전원주택 | [스틸하우스탐구⑤-2] 스틸하우스설계와 단계별 프로세스

 

5. 벽체의 설계

스틸하우스 벽체 두께의 결정은 설계의 가장 기본적인 단계에 해당한다. 내부공간을 얼마만큼 사용할 것인가 또는 가구배치를 어떻게 할 것인가에 앞서 신중하게 검토해야 할 사항이다. 앞서 외벽체는 140㎜ 스터드를 기본으로 설명했으나, 실제 설계에서는 150㎜ 스터드를 외벽체나 내력벽에 사용하는 경우가 많다.

스틸하우스에서 긴 스팬(Span)의 공간(넓은 공간)을 설계할 때, 스틸하우스용 조이스트 만으로는 상부층의 하중을 감당하기 어렵다. 디자인을 위해 특별히 큰창을 내력벽에 설치해야 하는 경우도 있다. 이 때 내력에 집중하중이 걸리는 부분이 생기기 마련인데, 이를 철골부재(H-Beam)나 각파이프 등과 혼용하여 설계할 수 있다는 것은 스틸하우스의 장점 중에 하나다. 현재 국내 H-Beam은 100×100, 125×125, 150×100, 150×150 등의 규격(단위 : ㎜)으로 생산되고 있다.

실제 150×150의 H-Beam을 혼용하여 기둥으로 쓰고, 보의 치수는 200×150 외에 아주 큰 힘을 필요로 할 경우 300×150 크기의 H-Beam을 사용할 수 있다.

일반 주택에선 H형강을 사용하지 않고도 거의 설계가 가능하기 때문에 140㎜ 스터드를 외벽이나 내력벽, 수직배관이 필요한 벽체에 사용하면 무리 없는 설계가 가능하다. 이때 외벽체 두께는 [내부 석고보드 2겹(19㎜)＋140㎜스터드＋외부쉬딩OSB(12㎜)]까지 약 172㎜ 정도가 된다. 여기서 외벽마감재 두께는 별도로 생각해야 한다. 외단열공법 마감은 55㎜, 사이딩 마감은 약 60㎜, 표준벽돌 치장쌓기 마감은 약 150㎜ 정도가 추가된다고 가늠해 볼 수 있다. 한편 내벽의 경우엔, 대부분 90㎜ 스터드를 사용하게 되며 양쪽에 석고보드를 2겹씩 시공하고 여기에 벽지를 바르고 보면 130㎜ 정도의 벽체도 무리가 없다.

거울, 샤워기, 옷장 등 많은 것이 걸리는 화장실 벽체에는 12㎜ OSB합판이나 내수합판을 시공한다. 이어 초벌로 도막방수를 하고 내부에 방수 석고보드를 시공한 뒤 방수를 하고 타일 등을 붙일 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.

또한 개구부를 설계할 때는 콘크리트조의 경우에는 벽체의 시작점부터 개구부를 두어도 관계가 없으나, 스틸하우스는 벽체가 꺾이는 내부부터 80㎜ 떨어진 곳에서 개구부를 시작해야 한다. 이는 스틸하우스의 구조적 특성상 개구부 상부 헤더에서 떨어지는 하중을 전달하는 킹스터드와 트림스터드가 필요하기 때문이다.

6. 벽체의 전단벽용 X-BRACING과 개구부

힘을 받는 내력벽에는 수직하중뿐만 아니라 건물에 치명적인 영향을 주는 바람 등의 횡하중도 감안해야 한다. 그러므로 너무 많은 창문을 배치하여 전단벽으로서 역할에 지장이 없도록 해야 한다.

그림에서 ‘×’형태 부분은 내력벽으로서의 역할을 충분히 할 수 있도록 보강한 가새(X-Bracing)이다. 이로써 스터드로만 이루어진 꽉 찬 박스 형태의 벽체가 횡하중에 저항할 능력이 보다 향상될 수 있는 것이다.

한편 개구부 좌우 부재는 굵게 보이는데, 이는 앞서 말한 보강 스터드인 킹스터드와 트림스터드 2장이 더 들어 있기 때문이다.

7. 지붕의 환기 시스템

아무리 튼튼하게 설계되고 지어진 스틸하우스라도 기능적으로 결함이 많다면 그 집은 실패작이라고 밖에 볼 수 없다. 또한 스틸하우스를 설계하면서 장점을 제대로 살리지 못한다면 그 역시 마찬가지이다.

스틸하우스로 설계하는 많은 집들은 박공지붕의 형태가 일반적인데 비해 목조주택의 경우엔 모임지붕이 주류를 이룬다. 그 이유는 스틸하우스 지붕구조는 트러스 형태를 취하고 있는 반면, 목조주택의 지붕구조는 래프터(서까래) 방식을 취하는 경우가 많기 때문이다.

모임지붕의 장점은 건축물의 볼륨(Volume) 즉, 부피가 박공지붕에 비해 줄어드는 특징이 있어 마감공사비가 저렴한 장점이 있다. 그러나 박공지붕이든 모임지붕이든 중요한 것은 지붕 속 환기가 제대로 이루어지지 않을 때 문제이다. 그 차이는 좀 과장된 표현으로 여름철 차문을 닫은 자동차 실내 상태와 나무 그늘에 앉아 있는 상태처럼 대별된다고 볼 수 있다.

그림과 같이 여름 햇살이 지붕에 닿으면서 지붕 속의 공기가 뜨거워지는데, 이렇게 데워진 공기를 처마 밑(소핏벤트)으로 바람을 넣어 박공 부분에 설치된 환기구(게이블벤트)나 모임지붕의 용마루에 설치된 환기구(용마루벤트, 릿지벤트) 등으로 빠져 나갈 수 있도록 설계해야 한다.

스틸하우스의 주류를 이루고 있는 박공지붕을 구성하는 트러스 설계는 사실상 공기의 움직임이 일어나는 공간이 많아 그리 어렵지않다. 다만 그림의 경우와 같이 높은 천장 설계를 위해 천장을 들어 올리고자 할 경우에 최소 트러스의 수직높이를 60cm 이상 80cm 정도 확보하면 바람직하다.

스틸하우스 설계의 단계별 프로세스

설계란 아주 전문적인 지식과 감각이 필요하지만 때론 간단한 요구조건만 만족시키는 도면이 작성될 수도 있다. 그 예로 20평 정도의 마을공동 방앗간과 휴게실이 함께 딸려 있는 30평 스틸하우스 건물을 예를 들어 설계해보도록 하자.

비록 주택은 아니지만 주택처럼 기능이 많아 핵심적인 내용의 전달에 적합하고, 실기능은 단순하되 확실한 특징을 가지고 있어 설명 대상으로 선택하였다. 건축설계 전문가가 아닌 이상 일반건축주가 ‘건축설계의 프로세스가 이렇구나’하는 정도의 이해를 전달하는 것을 전제로 하여 개략적으로 다뤄본다.

1. 대지 및 요구기능의 분석

설계를 하기 위해서는 건축물의 요구조건과 대지의 조건을 분석해야 한다. 건물이 들어설 대지는 마을 한가운데 위치해 있다. 마을회관의 앞마당을 통해 진입하며, 진입로는 건물의 서측에 둘 수 밖에 없는 상황이다. 건물 뒤로 아름다운 마을 뒷산과 대지 앞은 경지 정리가 되지 않은 다랑이 논들이 위치해 전형적인 시골의 풍치를 더해주고 있다. 대지는 정남향에서 동쪽으로 약간 기울어져 있으며, 정방향을 향해 아주 좋은 조망을 가지고 있다.

2. 건축평면도의 작성

건축물에 요구되는 기능은 평면도에서 가장 잘 표현 되어야 한다. 건물의 전체 특성은 방앗간 같지 않은 방앗간으로 마을의 소득증대는 물론 사랑방 기능까지 갖춘, 반은 주택이요 반은 작업 기능을 가진 아주 단순한 건물이다.

140㎜ 스틸스터드로 시공하고자 벽체 두께를 200㎜로 쉽게 그렸다. 외벽의 마감은 외단열공법과 방부목 사이딩을 병행하여 시공하고, 난방은 휴게실만 하기로 하고 평면을 계획하였다.

3. 기초평면도 작성

기초도면은 최대한 단순화하여 간단하게 매트기초로 그린다면, 1S1=두께 300㎜에 철근은 상하부 간단히 300㎜ 정도만 배근해도 될 것이다. 방수턱이나 마감 시 레벨을 조정할 필요가 있는 부분은 1S2라고 표현하고, 기본 슬래브 바닥보다 약 100㎜ 정도 낮추어 시공하였다.

4. 입면도와 지붕평면도 작성

입면도에서 표기되어야 할 것은 지붕의 경사도, 외벽 및 지붕 마감재, 처마 플레싱(Flashing) 마감재 등이다. 지붕평면도에는 외벽의 중심선으로부터 처마 끝으로의 확대 정도와 지붕의 모양 등이 잘 나타나야 한다.

5. 창호 및 조명 표기

스틸하우스로 간단한 집을 지을 경우에는 도면도 최소로 표현할 수가 있다. 그렇다고 조명계획이나 창호계획까지 생략할 수는 없다. 다음 그림은 최소로 표현된 창호 및 조명계획도를 보여준다.

창호는 미국식 시스템창호를 적용한 사례로 인치호칭 치수를 고려해 구조설계 시 개구부의 폭을 확보하는 것이 바람직하다. 하지만 조명은 반드시 건축주와 협의하여 추후 수정이 가능할 수 있도록 하는 것이 일반적이다.

간단한 스틸하우스는 기본적인 조명계획도만 작성해도 그 수정이 가능하다. 다만 외부조명은 마감을 고려해 좀더 세밀한 계획을 세우는 것이 바람직하다. 도면에서 작은 동그라미는 천장에 달리는 직부등을 의미하며 외부벽체에 반원 형태로 표기된 것은 외등을 표시한다.


6. 스틸하우스 시공 상세도 작성

스틸하우스 시공 상세도는 건축평면도에 사방 600㎜로 격자를 그려 놓고 그 위에 스터드를 600㎜ 간격으로 배열하는 것부터 시작된다. 집 구조가 복잡하지 않고 구조적으로 큰 문제가 없는 건물은 풍하중, 적설하중 등을 고려해 복잡한 과정과 산식을 거치는 별도의 구조해석 없이도 구조적으로 안전한 시공 상세도를 작성할 수 있다.

다만, 설계자가 스틸하우스 구조에 대한 이해를 가진 사람이라는 전제가 있어야 한다. 평면도에는 추후 만들어질 벽체 호칭(Wall No)과 벽체 길이가 표기되어야 하며, 개구부 및 홀다운 위치가 표시되어야 한다.

지붕평면도에서는 지붕트러스의 방향과 트러스 번호가 표시 된다. 그림에서 상부가 파진 부분은 내부 마감을 이에 상응하여 시공하기 위함이다. 콘크리트 구조에서는 이처럼 천장을 만들고자 한다면 별도의 목수를 고용해야 한다. 하지만 스틸하우스에서는 최초 설계 시부터 마감까지 한번에 필요한 모양을 정리해 나갈 수 있는 장점이 있다.

게이블 트러스라 함은 벽체의 게이블 월(일반적으로 외부에서 볼 때 둥근 환기창이 보이는 벽체) 위에 있는 트러스로 외부 마감이 완성되어야 하므로 <그림 9>의 트러스와는 모양이 달라질 수밖에 없다.

벽체 전개도에는 개구부가 표기되고 개구부 보강재, 전단벽(힘을 받는 벽체) 등이 작성된다.

앞서 살펴 본 스틸하우스의 공정별 도면은 많은 도면 중 일부에 한정한 것이다. 사실 건축주가 설계도면에 대해 너무 많이 알고 있는 것은 실질적으로 득이 되지 않는다. 전문가에게 맡기는 것이 보다 경제적이고 주택 모습도 제대로 갖출 수 있다.
건축주의 입장에서는 도면의 전개과정 정도만을 이해하면 설계자나 시공자 선정, 건축주 직영으로 집을 지을 경우 많은 도움이 되리라 판단된다.

이글을 쓴 최길찬 씨는 신영건축사사무소 대표 건축사로 대한건축사협회 정회원, (사)목조건축기술회 정회원으로 활동하고 있다. 또한 철강협회 자재분과 자문위원으로 스틸하우스 자재 가이드북을 집필하였고, 2002년 강구조학회 주거부문 설계에서 은상을 수상한 바 있다. 현재 KBS 1TV 6시 내고향 ‘백년가약’에 건축디자이너로 출현 중이다.
문의 : 02-592-0494, 011-9710-3494

[이 게시물은 전원속의내…님에 의해 2011-01-21 10:48:17 정보에서 이동 됨]