유재완의 목구조 건축 교실

제 목 :  유재완의 목구조 건축 교실(5) E-mail :  
작성자 :  유재완 조회수 :  6011
등록일 :  2005/2/26 (20:53)
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목재는 가장 환경친화적이고, 지속적으로 재생성이 가능한 건축자재이다. 나무의 물리적 특성을 잘 이용해서 짓는 목구조 건축물은 수명이 길고 단열이 잘되며, 환경에 피해를 주지 않고 자원을 절약할 수 있으므로 미래 건축의 좋은 대안이다.

목재는 좋은 단열재
나무가 건조되면서 물로 차있던 세포들이 마치 빈 주머니같이 되면서 공기로 채워지고, 그 속에 들은 공기로 인해서 나무가 단열효과를 갖게 된다. 복층유리(페어 글래스)는 유리와 유리 사이의 공기 층이 단열작용을 하고, 스티로폼은 제조과정에서 생기는 무수한 공기 주머니 속에 든 공기에 의해서 좋은 단열재가 되는 것과 같은 원리이다.

어떤 물질의 열가치(thermal value)는 열전도와 열질량(thermal mass)에 의해서 결정된다. 열전도란 물질이 열을 전달하는 능력을 말한다. 상대밀도가 크면 열전도가 잘 이루어지므로 단단한 나무가 가벼운 나무에 비해서 열전도가 잘된다. 단열치는 영국식 단위로 R, 미터법 단위로는 RSI로 표시한다. 건조된 나무의 단열치는 R-1.8~2.0/인치 정도고, 일반적으로 많이 사용하는 유리섬유의 단열치는 R-3.3/인치다. 연질목(softwood)은 유리섬유의 약 1/2 정도의 단열성능을 가지고 있어서 유리섬유보다는 성능이 낮지만 목재도 비교적 좋은 단열재임을 알 수 있다. 비록 건축에서 목재를 단지 단열의 목적으로 사용하는 경우는 드물지만 열 교량(thermal bridge) 역할을 잘하는 철재 혹은 콘크리트 구조부재를 사용하는 건물보다 단열이 잘되는 목재 부재를 사용하는 목구조 건물의 열효율이 더 높다.

열질량이란 어떤 물질이 열을 받아들여서 자체 내에 저장할 수 있는 능력을 말한다. 열을 저장할 수 있는 능력이 크면 클수록 열을 외부로 방출하는 과정에서 그 물질 자체에 온도 변화가 느리게 나타난다. 그 예로 태양열 난방은 열질량이 큰 물질에 태양 에너지를 저장했다가 난방에 사용하는 것이다. 경골 목조주택은 단열치가 높은 유리섬유를 단열재로 사용하는 열전도율이 낮은 즉, 단열이 잘되는 집이지만 우리가 겨울에 체험하듯이 난방장치를 가동하는 동안에는 집안의 온도가 유지되지만 가동을 중단하면 곧 온도가 내려가서 춥게 느껴진다. 이와같은 현상은 부실한 단열과 불완전한 밀폐가 원인일 수 있지만 근본적으로는 집 자체의 열질량이 낮기 때문이다. 반면에 굵은 통나무로 지은 통나무 주택은 열질량이 커서 낮에 햇볕을 받거나 난방에 의해서 가열된 벽체가 주변의 온도가 내려가면 서서히 열을 방출해서 실내의 온도를 상당기간 따뜻하게 유지시켜 준다. 이와같은 현상이 열질량의 효과인 것이다.

음향에 대한 나무의 특성:
콘크리트 벽으로 이루어진 방 내부에 소리를 흡수하는 물체가 없으면 소리가 벽에서 반사되어 메아리가 생긴다. 그러나 목재로 시공된 벽에는 목재가 소리를 흡수하고 약화시켜서 메아리가 생기지 않는다. 나무는 수많은 세포로 이루어져 있고, 표면에는 무수히 많은 미세한 구멍들이 있어서 소리 에너지가 구멍속에서 마찰과 점성 저항에 의해서, 그리고 섬유의 진동에 의해서 열 에너지로 변환된다. 나무는 소리를 감쇄시키므로 표면에서 진동이 멀리 전달되지 못하고, 공명을 일으키는 진동의 진폭도 감소시킨다. 이와같은 기능과 함께 나무의 단면을 불규칙하게 만들면 표면에서 소리가 감쇄되고, 난반사가 되어서 메아리가 생기지 않는다.

위와같은 목재의 음향에 대한 특성은 건물 외부로부터 내부로 전달되는 소음을 흡수하거나 약화시켜서 건물 내부를 조용하게 만든다.

목재의 수명:
수피를 벗겨서 습기가 닿지 않게 나무를 보존하면 100년 동안에 약 1cm 정도 깊이로 풍화된다고 한다. 풍화의 가장 큰 원인은 햇빛 가운데 자외선이 나무조직을 결합시키는 천연 접착제인 리그닌(lignin)이 분해해서 조직의 결속력이 떨어지기 때문이다. 습기와 자외선으로부터 보호되는 나무는 부패와 풍화가 일어나지 않아서 사실상 무한정 보존될 수 있다.

일본에는 A.D. 697년에 지은 세계에서 가장 오래된 목구조 건물인 불교사찰이 있고, 노르웨이에는 A.D. 1,000년 경에 지은 통나무 교회, 우리나라에는 A.D. 1,016년에 지은 부석사 무량수전이 있는것을 보면 목조건물은 관리를 잘하면 수명이 무척 긴 것을 알 수 있다. 견고하지만 유연성이 없고, 부식되는 철재 못이나 볼트와 같은 결구재를 이와같이 오래된 건물에 사용하지 않았음에도 불구하고 긴 수명을 유지하는 이유는 나무에 휨과 뒤틀림에 잘 견디는 탄성 때문이다.

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