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| == 김준봉교수 추천 저서 == |
| 흙과 불의 과학적 만남 |
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흙과 불이 어떻게 과학적으로 만났나? 무슨역할을 하나?
제목으로부터 작은 질문을 유발시켜 점점 흥미를 유발시키는 온돌... |
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| 중국 생활 10년 체험담을 |
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약간 엄한 교수님 같은 인상은 이야기 보따리를 풀면서 금세 연극배우 같은 표정으로 바뀐다. 김준봉(48) 교수에게는 표정만큼 �... |
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게시판  자유게시판
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| 흙집짓기와 흙건축 |
| 글쓴이 : 최고관리자
날짜 : 10-02-08 17:28
조회 : 20379
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| 트랙백 주소 : http://www.kjbchina.com/bbs/tb.php/free/197
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흙집 짓기와 흙건축
1. 흙집의 정의와 필요성
ㅇ 정의
흙집 : 흙을 주재료(건축 재료 중 70% 이상)로 사용하여 지은 집
종류 : 담집(토담, 흙벽돌), 뼈대집(심벽, 흙벽돌), 틀집(귀틀, 통틀), 엮집
* 진흙 : 빛깔이 붉고 차진 흙, 질척질척하게 짓이겨진 흙(국어사전)
* 황토 : 누르고 거므스름한 흙(국어사전)
입도가 0.02-0.05mm인 흙(공학적)
* 우리나라 : 흙집이 주종
ㅇ 필요성
흙 소재 -> 구하기 쉽고 사용 전 후 생태 환경적
우리의 생활 환경과 정서에 맞는 살림집
전통성이 있는 건축 -> 국적있는 살림집
자연친화적인 살림집
우리 살림집의 우수성을 세계화
2. 흙 건축의 현황
가. 개요
환경적, 생태적 건축 분위기가 세계적인 물결이다. 자연으로의 회귀와 콘크리트 소재의 유해성과 비환경성, 문민 정부의 세계화 정책으로 전통적인 것의 새로운 인식 등으로 흙건축에 대한 관심이 점증.
건축가들의 전통민가에 대한 제대로 된 검증없이 제시한 정부의 표준설계도에 의한 농촌주택 보급의 실질적 실패로 도시를 벗어나기를 원하는 실 수요자를 중심으로 흙을 사용한 건축이 시작됨.
나. 영선 실태
나이 든 어른들의 경험(목수 포함)과 옛 문헌 자료, 현존 전통건축(민가, 절) 참고
-> 흙집 영건 시도 : 개인은 살림집 보다는 영업집, 업체는 황토방 수준
기존 흙집 수선 : 벽체를 시멘트 블록으로 교체, 콘크리트 벽으로 확장
-> 가짜 흙집(미관만 흙집)으로 발전
* 營繕 : 건축물의 營造(건축을 役事하여 지음)와 修繕(낡은 것을 손보아 고침)
다. 역사
ㅇ 대한제국(조선왕조)까지
전통건축 -> 흙건축 100%
ㅇ 일제강점부터 새마을 사업이전(1970년대)까지
전통건축 지속 -> 흙건축 90%
ㅇ 새마을 사업부터 군사정부 시대까지
전통건축 문화재와 절 건축에 한정 -> 흙건축 1%이하
ㅇ 문민정부 시대(1990년대)부터 현재
민간 중심으로 태동 단계
* 1989년 정기용 건축가 -> 대안으로서의 흙건축 조사와 함께 인식 변화 시도
3. 흙집 영건 방법
뼈대집으로서 흙으로 심벽치기를 하는 전통 살림집을 바탕으로 하였다.
1. 터닦기
집터를 마련한 뒤 흙을 깎거나 돋우어 집이 앉을 자리와 마당을 평평하게 만들고 무른 땅을 다져서 단단하게 한다.
2. 기초 다짐
기둥이 설 자리(주춧돌이 놓일 자리) 밑을 더욱 튼튼히 다지는 일로 적심돌, 모래, 자갈, 장대석 따위를 쓴다.(적심돌 : 주춧돌이 놓일 자리 밑에 까는 둥근 돌)
ㅇ 서너댓자 깊이로 주춧돌보다 서너곱절 큰 구덩이를 판 뒤 모래를 채우면서 물을 흠뻑 담아준다. 그러면 물이 잦아들면서 모래도 가라앉으며 다질 필요도 없이 저절로 치밀하게 다져진다(모래다짐).
ㅇ 모래보다 자갈을 쓰면, 물다짐할 필요도 없고 간단히 몽둥이로 다지면 된다.
ㅇ 튼튼한 지층까지 터를 파고 석재(장대석)를 우물 정 자로 가지런히 쌓는 다음 그 위에 판돌을 덮는다.
3. 주춧돌 놓기
주춧돌은 기둥이 안정되게 하려고 윗면을 다듬지만 평평한 자연석을 그대로 쓸 때가 많다.
ㅇ 주춧돌은 기둥 굵기보다 두세곱절 크면 좋고, 두께는 크기에 따른다.
ㅇ 자연석은 금이 가지 않고 울퉁불퉁하지 않으면 되겠다. 모양은 둥글넓적한 게 좋겠다. 다만 윗면이 조금 도드라져서 움푹하지 않으면 더 좋고, 밑면도 고임돌로 간단히 안정시킬 수 있으면 더욱 좋겠다.
ㅇ 자연석 주춧돌을 네 귀가 안정되게 수평으로 놓고 중심점을 정하고 사방이 직교하는 먹줄을 친다. 이 때에는 다짐 위에 먹인 먹줄과 쉽게 맞출 수 있도록 옆면 아래까지 친다.
ㅇ 주춧돌을 제 자리에 정확히 맞춰 놓고 고임돌을 써서 높이를 수평실에 닿을까말까하게 놓는다. 그런 다음에 주춧돌 밑 빈틈에다가 들뜨거나 건들거리지 않게 회모래반죽이나 잔돌을 밀어넣어 다진다.
ㅇ 주춧돌을 다 놓은 뒤 전후좌우 먹줄이 기둥중심선과 일치하는지 수평실에 닿을까말까 하는지 다시 확인한다.
4. 기단 쌓기
집자리 높이를 땅높이보다 한 단 높도록 흙을 쌓거나 가를 깎아내서 낮게 한 지면을 기단이라 한다. 기단 높이는 보통 한 자에서 석 자 사이다. 일반 살림집에서는 다듬돌이나 장대석을 쓰지 않고 자연석을 쓴다.
5. 바심질
제재나 치목한 재목은 마름질, 먹매김, 바심질, 치장먹줄치기를 한다. 필요한 길이로 잘라내는 일이 마름질이고, 먹통과 먹칼을 써서 치수금을 긋는 일을 먹매김이라 하며, 먹매김이 끝난 부재를 자르고 깎아버리거나 파내는 일을 바심질이라 한다. 바심질이 끝난 기둥, 도리, 보 따위에는 다시 먹줄을 친다.
ㅇ 지난날에는 용재를 얻기 위해 제재와 치목을 했지만 요즈음에는 제재소에서 사서 쓴다.
6. 짜맞추기
기둥, 보, 동자주, 종보, 중도리, 대공, 마룻도리, 지붕틀, 추녀, 선자서까래, 일반서까래, 인방, 문골, 마루귀틀, 마루널, 천장귀틀을 조립하다.
ㅇ 기둥은 주춧돌에서 맞춰 정확히 수직으로 세워 나가며 보를 건 다음 도리를 짠다. 이 때 벽체를 이루는 인방, 문선 따위는 건물을 다 짠 다음에 맞출 수 있어 여기서는 고려하지 않는다.
ㅇ 보 위에 동자주를 세우고 종보를 건 다음 중도리를 건다.
ㅇ 종보 위에 대공을 세우고 마룻도리를 건다.
ㅇ 이처럼 한 귀기둥이나 중앙기둥에서부터 차례로 기둥을 세우며 보와 도리를 순차로 짜맞춘다.
ㅇ 중도리와 마룻도리를 짜올라가면서 지붕틀을 조립한 뒤 추녀, 선자서까래, 일반서까래를 건다.
ㅇ 지붕가구가 끝나면 인방과 문골 따위를 들인다.
ㅇ 마루귀틀을 짜고 마루널을 깐다.
ㅇ 천장귀틀은 맨 나중에 짜도 되지만 지장이 없다면 마루귀틀보다 미리 짜도 된다.
7. 지붕 잇기
지붕을 잇기 전에 지붕바탕을 꾸미는데 지붕널, 평고대, 조로, 박공(합각박공), 연암, 덧서까래, 지붕골, 적심, 누리개, 산자엮기 같은 작업을 한다. 이 후 흙을 올려서 물매를 잡고 흙을 깔면서 기와를 올린다.
초가지붕은 산자엮기-알매흙 이겨바르기-군새 덮기-이엉 엮기-처마마름(기스락이엉)-이엉잇기-고사새끼 동이기-기스락 자르기 차례로 한다.
ㅇ 지붕 재료는 기와(전통, 오지, 백제), 너와, 판돌, 볏집, 갈대 같은 것을 쓴다.
기와는 굽는 온도와 유약에 따라 색깔이 다르다. 800도 이상이 되어야 검은색을 띄게 된다.
판돌은 점판암으로 산지가 적은 편이다. 판돌은 흡수량이 극히 적고 가벼우며 보기에도 쾌적하다. 다만, 깨지기 쉬우며 열전도율이 큰 편이다. 두께는 2～3푼, 천연판돌과 가공판돌이 있다.
볏집은 고유품종이 2년 정도로 오래가며, 통일 계통은 피하는 것이 좋다.
갈대는 5년이상 오래가나 많이 깔아아 하므로 무겁고, 이끼가 많이 끼이므로 물매가 가팔라야 하고(된물매), 여름철 미생물 활동이 활발한 평야부에는 적합하지않다.
ㅇ 지붕 모양은 맞배(박공)지붕, 모임(우진각)지붕, 팔작(합각)지붕이 있다.
ㅇ 지붕 물매는 기후와 강우량, 지붕 재료와 시공법, 흐름면 길이, 살림집 외관에 따라 다르겠다. 싼물매(0～3/10), 보통물매(3～6/10), 된물매(6～10/10)로 나뉘나 3.5～5.5/10이 괜찮다.
ㅇ 기와는 형식으로 1)암키와와 수키와를 함께 쓰는 조선기와, 2)왜기와 또는 잿기미로 불리는 백제기와, 3)둥근바닥기와와 둥근수키와가 하나로 된 오지기와(일명 양기와)로 나뉜다.
8. 벽체 꾸미기
기둥과 기둥 또는 벽선에 가로질러 가로재인 인방을 대고, 세로재인 벽선를 넣고, 심벽을 하고 흙을 친다.
ㅇ 인방은 기둥과 기둥 또는 벽선에 가로질러 뼈대나 문틀이 되는 가로재로서 상인방(상방), 중인방(중방), 하인방(하방)을 아울러 말한다. 문 밑에 있는 인방을 문지방이라 하고 창 밑에 있는 인방을 창지방이라 한다.
ㅇ 가지방은 문지방 위에 덧대어 기둥과 벽선 사이에 이중으로 건너지른 창지방이다. 합중방은 하인방이나 문지방 위 인방을 겹쳐 놓아 문턱을 높이거나 인방을 보강하는 것이다.
ㅇ 벽선은 벽을 막고 창문이 달리거나 옆을 막아주는 세로재다. 흔히 문설주라 한다.
ㅇ 상하인방에 세로로 욋가지를 엮어매는 가는 나무를 중깃이라 한다. 상하인방에 구멍을 파서 끼우나 나무를 잘라대고 뵛못을 치기도 한다. 한편 외를 엮어대는 가로재를 꿸대라 한다. 중깃에 매어 가로외를 보강하며 세로외를 얽어매는 가는 나무가 가시새라 하고, 힘살은 중깃 사이에 세워서 외를 보강하거나 얽어매는 욋가지다. 대가지, 수수깡, 가는 나무 따위를 쓴다. 위와 같이 벽을 구성하는 것을 심벽이라 한다.
ㅇ 심벽 얼개에 짚여물을 섞은 흙반죽을 이겨 바르고 재벌과 마무리바름을 한다.
※ 벽체별로 살림집은 심벽집, 흙벽돌집, 토담집, 귀틀집 등으로 나뉜다.
9. 구들 놓기
바닥 난방을 위하여 전통구들을 놓는다. 심야전기구들 또는 온수순환바닥난방을 놓기도 한다.
ㅇ 아궁이에 불을 지펴 불이 밖으로 나오지 않고 가마솥 밑은 두서너번 돌아 솥안 내용물을 잘 끓게 하고 아궁이에 넓게 저장된 화력이 팽창하여 불너미(부넹기) 구멍을 넘어 화력이 강하고 깊게 들어가게 한다.
ㅇ 고래는 줄고래, 홑은고래, 부채살고래, 亞자고래 등이 있다.
ㅇ 개자리를 깊게 파서 바닥에서 나온 냉기를 힘껏 내린다.
ㅇ 굴뚝 밑자리를 깊게 파서 바깥 역풍을 막는다.
10. 마루 깔기
마루 밑 땅바닥에 동바릿돌을 놓고 그 위에 짧은 기둥인 동바리를 세워 멍에를 건너지르고 장선을 걸친 뒤 마루널을 깐다(동바리마루).
대청이나 마루간 전후기둥에 장귀틀을 건너지르고 거기에 직각으로 등귀틀을 건다. 등귀틀 사이에 짧고 넓은 널을 끼워댄다(우물마루, 귀틀마루, 고물마루).
이층마루나 누마루에서는 동바리를 세워 가는 부재로 멍에를 쓸 수가 없어서 기둥에 큰 보를 걸고 그 위에 다시 작은 보를 걸어서 장선을 건너대고 긴 마루널을 깐다(장마루).
ㅇ 집안 아랫면을 바닥이라 하고, 구들을 놓은 바닥을 방바닥, 널을 깐 바닥을 마루(마룻바닥)라 한다.
ㅇ. 마루는 1)지면 가까이에 놓는 일층마루와 2) 높이 놓은 누마루(상층마루)로 나뉜다. 일층마루는 다시 1)동바리마루 2)귀틀마루로 나뉜다.
ㅇ 안방과 건넌방 사이에 큰 마루방을 두는데, 이를 대청마루라 한다. 대청마루는 여름을 지내기 좋고, 큰일 때 주실이 되며 보통 가족실이 된다. 방 앞 뒤 툇간이나 방바깥에 꾸민 툇마루는 문을 달지 않을 때가 많고 방에 오르내리기에 편리하고 마당과 방을 이어주는 구실을 한다.
11. 반자
반자는 지붕 밑을 장식 마무리한 것으로 지난날에는 널빤지를 주로 썼고 고미반자, 연등반자를 했고, 요즈음에는 종이와 합판 같은 것이 쓰인다.
ㅇ 방에서 올려다보이는 위쪽을 반자라 한다. 보통 천장(天障), 천정(天井)이라 한다.
ㅇ 서까래 위에 엮은 산자 밑에 치받이흙을 바르고 재벌과 마무리바름을 한 것이 연등반자다. 서까래는 모두 밑이 드러난다.
ㅇ 고미받이를 보에 건너지르고 고미서까래를 걸친 뒤 치받이흙을 발라 마무리한 천장을 고미반자라 한다.
12. 창문 달기
통풍과 채광을 위해 벽에다 낸 시설을 창이라 하고, 여기에 드나드는 기능을 더한 것을 문이라 한다. 그러나 엄격히 구별할 수 없을 만큼 같이 쓰이고 있다.
창문은 고정된 살림집에서 오직 하나뿐인 움직이는 것으로 가장 눈에 잘 띠기 때문에 살림집에서는 얼굴 구실을 한다. 따라서 쓰임, 튼튼함, 꾸밈이 매우 중요하다.
보통 바깥문 인방에 세살덧문을 여닫이로 달고, 안에는 덧홈대를 대어 창문을 미닫이로 할 때가 많다.
ㅇ 창문은 1)대청 앞에 다는 분합문과 2)간막이에 다는 장지문으로 나뉜다. 창문에는 작은 지겟문, 한 짝으로 된 외문, 두 짝으로 된 쌍문, 네 짝을 단 것을 네짝문(사분합문)이 있다.
ㅇ 벽 위쪽에 작게 낸 창을 들창이라 한다. 위로 들어 올려 열기 때문에 들어열개창이 많이 쓰인다.
4. 흙집의 영건 실례
가. 흙집의 설계 방향
1) 우리 건축의 특성을 최대한 반영
ㅇ 자연과의 조화(自然合一思想)
ㅇ 공간 구조 - 채와 간, 용도별 분화, 공간활용도 극대화, 연속성, 外閉內開
ㅇ 친근 인간척도, 조형적 완숙, 마루와 온돌
2) 서양식 생활습관에 따른 편의성 채택 - 주방, 욕실 등
3) 연속성과 독립성이 보장된 주거공간의 형성 -> 공동체 의식 창출
4) 더불어 사는 공간 구성 -> 사랑방 문화의 창출(가족 사생활 보호)
5) 환경과 생명을 생각 -> 자연소재 사용, 자연 환원
생명의 흙을 삶터에 적용 : 지하 3 - 5m의 상온, 상습층을 지상에 재현
6) 우리의 생활습관에 적합한 난방 구성(고려대 김강수 교수 발표) : 구들이 적합
실내 기온의 최적 범위 20 - 24oC, 바닥 표면온도의 쾌적 범위 30 - 36oC
나. 살림집의 기본 모형
◦ 평면구조 : ‘一’자형(필요시 사랑채 건설), ‘ㄱ’자형
◦ 구조 : 뼈대심벽집, 귀틀응용집
◦ 골조 : 오량, 삼량(사랑채)
◦ 기둥 : 목재 9치, 7치, 6치, 5치(사랑채)
◦ 서까래 : 목재 4～5치
◦ 벽체 ① 심벽치기(벽심, 초벽, 재벽, 새벽), 두께 : 7치, 5치, 3치(사랑채)
② 판재심채우기(나무판 사이 흙 채우기), 판재 두께:7～8푼, 흙심 두께:3치
◦ 지붕 - 형식 : 합각지붕, 맞배지붕
재료 : 조선기와, 오지기와, 백제기와(잿기미), 판돌(점판암)
* 초가집 : 이상적 자연친화형 집
◦ 기초 : 잡석 강회 다짐, 석분 다짐, 잡석 모래 물다짐
다. 살림집의 세부내용
1) 재료
목재 : 국산육송, 수입육송, 국산낙엽송 등
흙 : 인근지역의 황토 성분이 많은 흙
돌 : 인근지역 화성암
2) 설비
방바닥 : 전통구들(사랑방), 심야전기구들, 온수순환바닥난방(기름보일러)
마루 : 우물마루, 전면에 분합문 설치
거실 또는 주방 : 온돌마루
욕실 : 실내외에 배치, 농촌 주택의 경우 외부와의 접근성 고려
천장 : 고미반자, 합판 또는 연등반자(거실, 주방)
부엌 : 입식, 가스렌지 또는 전기렌지
다용도실 : 주방 옆 별도 또는 동일공간
다락 : 방 천장 위에 수납용
가변성 방 : 거실에 붙은 방을 터서 사용하도록 장지문 설치
전기시설 : 노출 또는 내부
전등: 전통적 또는 서구적 분위기
창문 : 여닫이, 미닫이 (용도, 위치별), 홑문 또는 이중문 (한지, 유리)
도배 : 초배지, 한지(벽), 기름장판(바닥)
3) 기타
봉당 : 막돌 쌓기, 다듬화강석 쌓기
담장 : 돌 쌓기, 수목
사랑방 : 본채에 누마루와 함께 1개씩 설치(전통구들)
사랑채 : 구들방과 마루
대문 : 창고, 농기구사 등의 부속채와 함께 전통식 또는 서양식
야외우물, 창고, 실외화장실, 장독대, 지붕 물받이
라. 영건 재료의 조합비율
◦ 지붕 심토 → 흙 : 강회 = 20 : 1 (중량비)
‘흙+강회’ : 짚 : 물 = 100 : 5 : 10 (부피비)
* 짚은 5㎝ 전후로 썰어서 사용하고, 강회는 24시간 동안 물에 미리 넣어 충분
히 풀어서 사용. 물은 흙의 함수율과 작업의 용이성에 따라 조정.
◦ 초벽, 재벽 → 흙 : 강회 = 10 : 1 (중량비)
‘흙+강회’ : 짚 : 물 = 100 : (3～5) : 10 (부피비)
◦ 새벽 → 모래 : 흙 : 마그네샤 = 4 : 2 : 1 (중량비)
‘모래+흙+마그네샤’ : 수사(獸絲) : 풀 : 물 = 100 : 50 : 2 : 10(부피비)
* 풀(‘노리’라는 일본말로 불림)는 한천을 끓인 액체를 주로 썻으며, 밀가루와
소량의 방수액을 사용하기도 함.
* 물의 양은 흙과 모래의 함수율과 작업의 용이성에 따라 조정.
* 마그네샤는 석회의 한 종류로서 고르고 가는 분말로 되어 있음.
5. 전통흙집의 환경생태성
가. 심벽(흙)의 단열 특성
1) 열관류율과 열전도율
재료의 단열 특성은 열관류율과 열전도율로서 나타낼 수 있다. 이것을 규정하는 것은 에너지 이용을 합리적으로 하기 위해서 인데, 건축법에 의하면 건축물의 벽에 사용하는 재료의 열관류율과 단열재를 규정하여 건축물의 열 손실을 방지하도록 하고 있다. 건축법의 규정에 의하여 건축물 부위의 열관류율과 단열재 기준을 두고 있다.
짚이 섞인 흙벽(심벽)의 열전달율과 열관류율을 측정한 결과를 보면(표 1, 그림 1, 그림2), 온도가 상온(15 ℃) 이상이거나 이하인 경우에는 건축물 부위의 열관류율 기준(0.465 - 0.582 W/㎡ K 이하)에 근접하고 있다.
단열 특성을 나타내는 성질로서 열전도율(k)을 살펴보면(표 2), 흙벽의 경우 측정값이 0.204 W/m K 로서, 건축 재료로 많이 쓰이는 콘크리트(k = 1.628 W/m K)나 적벽돌(k = 0.616 W/m K)에 비하여 아주 작은 값이다. 따라서, 콘크리트와 적벽돌 재료는 유리섬유나 스티로폼 등의 단열재를 함께 사용하여야 하지만, 흙 재료는 흙벽 자체로 충분한 단열 효과를 낼 수 있다.
흙벽이 높은 단열성을 나타내는 것은 짚이 섞여서 무수히 형성된 공기층이 겹겹이 겹쳐져 있어서 나타나는 현상이다.
짚 함유율, %
0.3
1
3
온도, ℃
45
15
0
-10
45
15
0
-10
45
15
0
-10
열전도율(k),
W/m․K
0.15
0.81
0.20
0.12
0.12
0.91
0.44
0.12
0.14
0.34
0.12
0.09
열관류율(U),
W/㎡ K
0.69
4.10
0.88
0.53
0.55
4.51
1.83
0.55
0.67
1.62
0.55
0.40
재 료
열전도율(k), W/m K
콘 크 리 트
흙 벽
흙(자연상태)
적 벽 돌
삼 나 무
유 리 섬 유
단열재 스티로폼
1.628
0.204
0.580
0.616
0.099
0.044
0.037
2) 실온변동비
온도 조절 성능 지표로서 실온변동비가 사용된다(그림 3). 흙벽(짚 5%)은 콘크리트와 적벽돌, 유리섬유, 스티로폼 등의 단열재 보다 실온변동비가 작으므로 온도 조절 측면에서 우수한 재료이다. 흙벽(짚 5%) 15cm이면 0.3이하로, 20cm이면 0.16 정도로 떨어져 일상온도의 경우 3℃에서 5℃정도의 변화를 보이게 된다. 특히 나무는 실온변동비가 흙 보다 더 작으므로 벽에 한지로 도배를 하거나 나무를 붙이면 실온변동비는 더 낮아진다.
나. 흙의 원적외선 방사효과
흙은 사람을 빚은 재료로서 생명의 원천이다. 그래서 사람과 가장 친숙하며 사람은 흙에서 나온 에너지(氣)를 취하며 살아가고 흙으로 되돌아간다. 흙으로 된 물체는 부드럽고 따스한 느낌을 주며 자연변동에 의한 주파수 변화가 사람과 동일하게 나타난다. 우리는 오랜 옛날부터 흙으로 만든 용기로 먹을거리를 저장하고, 만들고 먹는 그릇으로 사용했다. 흙 재료는 열전도율이 낮아 신체와 접촉하여도 접촉면에서 열전달이 적게 일어나므로 찬 느낌을 주지 않고 따스한 느낌을 주는 것이다. 흙에서 나오는 성분과 미생물의 활동으로 인체의 신진대사를 좋게 하여 혈액순환이 잘 되므로 피로회복이 빨리 되는 효능도 있다. 이로서 흙의 건강성은 입증된다.
원적외선의 효용성은 생체의 피부 속 깊이 도달하여 은은한 따뜻함을 느끼는 온열감으로 표현할 수가 있는데, 적외선 요법으로 치료에 이용하고 있다. 적외선 요법은 파장 0.77～400㎛의 전자기파를 사용하는 광선요법의 하나로 주로 적외선의 온열작용에 의해 모세 혈관을 확장시켜 충혈을 일으키게 한다. 원적외선 온열의 최대 장점은 근적외선 복사와 비교하여 90%이상의 흡수율을 갖는 것이다. 인간의 피부 구조에서 아픔을 느끼는 통감수용기(痛感受容器)는 진피 최상부에, 열을 느끼는 온도수용기는 진피하층부에 위치한다. 도달심도가 깊은 근적외선은 온도수용기와 그 주변을 직접 자극하기 때문에 조사 직후부터 온감이 있는데, 그 따뜻함은 은은한 것이다. 이에 대하여 원적외선은 표피에서 흡수되어 열로 되고, 이것이 우선 통감수용기를 자극한 뒤에 심부로 서서히 전하여져 온도수용기를 자극한다. 그러므로 원적외선 온열은 흡수율이 좋아 강한 온열감을 느끼고 동시에 통각자극(痛覺刺戟)에 의한 아픈 듯한 감각도 수반하게 된다. 만성 관절류머티즘, 근육류머티즘, 요통, 신경통, 점액낭염, 동상, 등창 등에 적용된다.
원적외선은 모든 재료가 열을 받으면 방사하게 되는데, 열원의 온도가 낮아도 온열을 효과적으로 유지하느냐 (원적외선을 얼마나 방사하느냐) 하는 것이 연비 절감뿐만 아니라 안전성과 환경성의 측면에서도 중요하다고 생각된다.
흙 재료의 원적외선 응용시험을 40℃(온돌방의 표면온도)에서 FT-IR spectrometer를 이용한 Black Body 대비 측정을 한 결과, 적외선 5㎛에서 20㎛의 파장 범위에서 방사율이 92%이었고, 방사에너지는 3.70×102 W/m2․㎛이었다(그림 4와 그림 5 참조).
따라서, 온돌 방바닥의 흙이 사람이 거주하는 일상온도에서 원적외선의 방사효과가 우수하다.
다. 주거 환경 특성
1) 온도 환경과 항온성
실내의 온도 변화를 관측한 결과, 실외의 일교차는 2도에서 21도까지 변화하는데, 목조심벽집의 내부 온도의 일교차가 여름철에는 3℃ 이하, 겨울철에는 5℃ 이하로, 흙집은 외기 변화에 빈감하게 반응하지 않고 일일 기온차가 작아 쾌적한 환경을 제공하는 항온 효과가 있음을 알 수 있다.(예 : 표 3, 표 4),
스티로폼을 단열재로 사용하고 적벽돌과 시멘트벽돌을 함께 쓴 조적식슬래브집의 경우도 온도를 일정하게 유지하는 효과는 있다.
2) 습도 환경과 항습성
실내의 습도환경은 쾌적한 생활과 신체의 질병 그리고 위생면에서 대단히 중요한 요소이다. 흙과 목재는 대기중의 습도에 따라서 수분을 흡습하거나 방습하는 성질을 갖고 있다.
월 일
흙 집
슬 래 브 집
외 기
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
8월 1일
30
28
2
29
27
2
31
25
6
8월 2일
29
28
1
29
27
2
30
23
7
8월 3일
29
27
2
27
27
0
28
21
7
8월 4일
27
25
2
27
25
2
22
20
2
8월 5일
28
25
3
27
25
2
29
20
9
8월 6일
28
26
2
27
25
2
29
20
9
8월 7일
28
26
2
26
25
1
29
18
11
8월 8일
30
27
3
29
26
3
31
20
11
8월 9일
29
28
1
28
27
1
29
25
4
8월10일
28
27
1
28
26
2
30
23
7
8월11일
27
26
1
26
25
1
25
19
6
8월12일
27
26
1
26
25
1
26
21
5
8월13일
26
25
1
25
25
0
27
18
9
8월14일
26
25
1
25
25
0
27
21
6
8월15일
26
25
1
25
25
0
28
17
11
월 일
흙 집
슬 래 브 집
외 기
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
12월 1일
20
16
4
17
16
1
1
-7
8
12월 2일
17
14
3
18
15
3
-6
-11
5
12월 3일
14
11
3
17
14
3
-6
-17
11
12월 4일
13
11
2
17
14
3
0
-15
15
12월 5일
15
12
3
17
14
3
6
-10
16
12월 6일
17
14
3
14
13
1
7
-1
8
12월 7일
19
17
2
15
14
1
7
3
4
12월 8일
19
15
4
15
15
0
3
-3
6
12월 9일
17
16
1
15
14
1
-4
-10
6
12월10일
16
14
2
16
14
2
-8
-15
7
12월11일
15
13
2
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14
1
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-12
7
12월12일
15
12
3
17
14
3
-1
-10
9
12월13일
17
12
5
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14
3
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-8
9
12월14일
15
11
4
16
13
3
3
-7
10
12월15일
18
15
3
17
14
3
3
-5
8
따라서, 실내에 흙과 목재가 많이 노출될수록 외기의 습도변화에 대한 실내의 습도변동이 줄어들게 된다. 이러한 습도조절 효과는 흙벽과 목재의 두께가 두꺼울수록 더욱 크게 나타난다. 여러 가지 건축재료들 중에서 흙과 목재의 습도조절 성능이 우수하기 때문에 실내에 이 재료가 노출되는 양이 많을수록 쾌적한 습도환경을 제공하게 된다. 실내의 가장 쾌적한 상대습도는 60%이다.
목조심벽집에서 7월부터 12월까지 습도 변화를 관찰해 보면, 실외의 일교차가 3%에서 69%까지인데, 여름철에는 12% 이하, 겨울철에는 12% 이하로 항습 효과가 있는 것이 확인된다(예 : 표 5, 표 6). 그리고, 실내의 쾌적 습도 60%에서 여름에는 10%정도 높게, 겨울에는 10%정도 낮게 유지된다.
조적식슬래브집은 단열재를 사용하고, 알루미늄 창틀 설치 등으로 밀폐되어 내부에서 일상생활 중에 발생되는 수분의 배출이 어려워져 환기를 한 상태에서도 습도의 일교차가 커서 습도조절 효과가 없다.
월 일
흙 집
슬 래 브 집
외 기
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
8월 1일
83
78
5
80
75
5
86
65
21
8월 2일
79
70
9
75
64
11
85
56
29
8월 3일
81
74
7
79
67
12
87
76
11
8월 4일
81
76
5
78
72
6
88
85
3
8월 5일
79
72
7
79
62
17
87
54
33
8월 6일
79
72
7
74
57
17
86
51
35
8월 7일
82
70
12
83
68
15
86
67
19
8월 8일
83
77
6
83
73
10
82
67
15
8월 9일
83
78
5
79
73
6
84
69
15
8월10일
79
74
5
78
72
6
85
65
20
8월11일
78
73
5
78
73
5
87
72
15
8월12일
78
74
4
78
70
8
85
65
20
8월13일
74
72
2
70
65
5
85
60
25
8월14일
75
70
5
69
66
3
79
58
21
8월15일
70
67
3
66
60
6
84
47
37
월 일
흙 집
슬 래 브 집
외 기
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
최고
최저
일교차
12월 1일
46
38
8
78
51
27
87
45
42
12월 2일
39
35
4
72
53
19
58
30
28
12월 3일
37
34
3
72
56
16
76
28
48
12월 4일
41
36
5
72
61
11
83
41
42
12월 5일
45
41
4
86
67
19
86
41
45
12월 6일
52
46
6
90
88
2
89
66
23
12월 7일
55
52
3
91
87
4
89
86
3
12월 8일
54
42
12
88
78
10
87
66
21
12월 9일
45
42
3
85
69
16
76
48
28
12월10일
41
39
2
78
63
15
78
39
39
12월11일
41
39
2
83
58
25
84
42
42
12월12일
44
40
4
73
58
15
82
50
32
12월13일
45
43
2
76
59
17
85
34
51
12월14일
47
43
4
79
72
7
86
49
37
12월15일
48
43
5
82
60
22
83
26
57
3) 환기 환경과 정화성
주택내의 공기 환경은 건강에 큰 영향을 미친다. 열 효율을 높이기 위해 알루미늄새시나 시스템 창호를 이용하면 단열과 밀폐가 잘 되어서 주택 알레르기 현상이 일어날 확률이 높아진다. 목조주택은 1시간에 3번은 안팎의 공기가 바뀌고, 흙집은 1시간에 5번, 단열재를 쓴 집은 2～3시간에 1회 정도 환기가 되는 것으로 알려져 있다.
흙과 목재 재료는 미립자 공기층이 층층이 형성되어 있어 단열성이 있으면서 통기성이 좋아 실내 공기가 탁해져서 밀도가 높아지면 흙벽의 공기층에 머물면서 바깥으로 이동하게 되어 환기가 스스로 이루어진다. 실외의 혼탁한 공기는 흙벽의 필터 효과로 전화되어 실내로 공급된다.
주택의 실내에 CO2 농도를 높여 시간 경과에 따른 변화를 측정한 결과는 그림 6과 같다. 조적식슬래브집보다 목조심벽집에서 초기에 빨리 감소하였고, 흙벽이 두꺼울수록 초기에 감소되는 효과가 크게 나타났다. 그리고 목조심벽집에서는 3시간 이내 일상의 CO2 농도로 떨어졌다. 이러한 현상은 초기에는 CO2가 흙벽의 공기층에 빠르게 흡수되었다가 외부로 서서히 이동하는 현상으로 판단된다. 즉 흙벽 속의 공극을 통하여 공기가 머물면서 밀도가 낮은 바깥으로 이동하는 현상이다.
자연계에는 방사선을 방출하는 많은 재료들이 있는데, 시멘트가 대표적으로 많이 배출한다. 자연방사선 중에서 가장 많은 양을 차지하는 것이 라돈이며 이 방사선은 암발생의 원인이 될 수 있다.
4) 음 환경과 청음성
사람들이 살아가는데 가장 중요한 주거환경의 하나가 음 환경이다. 보기 싫으면 눈을 감고, 추우면 옷을 입고, 더우면 옷을 벗으면 된다. 그러나 귀로 들리는 소리는 자체적으로 해결할 수 없으며 그 주택에 사는 기간동안 계속적으로 영향을 준다.
자연의 소리, 사람의 음성, 음악소리, 충격음, 차량이나 기타 요인에 의한 소음 등 매우 다양한 소리가 우리의 생활 주변을 채우고 있다. 하루 24시간 중 아무 소리도 들리지 않는 시간은 거의 없다고 할 정도로 항상 소리가 들리는 환경 속에서 살아가고 있다.
주택 내부에서 요구되는 음향적 성능으로는,
① 주변에 피해를 주지 않고 자유롭게 원하는 음을 발생시킬 수 있는 성능,
② 듣고 싶은 음이 잘 들리는 성능,
③ 듣고 싶지 않은 음이 들리지 않는 성능 등을 들 수 있다.
①의 성능은 외부로 음을 필요 이상 유출시키지 않는 기능으로서 음이 발생된 주택(방)의 차음성이 좋아야한다. ②는 음이 발생된 방의 음향특성(전송특성이나 잔향시간 등)이 적절한 경우이며 ③은 ①의 반대방향의 음을 차단하는 성능으로서 역시 우수한 차음성이 필요하다. 현대생활에서 보면, ③의 경우는 여러 가지 문명의 이기들이 발달하면서 이들로부터 발생되는 음, 즉 사람들의 말소리, 발자국소리, 차량소리, 기계소리, TV소리 등 인위적인 요소들에 의한 소리가 소음공해로서 주거환경을 해치고 있는 것이다. 그러나 ②의 경우는 가끔씩 불어오는 시원한 바람소리와 나뭇잎 부딪히는 소리, 비 오는 소리 그리고 야외에서 들리는 물소리, 새소리, 곤충의 울음소리 등은 우리의 생활에 새로운 활력을 불어넣어 준다. ①의 경우는 심신의 안정을 위하여 듣는 음악소리나 피아노 등의 악기를 연주하는 소리는 자신에게는 좋은 느낌을 주지만 타인에게는 나쁜 느낌을 줄 수도 있는 경우이다.
음의 높낮이는 dB(데시벨)로 표시하며, 인간은 120dB 정도까지 들을 수 있다. 보통의 대화는 60dB, 그리고 시끄러운 자동차 소음은 70～80dB 정도에 해당된다. 소음으로부터 받는 영향은 사람에 따라서 차이가 있으나, 생각과 수면을 방해하고 불쾌감을 유발하며 70dB 이상의 고음에 오랜 시간 노출되면 정신적 또는 육체적 질병의 원인이 될 수 있다. 그러나 반대로 방음이 너무 철저하여 주변으로부터 아무 소리도 들려오지 않는 경우에는 고립감, 적막감 등의 정신적 불안상태에 빠질 수 있다. 즉, 심하지 않은 약간의 소음은 자신이 살아 있으며 혼자가 아니라는 사실을 깨닫게 해준다.
음의 성질 중에서 다른 하나는 진동주파수로서 이 성질은 Hz(헤르쯔)로 표시하며 인간이 들을 수 있는 범위는 15Hz～20kHz에 해당된다. 이 범위의 음을 가청음 또는 가청역이라 하며 그 이상의 주파수를 갖는 음을 초음파음 또는 초음파역이라 한다. 최근의 연구 결과에 의하면 인간이 들을 수 없는 20～30kHz 범위의 초음파음이 인간의 뇌파중에서 α파를 증가시켜 정신적인 안정과 마음의 평화 그리고 즐거움을 느끼게 해 준다는 것이 판명되었다. 이러한 초음파음은 주로 물소리, 바람소리, 새소리, 풀벌레 소리 등과 같은 자연의 소리 속에 풍부하게 포함되어 있는 반면 도심지와 같은 인공적인 환경에서는 10～15kHz 이하의 저주파음만이 발생되어 소음으로서 인간의 생활에 불쾌감을 더하여 주게 된다.
목조주택과 콘크리트주택 사이에 차음성능의 차이와 이로 인한 초음파음의 음의 실내전달 성능 차이에 관한 연구가 발표되었다. 콘크리트조주택이 목조주택보다 투과손실률이 가청음과 초음파음 모두에서 컸으며 가청음과 초음파음 사이의 수준차는 목조주택에서 크게 나타남으로서 목조주택은 가청음보다 초음파음에서 차음성능이 낮았다(그림 7참조). 이것은 콘크리트조주택에 비하여 목조주택에서는 가청음의 소리도 많이 실내로 전달되지만 초음파음의 소리는 더욱 많은 양이 실내로 전달됨을 의미한다.
목조심벽집의 경우 소리 종류별 투과손실률 변화(그림 8 참조)를 보면, 닭울음소리, 비오는 소리 등 자연의 소리(초음파음)에 대한 투과손실률은 13%, 15%인데 반하여 기계음(가청음)인 기계대패소리의 경우는 투과손실률이 21%나 되었다. 그리고 피아노소리는 밖으로의 투과손실률이 30%로서 아주 높았는데 이것은 주변에 피해를 주지 않고 자유롭게 음을 발생시킬 수 있는 여건이 목조심벽에 있다는 것을 말한다.
음(소리)이 콘크리트 소재나 철 소재등을 통과할 때는 변조가 되는 반면에 나무와 흙을 통과할 때는 변조가 되지 않으므로 흙집에서는 본래 소리를 그대로 들을 수 있어 음악의 청음성이 좋다.
따라서, 콘크리트조주택의 차음성능이 더 높음에도 불구하고 외부로부터 전달되는 음에 대한 만족도가 목조심벽집과 목조주택의 경우가 더 높은 이유를 다음과 같이 설명할 수 있다.
① 목재, 흙 등의 건축재료들이 흡음 성능이 높아서 실내에서의 잔향시간이 짧다.
② 목조주택과 목조심벽집의 실내에 전달되는 음 성분 중에는 초음파음의 음이 많이 포함되어 있다.
③ 악기 음은 집 밖으로 차음성능이 우수하며, 소리의 변조가 없어 청음성이 좋다.
라. 난방의 효율성과 실내의 쾌적성
외부 기후 환경의 영향으로부터 내부 환경을 쾌적하게 하기 위하여 그 구성 요소인 벽, 바닥, 지붕의 형태가 계획되어진다. 건축 환경적인 측면에서 이러한 요소들의 기능은 기후를 조절하는 것이다. 태양으로부터 오는 열과 빛을 조절하는 계획이 건물의 설계에 적용되어 있었고, 열 감각에 커다란 효과를 주는 태양의 복사열과 온돌에서 나오는 복사열을 생활하는데 사용한 것은 결코 우연이 아니다.
우리나라의 겨울철은 추운 한냉 건조한 북서계절풍이 영향을 주므로 겨울에는 추운 것이 특색이다. 이에 대한 난방의 필요성이 필수적일 수밖에 없다. 난방이 요구되는 시점을 우리나라의 경우 외기 온도가 10℃ 전후하여 계산하는 경우가 많으므로, 11월부터 3월말까지 약 5개월 정도는 난방이 필요하다.
전통 주거건축인 흙집의 특색은 태양으로부터 전도율이 낮은 지붕의 표피(풀, 흙)를 구성하여 여름에는 낮 시간 동안 지붕을 통해 태양의 복사열이 실내에 전도되는 시간을 지연시킴으로서 실내의 온도 상승을 막아주고, 처마의 적절한 길이는 실내의 직사열을 막아주는 구실을 하였다. 한편 겨울에는 부엌을 설치하여 아궁이를 통하여 취사도 하고 방을 난방 시키도록 한다. 불을 때면, 그 열기로 인해서 음식이 조리되며, 고래에 구들을 만들어 적은 열로서 뜨겁게 달구고, 고래를 통해서 구들 전체에 열이 전달된다.
실내에 목적하는 온도 습도를 유지하기 위하여, 공기의 상태에 따라 냉각, 가열, 감습, 가습 등을 하는데 필요한 열량을 공기조화라고 한다. 이 중에서 가열해야 할 부하를 난방부하(heating load)라고 한다. 온돌의 아궁이는 열량의 30% 이상이 난방으로 전달되는 반면, 유럽의 벽난로는 열량의 21%만 실내에 전달된다(경상북도 안강의 양동마을을 대상으로 실험). 즉 난방부하가 적어도 된다는 것이다.
온돌 난방의 경우에도 흙집에서는 방바닥에서 적절한 수분을 공급하므로 실내의 습도가 유지된다. 그러나, 콘크리트조나 벽돌조 주택은 수분 공급처가 없어 따로 습기 공급장치를 두어야 실내가 건조해지는 것을 방지할 수 있고, 이 습기는 천장으로 몰려서 곰팡이가 피는 원인을 제공하기도 한다.
실내 공기를 데우는 형식인 대류난방인 유럽의 벽난로는 실내의 오염 공기가 그대로 실내의 인체에 대류작용을 하므로 환경적인 면에 있어서도 좋지 않으나, 복사에너지를 이용하는 온돌은 외부의 아궁이를 통하여 2차적인 열이 공급되어 축열되므로 오염의 염려가 없어 환경면에서도 탁월하지 않을 수 없다.
실내온도의 쾌적을 논하는 면에서 중요한 것은 상하의 온도차를 사용하는데 이것은 수평방향의 온도차와 달라서 동시에 온도가 몸에 지각되기 때문이다. 따라서 온돌과 같은 복사난방과 다른 형식의 난방방식이 실내의 공기 온도 분포에 미치는 영향을 알아보기 위하여 난방방식에 따른 상․하 온도 분포를 그래프로 나타내었다(그림 9). 여기서 유럽의 벽난로와 덕트온풍, 증기난방, 온수난방 등은 바닥의 온도보다 천장의 온도가 더 높은 반면 온돌 난방은 바닥이 아주 따뜻하고 위로 올라갈수록 온도가 내려가므로, 발은 따뜻하고 머리가 시원해야 인체에 좋은 조건에 적합하다.
오염, 습도, 열효율과 쾌적성 등을 고려할 때, 우리와 같은 좌식 생활과 풍토에는 흙바닥 온돌이 효과가 있음을 알 수 있다.
마. 노동 환경과 교육 환경 특성
1) 노동 환경
현대에는 과학문명의 발달과 더불어 노동환경도 변화되고 있다. 육체노동보다 시각노동이 증가되고 동적 시각자극이 증가되었으며 여러 가지 화학적 및 외적 자극으로 인하여 눈의 피로가 늘고 있다.
흙바닥에서는 충격이 인체에 적게 전달되고 작업 피로도가 적을 뿐만 아니라 관절을 보호하고, 바닥이 울퉁불퉁하여 발바닥에 지압효과를 발휘하므로 건강도 좋아진다. 흙바닥, 목재바닥, 콘크리트바닥, 비닐타일바닥 위에서 작업하는 사람의 발바닥, 무릎 및 허벅지의 체온변화 측정에서 흙바닥이 가장 변화가 적었으며, 그 다음이 목재바닥, 콘크리트바닥에서 가장 큰 변화를 보였다.
노동환경에서 바닥의 마감재료는 눈과 신체의 피로뿐만 아니라 노동생산성에도 영향을 주고 있다. 눈이 피로하면 자연을 바라보고 쉬듯이, 흙과 목재는 눈의 피로를 덜어 주는 효과를 가지고 있다.
나무와 흙에서 나오는 성분과 에너지는 인체의 운동량을 증가시키는 효과가 있다. 이러한 운동량의 증가는 노동생산성의 향상으로 연결된다.
2) 교육 환경
금속이나 콘크리트 제품은 매우 차가운 느낌을 주지만 흙과 목재는 부드럽고 따스한 느낌과 함께 마음의 안정을 찾게 한다. 학생들의 교육환경에 흙과 목재를 많이 사용하면 학생들의 마음을 안정시키고 욕구불만을 자연스럽게 해소시킴으로서 청소년의 탈선 및 비행 방지에도 도움이 되는 것으로 조사되었다. 시골에서 생활하는 학생들의 탈선이 상대적으로 적으면서 심성이 착한 것도 하나의 예이다.
콘크리트조 학교 건물은 목조나 흙으로 된 학교건물에 비하여 소리가 울려서 시끄럽고 분명하게 들리지 않으며, 느낌이 차갑고 딱딱하며, 실내의 습도가 높다. 이로 인하여 학생들은 안정을 잃고 교사들은 더욱 피로를 느끼게 된다. 교육현장에 흙과 목재를 사용함으로서 안정감을 느끼게 되고, 불협화음이 없어져서 소리가 분명하게 들리게 되어 교사와 학생의 생리적 및 정서적 안정에도 도움이 될 것이다. 목재와 흙 재료는 습도가 높아지는 것을 방지하므로 실내의 결로 현상을 방지하고, 여러 가지 사고에도 상해를 적게 입게 된다.
참고문헌
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