KR100557431B1 - 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법 - Google Patents

Abstract

간벌 소경재를 이용한 목조건축 구축법으로,

인접기둥(1) 상부를 수평으로 지지하는 보 기능의 창방(10) 하부에 길이가 짧은 수 개의 수직 동자주(20)로 일정 간격을 두고 상하 결합되고, 양단은 기둥의 측벽에 고정된 수평상의 상인방(30);

단부에 암,수장부(11,12)가 형성되어 암,수장부(11,12)의 결합으로 연장되는 창방(10)을 포함하고;

상기 수장부의 목폭(a1)은 창방 가로(b)의 1/3이고, 목길이(h)및 머리폭(b2)은 가로(b)의 1/2를 이룬 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법이다.

목조건축 소경목

Description

소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법{Standard Industrialization of wooden house using small diameter from thinning}

도 1 은 한옥의 사시도,

도 2 는 도 1 의 평면 예시도,

도 3 은 일반적인 한옥의 처마 곡선 원리를 나타낸 도면,

도 4 는 본 발명의 창방 구조를 나타낸 사시도,

도 5 는 본 발명의 창방 구조를 확인하는 시험 구성 예시도,

도 6 은 본 발명의 이루는 장부 결합 구성을 보인 사시도,

도 7 은 본 발명의 접합부 의 역학적 성능을 확인하는 시험 모델 구성도,

도 8 은 본 발명의 창부와 기둥의 결합 구성을 나타낸 사시도,

도 9 는 본 발명의 창부와 상인방이 동자주로 결합된 구성을 보인 사시도,

도 10 은 도 9 의 A-A 선 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1;기둥 1-1;폭부홈 1-2;장부홈 9;포 10;창방 10-1;장여 10-2;합판 11;암장부 12;수장부 20;동자주 30;상인방

본 발명은 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법에 관한 것으로, 장여를 수직으로 세워 집성한 집성목을 사용하고, 창방의 암수장부는 일정 규격을 가지도록 하여 강도를 극대화하고, 보를 이루는 창방의 하부에는 일정 간격으로 수직의 동자주로 결합되는 상인방을 결합시켜 창방의 직경이 작아도 강도를 크게 발휘하여 국내 간벌 소경재를 활용 가능토록 하는 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법에 관한 것이다.

간벌 소경재에 활용에 대한 연구는 1990년대 초 산림청 주관으로 집중적으로 다루어졌으나 대안으로 제시된 소경재의 이용현황을 살펴보면 통재인 경우 주로 가설재나 화장실 또는 야외전시관이나 어린이 놀이시설물, 목재 담장 등과 같은 간단한 건축물이나 저급한 내장재 또는 시설물로 사용되고 있다. 그러나 이러한 용도는 가설재의 경우 주로 강관 비계로 사용하고 있고 간이 시설물들은 이동성이 좋은 철재나 플라스틱류로 제조되고 있는 실정에 비추어 볼 때 목재의 가치를 충분히 발휘한 것이라 볼 수 없다. 이와 같은 목적의 일차적인 소경재생산은 간벌소경재의 활용을 건설 산업으로 연계시켜주기보다는 오히려 제품생산의 중요한 요소인 가공성과 디자인의 현실성이 부합되지 못함으로서 사회적 수요를 제한하고 위축시킨 결과를 초래했다. 그러나 이미 미국에 있어서 목재산업은 2인치×4인치 규격을 토대로 효과적인 유통체계를 구축함으로서 저렴한 가격으로 건설시장에 공급되고 있을 뿐 만 아니라 콘크리트와 같은 공해소재로 사용되던 부분을 목조로 대체할 수 있는 여러 가지 연구가 지속되고 있다. 일본은 국가적인 차원에서 자국산 목재 이용의 수요확대와 목재의 고부가가치 건축 부재화와 실용화를 위한 노력하고 있으며 유럽에서는 친환경적인 건축을 개발하기 위한 노력의 일환으로 목조건축 시스템을 개발하고 있는 실정이다. 이에 반하여 한국적 현실은 대부분 수입양질의 대경제(大經材)중심으로 소비되어 왔으므로 중소경재를 활용한 기술개발이 매우 저조한 편이다. 그런 가운데 간벌소경재의 건축 부재화 연구가 일부 뜻있는 학자들에 의하여 1990년대 집성목재의 제조 및 성능개발, 허용응력 및 강도 등의 기초적인 연구를 중심으로 집성목재 건축부재 개발이 이루어진 바 있다. 특히 최근에 이르러 집성재를 활용한 구조물에 대한 연구가 위락시설물을 대상으로 이루어질 만큼 발전하고 있는 것도 사실이지만 생산비 자체가 일반 건축비의 2-3배 가량 되기 때문에 대중화하기에는 가격자체가 비경제적이며 생산품이 주로 곡제 위주의 집성제 제작에 치중하고 있는 만큼 주문생산단계에 머물고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 우리 전통목구조의 특성인 기둥과 보의 짜 맞춘 접합부인 암, 수장부가 휨에 대해 저항하는 휨 저항 성능향상을 위한 구법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 바람과 지진에 의해 발생되는 수평력에 대해서는 기둥과 보의 접합부의 휨 저항 매개 변수를 찾고 접합부 설계의 최적상태를 제공 가 능한 구법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전통 건축물의 기본 단위를 이루는 창방과 동자주로 결합된 통머름 형식의 목조트라스를 이루도록 구성하여 강도를 증가시킴으로 장스팬 건축 구법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 세장한 부재를 장여로 사용함으로써 함수율을 낮출 수 있고, 단위 부재의 무게를 줄여 운반이 용이한 표준화 부재를 사용하는 구법을 제공하려는 것이다.

이를 위하여 1)본 발명은 일반적인 전통건축에서 중도리 장여 소로 창방 상인방 중인방 하인방으로 전개되는 벽체 구조재로서 ①중도리 장여(처마도리, 추녀, 서까래)를 지붕하중을 전달하는 보의 개념으로,

②창방 상인방을 접합부를 구성하는 보의 개념으로,

③중인방 하인방을 주각부 고정과 벽체 하중전달의 개념으로 3원화 하고, 필요시에는 벽체 전체 시스템이 보와 기둥 역할을 하는 단순화된 시스템으로 하여 구조시스템을 단순화한다.

2)목구조는 디자인 개념보다는 암수장부의 최적 조건을 찾아 표준화 방안을 제시하여 내구성이 강한 구법을 제공토록 한다.

3) 창부와 기둥을 결합하되 창부 하부에는 수개의 짧은 동자주를 사용하여 수평으로 상인방을 결합시켜 직경이 작은 보로도 큰 보와 같은 강도를 제공 가능한 구법을 제공토록 한다.

4) 한편 우리의 산하에 울창한 목재의 간벌재를 사용 가능토록 소경의 장여 를 수직으로 집성시킨 집성목을 창방으로 사용하여 간벌재의 소비를 촉진시키도록 한다.

즉, 본 발명은 인접기둥 상부를 수평으로 지지하는 보 기능의 창방 하부에 길이가 짧은 수 개의 수직 동자주로 일정 간격을 두고 상하 결합되며, 양단은 기둥의 측면 부위에 끼움 결합되는 수평상의 상인방;

단부에 암,수장부가 형성되어 암,수장부의 결합으로 연장되는 창방을 포함하고;

상기 수장부의 목폭은 창방 가로의 1/3이고, 목길이및 머리폭은 가로의 1/2를 이룬 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법을 제공하려는 것이다.

상기 창방은 기둥 위에서 결합되는 경우 수장부의 머리 폭이 닿도록 하며, 기둥은 창방의 가로 폭이 안치되는 홈을 이룬 폭부홈과, 수장부가 끼움 결합되는 장부홈을 이룬 것이 좋다.

상기 창방은 수직이나 수평의 폭으로 절단된 단위 장여가 접합된 집성목인 것이 좋다.

상기 창방은 가로 세로비가 1대2의 비율로 표준화한다.

한옥을 포함하는 전통 목조 및 한국적 목조건축, 일반 목조건축물은 도 1 의 사시도와, 도 2 의 평면도와 같이 내부 공간을 구획하도록 일정 간격으로 입설하는 기둥(1)과, 기둥(1)위에 안치되는 대들보(2)와, 대들보(2) 위에 안치되는 중도리(3)와, 중도리(3)위에 안치되는 서까래(4)와, 지붕의 네모서리를 이루도록 중도리(3) 모서리에 설치되는 추녀(5)와, 추녀(5)의 중앙을 지지하는 처마도리(6)로 이루어진다. 그리고 필요에 따라 서까래(4)는 처마도리(6) 밑 부분에 추가로 외목도리(7)를 설치한다.

이 경우 추녀(5)는 한옥의 특성상 도 3 과 같이 추녀(5)와 서까래(4)와의 길이가 각 위치마다 다르고, 이를 위하여 처마도리(6)위에 호형의 만곡부를 가지는 갈모산방(8)을 안치시켜 예를 들어 초장(추녀(5)측면에 일체로 결합됨)부터 막장(9장)까지 길이와 높이(상하, 전후)가 다른 특성을 가진다. 때문에 한옥을 지을 때 추녀는 숙련된 도목의 지시에 따라 건축을 하고, 같은 목수의 작품이라도 바닥 및 주변 지형 등에 따라 크기와 높이가 각각 다른 특성을 가진다.

도 4 는 본 발명을 이루는 창방(10)의 요부 사시도로, 수직으로 세워서 폭을 이루도록 접합시킨다. 이는 수직으로 일정 두께를 가지는 판상의 장여(10-1)를 접착제를 사용하여 창방(10)을 이루도록 구성한 도면 예시도 이다. 도면에서는 수직으로 세운 구성을 나타내었으나 수평으로 결합한 구성의 구조를 사용할 수도 있다.

이러한 구조용 집성재를 제작하기 위한 목재의 종류는 비교적 통직하며 우리나라에 대량으로 식재되어 있어 공급이 원활하며, 강도 및 내구성 등의 구조적 성능이 우수한 낙엽송을 대상으로 하였으며, 실험에 사용된 목재는 전북 진안군과 남원군 일대에서 벌채된 간벌재 중 직경이 210mm 이상인 원목을 구입하여 사용하였다. 각 집성부재를 제조하는데 있어서 제재목(단위 장여(10-1))의 치수는 두께와 폭을 50x100(mm)로 하여 집성재를 제조하고자 하였으나, 직경이 240mm인 낙엽송 원목으로부터 얻을 수 있는 제재목의 단면을 50x100(mm)와 36x150(mm)로 제재할 경우 수 율이 각각 약 66%와 약 71%를 얻을 수 있는 것으로 계산되어 국산 낙엽송재의 경급 특성상 수율을 보다 높게 얻을 수 있는 두께와 폭을 36x150(mm)로 하여 제재한 장여(10-1)를 집성재 제조용 라미나로 사용하였다. 실험체 창방(10)의 단면 크기는 150X300mm으로서 길이는 3.6m로 제작하였다. 사용된 라미나의 기계적 성질은 표 2-4에 나타내었다. 현재 일반적으로 사용되는 집성재의 구성방법은 도 5(a)(BH형)와 같이 단위 장여(10-1)를 사용하여 라미나를 적층하여 원하는 크기(150×300mm)의 단면을 가진 집성재를 제작하였다. 이와 같은 집성방법에서는 최외각층에 배치된 라미나의 특성, 특히 핑거 접합부(finger joint) 및 옹이와 같은 결합부에 의해서 집성재의 강도가 결정되며, 핑거 접합의 강도는 제재목 강도의 75%인 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 발명에서는 이와 같은 결합부의 영향을 최소화시키기 위한 방법으로 라미나의 구성을 도 5(b)(BVN형)와 같이 세로로 겹쳐 단면을 구성함으로써 최종적인 파괴가 라미나 결합부의 국부적인 파괴에서 발생하는 것을 억제하고자 하였으며, 도 5(c)(BVV형) 및 (d)(BVH형)와 같이 비교적 균질한 성질을 가진 합판을 이용하여 단면을 구성하여 실험하였다. 보강 실험체에 사용된 합판은 일반적으로 사용하는 합판을 이용하였으며, 합판의 두께는 15mm 로 하였다. 무보강 실험체와의 단순 비교를 위하여 보강합판을 사용한 실험체의 단면치수는 보강합판의 두께만큼 연삭 처리하여 무보강 시험체와 같은 단면치수를 갖도록 하였다. 휨강도 실험체의 단면구성과 휨강도 실험체 일람을 각각 도 5 와 표 2-6에 나타낸다. 또한 집성재 제조시의 제조건을 표 2-5에 나타낸다.

표2-4 (실험에 사용된 라미나(낙엽송)의 기계적 성질(각 값은 8회 평균치임)

휨강도	휨탄성계수	종인장강도	종압축강도	전단강도
kgf/cm2	103 kg/cm2	kgf/cm2	kgf/cm2	방사방향	접선방향
835.89	92.45	953.74	464.62	111.81	162.33

표2-5(집성재 제조시의 조건)

접착제	상온경화형 리소시놀수지 접착제 (수지고형분량 58%)
도포량	300g/㎡
압체압력	7.0kgf/㎠
압체시간	24시간

표2-6(휨강도 실험체 일람)

시험체명	단면크기	부재길이	수량	단면계수	단면2차 모멘트	비고
	mm	mm	EA	cm3	cm4
BH	150X300	3600	3	2250	33750	수평적층재
BVN	150X300	3600	3	2250	33750	수직적층재
BVV	150X300	3600	3	2250	33750	합판수직보강+ 수직적층재
BVH	150X300	3600	3	2250	33750	합판수평보강+ 수직적층재

모든 시험체는 라미나의 치수와 합판의 두께를 고려하여 집성재를 연삭 처리 함.

이러한 집성재를 기초로 휨강도를 실험을 한 결과를 표 2-7에 나타낸다.

표 2-7

그러나 파괴형태를 볼 때 라미나를 수평으로 적층하는 것보다는 수직으로 적층하는 것이 핑거 접합부 및 옹이 등과 같은 단면 취약부위를 좀더 보완할 수 있는 방법이라고 생각된다. 또한 BVN계열(도 5(b))이 BVV계열(도 5(c))과 BVH계열(도 5(d))보다 높게 나타나는 것은 합판의 강도가 라미나의 강도보다 낮기 때문이라고 사료된다. 또 항복강도는 최대강도의 약 10∼26% 정도의 범위에 있는 것으로 파악되었으며, 항복이후의 거동이 최종적인 파단에 이르기까지 선형적으로 안정적인 거동을 보이고 있는 것으로 보아 현재 강도적인 측면만을 고려하여 사용하고 있는 허용 휨응력에 대한 규정을 사용 측면, 예를 들면 주요부재의 경우 부재길이의 1/300을 포함한 새로운 규정에 대한 검토가 필요하다고 생각된다. 그러나 수평으로 적층한 구조도 사용 가능하다.

① 등가휨탄성계수

천연재료인 목재의 특성으로 인해 집성재를 구성하는 각 라미나의 탄성계수는 각각 다르기 때문에 이를 모두 반영하여 집성재의 휨탄성계수를 파악하기는 매우 어렵다. 따라서 본 발명에서는 재질이 균질하지 못한 집성재의 휨강성을 평가하기 위하여 실험결과로부터 보의 탄성이론을 이용하여 집성재의 재질을 균질한 재질로 가정한 등가휨탄성계수를 구하고, 이 값을 재료실험결과로부터 얻은 라미나의 휨탄성계수와 비교한다. 집성보의 등가휨탄성계수 (

) 는 실험상황을 단순화한 단순보 중앙부에 집중하중이 가해진 경우의 하중(P)-변형(

) 관계를 이용하여 보의 탄성이론으로부터 식 (1)을 얻을 수 있다.

=

-----(1)

여기서, P;하중(kgf)

L;스팬길이(cm)

;변위(cm)

I;단면2차모멘트(cm4)

표 2-8

표 2-8에 식(1)로 부터 구한 초기 등가 휨탄성계수와 항복 이후의 2차 등가 휨탄성계수 및 재료시험에 의한 라미나의 휨탄성계수( 92.45X103 kgf/cm2 )와의 관계를 나타내었다. 초기 등가 휨탄성계수와 라미나의 휨탄성계수의 비는 2.60∼4.20의 분포로서 많은 차이를 보이고 있다. 그러나 항복강도이후 휨탄성계수의 비는 합판을 수평으로 보강한 BVH계열(도 5(d))의 실험체를 제외한 나머지 시험체는 보의 2차 등가 휨탄성계수와 라미나의 휨탄성계수의 비가 0.96∼1.05의 분포로서 잘 일치하고 있는 것으로 나타났으나, BVH계열의 실험체의 휨탄성계수의 비는 0.80∼0.88로서 다소 차이를 타나내고 있다. 이와 같은 결과는 합판이 수직으로 배치되는 경우에는 집성재의 구조적 거동에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타난 반면에, 합판이 최외곽층에 수평으로 부착되는 경우는 12∼20%정도 부재의 휨강성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 합판을 사용하지 않은 도 5(a) 및 도 5(b) 구성은 탄성계수가 높게 나와 좋은 사용 조건을 갖는 구성임을 알 수 있다.

도 6 은 본 발명의 암수장부의 결합 구성을 나타낸 구성도로, 창부(10)의 암장부(11)와 수장부(12)의 구성이며, 목재의 기본 단위인 창방(10)의 대향 결합부에 암장부(11)와 수장부(12)를 결합시킨 구성을 이룬다. 상기 수장부(12)의 목폭(b1)은 창방(10) 가로(b)의 1/3이고, 머리폭(b2)은 가로(b)의 1/2이고, 목길이(h)는 가로(b)의 1/2이 가장 최적의 조건임을 확인하였다.

도 8 은 본 발명의 창방과 기둥의 결합의 일 예를 나타낸 도면으로, 창방(10)과 창방(10)의 장부(12) 구조는 도 6 과 동일하고, 이어지는 창방(10)을 수용하는 기둥(1)의 상단에는 창방(10)의 가로(b)를 수용하는 폭부홈(1-1)과, 장부(12)를 수용하는 장부홈(1-2)을 형성하고, 대향하는 각 수장부(12)는 머리폭(b2)이 기둥의 수직 중앙부에 오도록 한다.

이는 우리 전통목구조의 특성인 기둥과 보의 짜 맞춘 접합부가 휨에 대해 저항하는 특성을 파악하고 휨 저항 성능향상을 위한 구법의 개선을 전제로 한 본 시험을 통해서 보 기둥 접합부에서 휨 강성의 성능을 검증하기 위한 시험으로, 도 7 과 같은 시험 기구를 개략적으로 나타낼 수 있다.

장부의 성능을 확인하고자 도 7 과 같은 시험기구를 사용하되 장부의 사양은 표 25 와 같이 하였다

표 25(장부의 목길이(h)값의 변화에 따른 휨내력 처짐실험)

휨 내력의 경우 원목과 집성목재 접합부의 장부길이(목길이)(h)가 50mm에서 원목은 992kgf(496kgf·m), 집성목재는 972kgf(486kgf·m)으로 집중하중에 대한 휨 내력이 가장 크게 나타나고 있다.

처짐(변형)의 경우 집성목재에서는 장부길이(h)가 225mm와 300mm에서, 원목에서는 75mm와 300mm일 때 가장 크게 나타났다. 실험결과에서 나타난 바와 같이 장부길이(h)가 지나치게 길수록 휨에 대한 내력은 오히려 낮게 나타나고 있다. 이와 같은 이유는 장부길이(h)가 길수록 마찰면적은 커지나 마찰 응력은 감소하기 때문이다. 이때 마찰응력이 감소하는 이유는 장부를 조여주는 피 접합재의 돌출부의 길이가 길어져 상대적으로 앙력(Clamping Force)이 감소하는 것으로 판단된다. 다시 말하면 피 접합재의 홈(암장부(11)) 부위의 돌출부위 길이가 길어지므로 양력이 약해지기 때문에 장부길이(h)가 길다고 휨 내력이 커지지는 않았다. 따라서, 접합성능은 장부길이(h)가 비교적 짧을수록 좋은 것으로 나타나고 있다. 그러나, 지나치게 짧은 경우(25mm) 피 접합재의 장부가 있는 접합재가 결합되는 요철부위(예를 들어 암수장부(11,12))에서 장부가 전단파괴가 발생하거나, 홈(예를 들어 암장부(11)) 부근에서 찢어짐 현상이 발생되기 때문에 장부길이(목길이)(h)의 적당한 크기를 실험을 통해서 찾아보고자 시도하였다.

수장부(12)의 목길이(h)와 상하 폭의 치수의 크기는 돌출 부위의 전단력과 관련되고, 피 접합재의 암장부(11)의 홈 부위의 앙력의 크기는 하단부 최소단면(목폭(b1))의 크기와 각도, 작업오차의 최소화 및 재질의 강약에 의해 결정되기 때문에 접합부의 크기에 따라 적절히 조절해야 한다.

본 발명의 실시예 에서는 제작오차를 감안하더라도 목폭(b1)은 50mm 전후의 경우가 가장 적합한 것으로 나타났다(목폭(b1)(50mm)은 창방(10)의 가로(b)(150mm)의 1/3이 적합함을 알 수 있다). 이를 근거로 좀더 상세한 시험을 2차로 수행하였다.

실험시 나타나는 여러 가지 현황 요약

1) 원 목

1. 장부길이가 커지는 경우에 따른 휨 내력의 변화보다, 접합성능에 따른 휨 내력 증가의 변화가 두드러진다.

2. 집중하중 가력 시 접합부에서의 하중과 변형이 연속성을 나타내고 있다. 즉, 접합부가 하중이 증가할 때 미끄러짐 현상이 나타나지 않았다. 이는 원목의 접합 단면이 균질의 단면특성을 가지고 있음을 의미한다.

3. 본 실시예에서 설정한 처짐 한계(L/70) 30mm 내에서는 피 접합재의 돌출부의 하단과 수평 절단부의 교차점에서 찢어지는 균열현상 및 접합재의 장부 하단에 전단 파괴현상은 없었다.

4.원목의 건조상태가 비교적 양호하지 못할 경우 원목의 압축강도가 낮아 국부 변형이 커질 수 있음을 확인할 수 있었다. 이는 접합부가 건조되면 내력이 상실될 가능성을 의미한다.

5.동일 장부길이(h)의 경우에서도 접합성능(Fitness)의 차이에 따른 휨 내력의 변화가 크게 나타났다. 장부길이(h)가 짧은 경우 더 심하게 차이가 나타났다.

6.연결부의 압축단의 장부 하단에서 압축파괴 양상이 발견되었다. 이는 장부길이(목길이)(h)가 150mm이상인 경우 장부길이에 의한 모멘트 응력이 추가되어 발생되는 것으로 추정된다.

이번에는 장부의 머리폭(b2)을 변화한 시험을 한 결과 다음표 27과 같았다

표 27

원목과 집성목재를 사용한 접합부의 장부 폭의 넓이(b2)가 75mm인 경우 원목은 789kgf(394.5kgf·m), 집성목재는 987kgf(493.5kgf·m), 100mm인 경우 원목은 735kgf(367.5kgf·m), 집성목재는 1024kgf(512kgf·m)으로 집중하중에 대한 휨 내력이 나타나고 있다. 그러나, 처짐10mm 이내의 경우에서는 모두 장부 폭의 넓이(머리폭)(b2)가 75mm인 경우가 휨 내력이 큰 것으로 나타났다.

원목과 집성목재 장부 폭의 넓이(머리폭)(b2)가 커질수록 휨에 대한 내력은 낮게 나타나고 있다. 이러한 이유로는 장부(12) 단부의 폭(머리폭(b2))이 커질수록 마찰면적은 커지고 마찰각도는 작아지나, 홈 부위의 하단의 폭(목폭(b1))은 상대적으로 작아지기 때문에 모멘트에 의한 앙력이 작아져 마찰력이 감소하기 때문에 전체 부재 접합부의 휨 내력은 감소된다.

이에 따라 본 실험에서는 장부 넓이(머리폭)(b2)는 75mm인 경우가 가장 적합한 것으로 나타났다(머리폭(b2)(75mm)은 창방(10)의 가로(b)(150mm)의 1/2 이 적합함을 알 수 있다).

도 9 는 본 발명이 적용된 한옥의 요부 구성도로, 인접기둥(1) 상부를 수평으로 지지하는 보 기능의 창방(10) 하부에 길이가 짧은 수 개의 수직 동자주(20)로 일정 간격을 두고 결합되는 수평상의 상인방(30);

단부에 암,수장부(11,12)가 형성되어 암,수장부(11,12)의 결합으로 연장되는 창방(10)을 포함한다. 각 기둥(1) 사이에서 수직으로는 문이나 창 등 및 벽체 등을 지지하는 하인방(9-2) 및 중인방(9-1)을 형성한다.

도 10 은 도 9 의 A-A선 단면도로, 창방(10)과 상인방(30)은 동자주(20)로 결합하고 이를 위한 예로는 동자주(20)의 상하단에 돌기(21)를 형성하고, 돌기(21)에 대응하는 창방(10)에는 삽입홈(11)을, 돌기(21)에 대응하는 상인방(30)에는 상입홈(31)을 형성한 구성을 예시할 수 있다.

도 9 에서 보는 바와 같이 본 발명의 구조가 처마도리(6)에 적용되는 경우, 창방(10)과 상인방(30)의 이중구조에 수 개의 동자주(20)가 결합된 구성을 이루는바, 이는 본 발명에서 창방(10)을 한국 산하에서 쉽게 구할 수 있는 직경이 작은 간벌목을 사용 가능토록 하기 위하여, 직경이 작은 목재에서 일정 폭 및 높이로 절단한 단위 창방(경우에 따라서는 단위 장여(10-1)를 가로로 집성한 집성목)을 효율적으로 사용 가능토록 하기 위하여 사이즈를 줄이고 대신 상인방(30)을 사용하여 이중구조를 이루도록 하고, 수직적 강도를 유지하기 위하여 수개의 수직 동자주(20)로 결합하여 강도를 유지토록 한다. 바람직하기는 상인방(30)은 기둥의 상단 직하 부위에 홈이나 관통공을 뚫고(도 9 에서는 포(9)를 기둥 위에 안치시킬 때 형성한 홈을 상인방(30)의 세로폭 만큼 더 깊게 파서 동시에 안치시킨 경우를 도시하였다), 기둥(1)에 고정시키고(물론 상인방(30)에는 동자주(30)를 결합시킬 홈을 미리 형성한다), 동자주(30)를 일정 간격으로 수직으로 고정시킨 다음, 창방(10)을 포(9)위에 안치시키면서 동자주(20)와도 결합시킨다(이 경우 동자주(20)와의 결합을 위하여는 미리 동자주(20)와의 결합홈을 형성하여야 한다). 물론 이어 처마도리(6) 기능의 창방(10) 위에 갈모산방(8)을 안치시켜 도 3 등에 보인 추녀(5)와 서까래(4)등을 안치시키면서 전통 한옥이나 목조 건축물 등을 완성하면 된다.

따라서 본 발명은 중도리 장여 소로 창방 상인방 중인방 하인방으로 전개되는 전통건축에서 ①중도리 장여(처마도리, 추녀, 서까래)를 지붕하중을 전달하는 보의 개념으로,

②창방 상인방을 접합부를 구성하는 보의 개념으로,

③중인방 하인방을 주각부 고정과 벽체 하중전달의 개념으로 3원화 하고, 필요시에는 벽체 전체 시스템이 보와 기둥 역할을 하는 단순화된 시스템으로 하여 구조시스템을 단순화한다. 그리고 각 보를 구성하는 단위부재를 이루는 창방(10)을 집성목으로 구성하여 강도를 높이고, 창방의 결합부를 표준화시킨 장부를 제안하여 강도가 높은 결합 구성을 도출함으로써 전통 양식의 표준화를 이룰 수 있도록 한다.

본 발명의 바람직한 적용예로는 3.6미터×3.6미터(9평)공간의 입식 생활이 가능한 공간이나, 7.2미터×7.2미터(16평)공간의 초등학교 교실 크기의 모듈을 적용할 수 있고, 공간 구성방식은 정면 칸수와 측면 칸수의 전개과정을 중심으로 구성하고, 이때 생기는 내진과 외진으로 양분하여 이에 맞는 구조부재를 사용 가능토록 한다.

1) 대체부재의 개발과 집성기술 적용으로 간벌 소경재를 이용한 집성 건축부재화 기법을 제시하고, 기둥중심의 한국적 전통을 계승할 수 있는 구조시스 템으로 활용 할 수 있다

2) 창방의 단면이 가로와 세로가 1:2 비율의 연속보 개념의 목구조 처리가 가능토록 표준화함으로써 현대 생활에 적합한 한국적 목조건축을 편리하게 설계 가능토록 하여 많은 사람들이 쉽게 전통 가옥을 설계 가능토록 한다.

3) 폭 및 높이가 작은 간벌재를 사용한 장여를 집성재로 그것도 가로 방향으로 결합한 집성재를 사용하여 강도를 증진시킨 창방을 표준화로 제시하여 장스팬의 건축도 가능한 첨단 신건축기법을 제시한다.

4) 정량화 된 구조성능의 건축부재 생산으로 퍼즐형식의 부재의 표준화와 공장생산 된 목조주택 자재의 공급을 가능토록 한다.

5) 주택시장이 국산의 자연소재 간벌재를 이용한 목재 중심으로의 변화로 임산 가공 시장의 활성화, 경제적인 목재 수요공급을 위한 영농정책과 임산자원개발이 이루어지게 될 것이며 목재업계의 체질개선과 강화로 수입대체효과와 외화절감효과가 이루어 질 수 있을 것이다.

6) 수익성이 높은 산림자원으로 수종개량이 민간차원에서 급속히 이루어지면서 목조건축문화의 정착과 산림개발과 국가적인 인력공급으로 농촌의 빈공화 방지와 인구안정으로 농촌경제활성화를 얻을 수 있다.

7) 주택건축시장의 15%를 차지하고 있는 중저층 주거시장을 점할 수 있게될 뿐만 아니라 앞으로 고층아파트의 저층화 현상을 감안해 볼 때 엄청난 소요폭발을 기대할 수 있다.

8) 국산재의 새로운 수요 창출의 기틀을 마련하고 국산재 이용 촉진과 임업의 산업화 기반을 조성함으로서 국가적으로 중대한 난제로 등장하고 있는 간벌의 경제성 문제를 부분적으로 해결하게 될 것으로 판단되며 복합소재를 활용한 집성부재개발과 표준화 설계를 통하여 목조건축산업 육성에 기여하게될 것으로 기대된다.

Claims (5)

1. 인접기둥(1) 상부를 수평으로 지지하는 보 기능의 창방(10) 하부에 길이가 짧은 수 개의 수직 동자주(20)로 일정 간격을 두고 결합되고 양단은 인접 기둥(1)의 측면에 고정되는 수평상의 상인방(30);

   단부에 암,수장부(11,12)가 형성되어 암,수장부(11,12)의 결합으로 연장되는 창방(10)을 포함하고;

   상기 수장부의 목폭(a1)은 창방 가로(b)의 1/3이고, 목길이(h)및 머리폭(b2)은 가로(b)의 1/2를 이룬 것을 특징으로 하는 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법.
2. 제 1 항에 있어서, 창방(10)은 기둥 위에서 결합되는 경우 수장부(12)의 머리폭(b2)이 닿도록 하며, 기둥(1)은 창방(10)의 가로(b) 폭이 안치되는 홈을 이룬 폭부홈(1-1)과, 수장부(12)가 끼움 결합되는 장부홈(1-2)을 이룬 것을 특징으로 하는 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법.
3. 제 1 항에 있어서, 창방(10)은 수직의 폭으로 절단된 단위 장여(10-1)가 접합된 집성목인 것을 특징으로 하는 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법.
4. 제 1 항에 있어서, 창방(10)은 수평의 폭으로 절단된 단위 장여(10-1)가 접 합된 집성목인 것을 특징으로 하는 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법.
5. 제 1 항에 있어서, 창방(10)은 가로 세로비가 1대2의 비율인 것을 특징으로 하는 소경재를 이용한 표준화 목조건축 구법.

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