데모하우스-중판전단벽 적용

OPTIMAL HOUSE 중판전단벽 적용 및 ®

수퍼-E 하우스 인증 사례

케이스건축사사무소

목차 1. 건축개요 전체 단지 개요 주택 개요

2. 중판전단벽 내진설계 강화 정책에 따른 구조설계의 변화 중판전단벽이란? 구조설계 제조과정 현장설치

3. 수퍼-E 하우스 수퍼-E 하우스 고효율 에너지 절감주택 수퍼-E 하우스 인증절차 -계획단계 -시공단계 -완공단계 단열 및 기밀 열회수 환기시스템 인테리어 친환경 목조건축의 새로운 패러다임 공업화 주택 Lessons Learned

1. 건축개요

1-1 전체 단지 개요 메이플 빌리지(MAPLE VILLAGE) 사업개요 위치: 경기도 용인시 처인구 포곡읍 마성리 대지면적: 10,242m² 지역지구: 자연녹지지역 구조: 경골 목구조 세대 수: 총 20세대 메이플 빌리지는 총 20세대가 거주 예정인 목 조 타 운 하 우 스 로 , 패 널 라 이 징 (Panelizing) 공법을 이용하여 공사 기간을 단축시키고 시공품질을 향상시킨 주택 단지입니다. 패널라이징 공법은 목조주택의 바닥, 벽, 지붕 골조를 운반 크기, 구조 내력 등을 고려하여 구조설계 된 제작 도면에 따라 공장에서 패널로 제작하는 방식입니다. 제작된 패널은 현장으로 운반하여 조립합니다. 메이플 빌리지의 각 세대 일부 내력벽은 중판전단벽으로

구성되어

있습니다.

중판전단벽은 소규모건축기준에 소개된 경골목구조의 전단벽 구성 방법 중 하나입니다. 중판전단벽의 수평하중저항성능은 일반 경골목구조 전단벽의 2배로 인정합니다. 메이플 빌리지 단지가 완성되면 모든 세대에 중판전단벽을

적용한

목조주택단지 사례가 됩니다.

국내

최초의

1. 건축개요

1-2 주택 개요

OPTIMAL HOUSE 옵 티 말

하 우 스 (OPTIMAL

HOUSE) 는

경골목구조의 특징을 고려하여 시공의 품질, 에너지 효율, 합리적인 가격을 목표로 하는 주택입니다. 경골목구조의 가장 큰 특징 중 하나가 규격화 된 목재(규격재)의 사용인데, 이는 구조적 역할을 하는 스터드(수직하중)와 구조용목질판재(수평하중)의

치수가

표준화되어 있다는 것을 의미입니다. 치수가 정해져 있기 때문에 모듈화를 제안 할 수 있게 되며, 미리 공장에서 벽, 지붕, 바닥 골조를 제작하여 공기를 단축시키고, 품질이 높은 골조 생산이 가능해집니다. 실내 공간의 활용과 설비의 유지 보수를 효율적으로 관리하기 위해 코어 시스템(Core System)을 제안하는 실험적인 주택입니다. 용도: 단독주택 구조: 경골목구조 대지면적: 423m² 건축면적: 84.04m² 연면적: 144.68 건폐율: 19.87% 용적률: 34.20% 최고높이: 8.56m

2. 중판전단벽 시스템(MID PLY WALL)

2-1 내진설계 강화 정책에 따른 구조설계의 변화 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙

[시행 2017. 2. 4.] [국토교통부령 제394호, 2017. 2. 3., 일부개정] ◇ 개정이유 지진 등 자연재해로부터 국민의 생명과 재산을 보호하기 위하여 건축물을 건축 또는 대수선하는 경우 구조안전 확인서류를 제출하여야 하는 건축물의 범위를 3층 이상에서 2층 이상으로 확대하는 등의 내용으로 「건축법 시행령」이

[그림 1] 기존 경량 목구조 벽체

[그림 2] 중판 전단 벽체 (MID-PLY WALL)

개정(대통령령 제27832호, 2017. 2. 3. 공포, 2017. 2. 4. 시 행 ) 됨 에 따 라 ,2 층 건 축 물 등 소 규 모 건 축 물 에 대 한 구조안전 확인의 기술적 기준 및 구조안전 확인서류의 서식 등 그 시행에 필요한 사항을 정하려는 것임. 이에 따라 구조안전 및 내진설계 확인서(소규모건축물-목구조) 제출

2-2 중판전단벽이란? 기존의 경골목구조 벽체는 [그림 1]과 같이 2X4 목재의 좁은 면(38mm)에 오에스비를 바깥에 붙이고, 안쪽 면에 석고보드를 마감 합니다. 하지만, 중판전단벽 [그림 2]은 오에스비를 중앙에 배치하고 스터드의 넓은 면(89mm)을 양쪽에 붙인 후, 석고보드나 오에스비를 부착하여 마감하는 방식입니다. 사용되는 못은 2면 전단(일반 내력벽은 1면 전단)을 받도록 함으로써 같은 구조용목질판재를 사용하고 동일한 간격으로 못을 배치해 적용하는 경우에도 일반 경골목구조 전단벽보다 2배의 전단내력을 얻을 수 있습니다. 중판전단벽의 두께는 구조용목질판재(12mm)에 스터드 2개(76mm)가 합쳐진 두께(88mm)이며, 이는 2X4 스터드의 넓은 면(89mm)과 거의 동일하기 때문에 일반 벽체와 함께 사용해도 설계 및 시공이 가능합니다.

[그림 3] 중판 전단 벽체의 구조 (출처: 소규모건축구조기준)

2. 중판전단벽 시스템(MID PLY WALL)

2-3 구조설계 옵티말 하우스의 중판전단벽 및 목구조 설계는 캐나다 캘거리에

있는

구조설계사무소와

협의하여

진행하였습니다. 옵티말 하우스의 경우, 코어 부분에 중판전단벽이 적용되었으며, 중판전단벽은 끊기지 않고 수직적으 로 연속 되어야하기 때문에 1,2 층 벽체 의 위치가 동일해야 했습니다.

1 층 내 벽 과 2 층 내 벽 사 이 에 디 테 일 (DETAIL-E) 도 중요했으며, 2층에 위치한 중판전단벽의 경우 모임지붕으로부터 내려오는 하중을 연속해서 지지해야 했기 때문에 중판전단벽을 사선으로 제작해야 했습니다.

중판전단벽 (MP전단벽)

DETAIL E- FLOOR TO FLOOR CONNECTION IN THE MIDDLE

2. 중판전단벽 시스템(MID PLY WALL)

2-4 제조과정 옵티말 하우스의 벽체 공사기간을 단축하기 위해서, 사전에 공장에서 벽체를 제작하고 현장에서 운반된 벽골조를 현장에서 설치하는 방식을 사용하였습니다. 옵티말 하우스의 내·외벽체 제작은 경골목구조 패널제조 공장을 가지고 있는 국내제조업체와 협의하여 제작하였으며, 구조도면과 패널제작용 도면을 기준으로 공장에서 벽체 패널을 제작한 후 현장까지 운반하였습니다. 중판전단벽은 다른 기존의 벽체와는 다르게 기본 스터드와 구조용목질판재를 결합 할 때, 200mm 간격으로 엇갈리게 2열 못박기를 해야 하는 구조도면 상의 디테일이 있었기에 그 디테일에 맞춰서 중판전단벽을 제작하였습니다.

2. 중판전단벽 시스템(MID PLY WALL)

2-5 현장설치  기초 타설 및 양생  토대 시공  공장에서 제작된 벽체를 현장으로 운반  외부 벽골조 시공  내벽 골조와 중판전단벽 시공

패 널제 조 공장에 서 제작 한 내· 외벽 과 중 판전 단 벽 은 현장으로 운송되어 시공을 진행하였습니다. 경골목구조는 벽체와 기초, 벽체와 벽체, 벽체와 바닥 장선, 그리고 벽체와 지붕을 고정해 줄 패스너와 연결철물이 중요합니다. 그 중에서도 홀드다운과 L플레이트는 기초와 벽체를 연결해주는 중요 철물 중 하나입니다. 현장에서 철물 작업을 진행할 때 외벽과 기초를 고정시켜줄 홀드다운과 L-플레이트는 기성제품으로 국내에서 수급이 가능하였지만, 중판전단벽에 적합한 홀 드 다 운 과 L- 플 레 이 트 는 주 문 제 작 해 서 설 치 하였습니다.

3. 수퍼-E 주택 시스템 적용

®

3-1 수퍼-E 하우스 ®

캐 나다 의 수 퍼-E® 인증 제도는 고단열, 고기 밀 성 을 표방하면서도 쾌적한 실내 환경을 만들 수 있으며, 캐나다 연방정부 산하 천연자원부에서 인증하는 정부 차원의 인증 제도입니다. 수퍼-E® 하우스는 성능에 기반을 두고 있기 때문에 설계자와 시공자가 가장 효과적이며 경제적인 방법을 자유롭게 선택할 수 있습니다. 수퍼-E® 에서 요구하는 기술표준은 비교적 쉽게 달성가능하며 동시에 현재의 국내 단열기준에 맞춘 주택보다 에너지 효율이 비교적 높습니다. 캐나다 수퍼-E ® 사무국과 (사)한국목조건축협회는 해당 건물이 기술표준에 준하여 설계, 시공되었는지 절차에 따라 체크 한 후 수퍼-E ® 하우스로서의 적합 여부를 결정합니다. 블로어 도어 테스트의 기밀성 시험, 쾌적한 공기질과 실내 온도 유지를 위한 열회수환기장치의 환경평형시험, HOT-2000소프트웨어로 에너지 소비량을 측정하는 시뮬레이션, 내구성능을 검사하는 외벽 디자인 인 증 기 준 을 통 과 하 면 수 퍼 -E ® 하 우 스 인 증 서 가 발급됩니다.

수퍼-E 인증 시 네가지 중점 사항 1.

에너지 효율 Energy-efficient

2.

경제적 Economical

3.

친환경적 Environmentally responsible

4.

거주자 삶의 질 향상 Enhances the homeowner’s quality of life

수퍼-E 인증절차와 방법

3. 수퍼-E 주택 시스템 적용

3-2 고효율 에너지 절감주택 수퍼-E® 인증 절차 캐나다 수퍼-E 사무국 도면검토

기초

골조

181224

190102

현장실사 1차

현장실사 2차

창호

190114

190306

기밀테스트1차 현장실사 3차

기밀테스트2차

전기,설비 배선배관 열회수기계설치

단열

내부마감

외부마감

181018

190115

190115

190308

신청서 제출

1차실사 보완자료 제출

2차실사 보완자료 제출

3차실사 보완자료 제출

시공의향서 설계 개요서 설계도면,구조도면

최종 0.47 ACH

1차 실사

2차 실사

최종 3차 실사

3. 수퍼-E 주택 시스템 적용

3-3 단열 및 기밀 2X2 각재 사용 옵티말 하우스는 경질우레탄폼 단열재를 사용했기 때문에 단열재 층을 훼손하지 않으면서 전기 배선 및 설비 배관 작업을 진행하는 방법을 고려하였습니다. 배선 및 배관 설치에 따른 단열재 훼손을 막기 위해 벽체 안쪽 면으로 2X2각재를 406mm 간격으로 수평 배치하였습니다. 이는 2X2(38mm) 사이로 전기 설비 배관이 지나갈 수 있는 공간을 확보하는 동시에, 단열의 성능을 그대로 유지할 수 있는 방법입니다. 단열재의 두께는 외벽의 경우 90mm로 충족이 가능하지만 100mm 두 께 로 시 공 하 였 고 , 지 붕 의 경 우 에 는 165mm 로 단열재의 두께 요구를 충족하여 165mm로 진행하였습니다.

법정 열관류율

열전도율

경질 우레탄폼 법정 허용 두께(m)

거실의 외벽

0.24

0.021

90mm

지붕

0.15

0.021

165mm 전기배선 배관 공간

벽체 부분 상세도

3. 수퍼-E 주택 시스템 적용

3-4 열회수 환기 시스템 열회수 환기 시스템 작동원리 1. 실외유입공기 OA 외기(실외유입공기)-열회수장치SA 급기(실내공급공기) 2. 열회수환기장치 RA 외기(실내제거공기)-열회수장치SA급기(실내공급공기)

수퍼-E® 인증을 위해서는 실내 공기질에 대한 고려가 필요하기 때문에 지속적으로 실내 환기를 해줄 수 있는 열회수 환기장치가 필요합니다. 열 회 수 환 기 장 치 란 외 부 의 공 기 (OA 외 기 ) 를 필터(F7등급)를 통해 미세먼지 및 알레르기 반응 요소를 제 거 하 여 실 내 로 공 급 (SA 급 기 ) 하 고 버 려 지 는 실내공 기(RA 흡기) 의 열에너지를 회수하여 외기 에 열 에 너 지 만 공 급 하 여 실 내 (SA 급 기 ) 로 공 급 하 는 시스템입니다. (사)한국목조건축협회에서는 열회수환기시스템에 대한 3가지 서식을 제공하고 있습니다. 환기장치 설계자, 설치자 그리고 주택 시공자는 각각의 서식에 맞는 내용을 작성해야 합니다.

3. 수퍼-E 주택 시스템 적용

3-5 인테리어

3. 수퍼-E 주택 시스템 적용

3-6 친환경 목조건축의 새로운 패러다임 공업화 주택

1. 벽체 구성: 투습방수지 +OSB합판 (OSB Panel) + 스터드 (Stud) +Glass Wool+수증기막

기초

토대와 밑깔도리 설치 1층 외, 내 벽체 제작 및 시공 후 투습 방수지 시공 바닥 2층 외, 내 벽체 제작 및 시공 후 투습 방수지 시공 지붕 골조 시공 벽체 제작 시작

About 10 Days

2. 벽체 구성: 집 시스템(Zip Board& Zip Tape)+스터드 (Stud) + 경질우레탄폼 (Icynene HFO)

기초

벽체 제작 시작

1.기존 벽체구성

토대와 밑깔도리 설치

1층 외, 내벽체 시공

미리 제작된 1,2층 내외벽과 바닥판 현장으로 운송

2. 새로 제안하는 벽체구성

바닥

2층 외, 내벽체 시공

지붕 골조 시공

About 5 Days

기존의 경골목구조는 규격화된 재료임에도 불구하고, 그 특징을 고려하지 않아 버려지는 부분이 상당했습니다. 하지만 미리 공장에서 벽체, 바닥 그리고 지붕 골조를 제작하는 공업화 주택은 앞으로 수요가 증가할 것이고, 골조 품질 향상과 함께 공사기간 단축으로 더 합리적인 주택을 제공할 수 있을 것이라고 예상합니다. 기존의 벽체 디테일을 보면, 투습방수지와 수증기막을 이용해서 유리섬유의 단열성능 저하를 막고자 하였으며 추가적으로 지붕환기시스템을 사용합니다. 하지만, 경질 우레탄폼과 짚보드(ZIP board)를 통해 기밀성을 높이고 시공을 단순화 할 수 있습니다.

3. 수퍼-E 주택 시스템 적용

3-7 Lessons Learned  패널 제작 시 충분한 협의 중요 미리 벽체를 공장에서 제작한 후 현장 시공이 이루어졌기 때문에 사전에 충분한 협의가 중요합니다. 실제로 옵티말 하우스에서 창문 개구부의 위치가 계획한 도면과는 다르게 낮게 제작되어 지붕기와 와의 간섭이 일어난다는 사실을 파악하여 기와마감과 외부마감 진행 전에 창의 위치를 현장에서 수정하였습니다 문의 몰딩을 고려하여 도면을 작성하였으나, 벽체가 현장으로 도착하였을 때 계획한 벽체와 달라서 문의 폭이 많이 좁아졌습니다.

창 위치 수정완료 사진

 철저한 감리와 주택 시스템에 대한 전반적인 이해도를 높이는 게 좋은 시공결과를 얻는다. 에어컨 배관 시공 전에 에어컨 팀과의 미팅을 통해서 단열재를 훼손하지 않고 2X2각재 사이의 공간을 활용하여 배관을 하기로 협의 하였으나, 시공팀이 이를 정확히 인지하지 않아서 구조용목질판재가 보일 정도로 단열재가 훼손되었습니다. 단열층의 훼손 때문에 이를 충진하기 위해서 우레탄 폼을 다시 구매해 수정하였습니다.

단열층 훼손 및 보강 사진