한국에서 살아가는 사람

판매시설에는 상점, 슈퍼마켓, 백화점, 쇼핑센터(아울렛) 등이 있다. 공통적인 특징을 다루고 각각의 차이를 설명하면서 판매시설을 계획하는 방법을 정리했다.

■ 상점 계획

1) 배치계획

상점을 구성할 때는 A(Attention), I(Interest), D(Desire), M(Memory), A(Action)의 구매심리를 이용하여 계획한다. 그러나 요즘에는 인터넷과 스마트폰의 발달로 AISAS라는 새로운 모델이 도입되었다. 어쨋든 그래서 건물의 얼굴인 파사드를 개성적으로, 생동감있고 친밀하게 만들려고 한다. 사람들의 이동이 많고, 잘 찾는 도로가 2면이상 접하고 눈에 잘 띄는 위치에 당연히 배치해야한다. 

배치를 할 때 상점의 종류에 따라 방위를 고려해야하는데, 식료품점의 경우에는 서측을 피해야하고, 양복점과 가구점 등 목재와 섬유 제품을 판매하는 상점은 제품의 퇴색과 변형을 방지하기 위해 햇빛 북쪽이나 동쪽에서 들어오도록 도로의 남쪽이나 서쪽에 배치하도록 한다. 여성용품을 판매하는 부인용품점(요즘엔 이런 용어 잘 안씀)의 경우에는 오후에도 그늘이 지지 않고 밝은 분위기를 유지할 수 있는 곳에 배치해야한다. 

2) 평면계획

상점은 판매면적과 부대(관리)시설을 위한 면적으로 나뉜다. 그리고 소비자로 하여금 효과적으로 판매를 하기 위해 진열장을 배열하는 방법과 동선 배치가 중요하다. 일반적으로 상점의 내부는 대면판매와 측면판매로 나뉘는데 대면판매의 경우 종업원이 물품을 설명해야하는 귀금속 판매점 등에서 고려되며 종업원의 위치 선정이 간편하기 때문에 설명하거나 물품을 포장하고 계산하는데 편리하다. 반면 측면 판매는 소비자가 편하게 구매를 하고 선택을 할 수 있도록 유도하며 상품과 거리를 가까이 할 수 있도록 종업업의 위치가 고정되어있지 않다. 

그리고 숍프런트, 상점의 파사드, 상점을 외부에서 본 입면도 역시 다양한 종류로 분류될 수 있는데 전체를 유리로 계획한 개방형, 일반적으로 문을 통해 들어올 수 있도록 계획한 폐쇄형 그리고 이 둘을 혼합한 중간형이 있다. 숍프런트에도 진열창을 배열할 것으로 계획하고 있다면 진열창에 따라 평형, 만입형, 홀형으로 나뉜다.

3) 세부계획

보다시피 상점 계획에서는 진열대(Show Window)의 위치와 배열방법이 중요하다. 소비자가 제품을 효과적으로 볼 수 있도록 하기 위해 진열창 내의 밝기가 외부보다 밝아야하는데(외부가 더 밝을 경우 빛이 반사되어 잘 안보임) 그래서 주간 시에는 차양, 그늘막을 통해 외부에 그늘을 만들고 내부에는 조명을 다는 방법 등을 활용한다. 야간 시에는 눈부심을 적게 하기 위해 소비자가 직접적으로 광원에 영향을 받지 않게 숨기며 눈에 입사하지 않도록 고려한다. 나아가 이러한 진열창은 단면형태에 따라서도 다양하게 나눌 수 있다. 일반적으로 유리의 크기는 높이 2~2.5m로 하며 일반적인 용품은 낮게 고가의 제품은 높게 진열하여 효과를 준다. 한편 가장 눈을 끄게 만드는 위치는 사람의 눈높이보다 약간 낮은 위치라고 한다.

이외에도 출입구의 크기는 0.8~0.9m 정도로 하고, 계단은 적절한 경사를 통해 공간을 효율적으로 사용하고 장식적 요소를 고려하여 계획한다.

상업건축에서는 각 건축물의 면적, 배치방법, 배치계획 등을 다룬다. 사무소, 은행, 상점, 슈퍼마켓, 백화점 등이 있다.

■ 사무소 계획

사무소! 사무소는 관청, 정부기관처럼 자기가 전용으로 소유하는 전용 사무소, 또는 지식산업센터, 스타트업 센터처럼 여러 회사가 공동으로 소유하면서 관리 운영하는 준전용 사무소가 있다. 소유하지 않고 있다면 빌려서 사용하는 임대 사무소가 있다. 그렇다면 이러한 사무소는 어떻게 계획할까? 

우선은 사무실의 크기를 정해야한다. 모든 건축물이 그렇지만 건축물의 전체 면적을 연면적이라고 하고 연면적은 유효면적과 공용면적으로 구분된다. 공용면적은 일반 아파트에서는 주차장 일부, 홀 일부처럼 같이 사용하는 공간이고 우리가 흔히 얘기하는 주거면적, 전용면적, 실평수는 유효면적이다.

사무소의 크기를 정할 때는 사무실을 이용하는 사람들의 수가 중요하다. 사무원 1인당 점유바닥면적을 통해서 연면적의 경우 1인당 약 10m^2 정도로 산정하고, 대실면적은 1인당 약 7m^2 정도로 산정한다. 즉, 유효율(=유효면적/연면적)이 약 70% 정도, 반대로 공용면적은 30%정도 되도록 설계하면 된다.

1) 배치계획 

이렇게 대략적인 크기를 산정한 후에는 어떻게 배치할지를 고려한다. 대지는 사람들이 이동하기 편한 곳에 있는 것이 가장 중요하다. 그래서 교통이 편리한 도시 상업중심가지역(CBD = Central Business District)에 위치하도록하고 2면 이상이 중 폭 20m(대략 왕복 4차선 이상) 이상인 도로에 접하거나 도로의 모퉁이가 좋다. 그래야 사람들이 편리하게 출입할 수 있기 때문이다. 이외에도 직사각형에 가까울수록 그리고 도로에 접한 길이가 길수록 좋다.

2) 평면계획

어디에 배치할지 고려를 했다면 이제는 평면계획에 들어간다. 평면의 종류는 다양한데 그 중 실단위에 의해서 나누면 개실형, 개방형, 오피스 랜드스케이프형 등이 있다. 우선 개실형은 각각 방이 따로 있는 평면형태이다 그래서 독립성과 쾌적성이 유지되고 필요시에는 방들끼리 연결해서 길이를 길게 할 수도 있다는 장점이 있지만, 단점으로는 우선 방의 깊이에는 변화를 줄 수 없다는 점 그리고 벽이 많고 공간 구획을 해야하기 때문에 공사비용이 높다는 단점이 있다.

개방형 평면은 개실형과 반대로 거의 층 전체를 오픈 공간으로 열어놓은 우리가 생각하는 일반적인 사무실의 형태라고 생각할 수 있다. 장점으로는 당연히 벽들이 없기 때문에 공사비가 적고, 공간을 마음대로 활용할 수 있기 때문에 공간효율이 좋고 공간의 길이와 깊이에 자유롭게 변화를 줄 수 있다. 다만, 독립성이 부족하고 소음이나 자연채광에 약하다는 단점이 있다.

오피스 랜드스케이핑 : 개실형과 개방형 평면배치는 전통적인 방식이라고 한다면, 이러한 흐름이나 성격을 벗어나 자유롭게 평면을 구성하는 방법을 오피스 랜드스케이핑 방식이라고 한다. 일정한 기하학적 패턴에서 탈피해서 융통성이 있는 평면 형태를 구성한다. 다만 칸막이가 없어 프라이버시나 소음 측면에서는 단점이 있다. 실에 의한 구성외에도 단일 복도인지, 중복도인지 그리고 2중 복도식인지에 따라서 나눌 수도 있다. 소규모의 경우에는 복도가 없지만, 중규모에서는 편복도와 중복도를 사용하고, 대규모에서는 중복도 방사선형을 사용한다. 

사무소 빌딩에서 코어의 역할은 필수적이다. 코어는 구조적, 설비적, 평면적 역할을 하는데 우선 중심부에 있기 때문에 구조물을 지탱해주며 엘리베이터, 파이프, 계단실, 변소 등 설비와 방재시설이 집약되어 있다. 이러한 코어의 종류에는 편심코어, 독립 코어, 중심코어, 양단코어가 있다. 일반적으로 빌딩에서 코어란 계단실, 엘리베이터실 등이 그 역할을 수행한다.

편심코어는 바닥면적이 작은 경우에 주로 이용하며, 독립코어의 경우에는 편심코어와 비슷하지만 사무공간을 좀 더 자유롭게 구성하고자 할 때 사용한다. 그러나 이 둘의 경우 코어가 건물의 중심에 있지 않기 때문에 내진구조에 불리하며 방재상 불리하다. 중심코어는 일반적으로 바닥면적이 큰 빌딩에서 사용한다. 효과적인 내진구조를 만들 수 있다. 양단코어는 양쪽에 피난로를 계획할 수 있어 방재상 유리하지만 코어를 두 곳에나 설치하기 때문에 유효면적은 줄어든다.

3) 세부계획

세부계획에서는 책상 배치 방법, 채광 면적, 주차 배치 등을 다루는데 이 세가지 요소는 건축물을 계획할 때 기둥 간격을 결정하는 중요한 기준이 된다. 일반적으로 철근콘크리트 구조에서는 5~6m 간격으로 하고 철골구조에서는 이보다 긴 7~9m로 기둥을 계획한다.

사무실의 크기는 채광 면적과 관련하여 계획하는데 바닥면적의 1/10 정도의 채광을 확보한다. 즉 사무실 공간바닥에 최소한 1/10정도는 빛이 들어오게 하고, 이외에도 출입구는 1m 정도, 복도는 2m 이상 등 일반 주거계획과 비슷한 모듈과 크기로 계획한다. 다만, 화장실 공간, 계단 공간은 일반 주택에 비해 이용하는 사람들이 많기 때문에 사용자 수에 따라 적절하게 배치한다.

주차장! 주차장은 1대당 약 40~50m^2, 4m X 10m 라고 생각하면 대충 주차공간 + 이동통로 정도까지 고려된다. 여기서 주차장은 주차장 전체의 면적을 의미하고, 주차면적은 5.5m X 2.5m를 표준으로 설계한다. 주차장도 여러가지 형태가 있는데 그중 직각배치가 가장경제적인 방법으로 1대당 27.2m^2(대략 3m X10m)이며, 가장 소요면적이 큰 평행주차, 45도 주차 등이 있다.

4) 기타 설비

엘리베이터  : 엘리베이터는 홀의 출입구에 배치하고 동선을 짧게하도록 배치한다. 엘리베이터를 배치하는 방법에는 여러 가지가 있는데 5대 이하는 직선으로 배치하고 6대 이상은 대면배치 등으로 계획한다. 그리고 개수를 산정할 때는 아침 출간시 5분간 이용자를 기준으로 대수를 산정하거나 유효면적(연면적)을 기준으로 2000m^2(3000m^2) 당 1대로 산정한다.

스모크타워(스모그타워) : 건물에는 화재 시 발생하는 연기를 배기하기 위한 공간이 필요한데 이를 스모그 타워라고 한다. 스모그타워는 비상계단에 설치한 샤프트(장치, 시설)이다. 그렇다고 비상계단을 연기굴뚝으로 쓰는 것이 아니라 위치가 접해있다는 것이다. 압력, 송풍 등을 이용해 건물의 연기를 외부로 배출하는 굴뚝 역할을 한다.

메일 슈트(Mail Chute) : 일상생활에서 접한 적은 없으나 우편물을 송달하기 위한 운반장치로 주로 엘리베이터가 위치한 홀에 둔다.

더스트슈트 : 고층건물에서 위층에 있는 쓰레기들을 아래층으로 버릴 수 있도록 연결한 통로로 최하부에는 소각로, 외부로 옮길 수 있는 설비 등이 있다.

단독주택과 공동주택의 설계 원리와 실 배치방법에 대해서 정리했다면, 이러한 주택은 아무곳에나 지을 수 없다. 주택단지를 형성하는 주거 단지 계획은 법적으로도 규제가 되어있지만, 어떠한 원리로 단위가 구성되는지 정리했다. 공동주주택, 단독주택이 커뮤니티를 형성한 동네를 근린단위(=근린주구)라고 하며 생활, 공동시설, 크기 등에 따라 계획하고 이를 단지계획이라고 한다.

■ 단지계획

1) 근린단위

단지계획의 기본이 되는 근린단위란 커뮤니티를 의미하는데 도시 속에서 주택지가 쾌적한 환경을 유지하고 발전하기 위한 것이다. 이러한 계획의 이론은 Perry가 처음 제시했는데 이를 'Perry의 근린주구 이론'이라고 한다. 초등학교 하나 정도가 들어설 인구와 간선도로를 경계로 하는 크기가 근린단위이며, 소공원과 기타 공공용지가 필요하다고 설명했다. 그렇게 경계가 설정되면 그 안에 주택들이 들어서는데 상점과 같은 점포는 교차지점에 그리고 내부를 직선으로 통과하는 간선도로나 통과도로를 놓으면 안된다고 했다. 실제로 아파트단지를 살펴보거나 작은 동네를 살펴보면 그 동네를 가로지르는 도로는  찾기 힘들다.

이후 근린주구 단위에 대한 다양한 이론들이 나왔는데 그중 라이트와 스타인의 래드번설계에서는 주거 단지(근린주구)내에 자동차와 보행자를 분리하고 주거단지 내로 들어오는 도로의 끝을 막는 쿨데삭 방식으로 계획해야한다고 했다. 쿨데삭이란 막다른 골목길이란 프랑스어로, 차가 근린주구 내로 들어오면 막다른 곳으로 향하게 하는 것이다.

근린단위는 생활권으로 구성되는데 어린이놀이터가 중심이 되는 인보구, 일상생활에 필요한 소비를 할 수 있는 근린분구, 초등학교를 중심으로 한 근린주구가 있다. 인보구는 아파트 3~4층 건물이 1~2동 정도가 있는 크기로 20~40호 정도의 주택이 있으며, 근린분구는 상점, 약국, 우체통, 파출소, 유치원, 아동공원 등 공동시설을 갖춘 생활권으로 400~500호 정도의 주택이 있다. 근린주구는 1600~2000호의 주택이 있고 초등학교, 병원, 도서관, 소방서 등의 시설이 있는 단위로 도시계획의 최소단위이다.

2) 주거단지 계획

주거단지를 계획할 때는 인구밀도, 인동간격(건물사이 간격), 동선계획, 환경계획, 교통계획 등을 고려한다. 우선 도시의 밀도 측면에서 중심부에는 고층 아파트 단지가 들어서고 중심부의 외주부에는 중층 아파트나 연립주택이 그리고 외주부와 교외지구에는 단독주택단지와 전원주택이 있다. 그리고 주택 간에는 일조, 통풍 등 생활의 쾌적성을 위해서 적절한 인동간격을 유지하며 보행 동선은 최단거리로 경사가 없도록 하는 것이 좋다. 차량동선도 최단거리로 계획하며 버스가 다니는 도로는 9m, 일단 도로는 6m, 그리고 주거동으로 들어서는 도로는 4m로 계획한다. 그리고 이 둘, 보행동선과 차량동선을 분리하는 보차분리를 위해서 쿨데삭, T자형 도로를 사용하거나 육교(오버브리지), 지하가를 이용한다. 

구체적으로 교통계획을 할 때, 차량동선과 보행자동선을 정리하면. 우선 차량동선을 계획할 때는 근린주구내에 통행량이 많은 고속도로와 분리하며 근린주구 내부로 통과하는 차량을 극소화해야한다. 왜냐하면 사람들이 사는 동네에 외부 차량이나 이동을 위해 차량 통행량이 증가하면 불편하기 때문이다. 단독주택을 계획할 때 거실에 동선 이용이 많으면 불편한 이유를 확대한 것과 비슷하다고 생각한다. 하지만, 근린주구와 도로가 너무 멀면 이동에 불편하기 때문에 간선도로에는 접하게 배치한다. 더 나아가 간선도로에서 횡단보도는 300m 마다 설치하여 보행자 동선에 불편함이 없도록 한다. 그리고 간선도로에서 상점가, 공동시설 등으로 진입하는 도로는 최소 400m 거리를 두어 교통에 불편함이 없도록 한다.

근린주구내로 들어오는 차량을 위한 진입로 교통은 직각교차로 하며 시야를 가리는 물체가 없어야한다. 진입로 1개당 200세대를 수용하는 것으로 산정한다. 보행자 도로의 경우에는 최소 3명을 기준으로 부딪히지 않고 걸을 수 있게 계획하며 2.4m 이상 확보해야 한다. 그리고 도로의 면적은 단지내에서 약 15%정도로 계획한다.

단독주택에 이어 공동주택. 공동주택은 건축법을 참조하면 연립주택, 다세대주택, 아파트로 나뉜다. 그래서 아마 이 장이 더 익숙할 것이다. 하지만 결국 아파트도 사람이 거주하는 공간이기 때문에 단독주택에서 기본적으로 다루었던 실의 크기나 용도, 배치는 일맥상통한다.

공동주택 중 연립주택은 4층 이하로 동당 건축 연면적이 660m^2을 초과하는 경우이고 다세대주택은 4층 이하로 동당 건축 연면적이 660m^2 이하인 주택이다. 그리고 우리나라에서 가장 많이 거주하는 아파트는 5층 이상의 공동주택이다. 이건 건축법상 분류하는 기준이고 형태와 종류에 따라 2호 연립주택, 테라스 하우스(경사지), 중정형 하우스, 1층과 2층을 분리하고 정원을 가진 연립주택인 타운 하우스, 2동 이상의 단위주거가 벽을 공유하는 로우 하우스 등이 있다.

■ 아파트

도시 인구밀도가 증가하고 세대인원이 감소하게 되면서 아파트가 등장하게 되었다. 아파트는 형태와 평면방식에 따라 나뉘는데 우선 평면방식을 먼저 정리하면. 요즘 신축 아파트에서 주로 프라이버시 확보를 위해 계획하는 계단실(형) 아파트, 80~90년대 복도를 통해서 들어가는 편복도형 아파트, 오피스텔 등에서 하나에 복도에 양쪽으로 집이 있는 중복도형 아파트로 분류된다.

단면형태에 따라서는 일반적으로는 한 개의 층으로 계획하는 단층형 아파트, 그리고 비싼 아파트의 경우 2층씩은 메조넷형(복층형), 스킵 플로어형 등이 있다.

아파트에서는 단위평면을 구성하는 방법에는 DK형, LDK형 L+DK형 등이 있다. 우선 DK형의 경우에는 식사실과 부엌이 구분되어있는 형태로 소규모 주택에서 사용한다. LDK형의 경우에는 식사실, 부엌, 거실을 한 공간에 연결하는 것으로 대부분 30평 아파트에서는 이렇게 계획하는 형태인 것 같다. 단독주택에서 배웠던 실의 배치와 비슷하게 생각하면 된다.

세부계획 역시 단독주택과 유사한데, 현관의 경우에는 폭 85cm 이상, 거실의 천장은 2.4m 이상, 발코니의 난간은 1.2m 이상 등의 기준이 있다.

엘리베이터는 아파트에서 빼놓을 수 없는 시설인데, 일방향 수송으로 하며 개폐시간은 6초로 한다. 그리고 한 층에서 기다리는 문이 기다리는 시간은 평균 10초로 한다. 일반적으로 1대당 50~100호가 적당하고 10인승 이하의 소규모 엘리베이터를 설치한다.

건축계획은 각 건축물의 용도와 목적에 맞게 건축물을 계획하고 설계하는 것을 다룬다. 단독주택, 공동주택, 아파트 등의 주거건축부터 교육시설, 상업시설, 의료시설 등을 다룬다.

# 시작하기 전

건축물을 만드는 과정에서는 우선 기획을 하고 이후 계획을 한다. 계획 단게에서는 대지분석을 바탕으로 배치계획을 구상하고 이후에 가장 기본인 평면계획을 한다. 그렇게 만들어진 기본계획을 바탕으로 구체적인 설계도면을 만들고 시공하기까지 이른다.

그렇다면 계획은 어떻게 할까? 여기서는 위대한 건축가 '르 코르뷔지에'가 큰 역할을 했다. 단순히 집의 공간을 만드는 것이 아니라 인체공학적으로 모듈러를 창안했는데 이는 황금비를 바탕으로 비례체계를 도입한 것이다. 쉽게 이야기해서 인간, 183cm(서양 사람 기준;;)를 기준으로 그 사람이 집에서 움직이고 행동할 때 어떤 치수가 적당한지를 분석한 동작치수, 심리적, 생리적, 물리적 치수 등을 활용해서 각 공간을 규격화한 것이다. 이렇게 규격화한 모듈(치수)를 바탕으로 건축재를 대량 생산하고 양산화할 수 있다.

그렇기 때문에 건축계획을 공부할 때, 그냥 숫자들을 외우는 것이 아니라 자신이 살고 있는 집, 나의 크기, 내가 밥먹는 공간의 크기 등을 대략적으로 상상하면 그것이 인체공학적 설계, 모듈 설계, 건축계획 이론을 적용한 것이 된다.

■ 단독주택 

우리나라는 대부분 아파트에 살기 때문에 단독주택을 생각하기 어렵다. 그래서 나는 이 단원을 공부할 때 조금 잘 사는 집을 상상하면서 공부를 했다. 단독주택을 설계하기 위해서는 먼저 지어질 대지를 분석한다. 이를 대지분석이라고 하며 이후에 그 대지에 어떻게 주택을 배치할지 고민한다. 그 후에 배치에 따라 평면을 구성한다. 요약하면 대지분석, 배치계획, 평면계획, 세부계획 순으로 설계를 한다.

1) 배치계획 (대지분석)

대지분석을 할 경우에는 당연하지만 전망이 좋고 신선한 곳 등의 요소를 고려하고 교통이 편리한 곳을 찾는다. 구체적으로 일조조건은 동지를 기준으로 4시간 이상 햇빛이 들어올 수 있도록 건물을 배치한다. 그래서 대부분의 주거가 북쪽에 위치하고 남쪽에는 정원이나 열린 공간으로 구획해서 햇빛이 집으로 들어올 수 있도록 한다. 동서 간격으로 길게 집을 배치하여 햇빛의 양을 늘리고 건물과 건물 사이의 간격은 6m 이상 이격시켜 불이 났을 때 옮겨 붙는 것을 방지하고 통풍이 용이하게 한다. 

2) 평면계획

건물 배치계획이 끝났다면 이제 평면 공간을 어떻게 구성할지 계획한다. 공간을 계획하는 것을 조닝이라고 하는데 시간적 요소, 생활적 요소 등을 고려해서 공간을 구획한다. 그중 생활공간에 의한 분류의 기준으로는 화장실, 욕실, 주방 등과 같은 보건과 위생의 공간, 침실, 공부실, 서재 등의 사적 생활공간 그리고 오락과 휴식, 식사 등의 단란 생활공간이 있다.

조닝으로 공간 구성을 한다면 주택 내에서 어떻게 이동할지 동선 계획을 한다. 동선의 3요소로는 속도, 빈도, 하중이 있는데 여기서 하중은 이동 시에 물체의 무게감을 표현한 것으로 무거운 물체를 들고 움직이는 것 등을 파악하는 요소이다. 또한, 방위계획도 중요한데 서측은 햇빛이 오래 들어오기 때문에 부엌을 위치시키지 않고, 북측은 햇빛이 균일하게 그리고 양이 적기 때문에 작업실, 화장실 등을 배치한다. 방위계획은 햇빛이 대부분 영향을 주기 때문에 그 방향을 고려하면 쉽게 위치를 계획할 수 있다

3) 세부계획

세부계획으로 각 실의 크기, 용도, 고려사항 등을 다룬다. 주택 연면적 대비 각 실의 구성비율은 일반적으로 현관 7%, 복도 10%, 부억 10%, 거실 30% 이다. 그리고 구체적으로 각 실을 분석하면 다음과 같다. 그런데 각 실의 크기는 비교적 계획하기 나름이므로 대략적인 크기를 인지하거나 내가 살고있는 공간의 크기로 어림잡아 생각하면 된다.

우선 집으로 들어와서 이동하는데 이용되는 공간

*아래의 도면은 "

꿈꾸던 전원주택을 짓다 금상 "

에서 퍼온 사진입니다.

현관 : 현관의 크기는 1.2m, 깊이 0.9m 정도로 도로의 위치에 따라 영향을 받는다. 어디로 들어오는지는 중요하지 않다.

복도 : 복도는 최소 0.9m, 평균적으로 1m 정도로 각 방을 구분(차단)하고 선룸의 역할을 하는데 1.5m 이상 넓은 경우 어린이들이 노는 공간으로도 활용된다. 하지만 아파트에서는 복도가 없다. 당연하듯 소규모 주택에서는 비경제적이다.

계단 : 계단 한 단의 크기는 대략 26cm X 16cm 로 폭은 90~ 120cm가 적당하다.

그리고

거실 : 거실의 크기는 가족 1인당 최소 5m^2으로 설계한다. 물론 다른 요소도 고려해야한다. 다만 이 조건으로만 따졌을 때 4인 가족인 경우 20m^2 크기의 거실인데 거실은 주거 면적에서 30%를 차지하니까 최소 4인가족의 경우 66.6m^2의 크기 주택이 필요하다는 것으로 보여진다. 거실의 위치는 남향으로 하고 다른 방과 접속되게 하여 동선을 줄이도록 한다. 하지만 동선으로 이용되면 안된다. 티비보고 있는데 누가 계속 왔다갔다하면 불편하니까. 그래서 침실과 대칭되는 위치가 좋다. 

식당 : 식당은 분리되어 따로 있는 경우와 다른 공간과 연결되어 개방되어 있는 경우가 있는데 대부분은 개방되어 있다. 부엌과 함께 있는 다이닝 키친, 거실 일부분에 있는 다이닝 앨코브, 거실과 부엌이 연결되어 있는 곳에 식탁이 있는 리빙 키친 그리고 실외에 있는 다이닝 포치, 다이닝 테라스가 있다. 그리고 나아가 가구인 식탁의 경우에는 1인당 60cm 그리고 마주보는 식사 상대와 1m 이상 거리를 유지하도록 설계한다.

부엌 : 부엌에서 작업대의 크기는 폭은 50~60cm 그리고 높이는 요리하기 쉽게 허리 정도 높이의 85cm 정도가 적당하다. 부엌에서 요리를 하는 동선이 중요한데 이를 수치화하여 냉장고, 개수대, 가열기를 잇는 선을 작업 삼각형이라고 표현하고 삼각형 길이의 합이 3.6~6.6m로 하여 효율성을 확보하고 가사노동의 경감을 목표로 한다. 부엌의 종류도 직선형, L자형, ㄷ자형, 병렬형 등 다양하다. 

침실 : 침실의 크기는 공기 요구량을 이용하여 산출하는데 성인 1인당 필요한 공기 요구량은 50m^3/h 이다. 일반적으로 하루에 환기를 2회 정도 한다고 했을 때 25m^3의 공간이 필요하다. 그리고 여기서 천장의 높이가 2.5m로 가정하면 1인당 10m^2의 바닥면적이 필요하다고 할 수 있다. 그리고 침실의 주요 가구인 침대는 머리가 한 쪽 벽에 맞닿게 하고 방 문을 딱 열었을 때 보이지 않게 만들어서 사적인 공간으로 유도하는데... 실제로는 문을 그렇게 설계하지 않는 곳도 많다.

화장실 : 화장실은 욕실과 변소로 이루어져 있는데 변소의 크기는 양변기일 경우 0.8X1.2m 정도 이고 욕조 + 세면기 + 양변기를 설치하면 1.7(0.8 양변기+0.4 세면기+0.5 욕조)X2.1m (욕조가 젤 기니까) 이다. 그래서 화장실의 크기는 대략 1.7mX2.6m 정도로 볼 수 있는데 +,- 0.3씩 넉넉하게 생각하면 된다.

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.

가설 공사에 이어 흙파기와 흙막이 공사를 통해 기초를 설치할 작업공간을 확보했다면 기초공사에 들어간다. 기초공사는 건축물 상부구조의 하중을 지반으로 전달하는 역할을 한다.

■ 기초공사

1. 기초공사 일반사항

기초는 기초부(푸팅)과 지정으로 나뉘는데, 우리가 흔히 아는 기초구조물을 푸팅이라고 한다. 하지만 이러한 기초부를 흙 위에 바로 설치하면 흙이 침하될 위험이 있기 때문에 설치되는 곳을 다지는데 이 부분을 지정이라고 한다. 즉 기초는 상부구조에 대한 하중을 전달하는 구조, 지정은 기초부 저면에 지지력을 확보하기 위한 부분이다. 지정은 크게 돌과 같은 재료를 깔아서 다지는 방법과 말뚝을 이용해서 다지는 방법으로 나뉜다. 대형 건축물의 경우에는 지정의 지지력이 중요하기 때문에 말뚝을 위주로 사용하지만 그럴 필요가 없는 비교적 작은 건축물이거나 콘크리트 등을 줄이고자 할 때는 돌을 사용하여 지정을 이용한다.

지정과 기초판으로 이루어진 기초는 그 구조에 따라서 나뉘는데, 어떻게 기초를 설치할 것인가 에 따라 구분된다.

1) 상부 기둥 1개에 기초판 1개를 받치는 것을 독립기초

2) 2개 이상의 기둥에 1개의 기초판을 연결하는 것을 복합기초

3) 벽으로 이루어진 경우 연속된 벽과 기둥을 따라 연속된 기초부를 연속기초(줄기초)

4) 건물하부 전체를 기초판으로 하는 것을 온통기초

당연히 기초의 물량이 많은 온통기초가 기초의 강도가 제일 크겠지만 물량 역시 많이 투입되어 경제성이 떨어질 수 있기 때문에 구조의 하중과 필요강도, 경제성에 따라 적절한 기초를 선택해야한다.

2. 지정의 종류

1) 보통지정

우선 돌과 같은 재료를 이용해서 다지는 방법을 보통지정이라고 한다. 그리고 보통지정의 종류(공법)는 재료에 따라 구분된다. 대표적으로 잡석지정이 있다. 지름 10~15cm 정도의 호박돌을 이용하는 방법으로 기초부의 전단력을 확보하기 위해 옆세워서 깐다. 그리고 호박돌 사이에는 사춤자갈(채워넣는 자갈)을 잡석의 30%정도 넣고 가장자리에서 중앙부로 다지며 밀실하게 만든다. 그 외에 모래지정, 자갈지정, 긴주춧돌 지정이 있다. 이렇게 돌을 이용하여 지정을 했는데 방수를 해야되거나 상부 기초부와 연결을 효율적으로 하기 위한 경우에는 콘크리트를 활용하여 잡석, 자갈 다짐 위에 5~6cm 편편히 치기도 하는데 이런 방법을 밑창 콘크리트 지정이라고 한다.

2) 말뚝

말뚝은 종류은 종류에 따라 설치방법과 길이, 지지력이 다르기 때문에 각각의 재료와 공법별의 특징을 정리했다. 그 전에 말뚝이 지지하는 방법에 대한 설명을 간단하게 하면, 말뚝을 경질지반까지 매입하여 지지하는 것을 지지말뚝, 지반과 말뚝의 마찰력으로 지지하는 것을 마찰말뚝 그리고 말뚝을 여러 개 박아 다지는 것을 다짐말뚝이라고 한다. 말뚝을 설치할 때는 동일 종류로만 해야하며,  시험을 거쳐 허용지지력을 산출한다.

말뚝의 종류에 따른 특징은 다음과 같다.

1) 나무말뚝 : 나무말뚝으로는 소나무, 잣나무와 같은 생나무를 사용하며 껍질을 벗기고 머리에는 철을 붙여서 사용한다. 그리고 나무의 경우 부패의 우려가 있기 때문에 상수면 이하로 박아주어야한다. 비교적 지지력이 약한 나무말뚝은 최대 10ton이며 길이는 7m 이하로 그리고 말뚝 사이의 거리는 직경의 2.5배 또는 60cm 이상 간격을 두고 타설한다.

2) 기성콘크리트말뚝 : 기성이란 공장에서 생산되었다는 것으로 품질과 규격이 일정하며 콘크리트 공사에서 다루었던 프리텐션 방식과 포스트텐션 방식이 있다. 철근을 6개 이상 사용하여 만들어진 기성콘크리트 말뚝(RC 말뚝)은 최대 50ton의 지지력을 발휘하며 길이는 직경의 45배 이하 또는 15m 이하로 그리고 말뚝 사이의 거리는 직경의 2.5배 또는 75cm 이상 간격을 두고 타설한다. 지름은 20~50cm으로 사용한다.

3) 강재말뚝 : 강재를 이용했기 때문에 지지력이 크고 콘크리트에 비해 중량이 가볍고 이음하기 쉬운 말뚝이다. 최대 100ton의 지지력을 발휘하며 길이는 70m 이하 그리고 말뚝 사이의 거리는 직경의 2배 이상 또는 75cm 이상으로 한다. 길이가 길어도 휨저항이 크기 때문에 깊은 기초에 사용한다. 하지만 단가가 비싸고, 부식에 약하기 때문에 이를 위해 에폭시 등을 이용해 도포하거나 시멘트 피복 등을 해야한다.

나무, 콘크리트, 강재 말뚝을 반입했다면 이제 흙에 말뚝을 박아야한다. 시공방법으로는 가장 단순한 타격공법, 디젤 해머, 드롭 해머 등을 이용해 땅 속에 박는데 진동과 소음이 크다. 그리고 진동공법은 Vibro-해머를 이용해서 상하로 진동을 일으키며 매입한다. 반면, 저소음 저진동 공법으로는 유압기계(유압Jack)을 이용하여 압입하는 방법으로 눌러서 넣는 방법이 있고, 미리 보링(스크류 오거, 회전식 기계 이용) = 구멍을 굴착하고 타입하는 프리보링 공법이 있다. 이때 물을 이용한 수사식 공법을 병용한다.

이렇게 말뚝을 반입해서 타설하는 방법이 있다면 현장에서 직접 말뚝을 만드는 방법이 있다. 현장에서 만드는 방법으로는 현장타설 콘크리트, 프리팩트 콘크리트 그리고 너무 커서 현장에서 만드는 대구경 현장 콘크리트가 있다.

4) 현장타설 콘크리트 말뚝(=제자리 콘크리트 말뚝) : 현장에서 만드는 말뚝으로, 철근을 4개 이상 사용하며 지지력이 제일 크다. 최대 900ton(보통은 200ton)의 지지력을 발휘하며 길이는 30~90m로 길이도 제일 길게 만들 수 있고 간격은 직경의 2배 이상 또는 직경+1m 이상으로 간격도 넓게 할 수 있다. 이러한 현장타설 콘크리트는 다양한 종류가 개발되었는데,

- Compressol Pile : 추를 사용하여 낙하시켜 천공하며 잡석과 콘크리트를 번갈아가며 투입하고 다지는 방법이다. 아무래도 추를 이용해서 박기 때문에 깊은 곳에서는 사용하지 못하는 짧은 말뚝이다.

- Simplex Pile : 철관(중간에 공간이 있는)을 쳐서 박아 넣고 이 속에 콘크리트를 부어 넣고 중추로 다지면서 철관을 뽑아내는 방법이다.

Simplex -> Pedestal Pile : 심플렉스 파일을 개량한 방법으로 지지력을 크게하기 위해서 말뚝 하부에 구근(동그란 뿌리)를 만드는 것으로 가장 대중적으로 사용된다. 하지만 구근을 형성하기 위해 콘크리를 많이 넣어야해서 콘크리트 손실이 크다.

- Raymond Pile : 철관이 땅속에 남은 Pile로 철관과 심대를 함께 박아넣고 심대를 빼고 그 부분에 콘크리트를 타설하는 방법이다.

- Franky Pile : 마개가 달린 외관을 사용하며 외관을 박은 후에 마개를 빼내고 콘크리트를 넣은 후 추로 다지는 방법이다. 이때 마개 대신에 나무말뚝을 사용하며 나무말뚝은 상수면 이하에 박히고 콘크리트를 붓기 때문에 합성말뚝을 만들 수도 있다.

5) 프리팩트 파일(프리팩트 콘크리트 말뚝) : 그리고 현장에서 타설하는 프리팩트 파일도 있다. 프리팩트 파일도 현장 타설 콘크리트 말뚝으로 일반적인 특성은 같지만, 설치방법과 형태가 다르다. 이전에 흙막이 공사를 할 때에 연속벽체를 구성하는 방법으로, "프리팩트 파일 = 흙막이 + 기초" 두개의 역할을 한다. 그리고 콘크리트 공사를 할 때 다루었던 내용으로 프리팩트 콘크리트는 미리 골재를 넣은 후에 콘크리트를 붓는 방법이다.

- CIP(Cast in Place) 말뚝 : 어스 어거를 통해 구멍을 뚫어 파이프를 넣고 이후 내부를 철근과 자갈로 채운다. 그리고 이후에 파이프를 통해 모르타르를 채우며 만드는 것이다.

- PIP(Packed in Place) 말뚝 : 스크류 오거를 통해 구멍을 뚫은 후 흙을 끌어올리고 그 공간에 스크류 오거의 끝에서는 모르타르가 나와 채우며 말뚝을 형성하는 공법이다.

- MIP(Mixed in Place) 말뚝 : 파이프 끝에 커터를 통해 흙을 섞으면서 뚫고, 이후 다시 회전시키면 뺄때는 모르타르가 끝에서 분출된다. 그래서 흙과 모르타르가 섞으며 소일(soil) 콘크리트 말뚝을 만드는 방법이다.

6) 대구경 말뚝 : 대구경 말뚝은 깊은 곳에 설치하는 말뚝으로, 설치방법에 따라 다양한 공법들이 있다.

- 베네토 공법 : 해머 그레이브로 굴착한 후에 전체에 외관을 박고 공사한다. 다만 공사비가 고가이고 기계가 대형이다.

- 리버스 서큘레이션 공법 : 역순환공법이라고 불리며 지하수위보다 높게 물을 채워 수압으로 공벽의 붕괴를 방지하며 타설하는 방법이다. 탑다운 공법에서 사용하는 방법이다.

- 어스드릴 공법 : 어스드릴 굴삭기를 이용하는 방법으로 굴착속도가 빠르다.

현장에서 만드는 3가지의 기초 종류 외에도 깊은 기초를 설치할 때 사용하는 기초구조가 있다.

7) 우물통 기초 : 피어 기초로 인력으로 굴착하는 방법

8) 잠함기초(케이슨 기초) : 지하 구조체를 지상에서 만들어서 침하시키는 방법이다. 잠함기초에는 개방잠함과 용기잠함 공법이 있는데 깊은 경우에는 용기잠함을 사용한다.

3. 말뚝 시험

말뚝을 설치하기 전에 시험용 말뚝을 통해 허용 지지력을 확인해야한다. 시험용 말뚝은 실제 사용하는 것과 똑같은 조건으로 3본(개) 이상 박고 지지력은 5회에서 10회 타격한 평균값으로 구한다. 5회를 타격했는데 6mm이하인 경우에 항타(박기)를 끝낸다. 이외에도 재하시험, 표준관입 시험 등을 이용해서 말뚝의 허용지지력을 구한다.

말뚝 재료를 선정하고 말뚝을 적절한 공법을 활용해서 타설하고 나면 기초공사가 끝나며, 이후 상부구조를 시공하게 된다.