KR101730460B1 - 철골조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 및 그러한 하이브리드 한옥의 건축방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철골구조체와, 한식지붕 및 건축물 벽체부(구체부)를 포함하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용하여 건축한 하이브리드 한옥 및 그러한 한옥 건축방법에 관한 것으로, 상기 철골구조체에는 기둥높이(주고), 지붕높이, 벽체높이, 내외출목길이의 비, 용마루곡(1), 내림마루곡(2), 귀마루곡(3), 안허리곡(4), 앙곡(5), 물매(6) 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경에 대한 한국 전통건축의 비례체계와 모듈이 적용되며, 마감부, 합각부, 처마부를 포함하는 한식 지붕의 마감부는 철골구조체(21)에 지붕부 철골(34)와 복합단열재(20) 및 목재각재틀(19)이 설치되고, 기와형 마감재(22)가 설치되어 형성된 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 상기 철골구조체 시공단계에서 철골구조체를 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경 등에 적용하여 한국 전통건축의 균제미를 얻을 수 있고, 지붕을 건식공법으로 시공을 간편하게 수행하고, 원목 재료비, 제재비, 고도의 숙련된 전통 한식 목수의 수작업 인건비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 현대건축의 철골조공법과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 및 그러한 하이브리드 한옥의 건축방법에 관한 것으로, 특히 현재 국제화가 진전됨에 따라 다양한 건축들이 글로벌이라는 미명하에 균질화되고, 획일화되어가고 있는 현실에서 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 적용하여 H빔, 각종 형강등으로 형성한 철골구조체에 그 외부로 노출되는 지붕부, 벽체부를 전통 건축의장대로 맞추고 결구하는 혼용공법으로 구조체의 하중을 경감시키며, 다양한 현대 첨단 건축물에 합리적으로 적용될 수 있는 구조설계를 가능하게 하고, 전통 건축의장 마감공정 작업을 간편하게 할 수 있게 하며, 공사기간을 단축시키고 건축비를 절감시키도록 개선된 철골조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 및 그러한 하이브리드 한옥의 건축방법에 관한 것이다.
외형상 종래의 한옥 형태를 유지하면서도 한옥의 안정성 확보와 공사기간 단축을 위해 철근콘크리트 구조물과 철골 구조물을 갖는 현대형 한옥의 시공이 증가되고 있다.
철근콘크리트 구졸물을 갖는 이러한 현대형 한옥의 예로서, 국내 등록특허공보 제10-0967300(2010.07.01. 공고)에는 철근콘크리트로 상부의 슬라브와 보 및 골조를 세우고 그 외벽에 제재, 치목한 목재를 전통건축양식대로 맞추고 결구하는 방식으로 대량 및 기둥 등의 주요 구조재를 철근콘크리트로 구성함으로써 비싼 목재의 수요량과 목재 치목에 따른 인건비를 줄일 수 있으며, 한식 목구조의 평면 및 단면 계획상의 제약이 적어 대형건물 및 기능적인 건물등에 적용할 수 있는 현대형 한옥이 개시되어 있다.
철골구조물을 갖는 현대형 한옥의 예로서, 국내 공개특허공보 제10-2010-0097979호(2010년09월06일 공개)에는, 한옥의 지붕으로 철골 구조물을 채용하고, 철골 구조물 외부를 목재와 기와 등을 이용하여 덮음으로써 외형상 종래의 한옥 형태를 유지하면서도 한옥의 안정성 확보와 공사기간 단축이 가능한 철골 구조물을 갖는 철골 구조물을 갖는 현대형 한옥이 개시되어 있다.
다른 예로서, 국내 공개특허 제10-2012-0004653호(2012년01월13일 공개)에는, 한옥의 골격 대부분을 견고한 철재로 구성하되, 외관상 노출되어 한옥의 특징적 외관을 갖는 철재기둥에 목재기둥부재를 덛씌우고, 하단에는 석재초석부재를 덛씌우며, 층간의 기둥부에는 보아지와 같은 수장재를 결착하여 한옥기둥을 구성하고, 지붕골격의 둘레 저면에는 목재 서까래를 설치하여 처마를 구성하며 지붕골격 상부에는 하중을 줄이면서 방수성, 내구성, 시공성이 우수하도록 다수의 기와를 일체로 결합하여 형성한 합성수지재 기와부재들을 덮어서 되는 개량한옥과 그 시공방법이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 철근콘크리트 구조물을 갖는 종래의 현대형 한옥의 경우, 철근 콘크리트 구조물 시공단계, 지붕 공사단계, 전통건축의장 마감시공단계 등에서 문제점이 있다.
즉, 종래 현대형 한옥에서 철근 콘크리트 구조물 시공단계는 거푸집 설치후 철근을 배근하고, 콘크리트를 타설한 다음 양생하는 순서로 진행되어 일련의 습식 공법의 공정이다. 이러한 습식공정은 목공, 철근배근공, 콘크리트 타설공, 비계공 등 각 분야의 전문 인력을 많이 동원해야 하며, 공정별로 서로의 공정이 유기적으로 연결됨에도 불구하고 공정별로 일정한 공사기간이 확보되어야 한다.
따라서, 공기가 길어지고, 이에 따라 동절기공사는 제한을 받게 되며, 습식 공법으로 시공함으로 인해 거푸집 등의 가설물 설치비용 또한 많이 부가된다. 특히, 지붕부의 하중 문제, 전통 건축의장 마감공정의 고도의 복잡성과 치밀성으로 인한 공기 지연문제, 고소작업의 안전성 문제 등으로 다양한 건축설계 시공시 합리적 구조설계에 한계를 갖는 문제점이 있다.
또한, 종래 현대형 한옥에서 지붕공사단계는 콘크리트 경사 슬라브 골조부, 처마부, 합각부, 지붕마감부를 포함하며, 상기 처마부는 추녀, 초매기, 선자연, 평연 시공후 연개판 시공, 사래, 이매기 선자부연, 평부연 시공, 착고 시공, 부연개판 시공 및 연함의 순서로 시공한다. 합각부 시공은 집우새, 박공, 풍판, 쫄대, 목기연, 목기 연개판의 순서로 시공한다. 지붕 마감부는 적심설치, 보토깔기 및 기와잇기, 당골막이의 순서로 시공한다.
먼저, 콘크리트 경사 슬라브 골조, 지붕마감부 시공에 있어서, 콘크리트 경사 슬라브 골조부, 지붕 마감부, 콘크리트 경사 슬라브 시공은 거푸집공사, 철근 배근 공사, 콘크리트 타설공사 및 양생 등의 일련의 습식 공법 공정을 거쳐야 하므로 일차적으로 다수의 각 분야별 전문인력과 일정한 공사기간의 확보가 되어야 하지만, 일반적인 경사 슬라브시공과 달리 추가적으로 한식 지붕 물매와 각종 마루곡선(용마루곡, 내림마루곡, 귀마루곡, 앙곡, 안허리곡선)이 반영되어져야 한다. 물론, 처마서까래(장연)의 경사조절과 주심도리의 높낮이 조절, 기와잇기마감에서 어느 정도 곡선과 물매의 조절이 가능하나, 근본적으로 경사슬라브의 물매는 잡혀져야 한다.
이러한 한식 콘크리트 슬라브는 물량면에서나 인력 투입면에서 일반 평슬라브 보다 2배이상 더 소요되는 문제점이 발생되며, 이러한 증가된 물량으로 인하여 지붕 자체 하중이 가중되는 문제점도 수반하게 된다.
이러한 지붕 물매나 공정의 문제는 지붕부 마감시공에서도 계속적으로 가중되며, 지붕부 마감시공중 적심설치공정과 보토깔기시공은 지붕 물매와 곡선을 잡기 위한 추가적인 이중 공정으로 보토량과 적심량에 의한 하중의 편심과 가중만 더할 뿐이다. 즉, 철근 콘크리트 공법이 곡선을 표현하기에는 경직성이 있어서 구조적인 측면이나 건축비, 공기면에서 불리한 점이 많다.
처마부 시공에 있어서, 지붕부 한식 목조시공단계는 전통 목조건축시공단계와 동일하게 제재, 치목, 조립의 과정을 진행하여야 한다.
따라서, 전통 건축시공단계에서 처럼, 원목 재료비, 제재비, 고도의 숙련된 전통 한식 목수의 수작업인 치목, 조립 방법이 수반되어야 하며, 이에 따른 인건비도 수반되어야 한다. 또한, 전통 한식작업공정이 매우 복잡하고 공사기간이 길다는 문제점을 여전히 내포하고 있다.
합각부 시공에 있어서, 종래 기술에서의 합각부는 얇은 목재널로 마감됨으로 인해 외부 자연환경에 직접적으로 노출됨으로써 목재의 변형과 바램으로 인하여 내구성과 건축미관측면에서 불리하다고 할 수 있다. 또한, 공정상으로도 소규모부분임에도 불구하고 작업공정이 복잡하고 공사기간이 길어 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 건축물 벽체부 의장 시공단계에 있어서, 이 단계는 철근콘크리트 구조로 된 기둥과 보 등의 건물 외부 벽면에 한식 목부자재를 제재, 치목, 조립, 결구하는 단계이다. 이 공정에서 종래 기술의 문제점은 먼저, 목재가 건조되면서 콘크리트 벽면과 한식 처짐목부재 사이 틈이 생기는 재료 분리현상이 발생되는 것이다. 그 다음으로는 한식 치장목부재를 콘크리트 벽면에 결구, 부착하는 측면에서 두꺼운 목부재의 경우는 앙각볼트로 결구부착하고, 다소 얇은 판재의 경우는 얇은 강판을 잇대고 콘크리트 못으로 고정하는 방법을 사용함으로 인해 시공하기가 어렵고, 고도의 숙련된 전통 한식목수가 필요하게 되므로, 인건비가 많이 추가되고 가설물설치비용도 추가적으로 발생되는 문제가 있다.
전통사회가 만들어낸 시대적 산물이자 고유한 미학을 담고 있는 한옥은 효율과 경제성을 최고의 가치로 삼는 합리주의, 성능과 편의를 최우선으로 추구하는 기능주의, 지역적 전통을 부정하고 보편적 미학을 지향하는 국제화 시대를 맞고 있는 지금 사라진 옛것을 되살리려는 전통주의적 태도와 비현실성으로 말미암아 지속성을 갖지 못할 것이라는 국제주의의 성격을 띠는 현실에서 철근콘크리트와 철골을 전통목조건축과 어떻게 융합해야 하는 가에 대한 거시적인 고민이 부족한 것 같다.
그렇다면 이러한 건축재료융합의 방향은 옛것을 되살리려는 전통주의적 접근과 국제주의의 성격을 띠는 현실이 양자의 우수성을 채용하여 담아야 한다는 점이다.
먼저 전통적인 입장에서는 한국적 아름다움과 분위기를 창출하기 위한 한국전통건축의 비례체계와 모듈을 주간(住間과 주고(住高), 입면비례, 각종 지붕마루곡, 건축목구조의 직경 등에 적용한 거시(巨視)적인 미(美)와 세 살문, 꽃살문 등의 문장식과 보아지, 보머리, 초가지 등의 초각과 난간 등에 다양한 장식을 첨가한 미시(微視)적인 미(美), 이 모두를 담고 있어야만 한다는 점이고 국제주의의 성격을 띠는 현실을 담기위해서는 합리적인 구조설계 문제, 내구성 문제, 전기설비 문제, 냉난방시설 등의 설치, 단열, 방습, 높은 건축비 등의 제반문제를 해결하는 방향으로 진화되어야 한다는 것을 충분히 고민해야 할 것이다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 철골 구조물을 갖는 현대형 한옥에 따른 문제점을 해결하기 위하여, 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 적용한 철골구조체와, 상기 철골구조체 외부로 노출되게 감소된 하중으로 복합단열재와 목재각재를 형강에 설치한 지붕 마감부, 일체형 부재로 형성된 처마부 및 철구조체에 전통건축의장의 목부재를 간편하게 결합시켜 형성된 벽체부를 포함하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 적용하여 철골구조체를 형성하고, 상기 철골구조체 외부로 노출되는 지붕부의 마감부를 형강과 목재각재로 이루어진 지붕틀에 복합단열재와 목재각재를 설치하는 건식공법으로 지붕의 하중 경감과 단열을 보강하며, 합각부를 징크나 아연도금강판등의 소재로 보강하여 일체형으로 제작하여 집부사를 설치하지 않고 철골부에 부착하여 공정을 단순화하고, 처마부의 요소들을 일체형 부재로 형성하여 지붕부철골에 부착하여 처마부 시공을 단순화하며, 구체부(벽체부)를 전통건축의장대로 맞추고 결구함에 있어 틈막이재를 미리 제작하여 목부재 부착시 철골구조체와 부착되는 목부재 모서리면에 부착시키고 철골구조체면과 목부재를 조인트부재로 결합시켜 재료의 분리 현상을 방지하도록 개선된 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 철골구조체와 한식지붕 및 건축물 벽체부(구체부)를 포함하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용하여 건축한 하이브리드 한옥에 있어서, 상기 철골구조체에는 기둥높이(주고), 지붕높이, 벽체높이, 내외출목길이의 비, 용마루곡, 내림마루곡, 귀마루곡, 안허리곡, 앙곡, 물매 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경에 대한 한국 전통건축의 비례체계와 모듈이 적용되며, 마감부, 합각부, 처마부를 포함하는 한식 지붕의 마감부는 철골구조체에 지붕부 철골와 복합단열재 및 목재각재틀이 설치되고, 기와형 마감재가 설치되어 형성된 것을 특징으로 하여 구성된다.
상기 한식 지붕은 목기연개판, 목기연, 및 아연도강판과 동판에서 선택된 소재의 풍판, 박공 및 쫄대의 일체형부재가 조립된 합각부와 일반기와와 장식기와가 조립되어 형성된다.
상기 일반기와와 장식기와는 한국적인 지붕곡선의 미를 갖게 지붕을 형성하도록 동판, 아연, 아연도금강판에서 선택된 소재를 일체형으로 형성된 기와이고, 용두, 잡상의 장식기와 양상도회로 장식마감된다.
상기 복합단열재는 OSB(Oriented Strand Board)들 사이에 경질우레탄보드 단열판이 제공된 구조로 될 수 있다.
상기 합각부는 박공, 목기연, 목기연개판, 풍판을 아연도금강판 소재로 일체형으로 집부사 없이 철골부에 부착되어 형성될 수 있다.
상기 처마부는 당골막이, 연개판, 초매기, 착고, 부연개판, 이매기, 연함이 일체로 형성된 일체형 부재를 지붕부 철골에 부착한 것에 부연과 연목이 부착되어 형성된다.
한식 목부재를 철골구조체에 부착, 고정시키도록 철골구조체에 부착고정되는 숫 조인트와, 한식 목부재인 부연, 연목의 배면(철골구조체와의 부착면)에 매설되고 상기 숫 조인트가 삽입되는 암 조인트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 건축물 벽체부(구체부)는, 기둥의 목부재와 철구조체 사이의 틈에 플라스틱재나 아크릴, ABS, 폴리카보네이트, 스테인레스, 알루미늄, 내연강판, 금속판넬 중에서 선택된 어느 하나로 미리 제작된 틈막이재를 목부재 부착시 철구조체와 부착되는 목부재 모서리면에 부착시켜 구성된다.
상기 건축물 벽체부(구체부)는, 철골구조체 면에 한식의 목부재를 원활하게 부착하도록 철골구조체에 부착고정된 숫 조인트와, 기둥의 배면(철골구조체와의 부착면)에 매설되고 상기 숫 조인트가 삽입고정되는 암 조인트를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 암조인트는 양측에 환형부분이 형성되고, 각 환형부분 내측에 제공되는 베어링이 그 외측에 제공되는 스프링에 의해 탄성적으로 지지되며, 상기 숫 조인트는 양측에 원기둥부분이 형성되어, 숫 조인트의 원기둥부분이 암 조인트의 환형부분에 삽입되어 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 철구조물과 전통 목조건축기법을 혼용하여 건축한 하이브리드 한옥 건축방법은, 철골구조체와, 한식지붕 및 건축물 벽체부(구체부)를 포함하는 철구조물과 전통 목조건축기법을 혼용하여 건축한 하이브리드 한옥 건축방법에 있어서,
상기 철골구조체는 기둥높이(주고), 지붕높이, 벽체높이, 내외출목길이의 비, 용마루곡, 내림마루곡, 귀마루곡, 안허리곡, 앙곡, 물매 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경에 대한 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 적용하여 형성하며,
상기 한식 지붕 시공단계는 마감부, 합각부, 처마부 시공을 포함하고,
상기 한식 지붕 마감부 시공은 지붕부 철골와 복합단열재 및 목재각재틀을 철골구조체에 순차적으로 설치하고, 기와형 마감재를 설치하는 건식공법으로 수행하는 것을 특징으로 하여 구성된다.
상기 한식 지붕 시공단계의 합각부와 처마부 시공은 목기연개판, 목기연, 및 아연도강판과 동판에서 선택된 소재의 풍판, 박공 및 쫄대의 일체형부재가 조립된 합각부 및 장식기와를 설치하여 건식의 공장제작의 조립식 시공법으로 시공한다.
상기 기와형 마감재는 한국적인 지붕곡선의 미를 갖게 지붕을 형성하도록 동판, 아연, 아연도금강판의 강판 소재 일체형 기와로 형성되며, 상기 기와형 마감재에 용두, 잡상의 장식기와 양상도회로 장식마감하여 지붕 시공을 수행한다.
상기 처마부 시공은 당골막이, 연개판, 초매기, 착고, 부연개판, 이매기, 연함이 일체로 형성된 일체형 부재를 지붕부 철골에 부착한 것에 추녀, 사래, 부연, 연목을 부착하여 수행된다.
본 발명에 따라, 상기 철골구조체 시공단계에서 철구조체를 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 기둥높이(주고), 지붕높이, 벽체높이, 내외출목길이의 비, 용마루곡, 내림마루곡, 귀마루곡, 안허리곡, 앙곡, 물매 등 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경 등에 적용하여 한국 전통건축의 균제미를 얻을 수 있고, 복합단열재를 철구조물에 결합하여 지붕을 경량화하여 종래 철근콘크리트 구조물 한옥에서의 습식 공법으로 인해 발생되는 공기 지연문제와, 거푸집등 가설물 설치비용 증가 등의 문제를 해소하고, 이에 따른 일련의 인건비도 줄일 있고, 건축 평면 및 단면 계획상의 한계를 극복하고 긴 경간(long span)의 내부 기둥이 없는 현대식의 다양한 건축물에 합리적으로 적용될 수 있고, 전통 건축의장 마감공정 작업이 간편해지며, 합각부를 박공, 목기연, 목기연개판, 풍판 등을 아연이나 아연도금강판 등의 소재를 보강하여 일체형으로 제작하여 집부사를 설치하지 않고 철골부에 부착하여 시공 공정을 간단하게 하며, 처마부 시공 공정이 획기적으로 간소화되고, 고층 건물에도 쉽게 작업할 수 있게 되며, 전통 목조 건축시공단계인 제재, 치목, 조립의 과정이 크게 감소되어 원목 재료비, 제재비, 고도의 숙련된 전통 한식 목수의 수작업 인건비를 절감할 수 있으며, 암수 조인트로 한식 기둥 목부재 설치 위치에 맞게 미리 철골구조체에 목부재를 부착, 고정시킴으로써 숙련된 전통 한식 목수의 역할이 필요없게 되며, 결구와 부착 작업시간도 단축할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법이 적용된 한옥의 철골구조물의 개략적인 평면도.
도 2는 도 1의 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 일반적인 현대식 철골구조물에 한옥 처마를 설치한 예를 개략적으로 보여주는 측면도.
도 4는 본 발명에 따라 고층의 현대식 철골구조물 건축물 베란다에 한식 정자를 시공한 예를 개략적으로 보여주는 종단면도.
도 5는 고층의 현대식 철골구조물 건축물 베란다에 한식처마와 정자가 시공된 도 4의 개략적인 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 철골구조체에 지붕을 시공한 것을 보여주는 개략적인 부분단면도.
도 7은 본 발명에 따른 목기연개판, 목기연, 및 아연도강판 또는 동판으로 풍판, 박공 및 쫄대의 일체형부재가 조립되는 합각부의 개략적인 분해사시도.
도 8은 본 발명에 따라 당골막이, 연개판, 초매기, 착고, 부연개판, 이매기, 연함 등이 일체로 형성된 일체형 부재를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 9는 도 8의 지붕부 철골에 결구된 일체형 부재와, 일체형 부재에 부착된 연목과 부연을 나타낸 개략적인 단면도.
도 10은 도 8의 지붕부 철골에 결구된 일체형 부재와, 일체형 부재에 부착된 추녀와 사래를 나타낸 개략적인 단면도.
도 11은 본 발명의 건축물 벽체부 시공에 따라 기둥, 창방, 초익공쇠서, 소로, 주두, 장혀, 보머리, 주심도리 등이 결구된 것을 보여주는 측면도.
도 12는 도 11의 건축물 벽체부 시공에서 기둥과 철골 사이의 틈막이를 보여주는 부분단면도.
도 13은 금속 소재의 암수 조인트로 철골구조체와 기둥을 결구한 것을 보여주는 단면도.
도 14는 도 13의 암수 조인트의 분해 사시도.
도 2는 도 1의 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 일반적인 현대식 철골구조물에 한옥 처마를 설치한 예를 개략적으로 보여주는 측면도.
도 4는 본 발명에 따라 고층의 현대식 철골구조물 건축물 베란다에 한식 정자를 시공한 예를 개략적으로 보여주는 종단면도.
도 5는 고층의 현대식 철골구조물 건축물 베란다에 한식처마와 정자가 시공된 도 4의 개략적인 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 철골구조체에 지붕을 시공한 것을 보여주는 개략적인 부분단면도.
도 7은 본 발명에 따른 목기연개판, 목기연, 및 아연도강판 또는 동판으로 풍판, 박공 및 쫄대의 일체형부재가 조립되는 합각부의 개략적인 분해사시도.
도 8은 본 발명에 따라 당골막이, 연개판, 초매기, 착고, 부연개판, 이매기, 연함 등이 일체로 형성된 일체형 부재를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 9는 도 8의 지붕부 철골에 결구된 일체형 부재와, 일체형 부재에 부착된 연목과 부연을 나타낸 개략적인 단면도.
도 10은 도 8의 지붕부 철골에 결구된 일체형 부재와, 일체형 부재에 부착된 추녀와 사래를 나타낸 개략적인 단면도.
도 11은 본 발명의 건축물 벽체부 시공에 따라 기둥, 창방, 초익공쇠서, 소로, 주두, 장혀, 보머리, 주심도리 등이 결구된 것을 보여주는 측면도.
도 12는 도 11의 건축물 벽체부 시공에서 기둥과 철골 사이의 틈막이를 보여주는 부분단면도.
도 13은 금속 소재의 암수 조인트로 철골구조체와 기둥을 결구한 것을 보여주는 단면도.
도 14는 도 13의 암수 조인트의 분해 사시도.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥을 그 건축방법을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥은 크게 한국 전통 건축의 비례체계와 모듈을 적용한 철골구조체 시공단계와, 한식지붕의 공사단계 및 건축물 벽체부(구체부) 의장의 시공단계들에 의해 건축된다.
한국 전통 건축의 비례체계와 모듈을 적용한 철골구조체
상기 철골구조체의 시공단계는 철골구조체를 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 적용한 강구조의 미학적 전통건축 구조체를 형성하도록 설계하고 시공하는 것이다.
여기서 "한국 전통건축의 비례체계"는 현존하는 한국 전통 목조건축들간의 관계를 비교분석하여, 목부재 모듈과 비례체계 분석자료를 근거로 설계한 것으로, 건축물의 균제미를 도출하고자 하는 것이다.
이것은 건축구조, 의장 계획시 건물의 성격과 위계, 용도, 주변지세 등에 따라 도 1과 2에 개략적으로 도시된 건물 철골구조체에 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 주간과, 기둥높이(주고), 지붕높이, 벽체높이, 내외출목길이의 비, 용마루곡(1), 내림마루곡(2), 귀마루곡(3), 안허리곡(4), 앙곡(5), 물매(6) 등 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경 등에 적용한다.
또한, 한국적 아름다움과 분위기를 창출하기 위한 의장상의 미적요소 용마루곡, 내림마루곡 등, 각종 마루 곡선과 선자연공법이 적용되어 앙곡(5)과 안허리곡(4)이 조화를 이루어 전통건축의 아름다움을 돋보이게 하고, 도면에 도시되지 않은 세살문, 꽃살문 등의 문장식과 보아지, 보머리, 초가지 등의 초각과 난간 등에 다양한 장식을 첨가하여 한국적인 미를 구현한다.
도 3과 같이, 고층의 현대식 건물 베란다에 상층의 H빔(7)과 하층의 H빔(8) 사이에 철골구조물(9)을 설치하고 한식의 처마(10)를 시공하거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 고층의 현대식 베란다의 H빔(11) 위에 철골구조물(12)을 설치하고 처마와 사모정(13)을 시공할 수도 있다.
또한, 도 5에 평면도로 개략적으로 도시된 바와 같이, 현대식 건물의 베란다(15)에 한식 처마부(16) 및 지붕(17) 적용한 사모정자를 시공할 수도 있다.
이로써, 종래 철골구조물 한옥에서의 습식 공법으로 인해 발생되는 공기 지연문제와, 거푸집등 가설물 설치비용 증가 등의 문제를 해소하고, 이에 따른 일련의 인건비도 줄일 있고, 건축 평면 및 단면 계획상의 한계를 극복하고 긴 경간(long span)의 내부 기둥이 없는 현대식의 다양한 건축물에 합리적으로 적용될 수 있는 구조 설계를 하게 되고, 전통 건축의장 마감공정 작업이 간편해진다.
한식 지붕
한식 지붕은 한식 철골구조체 외부로 노출되는 지붕부를 전통 건축의장대로 맞추고 결구하는 건축혼용공법으로 시공된다. 이러한 한식 지붕공사단계는 한식 지붕 마감부, 합각부, 처마부 시공의 3부분으로 구분된다.
한식 지붕 마감부 시공은 도 6에 도시된 바와 같이, 예를들어 각형 철강(18)과 복합단열재(20), 목재각재틀(19)을 철골구조체(21)에 순차적으로 설치하고, 기와형 마감재(22)를 설치하고, 도 7에 도시된 목기연개판(23), 목기연(24), 및 아연도강판 또는 동판으로 풍판, 박공 및 쫄대의 일체형부재(25)가 조립된 합각부 및 장식기와 설치를 수행하여 건식의 공장제작의 조립식 시공법으로 시공함으로써, 지붕의 하중을 경감시키면서 단열시스템을 우수하게 처리한다.
상기 복합단열재(20)는 예를들어 OSB(Oriented Strand Board)들 사이에 경질우레탄보드 단열판이 제공된 구조의 것을 사용할 수 있다.
이렇게 지붕의 하중을 줄이기 위해 복합단열재를 이용한 건식공법으로 동판, 아연, 아연도강판 등의 다양한 소재의 일체형 기와 소재로 지붕을 형성하고 막새문양, 조명시설을 내장한 플라스틱 소재의 (용두, 잡상 등의) 치장기와와 양상도회를 이용하여 장식함으로써 지붕하중을 경감시킬 수 있고, 시공비 절감과 공사기간 단축 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 건축물과의 자유로운 융합을 도출할 수 있으며, 한국적인 지붕곡선의 미를 구현하여 독특한 세련미를 발산하는 건축물을 건조할 수 있게 된다.
고층의 현대식 건물에 상기 한식 지붕 마감부 시공을 이용하면, 상기한 건식공법에 동판, 아연, 아연도금강판 등의 강판 소재 일체형 기와로 지붕을 형성하고 용두, 잡상 등의 장식기와와 양상도회로 장식마감함으로써 한국적인 지붕곡선의 미를 구현할 수 있게 된다. 또한, 상기 동판이나 아연도강판등을 기와형으로 제작할 수도 있다.
상기 합각부는, 종래 집부사, 풍판, 박공, 목기연, 목기연개판 순으로 짜맞추는 공정을 거치는 시공에 의해 형성되나, 본 발명에서는 박공, 목기연, 목기연개판, 풍판 등을 아연이나 아연도금강판 등의 소재를 보강하여 일체형으로 제작하여 집부사를 설치하지 않고 철골부에 부착하는 방법을 사용하여 공정을 간단하게 한다.
이로써, 소규모 작업 부분임에도 작업효율이 떨어지는 문제와 얇은 목재마감으로 인해 외부의 자연환경에 직접적으로 노출됨으로 인해 목부재의 변형과 바램으로 인해 내구성과 건축 미관측면에서의 불리한 문제가 해결된다.
또한, 처마부의 시공은, 본래 한식 목조시공에서 가장 시공이 어렵고 공사기간이 가장 많이 소요되는 공정중 하나이다. 즉, 추녀, 장연, 초매기, 갈모산방, 단연, 선자연, 연개판, 선자연개판, 사래, 부연, 이매기, 선자부연, 부연개판, 당골막이 순으로 매우 복잡하고 고도의 기술이 요구되는 한식 목조시공공정이다.
이러한 처마부 시공을 본 발명에서는 도 8에 도시된 당골막이(27), 연개판(28), 초매기(29), 착고(30), 부연개판(31), 이매기(32) 등이 일체로 형성된 일체형 부재(33)를 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 지붕부 철골(34)에 부착한 것에 부연(36), 연목(35)과 사래(37), 추녀(38)를 부착한다.
또한, 철골구조체 면에 한식의 목부재를 원활하게 부착하기 위하여 본 발명에서는 도 9에 도시된 바와 같이 금속 소재의 암수 조인트(40,41)를 제작하고, 숫 조인트(41)는 철골구조체(33)에 부착고정시키고, 암 조인트(40)는 한식 목부재인 부연(36), 연목(35), 사래(37), 추녀(38)의 배면(철골구조체와의 부착면)에 매설한다. 상기 숫 조인트는 한식 목부재 설치 위치에 맞게 미리 철골구조체에 부착, 고정시킴으로써 숙련된 전통 한식 목수의 역할이 필요없게 되며, 결구와 부착 작업시간도 단축할 수 있게 된다. 또한, 작업가설물 설치도 안전하고 간편하게 처리할 수 있게 된다.
이로써, 처마부 시공 공정이 획기적으로 간소화되고, 고층 건물에도 쉽게 작업할 수 있게 된다. 또한, 전통 목조 건축시공단계인 제재, 치목, 조립의 과정이 크게 감소된다. 즉, 원목 재료비, 제재비, 고도의 숙련된 전통 한식 목수의 수작업 인건비를 절감할 수 있으며, 이 부분의 한식 작업 공정이 매우 복잡하고 정밀한 기술이 요구되어 시공기간이 길어지는 문제점을 획기적으로 해소할 수 있게 된다.
건축물 벽체부 외장
건축물 벽체부 외장은 한식 철구조체의 외부 벽면에 한식 목부재를 제재, 치목, 조립, 결구, 부착하는 단계로 시공된다.
먼저, 건축물 벽체부 시공은 도 11에 도시된 바와 같이 기둥(50), 창방(51), 초익공쇠서(52), 소로(53), 주두(54), 장혀(55), 보머리(56), 주심도리(57)의 순으로 결구된다. 종래 이 단계의 시공에서 발생되는 문제점은 목재가 건조되면서 철구조체와 한식 목부재 사이의 틈이 생기는 재료분리 현상으로 인하여 발생된다. 한식 목부재는 함수율이 70~80%선에서 조립하게 되어 건물이 건축된 다음에도 건조를 계속하게 되는데 만약 치목한 목부재를 100% 인공건조시키는 경우 목재 본연의 성질에 의해 갈라짐이 심하게 된다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 도 12에 도시된 바와 같이 기둥(50)의 목부재와 철구조체(60) 사이의 틈(61)을 미리 틈막이재(62)를 제작하여 목부재 부착시 철구조체와 부착되는 목부재 모서리면에 부착시킨다. 이를 위해, 플라스틱재나 아크릴, ABS, 폴리카보네이트, 스테인레스, 알루미늄, 내연강판, 금속판넬등의 소재로 제작하되 건축 디자인 측면에서 색상과 재질을 선정하여 사용한다.
또한, 철골구조체 면에 한식의 목부재를 원활하게 부착하기 위하여 본 발명에서는 도 13과 14에 도시된 바와 같이 금속 소재의 암수 조인트(40,41)를 제작하고, 숫 조인트(41)는 철골구조체(33)에 부착고정시키고, 암 조인트(40)는 기둥(50)의 배면(철골구조체와의 부착면)에 매설한다.
상기 암조인트(40)는 양측에 환형부분(42)이 형성되고, 각 환형부분 내측에는 베어링(44)이 제공되며 스프링(43)에 의해 탄성적으로 지지됨으로써, 상기 환형부분(42)에 숫 조인트(41)의 양측에 대응되게 형성된 원기둥부분(45)이 삽입되어 결합된다.
상기 숫 조인트는 한식 기둥 목부재 설치 위치에 맞게 미리 철골구조체에 부착, 고정시킴으로써 숙련된 전통 한식 목수의 역할이 필요없게 되며, 결구와 부착 작업시간도 단축할 수 있게 된다. 또한, 작업가설물 설치도 안전하고 간편하게 처리할 수 있게 된다.
1 : 용마루곡 2 : 내림마루곡
3 : 귀마루곡 4 : 안허리곡
5 : 앙곡 6 : 물매
19 : 목재각재틀 20 : 복합단열재
21 : 철골구조체 22 : 기와형 마감재
23 : 목기연개판 24 : 목기연
27 : 당골막이 28 : 연개판
29 : 초매기 30 : 착고
31 : 부연개판 32 : 이매기
33 : 일체형 부재 34 : 지붕부 철골
35 : 연목 36 : 부연
37 : 사래 38 : 추녀
40 : 암조인트 41 : 숫 조인트
51 : 기둥 60 : 철골구조체
61 : 틈 62 : 틈막이재
3 : 귀마루곡 4 : 안허리곡
5 : 앙곡 6 : 물매
19 : 목재각재틀 20 : 복합단열재
21 : 철골구조체 22 : 기와형 마감재
23 : 목기연개판 24 : 목기연
27 : 당골막이 28 : 연개판
29 : 초매기 30 : 착고
31 : 부연개판 32 : 이매기
33 : 일체형 부재 34 : 지붕부 철골
35 : 연목 36 : 부연
37 : 사래 38 : 추녀
40 : 암조인트 41 : 숫 조인트
51 : 기둥 60 : 철골구조체
61 : 틈 62 : 틈막이재
Claims (16)
- 철골구조체와 한식지붕 및 건축물 벽체부(구체부)를 포함하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용하여 건축한 하이브리드 한옥에 있어서,
상기 철골구조체에는 기둥높이(주고), 지붕높이, 벽체높이, 내외출목길이의 비, 용마루곡(1), 내림마루곡(2), 귀마루곡(3), 안허리곡(4), 앙곡(5), 물매(6) 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경에 대한 한국 전통건축의 비례체계와 모듈이 적용되고,
마감부, 합각부, 처마부를 포함하는 한식지붕의 마감부는 철골구조체(21)에 지붕부 철골(34)과 복합단열재(20) 및 목재각재틀(19)이 설치되고, 기와형 마감재(22)가 설치되어 형성되며,
한식 목부재를 철골구조체에 부착, 고정시키도록 철골구조체에 부착고정되는 숫 조인트(41)와, 한식 목부재 또는 기둥(50)의 배면(철골구조체와의 부착면)에 매설되고 상기 숫 조인트(41)가 삽입고정되는 암 조인트(40)를 포함하되,
상기 암 조인트(40)는 양측에 환형부분(42)이 형성되고, 각 환형부분 내측에 제공되는 베어링(44)이 그 외측에 제공되는 스프링(43)에 의해 탄성적으로 지지되며, 상기 숫 조인트(41)는 양측에 원기둥부분(45)이 형성되어, 숫 조인트(41)의 원기둥부분(45)이 암 조인트(40)의 환형부분(42)에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 제 1항에 있어서,
상기 한식 지붕은 목기연개판(23), 목기연(24) 및 아연도강판과 동판에서 선택된 소재의 풍판, 박공 및 쫄대의 일체형부재(25)가 조립된 합각부와 장식기와가 조립되어 형성된 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 제 2항에 있어서,
상기 장식기와는 한국적인 지붕곡선의 미를 갖게 지붕을 형성하도록 동판, 아연, 아연도금강판에서 선택된 소재를 일체형으로 형성된 기와이고, 용두, 잡상의 장식기와 양상도회로 장식마감된 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 제 1항에 있어서,
상기 복합단열재(20)는 OSB(Oriented Strand Board)들 사이에 경질의 단열판이 제공된 구조인 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 제 1항에 있어서,
상기 합각부는 박공, 목기연, 목기연개판, 풍판을 아연도금강판 소재로 일체형으로 집부사 없이 철골부에 부착되어 형성된 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 제 1항에 있어서,
상기 처마부는 당골막이(27), 연개판(28), 초매기(29), 착고(30), 부연개판(31), 이매기(32), 연함이 일체로 형성된 일체형 부재(33)를 지붕부 철골(34)에 부착한 것에 부연(36)과 연목(35), 사래(37), 추녀(38)가 부착되어 형성된 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 제 1항에 있어서,
상기 암 조인트(40)는 한식 목부재인 부연(36), 연목(35), 사래(37), 추녀(38)의 배면(철골구조체와의 부착면)에 매설되는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 제 1항에 있어서,
상기 건축물 벽체부(구체부)는, 기둥(50)의 목부재와 철구조체(60) 사이의 틈(61)에 플라스틱재나 아크릴, ABS, 폴리카보네이트, 스테인레스, 알루미늄, 내연강판, 금속판넬 중에서 선택된 어느 하나로 미리 제작된 틈막이재(62)를 목부재 부착시 철구조체와 부착되는 목부재 모서리면에 부착시킨 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥.
- 삭제
- 삭제
- 철골구조체와, 한식지붕 및 건축물 벽체부(구체부)를 포함하는 철구조물과 전통 목조건축기법을 혼용하여 건축한 하이브리드 한옥 건축방법에 있어서,
상기 철골구조체는 기둥높이(주고), 지붕높이, 벽체높이, 내외출목길이의 비, 용마루곡(1), 내림마루곡(2), 귀마루곡(3), 안허리곡(4), 양곡(5), 물매(6) 각부의 입면 비례, 합각의 위치 및 건축목구조의 직경에 대한 한국 전통건축의 비례체계와 모듈을 적용하여 형성하며,
상기 한식 지붕 시공단계는 마감부, 합각부, 처마부 시공을 포함하고,
상기 한식 지붕 마감부 시공은 지붕부 철골(34)와 복합단열재(20) 및 목재각재틀(19)을 철골구조체(21)에 순차적으로 설치하고, 기와형 마감재(22)를 설치하는 건식공법으로 수행하며,
철골구조체에 부착고정되는 숫 조인트(41)와, 한식 목부재 또는 기둥(50)의 배면(철골구조체와의 부착면)에 매설되고 상기 숫 조인트(41)가 삽입고정되는 암 조인트(40)를 이용하여 한식 목부재 또는 기둥을 철골구조체에 부착, 고정시키되,
상기 암 조인트(40)는 양측에 환형부분(42)이 형성되고, 각 환형부분 내측에 제공되는 베어링(44)이 그 외측에 제공되는 스프링(43)에 의해 탄성적으로 지지되며, 상기 숫 조인트(41)는 양측에 원기둥뿐(45)이 형성되어, 숫 조인트(41)의 원기둥부분(45)이 암 조인트(40)의 환형부분(42)에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 한식 지붕 시공단계의 합각부와 처마부 시공은 목기연개판(23), 목기연(24), 및 아연도강판과 동판에서 선택된 소재의 풍판, 박공 및 쫄대의 일체형부재(25)가 조립된 합각부 및 장식기와를 설치하여 건식의 공장제작의 조립식 시공법으로 시공하는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 기와형 마감재는 한국적인 지붕곡선의 미를 갖게 지붕을 형성하도록 동판, 아연, 아연도금강판의 강판 소재 일체형 기와로 형성되며, 상기 기와형 마감재에 용두, 잡상의 장식기와 양상도회로 장식마감하여 지붕 시공을 수행하는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 합각부는 박공, 목기연, 목기연개판, 풍판을 아연도금강판 소재로 일체형으로 집부사 없이 철골부에 부착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 처마부 시공은 당골막이(27), 연개판(28), 초매기(29), 착고(30), 부연개판(31), 이매기(32), 연함이 일체로 형성된 일체형 부재(33)를 지붕부 철골(34)에 부착한 것을 부연(36), 연목(35), 사래(37) 및 추녀(38)를 부착하여 수행되는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 건축물 벽체부(구체부) 시공단계에서, 기둥(50)의 목부재와 철구조체(60) 사이의 틈(61)에 플라스틱재나 아크릴, ABS, 폴리카보네이트, 스테인레스, 알루미늄, 내연강판, 금속판넬 중에서 선택된 어느 하나로 미리 제작된 틈막이재(62)를 목부재 부착시 철구조체와 부착되는 목부재 모서리면에 부착시키는 것을 특징으로 하는 철골구조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 건축방법.
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| KR1020160072745A KR101730460B1 (ko) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | 철골조물과 전통 목조건축기법을 혼용한 하이브리드 한옥 및 그러한 하이브리드 한옥의 건축방법 |
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