[건축시공 정리] 목공사 : 나무로 건물 짓는 방법

 

나무로 집을 어떻게 지을까? 목재는 다른 재료에 비해 경량이고 다양한 무늬가 있다. 다만 부식하기가 쉽고 강도 편차가 커서 고층건물에 사용할 수 없고 착화점(불에 붙는 온도)가 낮아서 위험하다.

 

■ 목공사

 

1. 건축용 목재 만들기

1) 목재 일반사항

 

목재는 잎이 뾰족한 침엽수와 잎이 넓은 활엽수로 나뉜다. 이중 침엽수는 곧고 긴 부재(직선부재)를 생산하기 유리하기 때문에 건축용 재료로 가장 많이 사용하며 구조재로 사용하고, 활엽수는 가구나 치장재 등에 사용하다. 또 활엽수는 강도가 크고 견고하기 때문에 경목재로 구분된다.

활엽수(좌), 침엽수(우) ❘ 출처 : sadosega.blog

 

목재의 성질 물과 관련된 특징들이 많은데 이러한 것들에 의해서 목재의 강도가 결정된다. 우선 목재에서 강도를 결정하는 중요한 요소 중 하나는 비중이다. 목재의 진비중(진공상태에서의 비중)은 종류에 상관없이 1.54이며 비중이 클수록 강도가 증가한다. 목재가 물을 포함하는 목섬유는 섬유포화점에 의해서 강도가 바뀌는데, 섬유 포화점 이하에서는 함수율이 낮을수록 강도가 크게 나타나지만 포화점 이상이 되면 함수율이 늘어나도 강도의 변화가 없다. 

나무의 목섬유 ❘ 출처 : 한국목재신문

 

목재의 강도는 인장력이 가장 세고, 그 뒤로 휨, 압축, 전단력 순이다. 목재의 중심부분을 심재라고 하며 겉부분을 변재라고 하는데 당연히 강도는 심재가 크다. 그래서 심재로 구조재를 만들어야한다. 그리고 축방향, 촉방향, 지름방향 등 나무 결에 따라 방향이 다른데 축방향의 직각부분에서 압축강도가 강하다.

출처 : 한국목재신문

 

2) 건축용 목재 만들기

 

목공사는 우선 수평규준틀로 공사에 필요한 표시들을 하고, 기초를 만든다. 그리고 뼈대를 세우기 위해 토대를 만들고 이후 기둥, 인방보, 층도리, 큰보 순서로 공사를 한다. 이후 지붕을 만들고 내부 마무리공사를 하는데 목공사는 2층 바닥을 먼저 공사하고 이후 2층 천장, 1층 바닥, 1층 천장 순서로 마루판과 천장을 공사한다.

 

건조하기 : 목재를 사용하기 위해서는 우선 당연히 벌목을 해야하고 이후에 건조하는 과정을 거친다. 건조가 중요한 이유는 이후 수축, 균열, 변형이 일어나지 않게하고 부패하는 것도 방지할 수 있기 때문이다. 그리고 위에서 다룬 것처럼 섬유포화점 이하에서는 강도가 커지기 때문에 잘 건조시켜야한다. 건조를 하는 방법에는 크게 자연건조법과 인공건조법이 있다. 자연건조법은 침엽수의 경우 약 6개월, 활엽수의 경우 1년 정도 직사광선과 비를 피해 통풍으로 건조시키는 방법으로 건조시간이 길고 변형이 생길 수도 있지만 재질이 좋고 건조비가 적게 든다. 인공건조법에는 가장 많이 사용하는 증기로 가열시키는 증기법, 건조실 내의 공기를 가열하여 건조하는 열기법 그리고 기압을 이용해서 수분을 없애는 진공법이 있다. 이러한 인공건조는 건조가 빠르고 변형이 적은 장점이 있지만 가격이 비싸다.

출처 : Makolokolo

 

방부하기 : 목재는 부식에 약하기 때문에 방부처리를 항상해주어 보존을 해야하는데 그 방법에는 방부액이나 물에 담가 산소공급을 차단하는 침지법, 크레오소트(방부제)를 주입하는 주입법, 목재표면을 태워서 수분을 제거하는 표면탄화법, 방주제나 니스를 표면에 바르는 도포법이 있다. 구체적인 방부제의 종류로는 가장 값이 싼 크레오소트, 도포용으로만 사용하는 콜타르, 그리고 방부력이 가장 우수하고 페인트칠도 할 수 있는 PCP가 있다.

 

2. 목재의 종류

목재를 건조하고 방부하고 나면 이제 목재가 한판씩 나온다. 이러한 목재를 제품으로 만들기 위해서 여러 장을 섬유방향과 직각 방향으로 홀수 겹을 붙여 합판을 만들거나, 판재의 직각방향이 아니라 섬유방향으로 평행하게 하며 접착제를 이용하여 만든 집성목재를 만든다. 합판은 값이 싸고 좋은 무늬를 얻을 수 있어 널리 사용하며 집성목재의 경우에는 강도변형이 작아서 길고 단면이 큰 부재를 만들 때 사용한다. 

출처 : 도림자재

 

목재를 사용할 때는 이음, 맞춤, 쪽매를 활용하는데 이음은 두 부재를 재의 길이방향으로 접합하는 것이고 맞춤은 재와 서로 직각 또는 일정한 각도로 접하는 것이다. 쪽매는 우리나라의 마루판과 같이 섬유방향과 평행으로 붙이는 것이다. 모든 이음이 그렇지만 항상 응력이 작은 곳에서 해야하며 단면 방향은 응력이 직각되도록 해야한다.