리에 주의하고 사용자의 화재예방을 위한 노력도 필요한 것이다.

(다) 철골구조

1) 철골구조의 정의

기둥, 보, 내력벽, 서까래, 장선 등의 주요 구조부가 철강재(steel)로 구축되는 가구식 구조를 말한다. 이때 적용되는 철강재는 종류에 따라 다르나 일반적으로 많이 사용되는 스틸하우스는 냉연강판에 아연도금을 한 강재를 주로 사용하며 열연강재에 방청도장을 하여 사용하기도 한다. 철강재의 물리적 성질은 냉연강판이 우수하여 박판(얇은 강판)으로 소형, 경량 부재로 사용하고 열연강재는 후판(두꺼운 강판)으로 H-Beam, C-형강, 각관형, 원형 강관류 등의 대형 부재로 사용된다.

2) 철골구조의 특징과 장점

가) 지진에 강하며 안전하다.

스틸은 자체 중량에 비해 우수한 구조 성능을 가진다. 따라서 건축물의 하중 부담을 줄이면서 강성을 키울 수 있고 유연하여 진동에 대한 저항력이 우수하다. 이는 목조주택과 유사한 성질, 같은 가구식 구조 방식으로 외부로부터 충격을 흡수하는 능력이 뛰어나다. 따라서 지진과 같은 재해시 피해 발생 억제에 유리하다.

나) 내구성이 우수하다.

스틸하우스는 얇은 강재로 된 부재를 이용하나 물성이 좋은 냉연강판에 아연도금을 하여 사용하므로 부식에 강하고 외기에 노출되지 않으므로 뛰어난 내구성을 지닌다.

다) 스틸하우스는 경제적이다.

스틸하우스는 벽이 얇기 때문에 내부면적을 최대한 넓게 활용할 수 있으며, 규격화된 저렴한 부재가 이용되고, 공사기간도 짧으며 연중 언제나 지을 수 있어 경제적이다. 주택의 등급에 따른 가격은 마감재의 질에 크게 좌우 되며 구조체 공사비는 사실상 경미한 차이를 보인다.

라) 변화가 많은 디자인을 잘 표현한다.

냉연 아연도금강재는 가볍고 가공성이 좋아 굴곡이 많고 복잡한 평면, 난이도가 높은 지붕의 시공에 적합하다. 물론 목구조에 비해서는 상대적으로 떨어지지만 철근콘크리트 구조에 비하면 매우 우수한 시공성 및 표현성을 가지고 있다. 이는 예전보다 소비자의 높아진 수준의 형태미를 표현하는데 시공성과 경제성 면에서 매우 우수한 방법이다.

마) 유지관리비가 적게 들고 보수가 쉽다.

스틸하우스는 외장재 및 도장재의 종류에 따라 시멘트 사이딩일 경우 5∼7년, 베벨드 사이딩일 경우 3년 정도 간격으로 한번씩 외부에 도장만 잘해주면 새 집 같은 느낌이 유지된다. 결로 방지를 위한 외단열을 추가로 하면 단열성이 보강되고 특별한 수리가 필요치 않아 유지관리비가 적게 든다. 보일러, 배관, 전기시설 등의 수명은 일반주택과 동일하고 문제가 생겼을 때 쉽게 수리가 가능하다. 각부에 사용되는 자재는 수명기간 내에 해당부분만 해체하고 교체하면 완전하게 원상으로 복구할 수 있다.

사) 내화성이 우수하다.

스틸하우스는 구조재 자체가 불연성이고 석고보드를 사용하여 화염을 차단하는 구성을 적용하고 있으며 화재발생시 유독 가스 발생 및 연소도, 화재 확산도가 낮아 탈출 가능성이 높다. 오히려 화재 위험성은 구조재가 아니라 각종 실내 마감재의 연소로 인한 유독 가스의 발생, 연료 기여, 화염 전파가 위험한 것이다. 그러나 일단 실내에서 화재가 발생하게 되면 높은 열로 인해 강재의 물성이 약화되므로 변형이 발생된다. 이는 철근 콘크리트와 같은 불연성 구조 재료도 마찬가지이다.

3) 스틸하우스의 단점

가) 스틸은 열전도율이 높으므로 결로방지를 위한 단열 보강을 하여야 한다.

단열재가 충진된 알미늄 사이딩이나 외단열 공법을 추가로 적용할 경우에는 별도의 단열보강이 필요없지만 시멘트 사이딩, 비닐 사이딩 등 단열성능이 떨어지는 외장재를 적용할 경우에는 외장 마감재 시공 전 외벽 면 바탕에 단열 보강 공사를 하도록 한다.

나) 가구식구조로 변형에 대한 대비를 하여야 한다.

목구조와 같이 기둥, 보. 서까래와 같이 가늘고 긴 부재를 결합하여 구조를 형성하는 가구식 구조는 풍압, 지진 등의 수평력에 대해 약간의 변형이 발생하게 되는데 이는 실내외 마감재의 균열을 발생시킬 수 있으므로 접합부의 강성확보 및 보강과 단위 부재의 적정성 결정이 매우 중요하다.

다) 목조주택보다 상대적으로 가공성이 떨어진다.

철근 콘크리트 공법보다는 가공성이 우수하여 변화있는 디자인을 소화하기가 용이하지만 목재의 가공성보다는 떨어져 복잡한 평면과 입면, 지붕의 형태를 구축하는데는 불편함이 있다. 때문에 목구조에서는 모임지붕을 잘 소화해내는 편이지만 철골조에서는 박공형의 지붕 디자인이 선호된다.

(라) 조적구조

1) 조적구조의 정의

조적구조는 건물의 벽체, 기초 등의 주요 구조부를 조적재료인 시멘트 벽돌, 치장벽돌, 석재, 시멘트 블록, ALC블록 등으로 몰탈과 같은 접합재료를 사용하여 부착시켜 쌓아올려 만드는 구조이다. 엄격하게 말하면 콘크리트 및 철근을 보강하는 블록구조와는 구분하여야 하나 여기서는 일상적인 조적구조만을 설명한다. 조적구조는 매우 오래된 구조공법으로 시공법이 간단하고 건축계획상 다양성을 충족시킬 수 있으며 내화, 내구적이고 압축력에 대해서는 비교적 강하고 외관이 장중, 미려하여 건축의장적 가치는 있으나 건물의 높이와 면적에 따라 벽두께가 두꺼워져 실내 유효면적이 줄어들고, 인장력이 약하여 풍압, 지진 등의 횡력에 취약하므로 고층 건물이나 대규모 건물에는 적합하지 않다. 우리나라에서는 시멘트 벽돌, 치장 벽돌, 시멘트 블록 등을 주로 사용한 7, 80년대의 일반주택 건축에 많이 사용되어 왔으나 현재에는 주택건축에 적용하는 빈도는 매우 낮고 철근 콘크리트 구조에 외장 마감을 위한 조적시공이 많이 사용되고 있다.

조적구조는 횡력이나 인장력이 약한 역학적 한계성 때문에 벽체의 길이와 벽으로 둘러싸인 부분의 바닥면적 제한이 있으므로 사용되는 조적재료의 시공상 주의점을 잘 지켜야 한다. 또한 시공시 벽 높이에 적합한 벽 두께의 확보와 개구부 상하간의 적정 이격거리 확보, 1일간 쌓아 올리는 단 수의 제한도 지켜져야 하며 접합재료인 쌓기용 몰탈과 치장줄눈의 적정 배합비 또한 중요하다. 벽돌 조적 줄눈의 형상형태에 따라 막힌 줄눈, 통줄눈이 있으며 벽면의 의장효과를 위한 치장줄눈의 형상에 따라 평줄눈, 볼록줄눈, 오목줄눈, 빗줄눈, 민줄눈, 내민줄눈, V줄눈이 있다.

선정된 조적재료의 색상은 줄눈의 색상 적용에 따라 느낌이 크게 다르므로 조적재와 줄눈의 색상 조합에 주의하여야 한다. 인방은 창호의 폭에 따라 구조적으로 안전하게 시공되도록 하여야 하며 백화현상을 방지할 수 있도록 몰탈의 적정 배합 및 발수 조치를 하도록 한다.

2) 조적구조의 장점

가) 장중 미려한 의장 표현에 강하다

이러한 특성으로 대형 성당이나 교회의 구조 및 외장재료로 많이 사용되고 있으며 많은 세월이 흐른 뒤에도 유행을 타지 않고 고색이 어울리는 특징이 있다. 압축력에 강한 구조적 특성을 활용하여 반복되는 아치의 형성 등 다양한 기법을 통해 표현되는 유럽의 고건축물들 대부분이 조적구조를 이용하고 있다.

나) 외장의 수명이 반영구적이다.

비, 바람과 같은 영향을 받아도 풍화가 매우 적으며 유지관리가 거의 필요치 않다. 다만 백화현상이나 크랙이 발생한 경우는 보수가 필요하나 관리가 매우 편리한 편이다. 퇴색이 되어도 무게감있는 표현이 되므로 교체, 덧 시공 등을 통한 외장의 리모델링이 필요 없는 구조이다.

다) 시공이 단순하다.

단순한 시공으로 실내 요구공간의 형태나 크기를 벽체로 분화, 조합 구성이 가능하고 조적 자체로 공간의완성이 될 수 있다.

3) 조적구조의 단점

가) 횡력에 약하다.

풍압력, 지진력과 같은 횡력에 약하여 대형 건축물에는 적합하지 않다. 지진 발생시 크랙 발생으로 인한 붕괴와 파편효과로 매우 위험한 상황이 발생되므로 일본과 같이 지진이 많은 나라에서는 적합하지 않은 구조이다.

나) 넓은 스팬(span)의 공간 형성에 불리하다.

조적구조의 역학적 한계로 인하여 벽의 길이와 둘레 면적에 제한을 받으므로 넓은 폭과 길이가 요구되는 공간의 형성에는 적합하지 않은 구조이다.

다) 두꺼운 벽 두께로 실내 유효면적이 줄어든다.

건축면적 계산 기준으로 벽 두께의 중심을 적용하므로 요구되는 벽 높이에 적합한 구조의 조적벽 두께는 타 구조에 비해 매우 두꺼워야 하므로 사용 가능한 실내면적은 줄어들게 된다.

실내쪽으로의 벽이 두꺼워지면 소요공간의 확보, 가구의 배치와 통행로의 확보에 영향을 받게 되므로 사용자 입장에서 불리하게 되는 것이다.

이상으로 전원주택건축에 많이 사용되는 철근콘크리트구조, 목구조, 철골(스틸하우스)구조, 조적구조의 특장점과 단점을 살펴보았다.  모든 구조는 장점과 단점을 동시에 가지고 있기에 구조를 잘 이해하고 보완할 수 줄 아는 기술자의 시공이 중요하고 충분한 구조강성과 내구성을 가지고 있으므로 구조공법은  결정할 때는 다음의 사항을 고려하여 결정한다.

1. 조형미 및 외장재료 시공법에 따른 디자인의 표현에 적합한  구조를 선택한다.

2. 비용면에서 유리한 구조를 선택한다.

3. 구조강성 우선인지 단열, 쾌적성 우선인지를 정하고 결정하되 부족한 기능은 보완하도록 한다.

4. 설계사무소와 주택전문건설업체의 의견을 참고하여 최종 결정한다.

   단, 특정 공법으로 유도하는 구조의견은 배제한다.

<이상입니다. 예비 전원주택 건축주분들의 건축계획시 많은 참고 되시길 바랍니다.>