KR20210016597A - 경골목구조를 이용하는 목조주택의 모듈화 설계 방법 - Google Patents

경골목구조를 이용하는 목조주택의 모듈화 설계 방법 Download PDF

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Abstract

미리 결정된 마감선 기준 크기(d)를 한 변의 크기로 하는 장방형의 평면이며 높이가 상기 마감선 기준 크기(d)로 구성된 정육면체 공간인 기준 유닛(10)을 이용하되 적어도 2개의 기준 유닛(10)을 포함하며, 경골목구조에 따른 다수의 단위 외벽체(30)로 외벽을 구성하는 목조주택의 설계 방법에 있어서, (a) 다수의 상기 기준 유닛(10)을 가로, 세로, 또는 가로/세로로 연속적으로 배열하여 전체 평면을 결정하는 단계; (b) 상기 전체 평면의 전체 외벽을 상기 다수의 단위 외벽체(30)로 설정하는 단계; (c) 상기 다수의 상기 기준 유닛(10)의 각각의 모서리 중 상기 단위 외벽체(30)가 없는 모서리에 구조부재(20)를 둘 이상 배치하는 단계; (d) 상기 단위 외벽체(30) 중 적어도 하나에 나란하도록 구성된 하나 이상의 측벽을 포함하는 코어(40)를 설정하는 단계로서, 상기 측벽을 구성하는 복수의 스터드 중 적어도 일부가 상기 구조부재(20) 중 어느 하나가 되도록 형성된 코어(40)를 설정하는 단계; (e) 상기 설정된 코어(40)에 주방 및 화장실을 배치하는 단계; 및 (f) 상기 코어(40)에 인접하도록 계단실(50)을 배치하되, 상기 계단실(50)은 제 1 계단과 이에 연결된 계단참과 이에 연결된 제 2 계단을 포함하고. 상기 제 1 계단과 상기 제 2 계단의 진행방향은 반대이며, 상기 계단실(50)의 상기 제 1 계단과 상기 제 2 계단 사이에는 상기 구조부재(20) 중 다른 하나가 배치되도록, 상기 계단실(50)을 설정하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 외벽체(30)는 다수의 스터드로 이루어진 목조 프레임(31)과 OSB 패널부(32)를 포함하는, 목조주택의 모듈화 설계 방법을 제공한다.

Description

경골목구조를 이용하는 목조주택의 모듈화 설계 방법{Method of modular design for wooden housing using light weight wooden structure}
본 발명은 경골목구조를 이용하는 목조주택의 모듈화 설계 방법과, 이러한 방법에 따라 설계된 건축물을 시공하는 방법에 관한 것이다.
목조 건축 방식의 종류는 경골목구조(輕骨木構造), 중목구조(重木構造) 등 다양하다. 이중 경골목구조는 일정한 규격을 갖는 작은 나무 부재인 스터드(stud)를 좁은 간격으로 배치하고 합판과 같은 덮개를 사용하여 건축물의 구조부재를 구성한다. 덮개를 스터드 양쪽에 구성하고 그 사이에 단열재를 포함시킬 수 있어서 외벽으로 사용될 수 있다. 부재들은 못으로 연결된다. 최근 우리 나라에서 널리 사용되는 목구조 중 하나이나 전통적인 한옥 구조와는 다르며, 미국이나 캐나다 등 북미에서는 보편적으로 사용되는 공법이다.
경골목구조 목조주택의 건설은 현장 조립 우선으로 이루어지는 경우가 대부분이다. 목수와 같은 숙련된 전문 인력이 목재를 발주하고, 현장에서 직접 가공하면서 조립하여 작업한다. 그러나, 목조주택에 사용되는 스터드, 합판 등의 자재는 그 규격이 일정하게 정해져 있어서, 계획 없이 현장에서 작업하면 버려지는 부분이 상당히 많이 발생한다. 예컨대, 1000mm X 1000mm의 합판이 현장에서 필요해도 1220mm X 2440mm 규격의 합판을 구매하여야 하며, 남는 부분에 대한 면밀한 계획이 없다면 절반 이상의 합판이 버려진다. 이러한 문제는 목조주택의 모든 부분에서 발생하기 때문에 목조주택 공사 전체의 자재 손실(loss)이 상당히 커져서 공사 비용 증가를 야기한다.
더욱이, 목조주택에 필요한 모든 자재에 대해 현장에서 필요한 크기를 결정하고 발주하여 가공하는 과정을 거친다면 공사 기간의 증가와도 연결된다. 공사 기간의 증가 역시 인건비 증가로 인한 공사 비용의 증가를 야기한다.
또한, 현장 중심의 시공을 수행할 경우, 주택의 완성도는 전문 인력의 숙련도에 크게 의존한다. 숙련되지 못한 전문 인력이 주축이 되어 시공을 수행할 경우 자재비 및 인건비 증가로 인한 공사 비용의 증가, 공사 기간의 증가는 물론, 완공된 목조주택의 완성도 측면에서도 위험성을 내포하고 있다.
(비특허문헌1) 안국진, "일본 목조건축 설계자와 설계 경향," 대한건축학회 53/12, 2009, 32-37.
(비특허문헌2) 김홍식, "한국 목조건축의 건축현황," 건축역사연구 11/1, 2002, 112-125.
(비특허문헌3) 조소훈, 김종호, 김태진, "구조용 집성재를 적용한 다층 목조 구조물 설계," 대한건축학회 학술발표대회 논문집 37/1, 2017, 1053-1058.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
본 발명은, 목조주택에 있어서 정해진 규칙에 따라 규격화되고 모듈화된 목조주택을 제공함으로써, 자재비 감축과 전체 공사 기간 감축을 통하여 공사 비용이 감소됨은 물론, 전문 인력의 숙련도와 무관하게 균등하면서도 우수한 품질을 갖는 목조주택을 설계하기 위한 방법을 제공하고자 한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 미리 결정된 마감선 기준 크기(d)를 한 변의 크기로 하는 장방형의 평면이며 높이가 상기 마감선 기준 크기(d)로 구성된 정육면체 공간인 기준 유닛(10)을 이용하되 적어도 2개의 기준 유닛(10)을 포함하며, 경골목구조에 따른 다수의 단위 외벽체(30)로 외벽을 구성하는 목조주택의 설계 방법에 있어서, (a) 다수의 상기 기준 유닛(10)을 가로, 세로, 또는 가로/세로로 연속적으로 배열하여 전체 평면을 결정하는 단계; (b) 상기 전체 평면의 전체 외벽을 상기 다수의 단위 외벽체(30)로 설정하는 단계; (c) 상기 다수의 상기 기준 유닛(10)의 각각의 모서리 중 상기 단위 외벽체(30)가 없는 모서리에 구조부재(20)를 둘 이상 배치하는 단계; (d) 상기 단위 외벽체(30) 중 적어도 하나에 나란하도록 구성된 하나 이상의 측벽을 포함하는 코어(40)를 설정하는 단계로서, 상기 측벽을 구성하는 복수의 스터드 중 적어도 일부가 상기 구조부재(20) 중 어느 하나가 되도록 형성된 코어(40)를 설정하는 단계; (e) 상기 설정된 코어(40)에 주방 및 화장실을 배치하는 단계; 및 (f) 상기 코어(40)에 인접하도록 계단실(50)을 배치하되, 상기 계단실(50)은 제 1 계단과 이에 연결된 계단참과 이에 연결된 제 2 계단을 포함하고. 상기 제 1 계단과 상기 제 2 계단의 진행방향은 반대이며, 상기 계단실(50)의 상기 제 1 계단과 상기 제 2 계단 사이에는 상기 구조부재(20) 중 다른 하나가 배치되도록, 상기 계단실(50)을 설정하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 외벽체(30)는 다수의 스터드로 이루어진 목조 프레임(31)과 OSB 패널부(32)를 포함하는, 목조주택의 모듈화 설계 방법을 제공한다.
또한, 상기 상기 마감선 기준 크기(d)는 상기 목조 프레임(31)을 구성하는 스터드 및 상기 OSB 패널부(32)를 구성하는 OSB 패널 중 적어도 하나의 크기를 이용하여 미리 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 미리 결정된 마감선 기준 크기(d)를 이용하여 기준 유닛(10)을 마감선 기준으로 결정하고, 마감선 기준으로 결정된 기준 유닛(10)을 배열하여 평면을 설계한 후, 중심선을 기준으로 도면을 작성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목조 프레임(31)을 구성하는 스터드는 2” X 2N” 단면으로(여기서, N은 자연수), 길이는 6100mm 또는 3050mm이고, 상기 OSB 패널부(32)를 구성하는 OSB 패널의 크기는, 1220mm X 2440mm로 규격화되고, 상기 미리 결정된 마감선 기준 크기(d)는 3050mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 OSB 패널부(32) 1개에 소요되는 OSB 합판은 3장 1/8인 것이 바람직하다.
또한, 상기 OSB 패널부(32) 1개에 소요되는 OSB 합판은 3장 1/8인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기준 유닛(10)은, 천장 마감 위로 소정 높이의 공간을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (d) 단계 이후, (d1) 상기 코어(40)를 가로 또는 세로로 이동하여 다시 설정하되, 다시 설정된 코어(40)가 단위 외벽체(30) 중 일부와 구조부재(20) 중 어느 하나가 포함되도록 설정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (e) 단계 이후, (g) 상기 전체 평면에서 상기 코어(40)가 위치하지 않는 기준 유닛들에 거실 및 하나 이상의 방을 배치하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (f) 단계는, 상기 계단실(50)이 위치하는 기준 유닛에서 상기 계단실(50)의 계단 아래 공간에 1층의 다른 화장실(60)을 더 배치하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (f) 단계 이후, (h) 2층 공간에서, 상기 코어(40)에 상응하는 공간(40')에 또 다른 화장실을 더 배치하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (g) 단계 이후, (i) 2층 공간에서, 상기 거실에 상응하는 공간을 2층의 개방 공간으로 하고, 상기 거실에 상응하는 공간과 상기 코어(40)에 상응하는 상기 공간(40')을 제외한 공간에 방과 복도를 배치하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (a) 단계에서, 일면의 길이는 상기 마감선 기준 크기(d)이고 다른 일면의 길이는 상기 마감선 기준 크기(d)보다 작은 추가 모듈이 상기 전체 평면의 일 측면에 추가될 수 있으며, 상기 다른 일면의 크기는 상기 단위 외벽체(30)를 구성하는 합판의 크기에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
본 개시에 의한 다른 실시예에 따르면, 상기 목조주택의 모듈화 설계 방법에 따른 설계를 이용한 시공 방법으로서, (1) 상기 마감선 기준 크기(d)를 너비로 하고 미리 결정된 높이를 갖는, 경골목구조의 상기 단위 외벽체(30)를 미리 제조하는 단계; (2) 상기 주택 설계 방법에 따른 설계를 이용하여, 시공에 필요한 상기 단위 외벽체(30)의 총 개수를 결정하는 단계; 및 (3) 상기 (1) 단계에서 미리 제조된 상기 단위 외벽체(30) 중 상기 결정된 단위 외벽체(30)의 개수만큼을 시공 현장에 제공하여, 시공하는 단계를 포함하는 시공 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 설계 방법에 따라, 공사 기간이 크게 단축되고, 공사 비용이 감소되며, 작업 인력의 숙련도와 무관하게 균등하며 우수한 품질을 보유한 목조주택의 설계 및 시공이 가능하다.
경골목구조를 채택함으로써 외벽을 구성하는 단위 외벽체가 하중을 받는 역할을 수행하므로 중요한 부재가 되는데, 이러한 단위 외벽체를 규격화하여 우수한 품질로서 미리 준비할 수 있다. 준비된 단위 외벽체의 개수만 결정하여 발주하고, 현장에서는 이들을 이어주는 작업만을 수행함으로써, 공사 기간이 단축되고 품질이 균등하고 우수하다.
단위 외벽체는 OSB(oriented standard board) 합판을 3과 1/8장만 사용하게 되어 있다. 따라서, 수 개 내지 수십 개의 단위 외벽체를 발주할 경우 OSB 합판에서 총 발주량 중에 남는 부분은 1장 미만이거나 거의 없을 수 있다. 스터드(stud)의 경우도 마찬가지여서 총 발주량 중에 남는 부분은 1개 미만이거나 거의 없을 수 있다. 따라서, 종래 현장에서의 작업에 따라 수없이 발생하던 재료 손실을 실질적으로 없앨 수 있어서 공사 비용이 크게 감소한다.
경골목구조 외벽체에서 적절한 단열재를 선택하여 포함시킬 수 있다. 이 역시 사전 제작 방식으로 가능하며 모듈화가 가능하기에, 거주자가 원하는 방식의 단열 방식을 선택하면서도 숙련도의 경험 여부가 중요하지 않아, 기밀성이 우수하며 높은 품질의 목조 주택 설계 및 시공이 가능하다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 설계 방법의 기본 유닛과 그 마감선 기준 크기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 설계 방법의 1개의 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 설계 방법에 따른 모듈화 주택의 다양한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6의 예시에서 TYPE D에 따른 모듈화 주택을 설명하기 위한 구조 전개도이다.
도 8은 도 6의 예시에서 TYPE B에 따른 모듈화 주택을 설명하기 위한 외벽체의 전개도이다.
도 9는 본 발명에 따른 설계 방법을 그 순서에 따라 설명하기 위한 일 예시의 개념도이다.
도 10은 도 9에서 설명된 예시로서 TYPE B-1에 따른 모듈화 주택의 최종 설계 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 설계 방법을 설명하기 위한 다른 예시로서, TYPE B-2에 따른 모듈화 주택의 최종 설계 도면의 다른 예시이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 설계 방법을 설명하기 위한 다른 예시로서, TYPE B에 따른 모듈화 주택의 최종 설계 도면이다.
도 12c 및 도 12d는 본 발명에 따른 설계 방법을 설명하기 위한 다른 예시로서, TYPE C에 따른 모듈화 주택의 최종 설계 도면이다.
도 12e 및 도 12f는 본 발명에 따른 설계 방법을 설명하기 위한 다른 예시로서, TYPE D에 따른 모듈화 주택의 최종 설계 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 설계 방법을 개념도로서 도시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 설계 방법을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 모듈화 주택의 기본 개념과 마감선 기준 크기(d)를 설명한다. 본 발명에서는 스터드와 OSB 합판의 규격화된 표준 치수를 이용하여 최적의 마감선 기준 크기(d)를 설정하였고, 이를 기반으로 기본 유닛을 결정하고, 결정된 기본 유닛을 기반으로 주거 최소 단위인 모듈을 결정하였다. 목조주택의 기본적인 구조 등은 널리 알려진 기술인바 상세한 설명은 생략한다.
기본 유닛(10)의 한 변의 크기인 마감선 기준 크기(d)는 중심선 기준이 아닌 마감선을 기준으로 설정하였다는 것에 유의하여야 한다. 건축법에 따라 건축 도면은 중심선 기준으로 작성되어야 하지만(도 10, 11 및 12 참조), 본 발명은 마감선 기준 크기(d)를 마감선 기준으로 설정하는 것이 보다 합리적이고 효율적임을 확인하였다. 이는 아래에서 상세히 설명한다.
마감선 기준 크기(d)를 설명하기 위해, 스터드를 먼저 설명한다. 도 1은 스터드의 규격화된 표준 치수를 도시한다. 경골목구조 주택의 목조 프레임(31)을 구성하는 스터드는 그 치수가 규격화되어 있는데, 단면 크기를 기준으로 보면 2" X 2", 2" X 4", 2 X 6", 2" X 8", 2" X 10" 등이 있으며, 길이는 20"(6100mm) 또는 10"(3050mm)이다. 스터드의 단면 크기는 단열재의 종류와 양에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 수성연질우레탄폼을 단열재로서 선택할 경우 단위 외벽체(30), 다시 말해 목조 프레임(31)의 두께가 크지 않아도 되기 때문이다. 이 경우 2" X 6"의 스터드를 사용할 수 있는바, 여기서는 2" X 6" 단면의 10"길이 스터드를 사용하는 것을 가정한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단위 외벽체(30)에는 목조주택에서 스터드로 이루어진 목조 프레임(31)의 전후에 OSB 패널부(32)가 구비된다. OSB 패널부(32) 사이에 단열재, 흡음재 등의 기능성 부재가 위치한다. OSB 패널부(32)를 구성하는 OSB 합판의 치수 역시 규격화되어 있는데, 너비가 1220mm이고 높이는 2040mm이다.
본 발명에서는, 2" X 6" 단면의 10"길이 스터드를 사용함을 가정하기에, 스터드의 기준 규격과 OSB 합판의 기준 규격을 고려하여 마감선 기준 크기(d)를 3050mm으로 결정하였다.
마감선 기준 크기(d)는 기본 유닛(10)의 한 변의 길이가 된다. 즉, 기본 유닛(10)은 평면이 미리 결정된 마감선 기준 크기(d)를 한 변의 크기로 하는 장방형이며 높이가 마감선 기준 크기(d)인 공간으로 표현될 수 있다. 달리 표현하면, 기본 유닛(10)은 3050mm X 3050mm X 3050mm의 정육면체이다.
마감선 기준 크기(d)가 기본 유닛(10)의 공간 크기를 결정하므로, 마감선 기준 크기(d)에 따라 설계와 시공의 난이도, 주거자의 편리성은 물론 자재의 손실까지도 결정된다. 즉, 3050mm의 크기는 스터드와 OSB 합판의 규격을 통한 시공 난이도 조절을 위한 것임은 물론 자재 손실 최소화 및 주거 편의성 등을 모두 고려한 것이다. 구체적인 기술적 근거를 다음과 같이 설명할 수 있다.
첫째, 마감선 기준 크기(d)인 3050mm는 OSB 합판의 너비 관점에서는'2장 1/2'에 해당하는 것이고, 높이 관점에서는 '1장 1/4'에 해당하는 것이기 때문에 OSB 합판 손실이 최소화된다. 즉, OSB 합판의 너비와 높이를 조합하면, 2차원 넓이 관점에서는 기본 유닛(10)의 하나의 외벽체에 '3장 1/8'의 합판이 필요한 것으로 정리된다(도 2 참조). 기본 유닛(10)의 네 면에 모두 외벽체가 구비된다면 '12장 1/2'의 합판이 필요하다. 세 면에 외벽체가 두비된다면 '9장 3/8'의 합판이 필요하다. 최소 단위가 1/8이기 때문에, 목조주택 전체에 사용되는 OSB 합판의 총 발주량 기준으로 재료 손실이 1장 미만이거나 거의 없게 된다.
둘째, 외벽체의 높이 역시 마감선 기준 크기(d)여서, 하나의 스터드를 소정의 간격으로 다수 개 배열하여 목재 프레임(31)을 형성할 수 있기에, 스터드의 총 발주량 기준 재료 손실이 1장 미만이거나 거의 없을 수 있다(도 3 참조). 새로 방향뿐만 아니라 가로 방향으로도 마찬가지여서, 610mm 간격으로 배열할 경우 6개의 스터드로 정수 단위로 떨어진다.
셋째, 도 2에 도시된 바와 같이, 높이 역시 마감선 기준 크기(d)인 3050mm로 설정되기에 상부에 610mm의 추가 공간(즉, 내부 공간 기준 천장 마감 위의 공간)이 확보된다. 일반적인 목조주택에서 각종 배관은 바닥과 외벽을 따라 설치되며, 이를 위해 바닥 장선의 해당 부분을 배관 크기만큼 잘라내고 외벽에도 단열재를 제거하고 배관을 위치시키는 배관뚫기작업이 이루어진다. 배관뚫기작업은 현장에서 작업자에 의해 직접 수공으로 이루어지기에, 건축법의 허용 한계를 너머 비교적 큰 크기로 바닥 장선 또는 스터드 일부를 제거하고 배관이 설치될 수 있어서 구조적 안정성이 취약해진다. 또한, 외벽 일정 부분에 단열재 대신 배관이 위치하기에 해당 부분에서 결로가 발생하고 단열, 방음, 방풍 성능이 저하되며, 공사 기간이 증가하는 문제가 종종 발생하였다. 본 발명에 따르면, 상부에 확보된 610mm의 공간에 배관을 집약적으로 위치시킬 수 있다. 따라서, 배관뚫기작업 자체가 필요하지 않거나 최소화될 수 있어서, 전술한 문제점들이 모두 해결되면서 구조적 안정성이 증가하고 공기가 단축되고, 단열, 방음, 방풍 성능이 저하되지 않는다.
넷째, 주거를 가능하게 하는 최소 단위인 '모듈'은 2개의 기본 유닛(10)으로 구성할 수 있음을 고려한 것이다. 즉, 3050mm X 6100mm의 2개의 기본 유닛(10)이 하나의 모듈을 형성하게 하여, 주거(의식주)의 최소 단위를 형성할 수 있는 것이다(도 5 참조).
한편, 마감선 기준 크기(d)인 3050mm는 마감선을 기준으로 설정한 것이다(도 9a 참조). 건축법에서 규정하는 중심선 기준으로 보면 2945.5mm이다(도 7a, 8a 참조). 모든 건축 설계는 중심선을 기준으로 이루어진다. 중심선을 기준으로 설계한 후 마감선에 따른 목조 자재의 양을 다시 계산하여 스터드와 OSB 합판 자재를 발주하는 것이 일반적이다. 달리 표현하면, 중심선 기준 설계에는 목조 자재의 손실에 대한 고려가 거의 없다고 볼 수 있다. 하지만, 본 발명은 이러한 기존 설계의 패러다임을 바꾸어, 역으로 목조 자재의 규격 등을 종합 고려한 마감선 기준 크기(d)를 먼저 설정한 후, 중심선 기준으로 도면을 작성한 것이다. 이와 같은 단순한 변화만으로도 자재의 손실을 대폭 감소시킬 수 있으며, 중심선 기준 설계가 갖는 장점을 포기하는 것도 아니다.
또한, 3050mm 의 마감선 기준 크기(d)는 2" X 6" 스터드 외의 다른 규격의 스터드를 사용하거나, 다른 단열재를 사용한다면 변경될 수도 있다. 예를 들어, 단열재로서 수성연질우레탄폼보다 성능이 낮은 유리섬유를 사용한다면 보다 많은 단열재가 필요하므로 2" X 8" 스터드를 사용하게 되고, 보다 성능이 우수한 단열재를 사용한다면 2" X 4" 스터드를 사용하게 되는데, 이 경우에는 마감선 기준 크기가 달라질 수 있을 것이다.
이와 같은 마감선 기준 크기(d) 및 기본 유닛(10)으로 모듈화 주택을 다양하게 조합하여 설계할 수 있다. 도 6에는 이러한 조합의 예시가 도시된다.
즉, 기준 유닛(10)을 가로, 세로, 또는 가로/세로로 연속적으로 배열하여 전체 평면을 결정하는 것인데, 예시적으로, TYPE A는 3 X 3 배열로서 평면은 82.8m2이고, TYPE B는 3 X 2배열로서 평면은 55.5m2이고, TYPE C는 2 X 2배열로서 평면은 37.2m2이고, TYPE D는 1 X 2 배열로서 18.6m2이다. 그 외에도 다른 배열이 가능함은 물론이다. 특히, 도 7은 TYPE D에 따른 모듈화 주택을 설명하기 위한 구조 전개도를 도시하고, 도 8은 TYPE B에 따른 모듈화 주택을 설명하기 위한 외벽체의 전개도를 도시한다. TYPE B-1은 4 X 2배열인데 이는 도 9 및 도 10을 참조하여 후술하고, TYPE B-2는 4 X 2 배열의 변형인데 이는 도 11을 참조하여 후술한다.
이하에서, 도 9a 내지 도 9f을 참조하여 설계 방법을 구체적으로 설명한다.
[제1단계] 전술한 바와 같은 기준 유닛(10)을 이용하되 적어도 2개의 기준 유닛(10)인 모듈을 포함하며, 경골목구조에 따른 다수의 단위 외벽체(30)로 외벽을 구성하는 주택의 설계 방법으로서, 다수의 기준 유닛(10)을 가로, 세로, 또는 가로/세로로 연속적으로 배열하여 전체 평면을 결정한다.
도 9a에서 기준 유닛(10)을 가로와 세로가 각각 4개, 2개인 4 X 2 배열 예시가 도시되었으나, 주어진 대지 환경, 건축주의 의도 등에 따라 사용자는 얼마든지 자유롭게 구성 가능함은 전술한 바와 같다.
[제2단계] 필요에 따라, 전체 평면의 전체 외벽을 다수의 단위 외벽체(30)로 설정하되, 다수의 기준 유닛(10)의 각각의 모서리 중 단위 외벽체(30)가 없는 모서리에 구조부재(20)를 배치한다(도 9a 참조).
본 발명에 따른 설계 방법은 경골목구조 목조주택에 관한 것이며, OSB 패널부(32)가 수평 하중에 저항할 수 있으며, 목재 프레임(31)이 수직 하중에 저항할 수 있어서, 단위 외벽체(30)의 구조부재의 기능을 한다. 다만, 기준 유닛(10)의 각각의 모서리 중 단위 외벽체(30)가 없는 모서리에는 별도의 구조부재(20)가 배치되는 것이 바람직하다. 이는 중목구조에 따른 목재일 수도 있으며, 그 외에 수직 하중을 받기 위한 어떠한 구조 자재이어도 무방하다.
도 9a에 도시된 예시에서, 공간 중앙의 3개의 모서리는 기준 유닛(10)에서 단위 외벽체(30)가 없는 모서리인바, 여기에 구조부재(20)가 각각 위치하는 것이다.
[제3단계] 결정된 전체 평면 중 어느 하나의 기준 유닛에 포함되면서 단위 외벽체(30) 중 일부와 구조부재(20) 중 어느 하나가 포함되도록 코어(40)를 설정한다(도 9b 및 도 9c 참조).
코어(core)는 건축물의 구조, 설비 등이 집약된 공간을 의미한다. 구조 측면에서 코어는 내력벽 구조가 되고, 설비 측면에서 환기 배관, 냉난방 배관, 상하수도관 등 설비 시설이 집약되어 효율을 상승시키는 것이다(도 13 참조).
본 발명에 따른 설계 방법에서는 코어(40)가 특정한 기준 유닛에 위치한다. 어느 기준 유닛에 위치하여도 무방하다. 설계 조건, 건축주의 의도에 따라 얼마든지 다를 수 있다.
도 9a 내지 도 10에 도시된 예시에서는, 4 X 2 배열 중 좌측에서 세 번째, 위에서 첫 번째 기준 유닛에 코어(40)가 위치하는 것으로 선택되었다. 도 12a 및 도 12b에 도시된 예시에서는 3 X 2 배열에서 좌측에서 두 번째, 위에서 첫 번째 기준 유닛에 코어가 위치하고, 도 12c 및 도 12d에 도시된 예시에서는 2 X 2 배열에서 좌측에서 두 번째, 위에서 첫 번째 기준 유닛에 코어가 위치하고, 도 12e 및 도 12f에 도시된 예시에서는 1 X 2 배열에서 가장 위쪽 기준 유닛에 코어가 위치한다.
코어(40)는 하나 이상의 측벽(도면부호 미표시)를 포함한다. 이때, 코어(40)의 측벽은 복수의 단위 외벽체(30) 중 어느 하나에 나란하도록 구성된다. 코어(40)가 위치하는 기준 유닛은 얼마든지 변경될 수 있지만, 전술한 바와 같이 구조 측면에서 기능을 하기 위해서 수직 하중을 받는 단위 외벽체(30) 중 일부를 포함하도록 위치하는 것이 바람직하다.
코어(40)의 측벽은 내부에 복수의 스터드(미도시)가 구비된다. 이때, 복수의 스터드 중 어느 하나는 구조부재(20) 중 어느 하나가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 9b에 도시된 바와 같이 코어(40)가 위치할 경우 기준 유닛의 우측 하단 모서리에 걸쳐 있어서 1개의 구조부재(20)를 포함한다. 그러나, 도 9b에 도시된 예시에서 코어(40)가 좌측으로 300mm 정도 이동하여 해당 기준 유닛의 가운데 즈음에 위치한다면 모서리를 걸치지 않아 수직 하중을 받기 위한 별도의 구조부재가 필요할 것이어서 바람직하지 않다.
본 발명의 다른 실시예에서, 코어(40)는 수직 하중을 받는 단위 외벽체(30) 중 일부와 구조부재(20) 중 어느 하나가 포함하면서(즉, 기준 유닛의 모서리를 포함하면서) 가로 또는 세로로 이동하여 재설정될 수 있다. 약간의 자리 이동은 가능한 것이다. 설계 조건, 건축주의 의도에 따라 얼마든지 이동할 수 있다. 도 9c은 도 9b에서 설정된 코어(40)가 아래로 약 200mm 정도 이동한 것을 도시한다. (단, 도 10을 참조하여 후술하는 최종 설계 도면에서는 이와 같이 가로 또는 세로 이동의 코어 재설정 단계를 수행하지 않은 도면이다.)
[제4단계] 설정된 코어(40)에 주방 및 화장실을 배치하고, 코어(40)가 위치하지 않는 다른 기준 유닛들에 거실 및 하나 이상의 방을 배치하여 평면을 완성한다(도 10 참조).
코어(40)의 설비적 관점은 배관을 집약시키는 것인바, 여기에 주방 및 화장실이 위치하게 된다. 코어(40) 공간 내에서 주방 및 화장실 출입구 위치를 고려하여 자유롭게 배치될 수 있다. 일반적인 코어 설계 방식에서 코어에 주방까지 배치되지 않는 것이 일반적이지만, 본 발명에서는 목조주택의 장선 또는 스터드에 별도의 배관뚫기작업을 생략하거나 최소화시키고 모듈화 설계의 장점을 최대화하기 위해, 주방을 코어에 위치시켜 배관을 집약하였다.
그 외의 부분은 기준 유닛(10)을 기준으로 거실, 방 등을 자유롭게 배치한다. 도 10a는 이러한 방법에 따라 완성된 1층 평면도를 도시하는데, 중앙의 화장실, 및 주방 부분을 제외하고 좌측 4개의 기준 유닛에 거실이 위치하고, 우측 2개의 기준 유닛에 방과 드레스룸이 위치하고, 코어(40) 위쪽에 다용도실이 위치하고, 코어(40) 아래쪽에 현관과 복도가 위치한다.
[제5단계] (2층 주택) 코어(40)가 포함된 기준 유닛 또는 인접한 기준 유닛에 계단실(50)을 배치한다(도 9e 참조).
여기서, 계단실(50)의 구조적 안정성을 고려하여, 계단실(50)의 외면 또는 계단이 엇걸리는 중앙에 수직 하중을 받는 단위 외벽체(30) 중 일부와 구조부재(20) 중 어느 하나가 위치하는 것이 바람직하다. 계단실(50)은 제1 계단, 제1 계단에 연결된 계단참 및 계단참에 연결된 제2 계단을 포함한다. 일 예시적으로 제1 계단은 상행계단, 제2 계단은 하행계단일 수 있다. 한편, 본 개시에 의하면, 바람직하게는 제1 계단 및 제2 계단의 사이에 복수의 구조부재(20) 중 어느 하나가 배치되도록 설정할 수 있다. 즉, 도 9e 및 도 10a에 도시된 예시에서는 계단이 엇걸리는 중앙에 구조부재(20)가 위치하며, 도 10a에 도시된 예시에서는 계단실(50) 외면에 구조부재(20)가 위치한다.
다른 실시예에서, 계단실(50)이 위치하는 기준 유닛에서 계단실(50)의 계단 아래 공간에 1층의 다른 화장실(60)을 더 배치될 수도 있어서 공간 활용도를 높일 수 있다(도 9e 참조).
[제6단계] (2층 주택) 2층 공간 중 코어(40)에 상응하는 공간(40')에 2층 화장실을 배치하고(필요시 주방을 추가 배치), 1층의 거실에 상응하는 공간을 개방 공간으로 하고, 이들을 제외한 공간에 방과 복도를 배치한다(도 9f 참조).
이러한 방식으로, 거실은 1층과 2층이 뚫린 층고를 갖게 되고, 코어(40)와 2층의 공간(40')의 설비가 집약되고, 다른 부분들은 자유로운 배치를 갖게 된다. 도 7b는 이러한 방법에 따라 완성된 2층 평면도를 도시한다.
도 9a 내지 도 9f을 참조하여, 4 X 2 배열에서, 기준 유닛(10)을 이용하여 1층 평면도 및 2층 평면도를 구성하는 방법을 설명하였다. 이에 따라 완성된 1층 평면도가 도 10a에 도시되고, 2층 평면도가 도 10b에 도시된다. 전술한 바와 같이 도 9b 및 도 9c의 코어 재설정 단계를 수행하지 않은 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 일면의 길이는 마감선 기준 크기(d)이되 다른 일면의 길이는 마감선 기준 크기(d)보다 작은 추가 모듈이 전체 평면의 일 측면에 추가될 수 있다. 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명하면, 기본적인 4 X 2 배열에서 좌측에 2개의 추가 모듈이 더 구성된 것을 볼 수 있다. 도 10a 및 도 10b와 비교하면 거실의 크기가 조금 더 커지는 구성이다. 추가 모듈의 일면의 길이(가로)는 중심선 기준 1115.5mm이고 다른 일면의 길이는 중심선 기준의 크기와 동일한 2945.5mm이다. 중심선 기준 1115.5mm로 결정한 것은 앞서 설명한 바와 같이 경골목구조에 사용되는 OSB 합판의 너비와 2"X 6" 스터드(stud)를 고려한 중심선 간격이다. 즉 1장만큼 더 길어진 것이다.
도 13은 이러한 방법에 다양한 TYPE에서 모듈화를 구성하면서도 공간을 배치하는 다양한 개념을 도시한다. 각 도면에서 음영으로 표시된 부분이 코어를 의미한다.
한편, 본 발명에 따른 설계 방법으로 결정된 도면으로 시공하는 경우, 마감선 기준 크기(d)를 너비로 하고 미리 결정된 높이를 갖는 경골목구조의 단위 외벽체(30)를 미리 제조하여 사용할 수 있어 유리하다. 크기가 모두 동일하기에 가능한 시공 방법이다. 시공에 필요한 단위 외벽체(30)의 총 개수를 결정한 후, 미리 제조된 단위 외벽체(30)를 그 개수만큼 시공 현장에 제공함으로써 시공 시간을 대폭 감소시키고 공사의 난이도를 낮출 수 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 기준 유닛
20: 구조부재
30: 단위 외벽체
31: 목조 프레임
32: OSB 패널부
40: 코어
40': 공간
50: 계단실
60: 화장실

Claims (14)

  1. 미리 결정된 마감선 기준 크기(d)를 한 변의 크기로 하는 장방형의 평면이며 높이가 상기 마감선 기준 크기(d)로 구성된 정육면체 공간인 기준 유닛(10)을 이용하되 적어도 2개의 기준 유닛(10)을 포함하며, 경골목구조에 따른 다수의 단위 외벽체(30)로 외벽을 구성하는 목조주택의 설계 방법에 있어서,
    (a) 다수의 상기 기준 유닛(10)을 가로, 세로, 또는 가로/세로로 연속적으로 배열하여 전체 평면을 결정하는 단계;
    (b) 상기 전체 평면의 전체 외벽을 상기 다수의 단위 외벽체(30)로 설정하는 단계;
    (c) 상기 다수의 상기 기준 유닛(10)의 각각의 모서리 중 상기 단위 외벽체(30)가 없는 모서리에 구조부재(20)를 둘 이상 배치하는 단계;
    (d) 상기 단위 외벽체(30) 중 적어도 하나에 나란하도록 구성된 하나 이상의 측벽을 포함하는 코어(40)를 설정하는 단계로서, 상기 측벽을 구성하는 복수의 스터드 중 적어도 일부가 상기 구조부재(20) 중 어느 하나가 되도록 형성된 코어(40)를 설정하는 단계;
    (e) 상기 설정된 코어(40)에 주방 및 화장실을 배치하는 단계; 및
    (f) 상기 코어(40)에 인접하도록 계단실(50)을 배치하되, 상기 계단실(50)은 제 1 계단과 이에 연결된 계단참과 이에 연결된 제 2 계단을 포함하고. 상기 제 1 계단과 상기 제 2 계단의 진행방향은 반대이며, 상기 계단실(50)의 상기 제 1 계단과 상기 제 2 계단 사이에는 상기 구조부재(20) 중 다른 하나가 배치되도록, 상기 계단실(50)을 설정하는 단계를 포함하며,
    상기 다수의 외벽체(30)는 다수의 스터드로 이루어진 목조 프레임(31)과 OSB 패널부(32)를 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마감선 기준 크기(d)는 상기 목조 프레임(31)을 구성하는 스터드 및 상기 OSB 패널부(32)를 구성하는 OSB 패널 중 적어도 하나의 크기를 이용하여 미리 결정되는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 마감선 기준 크기(d)를 이용하여 기준 유닛(10)을 마감선 기준으로 결정하고, 마감선 기준으로 결정된 기준 유닛(10)을 배열하여 평면을 설계한 후, 중심선을 기준으로 도면을 작성하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 목조 프레임(31)을 구성하는 스터드는 2” X 2N” 단면으로(여기서, N은 자연수), 길이는 6100mm 또는 3050mm이고,
    상기 OSB 패널부(32)를 구성하는 OSB 패널의 크기는, 1220mm X 2440mm로 규격화되고,
    상기 미리 결정된 마감선 기준 크기(d)는 3050mm인,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 OSB 패널부(32) 1개에 소요되는 OSB 합판은 3장 1/8인,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 OSB 패널부(32)는 단열재로서 수성연질우레탄폼을 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 유닛(10)은, 천장 마감 위로 소정 높이의 공간을 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  8. 제 1 항에 있어서
    상기 (d) 단계 이후,
    (d1) 상기 코어(40)를 가로 또는 세로로 이동하여 다시 설정하되, 다시 설정된 코어(40)가 단위 외벽체(30) 중 일부와 구조부재(20) 중 어느 하나가 포함되도록 설정하는 단계를 더 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후,
    (g) 상기 전체 평면에서 상기 코어(40)가 위치하지 않는 기준 유닛들에 거실 및 하나 이상의 방을 배치하는 단계를 더 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (f) 단계는, 상기 계단실(50)이 위치하는 기준 유닛에서 상기 계단실(50)의 계단 아래 공간에 1층의 다른 화장실(60)을 더 배치하는 단계를 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후,
    (h) 2층 공간에서, 상기 코어(40)에 상응하는 공간(40')에 또 다른 화장실을 더 배치하는 단계를 더 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (g) 단계 이후,
    (i) 2층 공간에서, 상기 거실에 상응하는 공간을 2층의 개방 공간으로 하고, 상기 거실에 상응하는 공간과 상기 코어(40)에 상응하는 상기 공간(40')을 제외한 공간에 방과 복도를 배치하는 단계를 더 포함하는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    일면의 길이는 상기 마감선 기준 크기(d)이고 다른 일면의 길이는 상기 마감선 기준 크기(d)보다 작은 추가 모듈이 상기 전체 평면의 일 측면에 추가될 수 있으며,
    상기 다른 일면의 크기는 상기 단위 외벽체(30)를 구성하는 합판의 크기에 따라 결정되는,
    목조주택의 모듈화 설계 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 설계 방법에 따른 설계를 이용한 시공 방법으로서,
    (1) 상기 마감선 기준 크기(d)를 너비로 하고 미리 결정된 높이를 갖는, 경골목구조의 상기 단위 외벽체(30)를 미리 제조하는 단계;
    (2) 상기 주택 설계 방법에 따른 설계를 이용하여, 시공에 필요한 상기 단위 외벽체(30)의 총 개수를 결정하는 단계; 및
    (3) 상기 (1) 단계에서 미리 제조된 상기 단위 외벽체(30) 중 상기 결정된 단위 외벽체(30)의 개수만큼을 시공 현장에 제공하여, 시공하는 단계를 포함하는,
    시공 방법.


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