이병성 주택 칼럼

 
문제점 : 창문과 문을 열고 닫기 힘든 경우 
원인:    창문틀 혹은 문틀이 굽거나 뒤틀리는 경우
해결책:    

1) 벽에 설치하는 석고보드와 창문틀 및 문틀 사이에 3 mm (1/8 in.)의 여유 틈을 주어서, 창문틀 및 문틀에  압력이 가해지는 것을 방지한다.  설치 후에 석고보드를 절단하는 것은, 절단시 바람막이를 손상시킬 수 있으므로, 피하여야 한다.

2) 창문틀 및 문틀에 균일한 압력이 전달될 수 있도록 심(shim)으로 나무조각을 사용하는 것 보다는 심용으로 미리 가공된 삼나무(cedar)를 사용하는 것이 바람직하고, 심을 밖을 때 일정한 간격을 유지하여야 한다.

3) 창문틀 및 문틀과의 공간에 발포 단열재를 사용하여 바람이 새는 것을 방지할 경우, 구조체에 압력이 가해지지 않도록 너무 많은 양을 충전하지 말아야 한다.  작업을 할 때는 온도가 높을수록 발포가 많이되어 압력이 세지는 것을 고려하여야 한다.

4) 창문틀 및 문틀이 설치후 변형이 될 가능성을 줄이기 위하여 외부에 보관하지 않고, 설치될 실내 환경과 유사한 장소에서 보관한다.

5) 목재 구조체가 수축할 때, 외부에 붙어있는 치장벽돌은 습기를 흡수하여 팽창하게 된다. 구조체 옆으로 3 mm (1/8 in.)의 틈을 주고, 창문턱 및 문턱 밑에는 6 mm (1/4 in.)의 틈을 주고, 2층의 창문턱 및 문턱에는 10 mm (3/8 in.)의 틈을 준다. 만일, 창문턱에 벽돌을 경사지게 설치할 경우, 창문 밑에 보다 많은 여유를 줘야 한다. 모든 틈의 뒷부분은 압축 발포 개스킷을 쏜 후, 앞에 코킹으로 막아줘야 한다.

 
6) 외부덮개(exterior sheeting)에 빗물이 스며들거나 직사광선을 쏘이게 되면 팽창하여 늘어나게 된다.  개구부 부분에 덮개를 설치하고, 비흘림(flashing)을 적절히 설치해 줘야 한다.

7) 가능한 공장에서 페인트 칠이 되어서 나오는 창문을 사용한다. 만일, 나무로 된 창문틀 및 문틀을 사용하는 경우에는 습기가 흡수되는 것을 방지하기 위하여, 설치가 끝난 후, 가능한 빠른 시일내에 페인트를 비롯한 마감 작업을 하여야한다.

8) 공사를 할 때, 창문 및 문틀 주위로 물이 스며드는 것을 방지하기 위하여 종이덮개(sheathing paper), 비닐(polyethylene)을 주위의 모든 면에 붙이기도 한다. 발포 단열재 및 개스킷을 이용하여 주위를 밀봉하여 바람이 새들어오는 것을 방지하기도 한다.

9) 창문틀이 아래로 처지는 것을 방지하기 위하여 창문틀 밑 지지샛기둥(cripple stud)위에 심을 끼우고, 위에 버팀목(setting block)을 놓은 상태에서 창문틀을 설치한다. 가능한, 버팀목은 창문 폭의 1/4 되는 지점에 놓는 것이 바람직하다.  

 
10)    외벽에 단열재를 설치하는 경우, 단열재와 같은 두께의 띠장(furring)으로 개구부의 사방을 고정하여한다. 또한, 코킹과 비흘림(flashing)도 설치되어야 한다.

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창문(windows)과 문(doors)    

 창문과 문은 주택의 벽체에서 가장 취약한 부분이다. 창문과 문은 “움직이는 부분”인 동시에 실내외의 큰 온도차를 감당해야하는 부분이기 때문이다. 신축 주택에서의 창문, 문에 의해 발생하는 문제의 반 이상은 정확하게 시공할 경우 해결될 수 있는 것이다.   

문제점 : 창문과 문을 열고 닫기 힘든 경우 
 문이 꼭 닫히지 않고, 미닫이 문의 경우 옆으로 밀리지 않고, 창문이 정상적으로 열리고 닫히지 않는 등 일반적인 현상들이 주로 발생하게 된다. 대부분의 경우, 설치를 잘못한  경우다.

원인:불충분한 공차(tolerance)를 준 경우
 일반적으로 주택이 움직여도 개구부의 형태를 유지하고, 온도에 따라 수축 팽창하는 것을 대비하여 여유공간으로 공차(tolerance)를 적게 주어진 경우.

해결책:    
1) 개구부의 대각선 길이를 측정하여 정확히 사각형의 개구부가 만들어졌는지 확인하고, 벽이 설치되기 전에 가새(brace)를 설치한다.

2) 창문을 설치할 구조체의 개구부의 폭은 설치할 창문틀 및 문틀보다 최소 12 mm (1/2 in.) 넓고, 높이는 최소 12 mm (1/2 in.) 높게 만들어서 여유를 준다. 경우에 따라서는 폭 40 mm (1-1/2 in.) 와 높이 20 mm (3/4 in.) 의 공차를 주는 경우도 있다.

3) 문을 설치할 때는 문짝과 문틀 위, 옆으로 최소 3 mm (1/8 in.)의 틈을 주어야 한다.

원인: 인방(lintel)의 처짐과 뒤틀림

창문과 문은 구조체의 상부로부터 내려오는 수직하중을 지지하도록 설계되어 있지 않다.

해결책:    
1) 인방(lintel)에 편심하중(eccentric load)이 걸리지 않도록 한다. 인방이 부담할 수 있는 적절한 크기의 하중이 걸려야하고, 모든 하중은 가지샛기둥(jack stud)으로 지지 되어야 한다. 가지샛기둥(jack stud)은 사각 각재여야 하며, 인방(lintel)의 최대 처짐은 지간(span)거리의 1/360 이내여야 한다. 예를 들어, 폭이 1.8 m (6 ft.)인 경우, 최대 처짐은 5 mm (1/4 in.) 이내여야 한다. 

2) 창문틀 혹은 문틀과 인방 사이에는 상부 하중이 창문틀 혹은 문틀로 직접 전달되는 것을 방지하기 위하여 심(shim)을 박지 않아야 한다. 심(shim)은 창문 혹은 문 틀받이(jamb)와 창문 혹은 문 턱(sill)에만 밖아야 한다. 윗부분에 고정용으로 틈막이를 끼워야 할 경우는 신축이 될 수 있는 탄성체 소재를 사용하여야 한다.

3) 인방으로 벽돌이 사용된 경우, 못을 사용해서는 안된다.   

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문제점 : 나무와 습기 – 실내 벽의 차가운 면에 결로가 생기고, 곰팡이가 생기는 경우 

원인: 벽을 구성하고 있는 부분에서 일부분을 통하여 열이 전달되는 열교(thermal bridge) 현상

열교(thermal bridge)는 외부의 온도가 실내로 직접적으로 전달되는 부분을 칭한다.  벽체에서 실내외의 온도와 직접 맞닫는 샛기둥(stud)과 같이 열전도율이 높은 단단한 물체가 있는 부분에서는 외부온도가 낮을 경우, 부분적으로 차가워져서 결로가 생기고, 습기때문에 곰팡이가 자라게 된다.  잘감지가 되지는 않지만 열 손실이 생기고, 집이 춥게 된다. 열교는 샛기둥이 있는 부분 및 모서리 부분에서 많이 나타난다.

해결책: 

   
1) 벽체에 사용되는 목재의 양을 줄이거나, 벽체 사이에 열차단(thermal break) 재료를 사용한다.

o 빌딩코드에서 허용하는 샛기둥 사이 간격을 최대로하여,  샛기둥의 사용량을 줄인다.  샛기둥의 고정방법, 벽의 두께, 외부벽의 종류 등에 따라서 샛기둥 사이의  허용 간격이 달라진다.

o 벽의 모서리 부분 및 실내 칸막이(partition)가 교차하는 곳에서의 구조재의 사용을 줄이고, 석고보드와 와벽은 메탈클립(metal clip)을 이용하여 고정한다.

o 윗층 바닥 장선 혹은 트러스가 아래층 벽체 샛기둥 바로위에 직접적으로 올려지는 곳에서는 윗벽도리(top plate)를 한장만 사용한다.

o 외벽이 내력벽일 경우, 문 및 창문을 위한 개구부 위에 상자형태의 구조물 헤더(header)로 윗부분을 보강해 줘야 한다.  이경우, 헤더 양쪽에 덮개(sheathing)들 설치해서 단열 성능을 향상시켜 준다.

o 벽체에 사용된 구조체를 통한 열교(thermal break)을 방지하기 위하여 외부에 단열성능이 있는 덮개을 사용한다.  최근에는 외벽골조(exterior wall frame)와 외벽 마감(exterior finish)사이에 단열덮개(insulated sheathing)을 설치하여 열차단 효과를 증대시켜 주고 있다.

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문제점 : 나무와 습기 – 벽체 샛기둥의 약화
부분적으로 약해진 샛기둥(stud)은 주택 전체 구조체를 찌그러지게 하거나, 마감 표면에 크랙이 생기게 한다. 

원인: 잘못된  시공으로 샛기둥이 수직으로 서있지 못하거나, 지나치게 많이 나무를 파내거나 구멍을 뚫어서 샛기둥의 지지력이 떨어지는 경우 

해결책:    

1)샛기둥을 수직으로 세워야 한다.
o 샛기둥을 시공할 때 각도가 정확히 되도록 설치해야 한다.  샛기둥을 사각으로 설치하게되면 양쪽 대각선의 길이가 같아야 한다.  철재 가새(brace)를 45o 각도로 설치하여 샛기둥을 보강하거나, 벽을 세우기 전에 벽체 덮개(sheathing)를 미리 설치한다. 

2) 샛기둥을 파낸부분(notch) 및 구멍(drilled hole)의 크기가 허용치를 넘지 말아야 한다. 
o 배관용 파이프, 전선, 냉난방 덕트 등을 설치하기 위하여, 샛기둥의 일부를 파내거나, 구멍을 뚷어야 하는 경우가 많이 있다. 일부분을 파낼 경우, 힘을 받는 내력벽의 경우, 파내는 깊이가 샛기둥 두께의 1/3을 넘어서는 안된다.

o 만일, 샛기둥을 파내야 하는 깊이가 허용치 보다 클 경우는, 38 mm (1-1/2 in.) 두께의 나무판을 파낸부분 혹은 구멍 양쪽으로 600 mm (24 in.) 이상 길게 보강을 해줘야 하고, 못은 덛대는 나무쪽에서 샛기둥 방향으로 박아야 한다.

o 윗벽도리(top plate) 에 대한 보강도 같은 방식으로 이루어져야 하지만, 만일, 파내거나 구멍을 뚫은 후에 남는 부분에 대한 폭이 50 mm (2 in.) 이하일 경우, 아래 그림처럼 보강하여야 한다.

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문제점 : 나무와 습기-나무가 수축함으로써 생기는 벽체의 변형

구조재로 사용된 목재가 건조되면서 부피가 줄어들게 되고, 내부에서 발생되는 응력으로 인하여 목재가 휘고, 구부러지고, 뒤틀리는 변형이 생기게 된다.  
추가적으로 발생되는 현상으로는 못이 튀어나오고, 벽에 붙인 석고보드에 크랙이 생기게 된다. 

원인:건조가 덜 된 나무

목재 공급업체로부터 구매하거나 현장에서 보관 및 사용을 할 때 잘못하여 목재가 지나치게 젖어 있을 수 있다.  공사가 진행되고 있는 중에도 콘크리트 양생, 석고보드 표면처리, 페인트, 임시 난방 등의 여러가지 원인으로 습기에 노출되는 경우가 있고, 구조재로 사용한 목재에 습기가 증가할 수 있다.  

해결책:  

 
1)목재의 구매를 효율적으로 한다.
o목재를 구매할 때 함수율이 19% 이내로 건조된 목재를 선별하여 구매한다.  목재의 보관 상태에 따라서 많은 양의 습기를 포함하고 있을 수 있으므로, 목재를 선별할 때 주의하여야 한다. 

2)공사중에 많은 양의 습기가 발생되는 것을 최소화 시켜야 한다. 
o공사중 과도한 습기에 노출되는 것을 피하기 위해서는
?공사가 진행되는 동안, 최대한 환기가 잘되도록 자연환기 혹은 강제 송풍에 의한 인공환기를 시켜준다.

?겨울철에는 밀폐된 실내에서 가스 히터를 켜놓지 않는다.

3)시공하는 목재가 일직선으로 설치 될 수 있도록 정확한 치수로 가공한다. 
o목재를 가공하여 설치한 다음, 수평계, 다림추(plumb)을 이용하여 정확한 각도로 설치가 되었는지 확인한다.
?활처럼 휜 샛기둥(stud)의 경우, 오목하게 휜부분을 톱으로 자른 후, 쐬기를 밖아서 수직으로 세운 다음 철판을 덛 댄 후, 못을 밖아서 보강을 한다.

샛기둥이 휘거나 움직이는 것을 방지하기 위하여 휘는쪽으로 나무블록(blocking)을 중간에 설치한다.

셋기둥이 건조되면서 길이가 줄어 들 수 있는데, 모든 샛기둥이 윗벽도리(top plate)까지 닫는지 확인 하고, 만일 틈이 벌어져 있는 경우는 하드우드 나무심(shim)으로 틈을 막아준다. 이때, 삼나무(cedar)와 같은 소프트한 나무심은 틈 사이에 밖을 경우 깨지고, 하중을 받기에 부적절하므로 사용하지 말아야 한다. 
(다음 호에 계속)

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목조 주택의 골조(framing) 형태    

목조 주택에서 골조(framing)을 이루고 있는 부재에는 샛기둥(stud), 깔도리(plate), 나무블록(blocking) 및 띠장(strapping), 내부 칸막이벽(partition), 외벽에 설치되는 덮개(sheathing) 등이 포한된다.   
또한, 개구부 주위에 사용되는 짧은샛기둥(jack stud), 지지샛기둥(cripple), 인방(lintel)도 포함된다.

캐나다에서 지어지는 주택의 대부분은 아래층 구조물이 바닥을 지지하고, 바닥이 그 위에 세워지는 벽체를 지지하는 층식골조(platform framing)가 사용되고 있으나, 중간 지지 없이 벽이 제일 아랫부분부터 제일 윗부분까지 일체로된 후, 중간에 바닥을 붙여 넣는 일체식골조(balloon framing)도 경우에 따라 사용되고 있다.

문제점 : 구조적인 노화(deterioration)

  벽체 및 덮개(sheathing)의 구조적인 노화가 생기는 문제

원인: 벽체 내부 공간의 습기

습기가 벽체 내부에 있는 빈공간에 외부로 부터 들어온 물이 고이게 되고, 실내로 부터 습기가 함유된 공기가 스며 들어오게 된다. 적절한 방식으로 시공이 될 경우, 이 문제는 큰 영향을 끼치지 않고, 주택의 구조체가 내구성을 유지한다. 그러나, 설계 및 시공이 잘못되었을 경우, 곰팡이가 자라고, 부식(decay)이 생기게 된다.

해결책: 

   
1) 빗물이 스며드는 것을 조절한다..

o 물이 직접적으로 스며들 수 있는 부분에는 비흘림(flashing)을 설치하여, 물이 들어오는 것을 방지한다.

o 효율적으로 빗물막이(rain-screen)를 외벽에 설치하여 빗물이 실내로 들어오지 못하도록 한다.
공기막이(air-barrier)를 효과적으로 설치한다.
벽속의 공간을 서로 간섭이 일어나지 않도록 적절히 분할한다.

2) 실내의 습기를 포함한 공기가 벽체 속 공간으로 스며들어가는 방지한다. 

o 벽 구조체에 공기막이를 설치한다. 공기막이는 모든 구조체를 끊어지는 곳 없이 감싸야한다. 창문 주위, 문 주위, 전기 콘센트 주위, 배관이 지나가는 곳, 실내 칸막이 벽이 외벽과 맞나는 부분 등 외부로 부터 공기가 들어올 수 있는 모든 부분에 설치하여야 한다. 또한, 구조적으로 안정이 되고, 공기흐름을 막으면서 내구성이 있어서 장시간 사용가능 해야 한다.

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문제점 : 외부의 습기

빗물, 눈 녹은 물이 주택 외벽 마감재료로 스며든 경우

원인: 개구부(openings)

개구부가 있고, 물이 구조체 내부로 스며들어 갈 수 있는 충분한 압력이 있으면, 빗물 혹은 눈 녹은 물이 주택 외벽의 마감재료로 스며들어가게 된다.

해결책:  

 
1) 적절한 비흘림(flashing)과 틈막이재(sealant)를 사용한다.
   - 빗물 혹은 눈 녹은 물을 제일 먼저 차단하는 방법이다.

2) 벽의 덮개종이(sheathing paper)를 적절히 깔아서 덮개(sheathing)을 보호한다.
   -  표면이 방수 기능이 없는 마감재료를 사용할 때는 이 방법을 사용해야 한다.

3) 적절한 방식으로 공기의 흐름을 조절한다.
    - 지붕 처마가 벽으로 부터 많이 튀어 나온 형태 임에도 불구하고, 바람을 동반한 비가 올 때 벽이 젖을 경우, 아무리 좋은 품질의 코킹(caulking) 및 틈막이재(sealant)를 사용해도 시간이 가면 크랙이 생기고, 물은 이 크랙을 타고 속으로 스며들게 된다.

   - 물이 흘러 들어가는 압력을 조절 가능하도록 설계 되어 있을 경우, 빗물이 스며드는 것은 효과적으로 조절이 가능하다.  물은 모세관현상(capillary action), 중력(gravity), 압력차이(pressure difference) 에 의하여 흘러 들어가게 되고, 이 경우 빗물막이(rain-screen)의 원리를 이용하여 효과적으로 조절이 가능하다.  외벽 마감 부분과 구조체 사이에 빈 공간을 줄 경우, 외벽 마감 재료의 표면과 뒷면의 압력이 같기 때문에, 물이 벽 속으로 스며들어 가는 현상을 방지할 수 있다. 

4) 빗물막이 (rain-screen) 벽을 설치한다.
   - 빗물막이 (rain-screen) 벽은 외부 마감재 층과 내부 구조 벽체 사이에 공기층을 주는 방식이다.  공기층을 이루는 공간은 필히 외부로 환기가 이루어져서 외부와 내부의 압력이 같게 만들어 줘야 한다. 그리고, 아래에는 중간에 공간이 생겨서 고인 물이 흘러 나갈 수 있도록 구멍이 뚫려 있어야 한다.  보다 우수한 성능을 위해서 주택의 벽체 내부에 (혹은, 벽의 내부벽 혹은 외벽 덮개(sheathing)의 부분으로) 공기차단시스템(air-barrier system)을 함께 설치한다.  

5) 장기적으로 오랫동안 빗물막이 (rain-screen) 벽을 사용하기 위해서 다음 사항이 필요하다.
  -  벽이 완전히 밀폐되어 있지 않으면, 압력이 같아지지 않기 때문에, 물이 벽으로 스며들게 된다.
  -  벽체에 의하여 막혀있는 가장 윗부분과 귀퉁이 부분에는 공기가 빠져 나가지 못하여 압력이 높아 질 수 있으므로, 압력이 같아지도록 만들어야 한다.

 - 벽 내부 공간으로 공기가 들어갈 수 있도록 구멍(weep hole)을 뚫어 주어야 한다.
 - 물이 구조체에 닫지 않고 외부로 직접 흘러나갈 수 있도록 비흘림(flashing), 덮개종이(sheathing paper), 물구멍(weep hole)을 필히 설치해야 한다.

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문제점 : 결로(condensation)때문에 생기는 부식  

원인: 목재에 곰팡이 균이 자라는 경우

습기가 있는 상태에서 온도가 20oC ~ 30oC (68oF ~ 86oF) 사이이면 곰팡이균이 자라게 된다.

해결책: 습기가 없는 상태로 만들어 줘야 한다.

대부분의 곰팡이균은 습도가 19% 이하인 곳에서는 자라지 못하기 때문에 벽체 빈 공간 속의 온도를 올려주고 환기를 시켜 주는 것이 부식을 방지하는 최선의 방법이다.  

문제점 : 습기 및 바람이 들어오는 경우
 겨울에는 벽체를 통하여 따뜻하고, 습기가 포함된 공기가 이동하게 된다.

원인:    건물의 실내외 압력 차이로 공기의 흐름이 생긴 경우
바람, 굴뚝효과(stack effect), 기계적인 시스템에 의하여 실내외의 압력차이가 생기게 된다.  실내의 공기는 압력의 차이가 있고, 외벽에 틈이 있는 곳으로 빠져 나가게 된다.  경우에 따라서는 수증기가 증기확산(vapour diffusion) 압력차에 의하여 이동하게 되고, 습기가 벽체의 틈으로 흘러가는 거의 모든 원인은 공기누출(air leakage)에서 비롯된다.

수증기가 실내의 차가운면에 접하게 되면, 결로현상이 생길 수 있고, 경우에 따라서는 응출된 물이 얼어서 성애가 되는 경우도 있다.  벽체의 속에 결로가 생기게 되면, 곰팡이가 자랄 수 있고, 나무가 썩을 수 있고, 사용된 금속 철물들이 녹이 슬어, 결국에는 외벽 마감재료에 손상 (벽돌에 생기는 크랙, 페이트면이 일어나는 것, 스타코 표면에 생기는 크랙 등)이 생기게 된다.

해결책: 효과적인 공기차단시스템(air-barrier system)을 구축한다.
벽의 장기적인 내구성 면에서 가장 중요한 것은 주택 내부로 부터 습기가 벽체 사이 공간으로 들어가는 것을 막아줘야 한다.

o 공기차단시스템을 이용하여 건물 외벽 주위의 틈을 막아 주고, 습기가 스며들지 못하도록 차단한다.
o 구조적으로 공기차단시스템을 충분히 지지함으로써, 시간이 지날 수록 생길 수 있는 처짐, 크랙, 움직임 등을 예방하여 틈이 생기는 것을 방지한다.
o 공기 흐름 차단에 성능이 좋은 공기차단시스템을 사용한다.
o 결로가 생기는 곳에 공기차단시스템을 설치할 경우는, 수증기가 통과 되어야 하기 때문에, 사용 자재의 수증기투습계수(vapour permeability)가 60 ng/(Pa?s?m2) (1.04 grains/[ft2?s?in.Hg]) 이상되는 것을 사용한다.  
o 수증기투습계수가 낮은 재료(폴리에틸렌, 알루미늄포일 등)를 공기차단에 사용하는 곳은 일반적으로 단열재의 따뜻한 쪽에 차단재를 붙인다.

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벽체와 습기  

 
주택 구조에서 발생되는 하자 원인으로 가장 큰 것을 꼽으면 습기라고 할 수 있다.
다음과 같은 과정에서 습기로 인하여 나무 구조체에 하자가 발생하게 된다.

•    구조체 내부의 함수율이 변하게 되고,
•    집안의 습기가 외벽을 타고 외부로 방출하게 되고,
•    외부의 습기가 벽체를 타고 실내로 들어오게 된다.

이런 과정에서 구조적인 결함이 생길 수 있고, 변형이 생기게 되며, 벽체에 사용된 나무가 썩거나 손상되어 외관상 손상이 된 것처럼 보이고, 집에 대한 열효율도 떨어지게 된다.

나무와 습기

    
나무와 생나무를 잘라서 만든 목재에는 다량의 수분이 포함되어 있다.  수종에 따라서 포함하고 있는 수분의 양이 틀리지만, 어떤 나무는 완전히 건조되었을 때의 무게와 거의 같은 양의 물을 포함하고 있다. 동절기에 들어서면 나무에 포함된 수분의 양이 줄어든다.

캐나다 건축법에서의 건조목(dry wood)은 함수율이 19% 이내로 정의하고 있다.  19% 이상의 습기를 포함하고 있는 목재는 건조가 되지 않은 생목재로 분류한다.

목재의 평형함수율(EMC – Equilibrium Moisture Content)은 목재에 포함되어 있는 습도가 안정적으로 유지되고 있는 상태의 함수율이다. 잘 건조된 목재로 구조물을 세웠을 때, 1년 이내에 목재의 함수율이 7% ~ 10% 정도가 되어야 한다.  온타리오에서는 목재의 건조 상태에 따라 목재 내부에 생기는 미세한 구멍을 통한 온도 변화 및 외벽으로부터 물이 투과되는 정도 등에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.

목재를 구조용으로 사용할 경우, 아래 현상을 유의 하여야 한다.

•    신축, 뒤틀림, 휨 현상에 의하여 목재의 규격이 변하는 현상
•    벽에 노출되는 부분의 습기 때문에 나무가 썩는 현상

문제점 : 나무의 치수(dimension)가 변경됨 

원인:    목재 내부로 습기가 들어오거나 외부로 나가면서 부풀거나 줄어들기 때문

목재가 건조되기 전에는 목재 내부 세포에 수분을 19% 정도 저장하고 있으며, 이 수분이 증발하게 되면 목재의 폭이 약 2.35% 줄어들게 된다. 폭 235 mm (9-1/2 in.) 판재의 경우, 건조가 되면 약 6 mm (1/4 in.) 줄어든다. 목재의 함수율이 7% ~ 10%에 도달하게 되면, 목재 치수가 줄어들기 때문에 바닥에서는 문제가 발생되는 것을 쉽게 알 수가 있다.

목재는 건조가 되면서 길이를 따라서 변형이 생기게 된다. 변형되는 형태는 휜상태(bow), 굽은상태(crook), 뒤틀린상태(twist) 등 다양하게 변형된다.

해결책:    

1) 목재를 현장으로 운반해 오는 횟수를 최소한으로 줄여서, 가능한 현장에 오래 보관할 수 있도록 한다.
2) 목재는 실내에 보관하여, 물에 젖지 않게 하고, 양생중인 콘크리트 면 위에는 보관하지 않는다.
3) 목재를 보관할 때는 타프린 쉬트를 덮어서 눈, 비를 맞지 않게 한다.
4) 목재는 평평한 바닥에 받침목으로 지지한 후, 평평하게 보관한다.
5) 목재 더미 사이에 받침목을 넣어서 사이를 띄어 통풍이 잘되게 한다.
6) 좁고 긴 목재는 공장에서 포장된 상태 혹은 목재는 길고 얇을수록 짤고 두꺼운 것 보다 변형이 심하기 때문에 무거운 부분을 아래로 가도록 보관한다.  
7) 목재를 창고에 쌓아 놓아야 할 경우, 바닥에 충분한 지지대를 설치하고, 정기적으로 위치를 교체해 줘야 한다.

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(지난 호에 이어)

▶문제점: 장선(Joist)의 전단 지지력 부족 
▶원인: 장선을 지지하는 힘이 부족한 경우

 - 장선을 지지하는 곳의 면적이 좁거나, 단단히 고정이 되어 있지 않을 경우, 장선이 움직이게 되고, 결국에는 바닥(floor)이 내려앉게 된다. 

▶해결책

 1) 지지띠장(ledger strip)을 사용한다.
 바닥 장선은 최소 38mm(1-1/2 in.)의 깊이로 끝부분이 지지되어야 한다. 장선이 서로 맞댄(butt) 형태로 다른 부재에 연결이 될 때는 지지띠장에 못을 박아서 힘이 인접 부재로 전달되게 하여야 한다.
 지지띠장은 일반적으로 38 x 38 mm (2 x 2 in.) 각재를 사용하고, 2개의 82 mm (3-1/4 in.) 길이의 못으로 장선에 고정한다.     
 38 x 38 mm (2 x 2 in.) 지지띠장으로 받치는 장선은 4개의 82 mm (3-1/4 in.) 길이의 못으로 보(beam)에 고정한다.
 만일, 38 x 64 mm (2 x 3 in.) 각재가 지지띠장으로 사용될 때는 못을 경사지게 박는 경사못치기(toenailing)를 하지 않아도 된다.

 2) 장선받이 철물(joist hanger)을 설치한다.

 ?장선받이 철물은 철판을 이용하여 가공된 보조 철물로써, 철물의 기계적인 강성을 이용하여 장선(joist) 뿐 아니라 보(beam)를 단단히 고정하게 된다.

▶문제점: 바닥장선(Floor Joist)의 변형 
▶원인: 바닥장선의 설계가 잘못된 경우

 - 바닥장선은 양쪽 지지단에서 고정이 되고, 길이가 길기 때문에 중간에 처짐 및 변형이 생길 수 있다. 장선을 설치할 때 가운데 부분을 약간 올라가도록 설치하면, 자체 무게와 적은 하중으로 인하여 발생되는 처짐으로 평평하게 되어 처짐이 발생한 것을 인지할 수 없게 된다. 그러나 큰 하중이 걸릴 때는 바닥의 특정 부분이 심하게 가라앉게 된다. 

▶해결책    

 1) 장선(joist)의 길이를 줄인다.

 빌딩코드에 나와 있는 장선의 크기, 간격, 최대 허용 길이가 표시되어 있는 표가 있다. 보와 함께, 장선의 크기를 결정하는 데는 걸리는 하중의 크기, 길이, 사용되는 목재의 종류 및 등급이 중요한 요소가 된다.
 상부에 콘크리트를 타설해서 콘크리트 무게를 지지해야하거나, 커다란 욕조를 설치하거나, 나무 벽난로를 설치하는 것 같이, 특정한 큰 하중을 지지해야하는 곳에서는 장선의 길이를 줄여서 설치한다. 이런 경우에는 구조 전문가에 의한 별도의 구조 설계를 필요로 한다.

 2) 장선의 간격을 줄이거나, 강도가 높은 수종의 목재를 사용한다.

 큰 집중하중이 걸리는 곳에서의 처리 방법으로는 장선의 간격을 줄이거나, 하중 지지에 효과가 큰 강한 수종의 나무를 사용해서, 바닥구조가 보다 큰 힘에 견딜 수 있도록 하는 방법이 있다.

 장선의 간격이 400 mm (16 in.)일 때보다 300 mm (12 in.)일 경우, 집중하중에 견디는 힘이 약 25% 증가한다. 그러기 때문에 변형 발생이 줄어들게 된다.

 
 보다 강한 수종의 목재를 사용하여 변형을 줄일 수가 있다. 나무의 종류에 따라 힘이 가해졌을 때 변형이 생기는 정도가 다르게 되는데, 이를 수치로 표시한 것이 탄성계수(modulus of elasticity)이다. S-P-F(No.1)의 경우 9,300 인 반면, 미송(douglas fir, No.1)의 경우는 12,400 이다. 탄성계수(modulus of elasticity)가 큰 목재일수록 단단하기 때문에, 사용시 변형이 적다.

 단단한 나무와 함께 장선의 간격을 줄이면 진동 및 변형으로 부터 훨씬 좋은 효과를 기대할 수 있다.
 기계응력등급 제재목(machine stress-rated lumber, MSR)은 일반 톱으로 켠 나무보다 강도가 향상된다. MSR을 사용하여 강도를 향상 시킬 수 있다.  특히, 무거운 하중이 걸리는 주택에서는 보다 강한 목재를 사용하여야 한다.

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