경량 목구조 건축 - 장상식(토대)

목조건축

 

3. 토대

토대는 기초 및 바닥의 콘크리트와 직접 접하는 최초의 목재부재로써 콘크리트로부터 전달되는 습기에 대한 내구성을 가져야 한다. 또한 지상의 목조건축물이 그 위에서 건축되기 때문에 토대의 정확한 수평과 수직은 그 위에 시공되는 목구조 부분의 전체적인 안전성 및 내구성과도 매우 밀접한 관계가 있다. 일반적으로 기초구조에서 정확하게 수직과 수평이 잡혀서 토대는 다만 그 위의 올바른 위치에 놓기만 하면 되는 것이 가장 바람직하기는 하지만 아직까지 콘크리트에서 완벽하게 수직과 수평을 잡아서 기초를 시공하는 것을 기대하기는 불가능한 실정이다. 특히 우리나라의 콘크리트 시공자들은 완벽한 수직 및 수평을 잡겠다는 마음가짐이 부족하고 대충 시공한 후에 수직과 수평에서 문제 있으면 다시 덧붙이거나 떼어내면 된다는 의식을 가지고 있는 듯하다. 따라서 많은 건축 현장에서 기초 콘크리트 구조의 시공을 콘크리트 전문 업체에 맡기지 않고 목조건축업체들이 직접 시공하는 경우를 보게 되는데 이는 콘크리트 건축업체들의 의식의 한계 때문에 아무리 강조하여도 수직과 수평에 좀처럼 신경을 쓰지 않기 때문이다. 뉴질랜드를 방문하였을 때에 상당히 깊은 인상을 받은 것은 그들이 기초구조의 시공에 들이는 정성이었다. 그들은 기초구조의 시공에 많은 정성을 들여서 가능하면 완벽한 수직과 수평을 맞추고자 노력하며 기초구조의 방수와 단열에도 정성을 기울이는 것을 보았다. 이렇게 시공된 기초구조 위에 토대를 놓을 때에 물론 전혀 쐐기를 사용하지 않는 것은 아니었지만 가끔가다 한두 개 정도의 쐐기 사용으로 충분히 토대의 수직과 수평을 맞추는 것을 보면서 감탄하며 부러워한 기억이 새롭다.

만약에 기초구조의 수직과 수평이 완벽하여 토대에서 높낮이 조정에 크게 신경 쓸 일이 없다면 토대의 고정은 고정 볼트보다는 띠쇠를 쓰는 것이 유리할 것이다. 그러나 우리나라에서는 토대를 고정시킬 때에 수평을 유지하기 위하여 그 밑에 쐐기를 몇 개씩 받쳐주어야 하며 심할 때에는 동일 기초 평면 위에서 그 높낮이 차이가 10-20cm에 이르는 경우도 허다하다. 이와 같은 조건에서 띠쇠를 사용한 토대의 고정은 불가능하기 때문에 고정 볼트를 사용하여 너트를 풀어주거나 조이면서 밑의 쐐기를 통하여 다시 수평을 잡아주는 작업을 하면서 토대부분에서 많은 시간과 인력이 소모되는 결과가 나타나고 있다. 토대의 수평을 잡아주다가 토대가 기초 콘크리트로부터 너무 많이 들려서 그 아래 부분을 자갈층으로 채우고 시공을 한 주택에서 자갈들이 토대 밑으로 빠져나가면서 아래에 틈이 생기고 그 공간으로 쥐가 들어와서 난방용 파이프를 갉아서 물이 새는 하자가 발생한 경우도 본 적이 있다.

기초구조에서 수평과 수직을 잡아주지 못하면 토대에서 완전하게 수직과 수평을 잡아주어야 한다. 그래야 그 위에 시공되는 지상부의 목구조 부분도 수직과 수평을 맞추면서 건축이 이루어짐으로써 안전하고 내구성 있는 건축물이 될 수 있을 것이다. 토대용 목재는 항상 기초의 콘크리트 부분으로부터 수분이 유입될 수 있기 때문에 수분의 영향 하에서도 썩지 않고 내구성을 유지할 수 있도록 방부처리된 목재를 사용하여야 한다. 외국에서는 CCA 방부제의 사용을 금지하는 나라들도 있기는 하지만 현재 우리나라에서는 CCA 방부목의 사용이 가능하다. CCA는 구리, 크롬, 비소 등의 3가지 독극물로 구성되어 있기 때문에 독성이 매우 강하여 약제 자체로는 매우 위험한 맹독성의 액제로 분류되지만 일단 목재에 처리되어 충분한 양생기간을 거치면 목재의 조직과 화학적인 결합을 하여 물속에서도 다시 용탈되지 않는다. 따라서 CCA 방부처리목도 목재 자체로는 매우 안전하여 인체와 접촉하여도 무방하지만 방부처리목재를 태우면 구리, 크롬, 비소의 독극물이 연기와 함께 방출되기 때문에 매우 위험하다. 따라서 방부처리목은 시공 후 남는 작은 토막이나 톱밥을 절대로 태워서는 안되며 쓰레기 처리 방법과 동일하게 처리하여 위생 매립장에 매립하도록 하여야 한다.

현재 CCA를 대체하기 위하여 많은 약제들이 개발되었지만 아직까지는 CCA와 같이 방부성능이 뛰어나고 경제적인 약제가 개발되지 못하고 있는 실정이다. 토대와 같이 콘크리트와 직접 접촉하면서 건축물의 안전과 내구성에 직접적인 영향을 미치는 목재의 경우에는 반드시 방부처리목재를 사용하여야 하며 방부성능과 가격의 측면에서 아직까지는 CCA 방부처리목이 가장 좋다고 할 수 있을 것이다. 우리나라에서는 KS F 3025에서 “토대용 가압식 방부처리 목재”에 대한 표준 규격을 정하여 놓고 있으며 “바닥 데크용 가압식 방부처리 목재”는 KS F 3026,그리고 “야외시설용 가압식 방부처리 목재”는 KS F 3028에서 표준으로 규정하고 있다.

토대는 모든 1층의 벽체 아래에 설치되어야 하며 우리나라의 경우에는 바닥에 온돌을 시공하기 때문에 호칭 두께 100mm(4인치)의 방부처리 목재를 사용하거나 또는 호칭 두께 50mm(2인치)의 방부처리 목재를 2겹으로 사용하고 있다. 토대용 목재의 나비는 벽의 스터드 부재 치수와 동일하거나 더 넓어야 하기 때문에 스터드 치수가 50mm x 150mm(또는 2 x 6)인 벽의 아래에는 100mm x 150mm(또는 4 x 6), 그리고 스터드 치수가 50mm x 100mm(또는 2 x 4)인 벽의 아래에는 100mm x 100mm(또는 4 x 4) 치수의 방부처리 목재를 토대로 사용한다. 일반적으로 우리나라에서는 소나무류(라디에타 소나무(뉴질랜드 소나무), 남부소나무(미국 남부에서 나는 소나무류) 및 헴퍼(hem-fir 미국 캐나다 등에서 생산)에 대한 방부약제 주입 성능이 좋기 때문에 소나무류 및 헴퍼 방부처리 목재가 많이 사용되고 있다.

토대를 고정시키는 고정 볼트는 1.2m - 1.8m의 간격으로 설치되어야 하며 하나의 토대에 반드시 2개 이상의 고정 볼트가 사용되어야 토대를 올바로 고정시킬 수가 있다. 고정 볼트는 지름 12mm(1/2인치) 이상의 “ㄱ"형으로 구부러진 볼트로써 구부러진 끝부분이 콘크리트 내에 200mm 이상의 깊이로 묻혀 있어야 한다. 토대의 끝부분에 설치되는 고정 볼트는 토대 끝면에 가능하면 가깝게 위치시키되 끝면으로부터 300mm 이내에 설치되어야 한다. 토대를 설치하기 전에 토대의 밑면에는 토대 방습지(sill sealer 또는 sill gasket)를 붙여서 콘크리트로부터의 수분 유입이나 토대의 밑면을 통한 공기의 유통을 차단하여야 한다. 가끔 건축 현장에서 기초 콘크리트가 다 굳은 다음에 기초에 다시 천공을 하고 고정 볼트를 박아서 사용하는 경우를 볼 수가 있는데 최소한 주택의 가장자리 외벽 아래의 토대 부분에 대해서는 나중에 굳은 콘크리트에 천공을 하고 박은 고정 볼트보다는 콘크리트가 굳기 전에 콘크리트에 200mm 이상의 깊이로 묻은 고정 볼트를 사용하여야 한다. 물론 내벽 아래의 토대에 대한 고정 볼트는 미리 고정 볼트를 묻기 어려운 환경이기 때문에 콘크리트가 굳은 후에 천공을 하고 박은 고정 볼트의 사용이 불가피할 것으로 생각된다.

고정 볼트를 설치할 때에 나중에 문이 설치될 부분에는 고정 볼트가 위치하지 않도록 주의 하여야 한다. 문 부위에서는 고정 볼트가 노출되기 때문에 이를 다시 잘라내야 하며 잘라진 고정 볼트를 대신하여 토대를 고정시킬 철물을 추가로 설치하기가 어렵게 되기 때문이다. 실제적인 목조건축은 바로 토대의 설치에서부터 시작된다고 할 수 있다. 우리나라의 속담에도 “시작이 반이다”라는 말이 있듯이 시작이 좋으면 그 다음의 경과도 당연히 좋게 나타날 수밖에 없을 것이다. 따라서 어쩌면 목조건축의 성패는 토대의 설치에서부터 이미 드러난다고 할 수도 있을 것이다. 그만큼 토대의 설치가 중요함을 강조하는 의미이며 모든 목조건축 시공자들이 토대에 대하여 더욱 신경을 써서 설치하여야 하는 이유이기도 하다.

 

충남대학교 임산공학과 목구조실험실 장상식 교수