한국에서 살아가는 사람

■ 도장공사

도장공사는 이제 건물의 내외부를 마무리하는 작업으로 칠 공사라고도 한다. 미관, 건물의 보호 등을 위해 공사를 한다. 원료로는 용제, 건조제, 희석제 등을 사용한다. 대표적으로 페인트 공사에서는 유성, 수성, 에나멜 등을 사용한다. 유성의 경우에는 안료, 건성유, 희석제를 혼합하여 만들며 옛날부터 많이 사용한 방법으로 내후성, 내마모성이 좋다. 수성 페인트의 경우에는 내알칼리성이여서 모르타르 면, 회반죽 면 등 내부에 사용하기 좋으나 내구성이 떨어지는 단점이 있다. 이외에도 유바니쉬를 혼합해 만든 에나멜, 수성과 유성 페이트의 특징을 혼합한 에멀션 등이 있다.

니스의 경우에는 유성니스와 휘발성 바니쉬로 나뉜다. 바니쉬는 코팅재료로 다양한 원료와 혼합하여 사용된다. 클리어 래커는 목재면에 투명도장을 하는 재료로 광택이 있고 내구성이 좋으나 내수성이 적어서 내부에 주로 사용한다. 그리고 클리어 래커는 뿜어서 칠하는 방법으로 공사를 한다. 이러한 래커는 건조가 빠르고 뿜칠시공을 하며 도막이 얇다는 특징이 있다.

녹막이를 위한 방청도료로는 철재에 주로사용하는 광명단, 알루미늄의 내식성을 사용한 알미늄 도료, 역청질도료를 사용한다. 이전 미장공사에서 알루미늄 초벌 시에 사용하는 징크로메이트 도료도 있다. 그리고 내화를 위한 규산염 도료 등이 있다.

도장재료를 시공하는 방법은 뿜칠하는 방법, 롤러, 문지름, 솔질 등의 방법이 있다. 우선 공사를 하기 전에 목재의 바탕에는 송진을 처리하고 철재의 경우에는 녹을 제거한다. 이후 뿜칠을 할 때는 1/3 정도를 겹쳐서 칠하며 30cm 정도의 거리에서 연속적으로 뿜으며 도장한다. 바람이 강하거나 온도가 5도 이하, 35도 이상일 때는 작업을 중단해야 한다. 

도장공사도 콘크리트 공사나 용접 공사 등과 같이 결함이 발생하는데, 습도가 높아 물이 응집되는 브러싱, 번짐, 흘러내림 등이 있다. 그래서 여러 번 얇게 도장해야 하며 균일한 시공, 바탕면의 청소, 습도와 온도를 유의해야 한다.

■ 합성수지공사

합성수지는 플라스틱과 같은 가소성을 유지하는 고분자 물질이다. 석유 등으로 인공적으로 만든 물질. 플라스틱의 장점으로는 우수한 가공성과 내구성으로 다양한 곳에 사용이 가능하다는 점, 다만 열에 의해 취약하고 표면이 약하다는 단점이 있다. 합성수지는 열가소성 수지와 열경화성 수지로 나뉜다. 이 둘을 구분하는 특징은 고온의 성질이다. 열가소성 수지는 고온에서 유연해지는 특징이 있는데 염화비닐수지, 폴리스틸렌수지, 폴리에틸렌수지, 아크릴수지 등이 있다. 주로 재성형을 할 수 있고, 내수성이 강하여 천장재, 블라인드, 내장재 등 마감재로 활용된다.

열경화성 수지의 경우 고온에서도 단단한 성질을 잃지 않는데 대표적으로 페놀수지, 폴리에스테르수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 등이 있다. 열에 강하기 때문에 절연재료, 항공기 구조재, 구조용접착제 등에 활용된다. 그중 에폭시 수지와 실리콘 수지는 접착용으로 사용된다. 

바닥 마감재로도 합성수지를 활용하는데 촉진제와 혼합하여 사용되는 폴리우레탄 바닥재, 경화제와 혼합하여 사용되는 에폭시수지 바닥재, 페이스트와 모르타르 등과 함께 사용되는 불포화 폴리에스테르 바닥재 등이 있다.

■ 금속공사

금속은 에너지 흡수능력인 인성, 파괴되는 성질인 취성, 강성, 연성 등의 특징을 가진 재료이다. 열에 냉각하는 열처리 방법을 통해 만들어지며 그중 담금질은 강도와 경도를 증가시키고 뜨임질은 강도는 감소하나 취성에 대한 저항성을 높인다. 이렇게 만들어진 금속철물은 코너비드, 황동줄눈대, 와이어메쉬, 인서트 등 구조체, 마감재 등에서 사용된다.

■ 커튼월 공사

커튼월은 건축물의 외벽을 비내력구조로 하는 공사방법이다. 금속, PC, 알루미늄, GPC 등 다양한 재료로 외벽을 만들며 그 형태에 따라 구분된다. 외관에 따라서 수직선을 강조한 샛기둥 방식, 수평선을 강조한 스팬더럴 방식, 수직과 수평 모두를 표현한 격자(그리드) 방식, 그리고 구조체를 판넬로 은폐하는 시스(은폐) 방식이 있다.

조립방법에 따라서는 공장에서 제작하고 조립까지하여 공사하는 유닛월 방식, 공장에서 제작된 부재를 현장에서 조립하고 설치하는 스틱월 방식 등이 있다.

커튼월은 외벽을 구성하는만큼 외부 환경에 대한 저항능력이 중요하다. 대표적인 실험방법으로 풍압력을 통한 예비시험, 압력차가 생겼을 때 누수를 측정하는 기밀 시험, 정압수밀시험, 동압수밀시험, 구조시험이 있다.

■ 창호 공사

구조체에 미장공사를 완료했다면 이제 문과 창문 등 창호를 설치해야한다. 창호를 설치하기 위해서는 문이나 유리 등을 끼우기 위한 홈을 계획해야하는데 이를 세홈이라고 한다. 가정의 문이나 창문을 보면 알겠지만 그 깊이는 6~9mm정도 이고 그 두께는 어떤 문, 어떤 창문으로 할 것인가에 따라 다르겠지만 일반적으로 깊이와 같이 6mm~9mm 정도의 넓이로 한다. 창호는 목재, 강재, 알루미늄 등 다양한 재료를 사용하는데,

1) 목재창호공사

목재 창호공사는 일반적으로 먼저 세우기를 하기 때문에 문틀과 벽체를 같이 설치한다. 이후 창호공사에서 창호재를 주문하고, 창문 크기에 따라 부재를 잘라주는 마름질을 거치고 이후 마름질한 부재에 구멍, 홈, 접기 등을 통해 다듬는 바심질의 과정을 거친다. 이후 창문을 창문틀에 다는 박배를 하면 공사가 끝나게 된다. 그 외에 용어에 대해서 문짝이 서로 맞닿는 마중대, 미는 문(미서기문) 또는 오르내리는 창이 만나는 여밈대, 마중대와 여밈대에서 서로 접히는 부분을 풍소란 이라고 한다.

2) 강재창호공사

강재상호공사는 목재창호공사와 다르게 나중 세우기를 하며, 구조체가 완성된 후에 틀을 설치한다. 철재를 설치하기에 앞서 신장기(펴주는 도구)를 이용해서 상온에서 교정작업을 거치는 신장녹떨기 작업을 하고 이후 휨, 구부림 등의 변형을 바로 잡는다. 이후 절단과 조립, 용접을 한 후에 창호를 제작한다. 이렇게 제작된 창호는 녹막이칠을 하게 되고 창문틀의 먹매김에 따라 홈파기가 끝나면 가설치를 한다. 이후 고정을 하고 모르타르를 이용해 창문틀을 사춤하다.

3) 알루미늄제 창호공사

내식 알루미늄의 합금으로 부식되지 않는 재료로 창호를 설치하는 방법으로 철보다 가볍고 수밀성, 개폐조작이 좋다. 반면 알칼리에 약하고 내화성이과 염분에 약하다. 그리고 강성도 철보다 적어 주의해야한다. 알칼리에 약하기 때문에 다른 금속과의 접촉을 주의해야하고, 이를 방지하기 위해 징크로메이트 도료 등으로 녹막이 칠을 하거나 아연도금 처리한 것을 사용해야한다.

이러한 창호를 창문틀에 연결하거나, 개폐조작을 하기 위해서는 당연히 창호철물을 설치해야한다. 문을 열고 닫게 해주는 자유정첩, 일반 가정이나 사무실 현관문에 사용되는 도어 클러져, 공중변소에 사용되는 레버토리 힌지, 그리고 가장 무거운 문에 사용되는 피봇 힌지가 있다. 그리고 손걸이, 바닥이나 벽에 설치되어 문이 벽에 부딪히는 것을 막는 도어스톱, 도어홀더 등 다양한 철물들이 있다. 

그리고 미서기 문, 미닫이 문, 오르내리는 창에는 창호가 미끄럽게 열고 닫힐 수 있도록 레일, 문바퀴, 도어행거 등을 사용한다. 한편 유리를 고정하기 위해서 목재창호공사에서는 퍼티를 사용하고 철재창호공사에서는 철사클립을 사용하여 고정한 후 퍼티먹임을 한다.

창호는 집에서 채광, 환풍, 공간 분리 등 다양한 역할을 한다. 그 중 중요한 요소는 아무래도 외부 환경에 대한 저항이다. 그래서 내풍압성, 기밀성, 수밀성, 차음성, 단열성과 방화성의 시험을 꼭해야한다. 내풍압성은 중앙부의 변위를 통해 측정하며 외압이 없어진 이후 잔류변형이 없어야하며, 기밀성은 단위시간 동안 통기량을 측정한다. 수밀성은 바람이 불 때 압력차를 이용해 물을 뿌리는데 누수가 없어야한다.

■ 유리 공사

유리의 주성분은 규산(SiO2)으로 여기에 소다, 석회 등 성분들이 포함된다. 유리의 강도는 일반적으로 휨강도를 말하며 열전도율, 내열성 등의 성질이 있다. 열전도율은 철이나 대리석, 콘크리트보다 작지만 열에 약해 60도 이상시 유리는 파괴된다. 또 충격에 파손되기 쉽다는 단점이 있다. 

이러한 유리는 종류에 따라 보통유리(Crown Glass), 보헤미안 유리 등으로 나눌 수 있다. 그리고 용도에 따라 보통유리, 안전유리, 특수유리로 나뉘는데 안전유리에는 강화유리, 망입유리, 접합유리가 있고 특수유리에는 용도에 따라 복층유리, Low-E 유리 등이 있다. 

■ 타일 공사

타일을 벽에 붙이는 공사로 토기, 도기, 석기, 자기 등 다양한 재료로 만든다. 타일은 붙일 때는 모르타르를 이용해서 붙이는데 흡수율이 낮아야 잘 밀착되고 동해방지에 효과가 좋다. 돌로 만든 자기가 흡수율이 가장 작으며 토기의 경우 20% 정도로 흡수율이 가장 크다.

타일의 줄눈은 모자이크 2mm, 소형 3mm, 대형 6mm, 대형벽돌 9mm 등 다양하며 창문 등에서는 10mm까지도 사용한다. 줄눈은 타일을 붙이고 난 후 3시간 경화 후에 줄눈 파기를 하고 이후에 24시간 동안 경과를 하도록 하고, 이후 물을 뿌리고 치장줄눈을 한다. 치장줄눈 외에도 3m 이내에는 신축줄눈을 설치하여 온도균열에 방지한다.

타일에 사용되는 모르타르의 배합은 일반적으로 1:2, 1:3 정도의 배합으로 하며 기온이 2도 이하일 때는 10도 이상으로 보온하여 시공하도록 하고 비빔 후 3시간 이내 물을 가수하고 이후에 1시간 내에 사용하도록 한다.

타일을 붙이는 방법에는 떠 붙이기, 압착공법, 접착공법이 있다. 떠 붙이기는 말 그대로 타일 하나에 모르타르를 바르고 붙이는 것이고 압착 공법은 모르타르를 전면에 바르고 타일을 비벼서 눌러 붙이는 것이다. 접착 공법은 내장 마무리할 때 접착제를 이용해서 붙이는 공법이다. 이외에도 밀착공법은 압착공법과 다르게 Vibrator을 이용해 붙이는 것으로 접착력이 가장 우수하여 대형 건물에 사용한다. 거푸집에 타일을 붙여 한번에 시공하는 방법, PC판에 타일을 붙여 마무리하는 방법도 있다.

한편, 타일은 접착강도가 중요한데, 0.39N/mm^2 이상이여야 하며 4주 이상일 때 시험을 한다.

■ 미장 공사

미장 공사는 콘크리트 구조에 시멘트와 모래 등의 재료를 활용하여 배합하여 바닥, 벽, 천장 등에 바르는 공사로 표면을 말끔하게 만들어 이후 바탕면에 페인트, 도장 등 마감공사를 효과적으로 하기 위한 단계이다. 미장재료는 물을 이용한 수경성 재료와 공기에서 건조하는 기경성 재료로 나눌 수 있다.

미장을 하기 위해서는 먼저 콘크리트 구조의 바탕면을 처리하는 바탕처리 작업 이후에 초벌(처음 바르기), 재벌(다시 바르기), 정벌(본 바르기) 등의 시공순서를 거친다.

1) 수경성 재료

대표적인 수경성 재료는 우리가 다 알고 있는 시멘트 모르타르가 있고 그 외에는 석고질 재료로 순석고 플라스터, 경석고 플라스터가 있다. 시멘트 모르타르는 보통 포틀란드 시멘트나 백시멘트를 주로 사용하며 굵은 모래와 소석회를 혼합해서 시공성을 향상시킨다. 1회 바를 때 6mm 두께를 표준으로 하며 바닥은 1회, 벽은 2~3회 정도 바른다. 아무래도 여러번 얇게 바르는 것이 한번에 두껍게 바르는 것보다 효과적이다. 천장, 벽, 바닥 순서로 시공하며 초벌바름(첫 바름)을 한 후 에 1~2주 정도 경화를 시켜 균열을 확인한 이후에 재벌 바르기를 한다. 시멘트 모르타르를 시공할 때 주의사항으로는 온도 균열이 일어나지 않도록 5도 이상 난방하여 시공하거나 2도 이하에서는 시공을 하면 안된다.

석고 플라스터 바름은 소석고를 주원료로 한 재료로 물을 가하면 경화작용이 일어나는데 응결시간이 빠르고 강도가 크다. 석고와 물을 혼합한 후에 바르는데 이때 초벌은 2시간 이상 지나면 경화해버릴 수도 있기 때문에 사용해서는 안된다. 그리고 초벌바름 후에 1~2일 경과 후 재벌바름을 하며 반건조상태에서 한다. 석고 중 경석고 플라스터는 가장 경질의 재료로 표면강도가 크고 광택이 난다.

2) 기경성 재료

기경성 재료는 공기에서 건조하며 경화하는 재료로  진흙과 석회질인 회반죽, 돌로파이트 플라스터 등이 있다. 돌로마이트 플라스터는 석회, 모래, 시멘트 등을 혼합한 재료로 시공성이 우수하다. 다만 건조수축이 가장 커서 주의해야한다. 처벌 바름 이후 7일 정도 경화한 후에 재벌바름을 하고 이때 시멘트를 20% 정도 혼합한다. 시멘트를 혼합한 것은 2시간 이상 지나면 경화해버릴 수도 있기 때문에 석고 플라스터와 마찬가지로 사용해서는 안된다. 

회반죽 바름은 소석회와 모래 그리고 해초풀을 혼합해서 만든 것으로 물을 사용하지 않는다. 각종 여물을 사용하여 균열을 방지하며 초벌바름 이후 5일 뒤에 고름질을 하고 10일 이후에 재벌바름을 한다. 돌로마이트 플라스터에 비해 강도와 경화속도가 작으나 수축율이 적다.

이외에 인조석 바름(테라죠 바름)으로 미장을 하는 방법이 있다. 인조석 바름은 화강암 등에 백색 포틀랜드시멘트와 돌가루를 혼합하여 만든 것으로 시멘트와 돌을 1:1.5 비율로 하여 바르는 것이다. 정벌, 재벌 과정에서 시멘트 모르타르의 비율을 조정하며 바르고 이후에 인조석 갈기, 씻어내기, 잔다듬의 방법을 통해서 마무리한다. 갈기를 할 때에는 여름에는 3일 이상, 그 외에는 7일 이상 경화 후에 갈기를 하도록 하고, 손갈기는 1일 이상, 기계갈기는 5~7일 이상 간격을 두면 2~3회 갈기를 한다. 

■ 방수 공사

방수공사는 건축물 전체, 각 층의 바닥, 천장 등 모든 부분에 누수 방지를 위해 공사를 해야한다. 방수공사는 아스팔트 방수, 도막방수, 시트방수처럼 건축물의 표면에 발라서 방수층을 만드는 피막방수(멤브레인 방수)와 건축물에 사용되는 시멘트 자체에 방수액을 통한 시멘트 액체 방수 등 공법에 따라 나눌 수 있다.

1) 아스팔트 방수 : 피막방수의 대표적인 방수 공법으로 주로 석유계 아스팔트를 사용한다. 석유계 아스팔트에는 도로에 주로 사용하는 스트레이트 아스팔트와 블로운 아스팔트, 아스팔트 컴파운드, 아스팔트 프리미어, 콜타르 등이 있다. 우선 스트레이트 아스팔트는 방수성이 좋으나 연화점과 내후성이 낮아 지하실에 주로 사용한다. 블로운 아스팔트는 연성은 적으나 온도변화에 강해 옥상과 지붕 방수에 가장 많이 사용된다. 이 블로운 아스팔트에 광물성, 섬유 등을 혼합하면 최우수 방수제품인 아스팔트 컴파운드를 만들 수도 있고, 휘발성 용제를 녹이면 아스팔트 프리미어(예비 코팅, 접착을 용이하게 해줌)를 만들 수도 있다.

이러한 석유계 아스팔트로 아스팔트 펠트를 만들고, 여기에 블론 아스팔트를 덮어 아스팔트 루핑을 만든다. 그래서 아스팔트 루핑이 조금 더 두껍다. 한편 아스팔트의 품질은 침입도에 따라 결정되는데 25도에서 100g 추로 5초 동안 바늘을 누를 때 0.1mm가 들어가면 그 아스팔트의 침입도를 1이라고 한다. 만약 1mm가 들어가면 침입도가 10인 것이다. 그래서 더 적으면 적을수록 강하고 연화점이 높다. 그래서 더운 곳에서는 침입도가 적은 아스팔트를, 한냉지에서는 침입도가 큰 아스팔트를 사용한다.

아스팔트 재료로 피막방수를 할 때는 온도가 중요한데, 0도 이하면 작업을 중지해야한다. 또한, 펠트, 루핑은 충분히 겹치도록 하고 여러 겹을 사용하도록 한다. 시공 시에는 완전 건조시킨 모르타르 바탕에 접착해야하며 배수구 주위에는 1/100 정도의 경사와 함께 그 부분을 둥글게 접어 만든다.

2) 시멘트 액체방수 : 말 그대로, 시멘트를 부어서 방수를 하는 방법이다. 모르타르에 방수제와 방수액 등을 혼합해서 방수층을 만드는 것으로 가장 간단하고 시공비가 비교적 저렴하다. 그리고 결함을 쉽게 발견할 수 있고 부분적으로 보수를 하면되기 때문에 간단한 공사에서 주로 사용한다. 하지만 간단한 만큼 균열의 발생이 쉽다는 단점이 있다.

우선은 방수액을 침투시키고 시멘트풀(시멘트+물)을 부은 후에 다시 방수액을 침투시키고 시멘트 모르타르(시멘트+물+모래=잔골재)를 붓는다. 일반적으로 1:2, 1:3 정도의 모르타르 배합비로하고 줄눈을 설치하여 온도 균열을 대비한다.

3) 도막방수 : 방수재료를 여러 번 칠해서 방수 두께를 만드는 방법으로 우레탄, 아크릴, 고무 아스팔트 등을 사용한다. 방수재료를 단순히 칠하는 코팅공법과 다양한 섬유를 도포하는 라이닝공법으로 시공한다. 다만 도막방수의 경우에는 외부의 충격에 약하기 때문에 보호를 위한 시공이 필요하다.

4) 시트방수 : 합성수지 고분자를 이용한 방법으로 루핑(지붕 재료)을 접착재로 바탕에 붙여서 1겹으로 방수층을 만드는 방법이다. 비교적 값이 비싸고 마감이 어렵지만 시공이 빠르고 내구성이 좋다. 우선은 바탕처리를 하고 프라이머칠(예비 코팅)을 하고 접착제를 바른다음에 시트를 붙여서 시공한다. 시트간에 5cm 이상을 겹치고 10cm 이상 맞대어 접착하도록 하며 담수시험을 현장에서 해야한다. 

5) 실링재 방수 : 위의 방수공법처럼 면이나 층에 사용하는 공법이 아니라, 건축물의 부재와 부재 간 접촉부에 누수를 방지하기 위한 공법으로 틈새를 밀봉하는 공법이다. 균열부를 보수하나 조립건축, 커튼월 공법에 사용된다. 실재로는 실리콘, 탄성실런트, 성형실링재 등이 사용된다.

이외에도 벤토나이트액을 사용한 방수, 금속판을 이용한 방수, 방습대를 이용한 방수 등이 있다.

이전에 가설공사 - 토공사 - 기초공사 - 철콘, 철골 공사로 구조체를 시공하는 방법을 정리했다. 구조를 시공한 이후에는 지붕공사, 방수공사, 미장공사(마무리), 창호공사가 있다.

■ 지붕 공사

지붕은 햇빛, 비 등 외부 환경으로부터 집의 뚜껑을 보호해주며, 때로는 우리에게 전망, 휴식공간을 제공해 준다. 지붕 공사에서 제일 중요시 되는 요소는 빗물에 대한 수밀성으로 흡수율과 휨강도가 주요한 시험이다. 그리고 그 외에 열차단성과 방화성, 단열성 그리고 미관이 고려된다. 경사지붕으로 할 수도 있지만, 빌라나 아파트의 옥상 지붕의 경우에는 평평한 경우도 있는데 이럴 때, 빗물이 홈통(빗물관)으로 모일 수 있도록 지붕면의 기울기(물매)를 1/50이상으로 한다. 그렇다면 어떤 종류의 지붕이 있을까?

1) 금속판 : 함석판, 동판, 알루미늄판 등으로 시공이 용이한 금속재료로 비가 스며들 우려는 없으나 열전도율이나 부식에 취약할 수 있기 때문에 주의해야한다. 대표적인 금속판으로 함석판이 있는데 이는 철판에 아연도금을 한 것으로 녹에 취약하다.

대부분 지붕재로 사용하는 금속판은 알칼리에 약하기 때문에 콘크리트(알칼리성)에 주의해야한다. 동판 지붕은 전도율이 높으나 가공이 용이하고 알루미늄은 경량이나 해수, 암모니아에도 취약하고 납판(연판)은 방사선 차폐효과가 좋으나 염산 등에 녹는다는 장점과 단점이 있다.

이렇든 금속 지붕을 잇거나 연결할 때는 못으로 고정하는 방식을 사용하지 않고 일종의 접어 연결하는 방식인 함석이음을 사용하는데 이는 금속 지붕이 열에 약하고 얇아 균열이 생길 수 있기 때문이다.

2) 아스팔트 싱글 : 아스팔트로 제작한 부재를 못으로 고정하며 지붕을 덮는 재료

3) 슬레이트 : 천연슬레이트와 석면슬레이트로 지붕을 구성

3) 한식기와 : 전통적인 우리나라의 기와 방식으로 기와와 흙을 사용하여 암기와, 숫기와, 막새 등으로 지붕을 만들고 처마의 끝에 진흙으로 동그랗게 바르는 아귀토 등을 사용한다.

다양한 지붕재료로 지붕을 공사하고 나면 이제 지붕에 모이는 빗물이나, 옥상층에 모이는 빗물을 지면으로 보내기 위한 홈통을 공사해야한다. 홈통공사는 일반적으로 아연도금 철판, 구리판, 염화비닐계 제품을 사용한다. 홈통은 건물의 처마나 옥상에서 물을 받는 처마홈통, 처마홈통으로부터 물을 선홈통으로 연결하는 깔대기홈통, 물을 아래로 이동시키는 선홈통으로 구성된다.

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.

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. 

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.

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.

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. 

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.

철근콘크리트, 철골을 이용하면 높고 튼튼한 건물을 지을 수 있다. 하지만 이런 재료가 없던 시절, 비교적 간단한 구조의 건물, 특색 있는 건물 등 다른 재료를 활용해서 건물을 짓는 방법도 있다. 벽돌, 돌과 같은 조적구조로도 만들 수 있고 나무를 이용해서 건물을 만들기도 한다. 

■ 조적공사

1. 벽돌공사 

1) 벽돌 일반사항

벽돌과 시멘트를 이용해서 건물을 짓는 방법은 과거에 유럽, 아프리카 지역 등 다양한 곳에서 사용되었다. 하지만, 현재는 외장마감용(디자인)으로 사용하는 경우말고는 거의 사용하지 않는다. 우선 벽돌의 재료적 특징을 살펴보면 압축강도가 강하며, 개당 1000원 정도로 가격이 싸다. 하지만 인장응력과 수평력이 약하기 때문에 지진에 굉장히 취약하다. 벽돌을 일상생활에서 접하며 보았겠지만 벽돌과 벽돌 사이에는 모르타르가 있는데 이 연결된 부분을 줄눈이라고 한다. 일반적으로 줄눈은 10mm가 표준이며 평줄눈을 주로 사용한다. 하루에 최대 1.5m(18~22켜(=층))까지만 쌓아야되며 온도가 영하인 경우에는 조심해야한다.

시공은 세로규준틀에 표시된 줄눈표시, 쌓기단수 등을 참고하며 쌓고, 기초(대부분 연속 기초) - 벽돌 - 지붕 - 창호 - 내장 - 외장 순으로 공사를 진행한다. 물을 뿌려주는 것을 원칙으로 한다. 하지만 내화벽돌의 경우에는 물을 뿌리면 안된다. 

보면 알겠지만, 벽돌에서 균열이 가장 잘 생기는 부분은 연결하는 부분이다. 벽돌과 모르타르가 이어지는 줄눈부분에서 강도가 부족하거나, 온도나 습기로 인해 균열이 발생한다. 특히, 벽돌에서는 백화현상이 주로 발생하는데 이는 콘크리트에서도 발생한다. 모르타르에 있는 석회(시멘트의 주성분 = 석회 60% 이상, 실리카 20%)와 공기에 있는 탄산가스와 결합하거나 빗물이 침투하거나 건조한 경우 흰가루가 생기는데 이는 균열과 강도저하로 이어진다. 그래서 잘 구워진 벽돌을 사용해야하고 줄눈의 방수처리에 유의해야한다.

2) 벽돌의 종류 : 벽돌은 우리가 일반적으로 떠올리는 붉은 벽돌과 시멘트와 골재로 만들어진 시멘트 벽돌 그리고 내화성이 강한 내화벽돌이 있다. 붉은 벽돌은 일반적으로 구조용 재료로 사용되며 압축강도는 15~25MPa 이상, 흡수율은 10~15% 이하이다. 그리고 벽돌의 치수에 대한 문제가 자주 출제된다. 시멘트 벽돌은 시멘트와 골재를 혼합한 후 경화해서 만든 것으로 일반적으로 약 20도에서 24시간 동안 보양해서 만들어진다. 내화벽돌은 1500도 이상의 열에서도 저항할 수 있는 성능을 가지고 있으며 등급에 따라 저급, 보통, 고급으로 나뉜다.

3) 벽돌 쌓는 방법 : 벽돌은 유럽에서 많이 발달하며 쌓기 방법도 다양한데, 그중 영식(English Bond) 쌓기가 대표적이다. 가장 튼튼한 방법으로 내력벽에 사용된다. 그 외에 일하기 쉽고 비교적 견고한 네덜란드(화란식) 쌓기, 불식 쌓기, 미식쌓기 등이 있다. 그리고 공간 쌓기와 장식 쌓기가 있는데 공간쌓기는 보온, 방습, 방음을 목적으로 바깥쪽은 내력벽 + 공간(단열재) + 안쪽벽(비내력벽)으로 구성되며 장식쌓기는 미관을 위해 엇모쌓기, 영롱쌓기 등의 방법으로 꾸민다. 그리고 창문이 있는 부분은 빗물이 흘러내리도록 15도 정도의 경사러 세워서 쌓는데 이것을 창대쌓기라고 한다.

이러한 벽돌 쌓는 방법은 마구리와 길이면을 어떤 식으로 연결하는지에 따라 구분된다. 그래서 가장 튼튼한 영식쌓기의 경우에는 한켜(한층)은 길이면으로 다음켜는 마구리면으로 쌓으면서 모서리는 반절이나 이오토막을 사용하여 연결한다. 화란식 쌓기는 영식쌓기와 거의 똑같은데 모서리에서 칠오토막을 사용하여 연결한다.

벽돌을 쌓을 때는 위의 사진처럼 세로에 있는 줄눈이 막히는 막힌줄눈이 원칙이지만 경우에 따라 통줄눈으로 하는 경우가 있다.  또한, 벽돌의 내력벽 두께는 벽높이와 연관이 있는데 벽 높이의 1/20 이상의 두께로 내력벽을 설계해야하고 내력벽으로 둘러쌓인 면적이 80m^2을 초과할 수 없다. 약하니까.

2.  블록공사 

1) 블록공사 일반사항

블록공사는 일반적으로 시멘트로 만들어진 블록을 이용하여 쌓는 것으로 블록을 제작한 후에 진동, 압축 과정과 500도시(온도 X 시간) 이상 습도 100%에 두어 만들고 4000도시 이상 다습상태에서 보양하여 만든다. 압축강도는 4~8MPa이상이다. 벽돌공사와 같이 하루에 최대 1.5m(6~7켜) 쌓을 수 있고 줄눈은 10mm를 표준으로 한다. 블록공사를 할 때는 강도를 보강하기 위해 테두리보와 와이어매쉬를 설치하는데, 테두리보(Wall Grider)는 분산된 벽체를 일체화하여 하중을 분산하는 역할을 하고 층과 층 사이에는 설치하는 와이어매쉬는 하중을 분산하기보다는 횡력을 보강하여 균열을 방지하는 역할을 한다.

인방보의 경우에는 양쪽으로 20cm 이상 깊이(맞물리게) 설치해서 일체성을 확보하고 상부하중을 안전하게 받도록 해야한다. 그리고 창호 등 개구부가 1.8m를 넘는 경우 인방보는 철근콘크리트를 사용해야 한다.

2) 블록의 종류 : 블록은 일반 시멘트 블록과 철근을 배근하여 보강한 보강콘크리트 블록, 그리고 경량콘크리트를 이용한 ALC 블록이 있다. 보강 콘크리트블록은 위의 사진과 같은 일반 블록에 가는 철근을 이용하여 세로근과 가로근을 배근하고 콘크리트나 모르타르로 사춤(채워넣기)하여 강도를 높인 것이다. ALC 블록은 고압증기에서 양생한 경량콘크리트로 블록과 패널을 만든 것으로 비내력벽 공사와 내력벽 공사에 사용되며, 블록 공사와 다르게 하루에 최대 2.4m(1.8m 표준)까지 쌓을 수 있다.

3) 블록 쌓는 방법 : 블록은 두꺼운 쪽이 위로 가도록 하여 하중 분산을 균등하게 하도록 쌓으며 줄눈은 10mm를 표준으로 하지만 보강콘크리트 경우에는 위의 사진과 같이 세로근이 배근되어야하기 때문에 통줄눈으로 한다. 통줄눈은 줄눈이 십자선처럼 평행하고 교차되는 것을 말한다. 그리고 모서리에는 이형블록(규격에 맞게 따로 만든 블록 : 이오토막, 칠오토막 등)을 사용하고 보강철물, 철근, 모르타르 등을 채워 넣는다. 

3.  돌공사 

1) 돌공사 일반사항

돌의 종류에는 화성암, 퇴적암(수성암), 변성암이 있다. 화성암의 종류인 화강암은 가장 강도가 큰 돌로 구조재와 외장재 등 다양하게 사용되지만 내화성이 가장 작다. 그리고 실내장식으로 유명한 대리석은 강도가 크지만 내산성이 약해서 바깥에 두면 안된다. 그 외에도 쇄석으로 사용하는 안산암, 단열과 흡음이 우수한 석면 등이 있다. 이러한 석재는 압축강도가 크고 외관이 장중해서 디자인적으로 용이하지만 운반이 어렵고 가공이 어렵다는 단점이 있다. 그리고 인장강도 1/20으로 굉장히 낮고 내진성이 부족하다.

돌을 처음 채석하고 건축용으로 사용하는데 일련의 과정을 거친다. 우선 원석의 두드러진 면과 크게 튀어나온 부분을 쇠메를 이용해서 혹두기를 한다. 그 후에 정(정사용)을 이용해서 평평하게 다듬는 정다듬을 하고, 이후 도드락을 이용해서 다듬는다. 그리고 외날 망치나 양날 망치를 이용해서 잔다듬을 하고 마지막에는 금강사나 숫돌을 이용해서 광을 낸다. 한편 기계를 사용할 때는 화염분사법, 그리더 등을 이용해서 마감하기도 한다.

2) 돌 쌓는 방법 : 돌을 쌓는 방법에는 벽돌처럼 잘 가공된 석재를 일직선으로 쌓는 바른층 쌓기, 면이 거칠거나 모진 돌을 연속적으로 쌓는 허튼층 쌓기, 그리고 막 쌓은 것처럼 보이는 층지어쌓기, 허튼쌓기 등이 있다.

돌은 압축강도가 크기 때문에 압축력을 받는 곳에 사용되지만, 지진에 대한 저항이 약하기 때문에 큰 구조에 사용하기 힘들다. 그래도 과거 집을 짓거나 성을 짓는데 다양한 방법을 사용되고 발전해 온 만큼 외관이나 역사에서 나오는 분위기는 아름다운 구조인 것 같다.

지금까지 철근콘크리트 공사의 구조체를 만드는 공사 순서를 정리했다.  하지만 철근콘크리트 외에도 강재(철골), 나무, 벽돌 등을 이용해서 구조체를 만들 수 있다. 가설공사, 토공사, 기초공사는 동일하지만 재료의 특성에 따라 구조체를 만드는 방법과 특징이 다르다.

■ 철골공사

1. 철골공사 

철(=강재=철골)은 강하다. 콘크리트와 철의 가격을 비교해보면, 우선 단위가 다르게 공사비에 산출되기 때문에 1톤을 기준으로 산정을 해보았다. 철(철 스크랩)은 1톤당 70만원 정도하는데 이건 2022년 기준이라서 아마 지금은 원자재 가격이 더 상승했을 것이다. 콘크리트의 경우 레미콘의 단가를 기준으로 1루베(m^3) 당 9만 5000원이다. 1루베는 2.4ton(콘크리트의 비중이 2.4)정도 되고 그러면 9만 5천원 나누기 2.4를 하면 1톤당 4만원 정도로 추정할 수 있다. 즉 20배 정도 차이가 난다.

하지만 콘크리트에도 철근이 들어가고 건설하는 건축물의 특성 그리고 실제로 운반비용 등까지 포함하면 구체적으로 정확한 비교 수치를 구하기는 어려울 것 같다. 그냥 철이 콘크리트에 비해 매우 비싸다고 생각하면 된다. 하지만 일반 2층 건물을 실제로 짓게 되면 철근콘크리트의 경우 구조물이 더 무겁고, 철근량 등으로 공사비는 철근콘크리트가 더 많이 나온다. 

강재(철골)의 종류는 다양한데 형태에 따라 H형강, C형강, T형강 등등이 있다. 철을 구조재로 사용하기 위해서는 그에 맞는 규격으로 제작을 한 후에 조립을 한다. 대부분 공장에서 품질관리를 하며 만들고 현장으로 운반하는데, 순서는 원척도를 작성하고 본뜨기, 변형 바로잡기, 금 매기기 후 절단과 가공을 한다. 그리고 구조체에서는 기초와 철골을 연결하기 위한 구멍을 뚫고, 가조립을 한 후에 접합(리벳, 볼트 등)을 하고 검사를 마치면 녹막이를 한 후에 현장으로 운반한다. 각 단계를 상세하게 정리하면,

[ 강재, 철골 공장가공순서 ]

1) 원척도(현치도)란? : 강재를 만드는 도면이라고 생각하면 된다. 그래서 강재의 높이, 길이, 형상, 치수 등의 정보를 포함해 접합간격(리벳 간격, 볼트간격 등) 등의 정보가 적혀있다.

2) 강재(철) 본뜨기란? : 원척도를 보고 얇은 판으로 본을 뜬다. 하지만 요즘은 기계화를 통해 자동으로 한다.

3) 변형바로잡기 : 본뜨기에 변형이 있을 경우, 망치 등을 이용하여 바로잡는다.

4) 금매김란? : 이후 절단할 부분 등을 철에 표시하는 것이다.

5) 절단, 가공 : 이후 금(표시)에 따라 절단 및 가공을 하면 규격에 맞는 강재가 만들어진다. 절단하는 방법은 톱을 이용하여 자르는 방법, 그리고 프레스와 같은 전단력으로 자르는 전단절단이 있다. 전단절단의 경우 13mm이하의 연결판과 보강재 등에만 사용할 수 있다. 이 외에 자동가스절단기를 이용하는 가스절단 방법이 있는데 변질의 우려가 있다.

이후에는 부재의 연결을 위한 구멍을 뚫는데,

6) 구멍뚫기 : 리벳, 볼트접합을 위한 구멍을 뚫는 작업을 한다. 이때에도 얇은 13mm 이하의 강재는 눌러서 뚫는 펀칭을 사용하고, 13mm 초과 시, 또는 겹쳐서 뚫을 때는 송곳뚫기(Drilling)로 한다. 정밀하게 뚫었음에도 불구하고 현장에서 조립 시 구멍 위치가 일치하지 않는 경우가 있는데 이때는 리머를 이용해 구멍가심(일치하도록)을 한다. 단, 용접으로 접합하는 부분은 구멍을 당연히 뚫지 않는다.

7) 이후 가조립을 하고 리벳접합을 한다. 가조립에서 리벳접합을 하여 이상이 없는 것을 검사해야하는데, 아무래도 공장은 현장으로 운반을 해야되니까 좀 더 치밀하게 검사를 한다. 현장치기에서는 30%이상을 조립하여 확인하고 공장치기에서는 70%이상을 그리고 세우기용 가볼트는 전 리벳수의 20~30%로 한다.

8) 녹막이칠 : 철은 부식에 약하기 때문에 항상 녹막이를 해주어야한다. 다만 콘크리트에 매입되는 부분, 조립에 맞닿는 면, 용접하는 부분 등 연결하거나 어딘가 붙는 부분은 하지 않는다.

위의 과정을 거치면 구조물을 만들 수 있는 부재로 거듭난다. 그리고 이 부재로 구조체를 공사하게 된다.

[ 강재, 철골 공장가공순서 ]

철골구조도 일반 철근콘크리트구조와 같이 기초 - 기둥 - 보 순서대로 시공을 한다. 철골구조의 기초는 철근콘크리트와 다른 구조로 되어있다. 철골구조라고는 하지만, 기초는 철근콘크리트 구조를 사용한다. 그래서 콘크리트로 이루어진 기초와 철골로 이루어진 상부구조(기둥)을 연결하기 위해 '주각'을 설치한다.

주각 설치 : 주각의 종류에는 핀주각, 고정주각, 매립주각 등이 있다. 이는 콘크리트와 접합하는 방식에 따라 구분된다. 또 이러한 주각은 단순히 콘크리트와 접합되는 것이 아니라 앵커볼트를 체결하여 기초에 단단하게 연결된다. 앵커볼트를 설치할 때, 미리 설치한 후에 콘크리트를 타설하는 고정매입법, 그리고 구멍을 뚫어 앵커볼트를 설치한 후 콘크리트를 타설하는 가동(나중)매입공법이 있다.

1) 기둥 중심선 표시 (먹매김) : 기둥과 기초를 연결하기 전 우선 먹으로 표시를 한다.

2) 앵커 볼트 설치 : 기초에 앵커볼트를 설치한 후에 기초면을 고르게 발라준다. (기둥과 잘 접합할 수 있게)

3) 기둥 세우기 : 철골세우기용 기계를 이용하여 기초에 기둥을 세운다. 이때 사용하는 기계로는 가이데릭, 스티프 레그 데릭, 트럭크레인, 진폴, 타워크레인 등 데릭, 크레인을 이용한다.

 철골 세우기 기계

1) 가이데릭 : 가장 일반적인 기중기로 360도 회전이 가능하다.

2) 스티프 레그 데릭 : 180도 작업을 할 수 있으며 수평이동이 가능해서 긴 평면에 유리하다.
3) 트럭크레인, 타워크레인 : 우리가 일반 공사현장에서 흔히 볼 수 있는 것으로 광범위한 작업이 가능하다.
4) 진폴 : 1개의 기둥을 세우는 소규모 장비로 간단한 공사에 적합하다.

4) 가조립 : 철골을 세운 후에 가조립을 하여 위치를 조정하고 변형이 있으면 바로잡는다.

5) 본접합 : 조립이 끝나면 볼트, 리벳, 용접 등으로 접합을 실시하여 구조체를 완성하고 접합부 검사를 실시한다.

6) 녹막이칠 

이렇게 공장생산순서와 철골현장공사순서를 통해 알 수 있지만, 공장에서 하나 현장에서 하나 서로 중첩되는 부분이 많고 어떤 공정을 통해 진행할 것인지에 따라 달라진다. 그렇기 때문에 대략적으로 기초를 만들고 기둥을 세운 이후에 가조립 - 접합을 하는 흐름을 이해하면 된다.

2. 철골 접합

철끼리 잇기, 접합하기 위한 방법으로는 리벳접합, 볼트접합, 용접접합이 있다. 콘크리트의 경우 이어치기를 통해 콘크리트끼리 일체성을 확보하는 반면 철골의 경우에는 단단한 접합을 통해서 구조를 일체화한다.

1) 리벳 접합 : 리벳은 고력 볼트가 개발되기 전 많이 사용된 방법이다. 리벳을 약 800도 정도에서 가열하면 구멍에 끼우는 것으로 가열하는 사람, 구멍에 넣는 사람, 리벳머리를 타격하는 사람 등 인력이 많이 필요하고 소음 및 안전사고 문제가 많다. 이러한 리벳 사이의 중심선을 게이지 라인이라고 하며, 리벳과 리벳 사이의 거리를 게이지라고 한다.

2) 고력볼트 접합 : 고력볼트는 마찰력을 통해 접합하는 방법으로 접합부의 강성이 높고 소음이 없다. 아무래도 리벳접합의 단점을 보완하기 위해 개발된 것이기 때문에 노동력도 절약되며, 화재, 재해의 위험도 적다. 그리고 현재는 더 발달하여 조임을 통해 장력을 얻으면 브레이크넥이 떨어져나가는 TS볼트 등이 있다. 하지만, 볼트는 일반적으로 리벳이나 용접에 비해 강도가 약하기 때문에 중요한 내력부분에서 사용을 금지하고 있다.

이러한 고력볼트를 이용하여 강재를 접합할 때는, 1차 조임에서 80% 2차조임에서 100% 조이며 2단계에 걸쳐서 조인다. 또한 중앙부에 있는 볼트를 먼저 조이고 이후 단부를 조인다. 조임 후에는 토크(조임력)를 확인하기 위해 너트회전법과 토크관리법을 이용해서 합격판정을 내린다. 너트 회전법은 1차 조임 후에 너트 회전량이 120도를 초과하면 불량하다고 보는 것이고, 토크 관리법은 평균 토크값에서 10% 이내일 경우에 합격판정을 내린다.

볼트 역시 철로 만들어졌는데, 녹을 방지하기 위해 표면의 녹, 칠 등을 제거하고 붉은 녹 상태를 유지하며 거친면으로 해야한다.

3) 용접 접합 : 용접 접합은 접합부의 강성이 크고 응력의 전달이 확실해서 부재간 일체성을 확보하기에 좋다. 또한, 볼트같은 기타 철 부재가 필요없고 구멍도 안 뚫기 때문에 강재량도 절약할 수 있다. 그렇지만, 용접을 하기위해서는 숙련된 노동자가 필요하고, 용접 후에 결함을 찾기가 어렵다는 단점이 있다. 용접을 하는 방법에는 철근콘크리트구조에서 철근 이음을 위해 주로 사용하는 가스압접, 철골공장에서 주로 사용하는 아크용접 등이 있다.

그리고 부재를 용접하는 형태에 따라 맞댄용접(그루브용접)과 모살용접(필렛용점)으로 구분한다. 맞댐용접은 두 부재 사이에 홈을 만들고 그 사이에 금속을 채워넣어 결합하는 방법이다. 모살용접은 두 부재가 일정한 각을 이룰 때 그 부분을 금속으로 결합하는 방법이다. 그리고 용접 시에는 열로 인해 모재(부재)와 용착금속, 또는 열이 응결하며, 또는 먼지가 들어가는 등 용접부에 결함이 생기기 쉽다. 대표적인 용접 결함의 종류로는

1) 슬래그함입 : 열에 의해서 녹은 슬래그가 용착금속내에 혼입되는 결함

2) 언더컷 : 열에 의해 용접 상부가 녹아 흠으로 남게되는 결함

3) 크랙 : 열에 의해, 과대전류에 의해, 급속한 냉각에 의해 갈라지는 현상

4) 오버랩 : 용접금속과 모재가 완전히 부착되지 않고 단순히 겹쳐지는 현상

5) 공기구멍 : 응고할 때 방출되어야 할 가스가 남아서 생기는 구멍

그래서 용접을 할 때는 결함이 생기지 않도록 검사를 하는데, 착수 전에는 트임새모양, 구속법 등을 검사하고 작업 중에는 용접봉, 운봉의 전류를 검사한다. 그리고 작업이 끝나면 외관검사, 비파괴(방사선, 초음파, 자기분말 등)을 실시해서 결함의 여부를 파악한다.

3. 철골 내화피복 

강재는 열에 약하기 때문에 내화피복을 해주어야한다. 방법은 크게 물을 이용하는 습식공법과 건식공법이 있다. 우선 습식공법에는 콘크리트를 이용해서 강재를 피복하는 타설공법, 콘크리트로 만들어진 블록이나 돌을 쌓는 조적공법, 그리고 철에 철망 모르타르를 바르는 미장공법, 시멘트나 석고 같은 내화피복재를 강재에 뿌리는 뿜칠공법이 있다.

건식공법은 강재에 피복재를 연결하는 방법으로 성형판 붙임공법 등이 있다. 

건축물의 구조체가 만들어지는 과정에 대해 정리를 했다. 가설공사를 통해 공사현장에 필요한 시설들을 설치하고, 이후 지반조사를 거쳐 토공사를 끝내면 기초구조물을 만든다. 그리고 철근 배근, 거푸집 설치, 콘크리트 타설의 과정을 거치면 구조물을 완성한다. 

이러한 구조물, 건축물을 만들었을 때 어떤 위험들이 있을까?

대부분의 위험들은 비슷한 원인과 비슷한 방지대책을 가지고 있기 때문에 전체적으로 인과관계를 이해해한다.

1. 부동침하

부동침하는 건축물의 기초가 침하하면서 기울어지거나 균열을 일키는 것이다. 여러 가지 원인으로 발생한다.

1) 지반 문제

지반이 연약층일 경우, 지반에 두 종류의 지층(이질 지층)으로 구성된 경우, 지반의 지하수위가 시간의 경과에 따라 또는 인접한 곳에 공사 등으로 수위가 변경된 경우, 지하에 구멍이 있을 경우 등이 있다.

이런 경우, 기초의 지지력을 더욱 안전하게 설계하고 시공해야 한다. 방지 대책으로는 기초를 경질지반에 지지시키는 방법, 마찰말뚝(지지력이 제일 강함)을 사용하는 방법, 그리고 지하실을 설치하는 방법이 있다. 여기서 지하실은 이전에 기초공사에서 다루었던 온통기초의 역할을 하기 때문에 지지력이 강하다.

2) 기초 문제

지정을 일부만 했을 경우, 두 종류의 다른 지정으로 기초를 설치한 경우 등이 있다.

기초부에 문제가 있을 경우, 인접 건물의 기초와 긴결하는 방법 그리고 인접건물에 피해를 막기 위해서, 구조물의 침하를 방지하기 위해서 언더피닝 공법을 사용한다.

언더피닝 공법

언더피닝 공법이란 터파기를 할 때 인접 건물의 지반이 침하 또는 붕괴될 위험이 있다고 판단할 때, 또는 본 건물의 기초부에 보강이 필요할 때 그 건물의 기초 또는 지반을 보강하는 방법이다. 방법으로는 이중 흙막이널을 설치하는 방법, 그리고 모르타르 또는 약액을 주입해서 지반을 고결시키는 방법, 말뚝을 추가하는 방법 등이 있다.

3) 기타

무리하게 건축물을 증축한 경우, 건물이 낭떠러지 근처에 위치한 경우 등이 있다.

하부구조 뿐만 아니라 상부구조의 중량을 줄이거나, 평면길이를 길게하는 방법으로 부동침하를 방지할 수 있다. 

2. 인접 지반 침하

건물 주위의 지반이 침하하는 경우는 부동침하와 중첩되는 부분이 있지만 지반 자체로 한정했을 때의 원인과 해결방법을 정리하면, 일단 인접 건물보다 깊게 터파기하여 토압, 지하수위 차이가 발생하여 지반이 침하하게 된다.

구체적인 원인으로 토압차이로 인한 히빙 현상, 지하수위 차이로 인한 보일링 현상, 흙막이 부실시공으로 인한 파이핑 현상이 있다. 그 외에도 널말뚝의 시공불량, 버팀대 시공불량 등이 원인이 되며 주위의 지반에 침하를 일으키고 인접 건물에 균열을 일으킨다.

이를 방지하기 위해서는 이전에 토공사에서 다루었던 배수공법, 지반개량 공법 등을 통해 지반의 지지력을 증대하고 지하수위를 낮추어야한다.

3. 건축물의 부상

건축물이 부상하는 경우는 수위가 높은 지역, 또는 섬, 바다에 인접한 지역일 경우에 부력으로 떠오르기 때문이다. 배수공법을 사용하여 수위를 낮추는 것도 방법이 될 수 있지만 섬, 바다에 인접한 곳은 어려울 수 있다. 그래서 Rock Anchor을 통해 암반에 정착시켜야하며 구조물의 자중을 증대시키는 방법, 인접 건물과 연결하여 수압 상승에 대비해야 한다.