경량철골(판넬)주택&철골조주택.. 그리고 문제점들...

이번에는 철골프레임을 가지는 주택에 대한 이야기를 한번 해보겠습니다.

 

우리가 흔히 듣는 샌드위치 판넬주택 경량철골주택 등이 철골구조주택이라고 할수있습니다. 거기에 더해 H빔I빔 형관을 사용하거나 포항제철등에서 목재스터트(2by4,2by6)처럼 제작하여 그철물에 아연도금을 하여 주택용 골조 철물을 이용하한 스틸하우스등 이모든것을 철골조주택으로 볼수있습니다.

 

경량철골조 & 일반철골조

 

일반적으로 철근 콘크리트 구조로 지은 아파트나 단독주택이 익숙한 탓에 건물의 뼈대가 되는 구조 재료로 철을 사용한 집이 낯설게 다가올 수도 있지만 상가나 전원주택 일반주택에 알게모르게 많이들 사용되어지고 있습니다.

 

우선 철골구조주택은 경량 철골조와 일반 철골조로 나누위지며 이 구분은 철제 부재의 종류와 구조 기법에 따라

구분되는 명칭이기도 합니다.

 

그래서 이번에는 이러한경량 철골조와 일반 철골조의 차이점을 이해하고 각 구조의 기본적인 장단점을 이해할수있도록 적어보겠습니다.

 

1. 경량 철골조(샌드위치 판넬주택)와 일반 철골조와의 차이점

 

경량 철골조와 일반 철골조의 가장 큰차이점은 구조재무게에 따라 첫번째로 구분이 됩니다. 일반적으로 철자체의 비중과 두께는 단위중량의 차이를 만들어냅니다. 일반적인 경량철골조의 경우에는 4~6mm정도의 철제 형관을 사용하여 중요골조를 구성하지만 철골조는H빔이나I빔의 경우에는 단면두께가 6mm는 기본적으로 넘어갑니다.

 

경량철골구조 & H,I 형관구조

 

이런 부재뚜께(중량,강도)의 차이점으로 인해 경량철골조와 일반철골조의 적용대상이 조금차이는 나지만 기본적으로 둘다 주택 부재로서는 나무랄때없는 훌륭한 부재이기도 합니다.

 

또한 많은 이들이 철골 주택의 차고 딱딱한 부재의 특성으로 인하여 주택 인테리어에 어울리지 않는다고 생각할 수 있지만 의외로 주택과 잘어울리는 인테리어 소재이기도 합니다. 사진 속 일본의 단독주택 실내공간처럼 부분적으로 철골 구조를 드러내고 자연의 소재로 공간을 꾸며 구조의 강도와 세련된 미적센스를 발휘 할수도 있습니다.

 

 

다만 경량철구조와 일반철골구조는 구조형태에 따른 건물 용도가 조금 달라지는데 경량철골의 경우는 소규모주택이나 근린생화시설(소규모 상가,원룸)등에 어울립니다. 이유는 경량철골구조의 강도로는 대규모의 고층건물을 시공할수가 없기때문입니다. 

 

이런이유로 고층건물의 경우에는 당연히 일반 철골구조가 사용됩니다. 물론 철근 콘크리를 이용하여 고층건물을 세울수도 있지만 비용이나 시공의 간편성등을 고려한다면 내부 소음에 대한 덜민감한 고층오피스와 같은 형태는 일반 철골형태로 건축을 많이 하고있습니다. 

 

 

 

2. 경량철골구조 & 철골구조주택의 장점

 

경량철골구조의 장점

 

1) 저렴한 건설자재비용

   이부분에서 한가지 오해를 하지 말아야 하는것은 여기서의 저렴한 비용이란 일반철골구조 부재의 가격이 저렴한것을 말하고 있습니다. 아무래도 일반철골부재보다 얇고 가볍기 때문에 그에따른 자재비용이 저렴한 부분이 있습니다.

   

2) 시공기간이 짧다.

경량철골구조는 물을 쓰지않고 주택을 시공하기 때문에 시공기간이 일반 철근 콘크리트보다 시공기간이 짧다.

 

3) 단열과 내구성의 우수성

단열성이 뛰어난 압축스트로폼으로 벽체를 구성하므로 단열성이 아주 뛰어납니다.

 

4) 다양한 디장인 연출의 편이성

다양한 외장 마감재와 지붕재로 건축주의 취향에 맞는 디장인을 연출가능합니다.

 

일반철구조의 장점

 

1) 내부 공간활용의 극대화

 일반 철골조의 가장 큰 장점은 기둥의 간격을 아주 크게 넓힐 수 있다는 점이있습니다. 이는 중간에 기둥이 없는 넓은 공간을 만들어낼 수 있다는 뜻입니다.

 

게다가 철골 두께가 경량 철골조보다 더 두껍고 강도가 크기 때문에 기둥-보 구조로 골격을 짜 맞추는 데도 어울린다. 마치 포스티빔방식의 중목구조 형태의 고급스러운 공간 연출이 가능합니다.

 

특히 이러한 장점은 고층 건물의 뼈대를 세우는 데 아주 유용한데 이에반해 경량 철골조는 기둥-보 방식보다 얇은 부재를 서로 합쳐서 벽을 만드는 벽식구조입니다. 경량목조구조와 비슷한 형태를 가지고 있습니다. 따라서 실내공간 중간에 벽이 생길 수밖에 없는 공간분활단점이 생깁니다.

 

2) 가성비가 높다.

일반 철골구조  주택이 가성비가 좋습니다. 다만 이는 기준점을 정확히 이해하셔야 합니다. 

만일 H,I형관을 이용하여 타골조자재와 비교한다면 가격이 쌀수도 있습니다.(철골콘크리트비교 골조비용은 약80%정도로 보고있습니다.)

 

다만 이부분도 주택 건축가격으로 보자면 과연 가성비가 좋을지는 좀의문입니다.

어떤부분에서 가성비가 좋지만 어떤부분에서는 가외로 추가비용을 들여야 하는 부분도 많이 있는데 너무 골조만 가지고 이런점을 부각하는 것이 아닌가 생각합니다. (특히 일반철골조는 시공시에는 기초시공비용 건축시공비용은 타 건축방식에 비해 월등히 비용이 많이 들어가니 꼭 체크하시기 바람니다.)

 

싸고 좋은게 제일 좋지요^^ 돈은 적게 들고 모양은 좋은 집...저도 원하는 형태입니다만. 현실적으로 한계가 있는점 

분명히 인지하시기 바람니다.

 

3) 내구성과 지진에 아주 강하다

목조는 유기질이기 때문에 습기 벌레에 약하지만 일반철골구조는 내구성은 짱짱합니다.

특히 지진에도 강하고 습기에도 아주 강한 특성을 가지고 있습니다.

아마도 내진 설계를 하지 않고 비교를 한다면 일반철골구조가 가장 지진에 강한 특성을 가지고 있다고 저는 생각합니다.

 

이는 여러이유가 있는데 가장 큰이유가 바로 구조재의 형태가 최후의 순간까지 각부재 접합부형태를 유지하면서 무너지지 않는 형태보존력이 가장 강한것으로 알고있습니다.

 

경량철골구조의 단점

경량철골의 단점은 위에 적은 장점이 전부 단점으로 바뀔수 있다는 점이 가장 큰단점입니다.

 

1) 우선 건물의 평면을 구성할때 자유도가 많이 떨어집니다.

당연히 기둥이 없는 넓은 공간을 만들기가 어렵고 특히 외부공간은 좀덜한데 내부공간을 나누어 구조디자인을 할려면 아무래도 목재나 다른 부자재의 도움을 받아서 구성해야 하는 번거로움이 발생합니다.

 

2) 가장 민감한 요소인데 소음과 진동에 아주 약합니다.

음의 차단성,흡음성이 많이 떨어집니다. 어떤 분들은 샌들위치 판넬 벽체라 음이 잘차단되고 흡수된다고도 하시는데

제가 생각하기에는 판넬이 아므리 좋다 하여도 타부재(목재,콘크리트)에 비해서는 많이 떨어 지는것이 사실이고 특히

경량철골조 에서 전달되는 음의 파동이 그대로 주택외부에서 내부로 내부에서 내부로 파동이 이어지는 현상이 쉽게 일어나 아무래도 울림이 심합니다. (이를 방지 하기 위해서 따로 단열시 방음시공을 필수적으로 해주어야 하다 보니 저렴한 골조자재 가격 장점을 이부분에서 많이 잃어 버리는 형태가 되어 버림니다. 하지만 이것도 임시적인 방법이지 구조적 약점을 해결하지는 못합니다.)

 

3)  저렴한 건설자재비용

철골부재만으로 본다면 비용이 저렴한것 같지만 건축시공 단가기준으로 본다면 글쎄요???

일반 철골구조보다야 저렴하겠지만 과연 저렴한지 저는 의문입니다. 분명히 4~5년전만 하더라도 목조,철근콘크리트보다도 저렴했는데 지금은 저렴하지 않은것 같습니다. 분명한것은 현재는 저희(저희 건축협동조합 기준) 경량목조와 비교해보면 건축비가 거의 동일합니다.

 

4) 단열과 내구성의 우수성

내구성은 경량철골,철골조,목구조,철근콘크리트 모든 건축이 자재의 장점을 최대한 살려 정확한 시공을 어떻게 해야하느냐가 가장큰부분이지 자재의 성질만으로 내구성이 우수하다는것은 좀어패가 있습니다. 

 

특히 단열성은 아무리 뚜거운 판넬 있다 하더라도 그 하나만 가지고는 단열성을 확보할수가 없습니다. 반드시 내부 단열을 따로 해주든가 이중벽채구조의 격벽구조를 가져야만 샌드위치 판넬은 단열성이 확보됩니다. 그런관점에서 본다면 부재가가지는 특성만을 가지고 단순히 단열성이 좋다고 말하기 보다는 주택이라는 기준에서의 단열성의 가성비 효율성 측면에서 어떠한지를 따져보아야 할것입니다. (저는 이관점에서 본다는 좋은 점수를 줄수가없습니다.)

 

5) 결로문제

제가 경량철골구조의 집에 대해서 늘 문제점을 가지는 부분이 이 결로 문제입니다.

경량철골구조는 구조적으로 결로에 대해 아주 큰취약점을 가지고 있습니다. 이에 대한 설명은 맨아래쪽에 다시한번 정리해 놓았으니 참고하시기 바람니다.

 

 

일반철골구조의 단점

 

1) 소음과 진동에 아주 약합니다.

경량철골조와 마찬가지로 소음과 진동에 약합니다. 하지만 일반 철골구조의 경우에는 소음에 덜민감한 오피스건물에 주로 시공되거나 주택에 시공하는 경우에도 일반적으로 고급주택에 사용되어지다 보니 그에따른 보완책을 가지고 시공을 하니 아무래도 경량철골구조보다는 유리한 입장입니다.

 

2) 경량철골구조와 비교하면 부재가격과 시공비용이 높다.

당연히 자재이 규격과 무개가 틀리니 가격도 틀릴것이고 무겁다보니 시공기간 숙련도 장비사용 유무 등의 추가 비용이 발생할것입니다.

또한 일반 철골구조의 시공시에는 건물 자체의 무게가 무거워지므로 그만큼 기초와 지반을 제대로 시공해야 합니다.

이런 부분등으로 인해 일반 철골구조는 경량철골구조보다 똑같은 규모의 주택을 시공한다고 하여도 건축비는 Up될수

밖에 없습니다.

 

3) 결로문제

경량철골 구조와 동일한 문제점을 가지고 있습니다. 이부분은 철골구조들이 가지는 태생적 한계점이다 보니 반드시 결로 대책을 따로 세워야할것입니다. 다만 오피스같은 일반철골구조의 경우에는 결로가 좀 발생하여도 크게 일상생활에 문제가 발생하지 않으니 경량철골구조보다는 조금 이부분에서 자유롭다고 할수 있습니다.

 

 

랄라의 체크point's

 

경량철골구조(판넬구조)에서의 결로의 문제점

 

우선 결로가 생기는 온도와 습도의 미묘한 관계를 한번 이해하고 넘어 가겠습니다.

 

위의 그림은 가로 세로 1m의 크기를 가지는 입방면체에 만일 1Kg의 공기를 담는다면 온도에 따라 수증기량이

얼마를 나타내는지를 간략하게 그려놓은 것입니다.

 

즉 이공간에 1kg의 공기가 있다면 실내온도가10 °C가 된다면 1kg공기중 8g의 수중기가 발생합니다.

만일 20 °C가 실내공기가 된다면  1kg공기중 15g의 수중기가 발생하겠지요.

30 °C 27g의 수증기가 발생하게 되고 이때를 우리를 포화수증기(포화 수증기량 이상의 수증기가 대기 중에 존재하지 않는다는 의미) 상태라 말합니다.

 

 

만일 20 °C 실내공기상태에서 사방을 밀봉한상태에서 실내온도를 10 °C로 내리게 된다면 공기중의 수중기는 8g이되고 

나머지 7g의 수증기는 물로 변하게됩니다.

 

이런현상에 의해 생기는 물기가 바로 결로인것입니다.

 

그럼 왜 샌드위치판넬 주택은 결로에 취약한것인가에 대해 설명하겠습니다.

 

만일 판넬 집에 대한 보온재,결로방지시공등을 하지 않고 판넬에 바로 석고나 합판등을 시공하였다면

위와 같이 평소 20도내부에서는 수증기 상태로 15g을 유지하던 수증기가 판넬의 차가운 형관 부분에 

접착을 하게 되면 그부분의 온도는 실내 20도 보다는 낮은 온도 10도가 되어 있다면 15g-8g뺀 7g의 수증기가

물기로 변해 결로가 그부분에 발생하게 됩니다.

 

아마도 4~5년 전만 하여도 대부분의 경량철골구조가 저렴한 공사비를 마추기 위해 거의 다 이러한 형태로 시공하였습니다. 단순히 스티로폼이 뚜거운니 단열이 잘되고 따뜻하면 그냥 결로가 안생기다고 생각한것인거죠.

 

 

이러한 문제점 때문에 현재는 경량철골구조는 아래와 같이 단열을 일반적으로 시공을 하고 있습니다.

 

 

이러한 형태로 내부 공사를 수행하여야 하다보니 판넬외벽 공사후 내벽 공사를 따로 해주어야 하고 단열작업도 꼼꼼하게 해주어야 하는 복합적인 시공과정이 추가되다 보니 현재는 경량목구조랑은 거의 공사비 차이가 나지 않고 있습니다

 

또한 저리한다 하여도 단열재와 형관이 만나는 부분에서 만일 결로가 조금이라도 발생한다면 단열재가 젖어(인슐레이션) 단열성을 잃어 버리게 되고 아이소핑크나 열반사단열재의 경우에는 바닥으로 물기가 흘러들어 가는 현상이 일어 날수도 있습니다.

 

이런한 부분을 방지할려면 판넬외벽과 단열재 사이에 공간층을 다시두어야 완벽한데 그리하면 또한 공사비가 Up되겠죠.

이래저래 난감합니다. 샌드위치 판넬의 집이 열교현상이 잘일어날수 밖에 없는 구조적인 부분들이 너무 많이 있습니다.-.-;;

 

또한가지 문제가 벽체 단열은 그렇다고 하여도  아직도 많은 경량철골 시공자들이 놓치는 부분이 있습니다.

 

위 그림에서 보듯이 집안내부의 수증기가 거실이나 방 천정(덴조)를 뚤고 지붕으로 올라갑니다.

천정공사를 완벽히 밀폐를 하였다면 괜찮겠지만 요즘은 간접조명도 많이 쓰고 천정 루바 시공도 많이 하는 관계로 

천정이 완벽하게 밀폐되는 경우가 잘없습니다.(완벽하게 밀폐할려면 실크벽지로 천정을 도배하지 않는 이상 어렵습니다.
이런 상태이다 보디 천정에 위치한 철재 형관과 판넬중에서 철재가 덮혀져 있는 부분은 내부온도 보다 현저히 낮다보니

당연히 결로가 발생합니다.(이유는 위에서 이해가 되셨죠..) 

 

*** 내장공사시에 간접조명이나 모양준다고 천정을 오픈시켜버리면 잘못하면 완전 결로가 생길수있으니 주의하기 바람니다. 샌드위치로 집을 지으시는 분들은 이부분을 반드시 꼭 확이하셔서 문제가 없게끔 밀폐를 요청하셔야합니다. ***

 

 

이러한 부분부분 들이 경량철골의 주택에는 너무 많이 있습니다. 그래서 저는 경량철골 샌드위치 판넬은 주택으로 적합하지 않다고 생각합니다.(구조적인 문제 환경적인 문제점은 다음에 또한번 설명하겠습니다.)

 

다만.창고,식당,사무실,강당 또는 주택이라하더라도 추위를 타지 않거나 싸늘한 환경을 좋아해서 늘 환기가 가능한 주택 이라면 시공해도 무방하다고 생각합니다. 이런 곳은 싸게 지어도 무방하니까요.

 

경량 철골 주택은 잘시공하지 않으면 방법이 없습니다. 습도를 낮추고 환기통풍을 잘해주는 방법이외에는 해결 방법이 없습니다.

 

 

쓰다보니 의도치 않게 경량철골주택의  비판이 되버린것 같습니다. 어쩔수 없습니다. 위의 문제점은 반드시 체크를 하신후에 경량철골주택을 시공하시라는 뜻으로 적은글이니 오해 마시기 바람니다.

 

랄라의 개인 생각입니다. 오해하지 말고 곡해하지맙시다.