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[부동산] 건축 구조 형식 : 가구식, 조적식, 일체식, 조립식

InfHo 2025. 4. 12. 13:36
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건축 구조 형식에 따른 분류: 건물의 뼈대를 이루는 방식들

오늘은 건물이 어떻게 스스로의 무게와 외부의 힘(바람, 지진 등)을 견뎌내는지, 즉 건물의 뼈대(구조)를 어떤 방식(형식)으로 만들었는지에 따른 분류를 알아보겠습니다. 크게 가구식, 조적식, 일체식, 조립식 구조로 나눌 수 있습니다.

 

 

1. 가구식 구조 (架構式 構造, Framed Structure)

개념:가늘고 긴 부재(재료)인 기둥(수직 부재)과 (수평 부재)를 마치 가구를 짜 맞추듯이 연결하여 골조(뼈대, 프레임)를 형성하고, 이 골조가 건물 전체의 하중(무게와 힘)을 지탱하는 구조 방식입니다. 벽은 주로 공간을 나누는 칸막이 역할(비내력벽)을 하거나 골조 사이를 채우는 커튼월 등으로 사용됩니다.

 

쉬운 비유: 사람의 뼈대와 비슷합니다. 뼈(기둥과 보)가 몸무게를 지탱하고, 피부나 근육(벽)이 공간을 감싸는 형태입니다.

 

주요 종류:

  • 목구조 (Timber Frame): 나무 기둥과 보를 사용하여 뼈대를 만듭니다. (예: 전통 한옥, 경량 목조주택)
  • 철골구조 (Steel Frame): H빔 등 강철(Steel)로 된 기둥과 보를 사용하여 뼈대를 만듭니다. (예: 고층 빌딩, 공장, 창고, 대형 상업시설)
  • 철근콘크리트 라멘(Rahmen)구조: 철근으로 보강된 콘크리트를 사용하여 기둥과 보 형태의 뼈대를 만듭니다. ('라멘'은 독일어로 '틀'을 의미합니다.) (예: 많은 상업용 건물, 일부 공동주택)

 

가구식-구조
가구식-구조

 

 

특징:

  • 장점: 기둥과 보 사이의 공간이 넓어 내부 공간 활용 및 변경이 비교적 자유롭습니다. 큰 공간이나 높은 건물을 짓기에 적합합니다(특히 철골/RC 라멘).
  • 단점: 부재 간의 접합부 시공이 중요하며, 구조 방식에 따라 공사비가 상대적으로 높을 수 있습니다.

 

2. 조적식 구조 (組積式 構造, Masonry Structure)

개념:벽돌, 콘크리트 블록, 돌과 같은 작은 덩어리 재료(조적재)를 시멘트 모르타르 등의 접착제(결합재)를 사용하여 하나씩 쌓아 올려 벽체를 만드는 구조 방식입니다. 이 벽체(내력벽)가 지붕이나 위층 바닥에서 전달되는 하중을 직접 지지하여 기초로 전달합니다.

 

쉬운 비유: 레고 블록을 하나하나 쌓아 벽을 만들어 집을 짓는 것과 비슷합니다. 벽 자체가 힘을 받는 기둥 역할을 합니다.

 

주요 종류:

  • 벽돌 구조 (Brick Masonry)
  • 블록 구조 (Concrete Block Masonry)
  • 석 구조 (Stone Masonry)

 

조적식-구조
조적식-구조

 

특징:

  • 장점: 내화성(불에 잘 견딤)과 내구성이 좋고, 재료 자체의 방음 성능이 비교적 우수합니다. 비교적 소규모 건물에서는 경제적일 수 있습니다.
  • 단점: 벽돌/블록 자체는 압축력(누르는 힘)에는 강하지만 인장력(당기는 힘)이나 휨(휘는 힘), 전단력(끊는 힘)에는 약합니다. 따라서 지진이나 바람 등 옆에서 미는 힘(횡력)에 취약하여 고층 건물에는 부적합하며, 보강이 필요합니다. 습기에 약할 수 있고, 시공 품질 관리가 중요합니다.

 

3. 일체식 구조 (一體式 構造, Monolithic/Integrated Structure)

개념:거푸집(Formwork, 틀) 안에 철근을 조립하여 넣고, 그 안에 콘크리트를 부어 넣어 벽, 바닥 슬래브, 기둥, 보 등을 하나의 덩어리처럼 일체화시켜 만드는 구조 방식입니다. 부재 간의 접합부가 없이 연속적인 구조체를 형성합니다.

 

쉬운 비유: 젤리를 만들 때 틀 안에 내용물을 넣고 굳혀 하나의 덩어리로 만드는 것과 유사합니다. 건물 전체가 하나의 단단한 덩어리처럼 힘을 받습니다.

 

일체식-구조
일체식-구조

 

주요 종류:

  • 철근콘크리트 벽식 구조 (RC Shear Wall Structure): 기둥과 보 없이, 내력벽(주로 철근콘크리트 벽)이 수직 하중(건물 무게)과 수평 하중(지진, 바람)을 모두 부담하는 구조입니다. 우리나라 아파트에서 가장 흔하게 볼 수 있는 구조입니다.
  • 무량판 구조 (Flat Plate Structure): 보(梁) 없이 바닥 슬래브가 직접 기둥에 연결되어 하중을 전달하는 구조입니다. 천장을 평탄하게 만들 수 있습니다.
  • (일반적인) 철근콘크리트 구조 (Reinforced Concrete Structure)

 

특징:

  • 장점: 구조적으로 매우 강성이 높고 튼튼하며(특히 벽식 구조), 내구성, 내화성, 차음성이 우수합니다. 벽식 구조는 아파트처럼 반복적인 평면 구성에 효율적입니다.
  • 단점: 벽 자체가 구조체이므로 내부 구조 변경이나 리모델링이 어렵습니다(특히 내력벽 철거 불가). 콘크리트 타설 및 양생(굳히기) 시간이 필요하여 공사 기간이 길어질 수 있고, 건물 전체 무게가 무거울 수 있습니다.

 

4. 조립식 구조 (組立式 構造, Prefabricated Structure)

개념:공장에서 건물의 주요 구조 부재(기둥, 보, 벽판, 바닥판 등) 또는 공간 유닛(모듈)을 미리 제작한 후, 이를 건설 현장으로 운반하여 레고처럼 조립하여 건물을 완성하는 구조 방식입니다. 현장에서는 주로 설치 및 접합 작업 위주로 진행됩니다.

 

쉬운 비유: 이케아(IKEA) 가구를 설명서대로 조립하거나, 미리 만들어진 레고 블록 세트를 조립하는 것과 비슷합니다.

 

조립식-구조
조립식-구조

 

주요 종류:

  • PC 구조 (Precast Concrete Structure): 미리 공장에서 만든 콘크리트 부재(기둥, 보, 벽, 슬래브 등)를 현장에서 조립하는 방식입니다.
  • 경량 철골 구조 (Lightweight Steel Framing): 얇은 강판을 가공한 부재를 공장에서 제작하여 현장에서 조립합니다. (목조주택의 스터드 방식과 유사)
  • 모듈러 구조 (Modular Construction): 기본적인 골조, 마감, 설비까지 공장에서 완성된 박스 형태의 공간 유닛(모듈)을 현장으로 가져와 쌓고 연결하는 방식입니다.

 

특징:

  • 장점: 공장 생산으로 품질 관리가 용이하고 균일한 품질 확보가 가능합니다. 현장 작업 최소화로 공사 기간을 크게 단축할 수 있고, 날씨의 영향을 덜 받습니다. 폐기물 발생이 적고, 인건비 절감 효과도 기대할 수 있습니다.
  • 단점: 부재 운반에 제약이 있을 수 있고(크기, 무게, 도로 여건 등), 부재 간의 접합부 설계 및 시공 정밀도가 매우 중요합니다. 현장에서의 설계 변경이 어렵고, 초기 설계 및 생산 비용이 높을 수 있습니다.

 

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건축 구조 형식에 따른 분류: 가구식, 조적식, 일체식, 조립식 구조 분석

I. 서론

A. 건축 구조의 중요성 및 분류 체계

건축 구조는 건축물의 형태를 이루는 뼈대로서, 건물의 안전성, 기능성, 내구성 및 미관을 결정하는 가장 기본적인 요소이다. 구조 시스템의 핵심 역할은 건축물 자체의 무게(고정하중)와 건물 내 사람, 가구, 설비 등의 무게(활하중), 그리고 바람(풍하중)이나 지진(지진하중)과 같은 외부 환경 요인에 의해 발생하는 다양한 하중을 안전하게 지지하고 이를 지반으로 전달하는 것이다.1 따라서 건축물의 목적과 기능, 안전성을 확보하기 위해서는 적절한 구조 형식의 선택과 설계가 필수적이다.

 

건축 구조는 다양한 기준에 따라 분류될 수 있다. 구조체를 형성하는 방식에 따라서는 가늘고 긴 부재를 조립하는 가구식 구조, 벽돌이나 블록 등을 쌓아 만드는 조적식 구조, 철근과 콘크리트 등을 일체화시키는 일체식 구조, 그리고 쉘 구조, 막 구조 등 특수한 형태의 특수 구조로 나눌 수 있다.1 사용되는 주재료에 따라서는 목 구조, 강 구조(철골 구조), 철근 콘크리트 구조, 벽돌 구조, 블록 구조 등으로 분류된다.1 또한, 시공 과정에서 물의 사용 여부에 따라 습식 구조(콘크리트, 조적 등)와 건식 구조(목재, 강재 조립 등)로 구분하며 3, 부재의 생산 및 조립 장소에 따라 현장 구조조립식 구조(공장 생산)로 나누기도 한다.2

 

이처럼 다양한 분류 체계가 존재한다는 것은 특정 기준 하나만으로는 건축 구조 시스템의 복합적인 특성을 완벽하게 설명하기 어렵다는 점을 시사한다. 예를 들어, 강구조는 재료적 분류이지만, 부재를 볼트 등으로 접합할 경우 가구식 구조의 특성을 가지며 건식 공법으로 시공된다. 반면, 철근 콘크리트 구조는 재료적 분류인 동시에 부재들이 일체로 거동하는 일체식 구조이며 습식 공법에 해당한다. 따라서 특정 구조 시스템을 깊이 있게 이해하기 위해서는 구성 방식, 사용 재료, 시공 방법 등 여러 분류 기준을 종합적으로 고려하여 그 특성을 다각적으로 파악하는 것이 중요하다.

 

B. 보고서의 목적 및 범위

본 보고서는 현대 건축에서 가장 기본적이고 널리 사용되는 네 가지 주요 구조 형식, 즉 가구식 구조, 조적식 구조, 일체식 구조(특히 철근 콘크리트 구조 중심), 조립식 구조에 대한 심층적인 기술 분석을 제공하는 것을 목적으로 한다.

 

각 구조 형식에 대해 다음과 같은 내용을 상세히 다룰 것이다.

  • 정의 및 기본 원리
  • 주요 구조적, 재료적, 시공적 특징
  • 주요 사용 재료 및 세부 유형
  • 기술적 장점 및 단점 분석
  • 대표적인 시공 방식
  • 내구성, 시공성, 경제성, 디자인 유연성 등 주요 성능 지표에 대한 비교 분석
  • 주로 적용되는 건축물의 종류 및 규모

본 보고서의 분석과 기술은 제공된 연구 자료(S_S* 식별자 포함 자료)에 기반하며, 건축 구조 설계 및 시공 분야의 전문가, 연구자, 관련 전공 학생들을 주요 독자층으로 상정한다. 따라서 전문적인 용어 사용과 기술적 깊이를 유지하여 해당 분야의 이해도를 높이는 데 기여하고자 한다.

 

II. 가구식 구조 (Framed Structure)

A. 정의 및 기본 원리

가구식 구조는 목재나 강재(철골)와 같이 비교적 가늘고 긴 선형 부재(기둥, 보 등)를 구조적으로 결합하여 건축물의 주된 뼈대, 즉 골조(Frame)를 형성하는 방식이다.1 이 구조 시스템에서 수직 하중(건물 무게, 적재 하중 등)은 주로 바닥 슬래브에서 보(Girder, Beam)로 전달되고, 보는 이 하중을 다시 기둥(Column)으로 전달하며, 기둥은 최종적으로 기초를 통해 지반으로 하중을 분산시킨다. 수평 하중(풍하중, 지진하중 등)에 대해서는 기둥과 보의 강접합 또는 가새(Bracing) 등의 보강을 통해 저항한다.

 

가구식 구조의 핵심은 부재와 부재가 만나는 접합부(Connection)의 설계와 시공 정밀도에 있다. 접합부가 어떻게 설계되고 시공되느냐에 따라 구조 전체의 강성(Stiffness), 안정성(Stability), 그리고 하중 전달 능력이 결정되기 때문이다.1 예를 들어, 철골 구조에서 기둥과 보를 용접하여 강하게 접합하면 라멘(Rahmen) 구조와 같이 강성이 큰 구조를 형성할 수 있으나 5, 볼트 접합의 경우 상대적으로 유연한 거동을 보일 수 있다. 목구조에서도 전통적인 짜맞춤 방식이나 현대적인 철물 접합 방식 모두 접합부의 성능이 구조 안전에 직결된다. 또한, 부재들을 삼각형 형태로 구성(트러스 구조 등)하면 각 부재가 축력(인장 또는 압축)만 받게 되어 매우 안정적이고 효율적인 구조 시스템을 만들 수 있다.7

 

B. 주요 특징

가구식 구조는 다음과 같은 주요 특징을 지닌다.

    • 공간 구성의 유연성: 기둥과 보로 이루어진 골조 사이의 공간은 구조적으로 비어 있는 상태가 된다. 이 공간은 흙벽, 조적벽, 경량 패널 등 다양한 재료로 벽체를 채우거나, 창이나 문과 같은 개구부를 자유롭게 설치하는 데 활용될 수 있다.6 이러한 골조 시스템을 반복하여 연결함으로써 기둥 간격(Span) 내에서 비교적 넓고 개방적인 내부 공간을 확보하기 용이하다.

 

    • 건식 공법 적용: 주로 목재나 강재 부재를 현장에서 조립하는 방식으로 시공되므로, 콘크리트 타설과 같이 물을 사용하는 습식 공법에 비해 공사 과정이 건조(Dry)하다.3 이는 동절기 공사가 가능하게 하고, 콘크리트 양생 기간이 불필요하여 전체 공사 기간을 단축하는 데 유리하게 작용한다.3

 

    • 구조체 경량성: 사용되는 주재료인 목재나 강재는 철근 콘크리트에 비해 비중이 작다. 따라서 구조물 전체의 자중(Self-weight)이 가벼워지는 효과가 있으며, 이는 하부 구조(기초)의 부담을 줄여주고 지진 시 건물에 작용하는 관성력을 감소시키는 데 유리할 수 있다.8

 

  • 수평 하중에 대한 거동: 가늘고 긴 부재의 조합으로 이루어지므로, 풍압이나 지진과 같은 수평 하중에 대해 어느 정도 유연하게 거동하는 특성을 보인다. 특히 목구조는 재료 자체의 유연성으로 외부 충격을 흡수하는 능력이 뛰어나다.8 그러나 이러한 유연성은 구조체의 변형을 유발할 수 있으며, 과도한 변형은 내외부 마감재의 균열이나 손상을 초래할 수 있다.8 따라서 접합부의 강성을 충분히 확보하고, 필요시 가새 등을 설치하여 수평 변위를 제어하는 설계가 매우 중요하다.

 

C. 사용 재료 및 유형

가구식 구조에 주로 사용되는 재료는 목재와 강재이며, 이에 따라 목구조와 강구조(철골구조)로 나뉜다.

1. 목구조 (Wooden Frame Structure)

개요: 기둥, 보, 서까래, 장선 등 건축물의 주요 구조부를 목재를 사용하여 구축하는 가구식 구조이다.1 목재는 인류가 가장 오랫동안 사용해 온 건축 재료 중 하나로, 가공이 용이하고 현장에서 조립하기 편리하다는 장점이 있다.5

 

재료 특성: 목재는 비중에 비해 강도가 비교적 높으며, 특히 단위 중량당 인장 강도나 압축 강도는 철이나 콘크리트를 능가할 수도 있다.8 열전도율이 매우 낮아 자체적인 단열 성능이 뛰어나며 (콘크리트의 4배, 벽돌의 6배 8), 습도 조절 능력이 있어 쾌적한 실내 환경 조성에 유리하다. 또한, 자연 재료로서 친환경적이며, 특유의 질감과 색상으로 미관이 수려하고 심리적인 친밀감을 제공한다.8 과거에는 주로 소나무, 참나무, 느티나무 등이 사용되었고 6, 현대에는 제재목 외에도 구조용 집성재(Glulam), 공학목재(Engineered Wood) 등 성능이 향상된 다양한 목질 재료가 개발되어 사용되고 있다.11

 

장점:

  • 경량성: 구조물 자중 감소.10
  • 우수한 단열성: 에너지 효율 높음.8
  • 친환경성: 지속가능한 재료, 탄소 저장 효과.13
  • 가공 및 시공 용이성: 현장 작업 편리, 공기 단축 가능.5
  • 미관 및 친밀감: 자연스러운 질감과 색상.5

 

단점:

  • 내화성 취약: 불에 타기 쉬움 (약 250℃에서 인화, 450℃에서 발화 11). 내화 설계 및 피복 필수.8
  • 내구성 문제: 습기에 약하며 부패 및 충해(흰개미 등) 발생 가능.8 방부, 방충, 방수 처리 및 유지관리 중요.
  • 변형 가능성: 함수율 변화에 따른 건조 수축, 뒤틀림 등 변형 발생.10 구조 설계 시 고려 필요.
  • 수평 하중 변형: 가구식 구조 특성상 변형 발생 가능, 마감재 균열 유발.8 접합부 보강 중요.
  • 전문 인력 부족: 숙련된 설계 및 시공 기술자 부족.8 시공 품질 확보 어려움.

목구조는 재료 자체의 친환경성과 우수한 단열 성능이라는 강점을 가지고 있지만, 화재, 부패, 변형이라는 본질적인 약점 또한 명확하다. 이러한 약점을 극복하기 위해서는 구조 설계 단계에서부터 내화, 방부, 방수 성능을 확보하기 위한 면밀한 계획과 시공 중의 철저한 품질 관리, 그리고 완공 후의 지속적인 유지관리가 필수적으로 요구된다. 또한, 목구조 기술의 표준화와 전문 인력 양성은 목조 건축 시장의 건전한 성장과 신뢰도 향상을 위한 중요한 과제이다.

 

2. 강구조 (Steel Frame Structure)

개요: 기둥, 보 등 주요 구조부를 H형강, 각관 등 강재(Steel)를 사용하여 구축하는 가구식 구조이다.1 강재는 공장에서 표준화된 규격으로 생산되며, 현장에서는 주로 볼트 접합이나 용접을 통해 부재들을 조립한다.

 

재료 특성: 강재는 다른 어떤 건축 재료보다 단위 면적당 강도가 월등히 높다.15 재질이 균일하고 예측 가능한 거동을 보이며 9, 파괴되기 전까지 큰 변형을 수용할 수 있는 능력, 즉 인성(Ductility)이 뛰어나다.9 이는 예기치 못한 과하중이나 지진 발생 시 구조물이 갑작스럽게 붕괴하는 것을 막아주는 중요한 특성이다.

 

장점:

  • 고강도: 큰 하중 지지 가능, 장스팬(기둥 간격 넓힘) 및 고층 건물 건축에 유리.9
  • 경량성: RC 구조 대비 자중이 가벼워 기초 공사비 절감 및 내진 성능 향상에 기여.9
  • 재료 균질성: 신뢰성 있는 구조 설계 가능.9
  • 시공 편의성: 건식 공법으로 공기 단축 효과 큼, 기계화 시공 용이.3
  • 변경 및 증개축 용이: 기존 구조물에 부재 추가 및 변경 용이.9
  • 재활용성: 해체 후 고철로 재활용 가능, 친환경적 측면.15
  • 내진 성능: 재료의 인성과 가벼운 무게 덕분에 지진에 강함.8

 

단점:

  • 내화성 취약: 고온에서 강도가 급격히 저하됨. 반드시 내화 피복(뿜칠, 내화 페인트, 내화 보드 등) 필요.9
  • 부식 발생: 습기에 노출 시 녹 발생. 방청 도장 및 주기적인 유지관리 필수.15 유지관리 비용 증가 요인.9
  • 좌굴(Buckling) 위험: 강도가 높은 대신 부재가 세장(가늘고 김)해지기 쉬워 압축력을 받을 때 휘어지는 좌굴 현상 발생 가능. 설계 시 좌굴 방지 고려 필수.15
  • 접합부 시공: 볼트 또는 용접 접합부의 정밀 시공이 중요하며, 추가적인 비용과 노력이 소요될 수 있음.16
  • 높은 열전도율: 열이 쉽게 전달되어 단열 성능 저하 및 결로 발생 우려. 열교(Thermal Bridge) 차단 설계 중요.12
  • 초기 공사비: 재료비 자체가 RC보다 비쌀 수 있음.18

강구조는 뛰어난 강도와 시공성을 바탕으로 현대 건축, 특히 대형 및 고층 건축물의 실현에 필수적인 역할을 담당하고 있다. 그러나 화재와 부식이라는 치명적인 약점을 내포하고 있으므로, 이를 극복하기 위한 내화 설계 및 내화 피복 시공, 부식 방지를 위한 방청 처리 및 지속적인 유지관리가 반드시 요구된다. 또한, 강재의 높은 열전도율로 인한 열교 현상은 건물의 에너지 효율을 저하시키는 주요 요인이므로, 단열 설계 시 이를 차단하기 위한 세심한 고려가 필요하다. 이러한 약점들을 적절히 보완할 때 강구조는 그 장점을 최대한 발휘할 수 있다.

 

D. 장점 및 단점 (종합)

장점:

  • 건식 공법 위주로 시공되어 공사 기간 단축 가능.3
  • 구조체 무게가 상대적으로 가벼움 (특히 목구조).10
  • 기둥과 보 사이 공간 활용이 자유로워 비교적 넓은 내부 공간 확보 용이.6
  • 사용 재료(목재 또는 강재)에 따라 친환경성(목재) 또는 고강도/장스팬(강재) 등의 특화된 장점 보유.

 

단점:

  • 부재 간 접합부의 성능이 전체 구조 안전성에 결정적 영향.3
  • 수평 하중에 대해 구조적 변형이 발생할 수 있으므로 이에 대한 고려 필요.8
  • 주요 재료별 본질적인 단점 존재 (목재: 내화성, 내구성 / 강재: 내화성, 부식, 열교).

 

III. 조적식 구조 (Masonry Structure)

A. 정의 및 기본 원리

조적식 구조는 벽돌, 콘크리트 블록, 자연석 또는 가공석과 같은 개별 단위 재료(조적재)를 하나씩 쌓아 올리고, 그 사이를 시멘트 모르타르와 같은 접착 재료로 메워 벽체나 기둥 등 구조 부재를 형성하는 건축 방식이다.1 이 구조는 기본적으로 각 단위 재료가 중력 방향으로 작용하는 압축력에 저항하는 원리로 하중을 지지한다. 따라서 조적재 자체의 압축 강도와 조적재 사이를 결합시키는 모르타르의 부착 강도가 구조체 전체의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다.3 전통적으로 내력벽식 구조(Bearing Wall Structure)의 대표적인 형태로 간주된다.22

 

B. 주요 특징

조적식 구조는 다음과 같은 주요 특징을 나타낸다.

    • 압축 강도 우수, 인장/전단 강도 취약: 조적재 자체는 압축력에 매우 강하게 저항하지만, 잡아당기는 힘(인장력)이나 미끄러뜨리려는 힘(전단력)에는 매우 취약하다.21 이는 지진과 같이 수평 방향으로 힘이 작용할 때 구조적 약점으로 작용한다.5

 

    • 우수한 내화성 및 내구성: 벽돌, 블록, 돌 등은 불연 재료로서 화재에 강하며, 재료 자체의 내구성도 뛰어나다.20 적절히 시공되고 관리될 경우 오랜 시간 동안 구조적 성능을 유지할 수 있다.

 

    • 차음 및 단열 효과: 재료의 밀도가 높고 두께가 두꺼워 외부 소음을 차단하는 차음 성능이 우수하며, 열용량이 커서 여름철 더위(방서)나 겨울철 추위(방한)를 막는 데에도 효과적이다.5

 

    • 구조체 중량 및 두께: 단위 재료들을 쌓아 만들기 때문에 구조체 전체의 무게가 상당히 무겁다.9 또한, 구조적 안정성을 확보하기 위해 벽체의 두께가 두꺼워지는 경향이 있어, 동일 면적의 다른 구조 방식에 비해 실내 유효 면적이 줄어들 수 있다.9

 

    • 외관: 벽돌이나 돌의 자연스러운 질감과 색상, 그리고 다양한 쌓기 방식을 통해 장중하고 고풍스러우며 미려한 외관을 연출할 수 있다.9

 

  • 습식 공법: 모르타르를 접착제로 사용하므로 물을 사용하는 습식 공법에 해당한다.3 이는 공사 기간이 길어지고 동절기 등 기후 조건에 영향을 받을 수 있음을 의미한다.

 

C. 사용 재료 및 유형

조적식 구조는 사용하는 주재료에 따라 다음과 같이 분류된다.

1. 벽돌 구조 (Brick Masonry)

점토를 구워 만든 붉은 벽돌이나 시멘트와 모래를 압축 성형한 시멘트 벽돌 등을 주재료로 사용한다. 벽돌을 쌓는 방식(영국식 쌓기, 네덜란드식 쌓기, 프랑스식 쌓기, 미국식 쌓기, 길이쌓기, 마구리쌓기 등)에 따라 벽체의 구조적 성능과 외관 디자인이 달라진다.22 특히, 벽체 사이에 공간을 두어 쌓는 공간쌓기(Cavity Wall) 방식은 벽체의 방습, 단열, 방음 성능을 크게 향상시킬 수 있다.22

 

2. 블록 구조 (Block Masonry)

시멘트와 골재를 주원료로 하여 속이 빈 형태로 만든 콘크리트 블록을 주로 사용한다.21 벽돌보다 단위 부재의 크기가 커서 상대적으로 시공 속도가 빠르고 인건비를 절감할 수 있어 경제적일 수 있다.5 그러나 일반적으로 벽돌보다 강도가 낮고 흡수율이 높을 수 있다.23 블록의 빈 공간에 철근을 배근하고 콘크리트나 모르타르를 채워 넣어 구조적 성능, 특히 횡력에 대한 저항력을 높인 보강 블록조(Reinforced Block Masonry) 형태로도 많이 사용된다.7

 

3. 석 구조 (Stone Masonry)

자연 상태의 돌(막돌)이나 일정한 형태로 가공한 돌(다듬돌)을 쌓아 벽체나 기둥 등을 축조하는 방식이다.21 석재는 외관이 매우 아름답고 장중하며, 내구성이 다른 어떤 재료보다 뛰어나다는 장점이 있다. 하지만 재료의 가공이 어렵고 무거워 운반 및 시공이 까다로우며, 공사 비용이 매우 많이 드는 단점이 있다. 이러한 이유로 현대 건축에서는 구조체 자체를 석조로 만드는 경우는 드물고, 주로 건물의 외벽 마감재나 장식적인 요소로 활용되는 경우가 많다.

 

D. 장점 및 단점

장점:

  • 우수한 내화성 및 내구성.5
  • 뛰어난 차음성 및 방한/방서 효과.5
  • 압축 강도가 높음.21
  • 비교적 저렴한 재료비 (벽돌, 블록의 경우).5
  • 외관이 장중하고 미려함 (특히 석조, 벽돌).9
  • 시공이 비교적 간편함 (숙련 기능공 필요).9

 

단점:

  • 인장력, 전단력, 횡력(지진, 풍압)에 매우 취약.5
  • 습기 침투에 약하고 방수/방습 처리 중요.5
  • 벽 두께 증가로 인한 실내 유효 면적 감소.9
  • 건물 높이 및 스팬(기둥 없는 거리) 제한.17
  • 구조체 자중이 무거움.9
  • 시공 품질 확보 어려움 (모르타르 줄눈 충전 불량, 백화현상 발생 등).18
  • 습식 공법으로 인한 공기 지연 및 기후 제약.3

조적식 구조는 재료 자체의 내구성과 내화성이라는 분명한 장점을 가지고 있다. 그러나 구조적으로 인장력과 횡력에 취약하다는 근본적인 한계와 벽 두께로 인한 공간 효율성 문제 때문에, 현대 건축에서 주요 구조체로서의 적용 범위는 크게 축소되었다. 특히 지진 발생 위험이 있는 지역에서는 조적조 단독으로 구조체 역할을 하기에는 부적합하며, 철근 콘크리트 테두리보나 보강 블록조와 같은 내진 보강 설계가 필수적으로 요구된다. 현재는 주로 저층 건물, 건물의 비내력 칸막이벽, 외장 치장 마감, 담장 등 그 재료적 특성을 살릴 수 있는 제한적인 용도로 사용되는 경향이 뚜렷하다.

 

IV. 일체식 구조 (Monolithic Structure - 철근 콘크리트 중심)

A. 정의 및 기본 원리

일체식 구조는 건축물의 주요 구조 부재인 기둥, 보, 내력벽, 바닥 슬래브 등을 거푸집(Formwork)이라는 틀 안에 철근을 조립하고 액상 상태의 콘크리트를 부어 넣어 굳힘으로써, 각 부재들이 서로 연속적으로 강력하게 결합되어 마치 하나의 덩어리(Monolith)처럼 거동하도록 만드는 구조 방식이다.1 건물을 가장 견고하게 짓기 위한 방법 중 하나로, 부재 간의 연결부가 강하게 일체화되어 하중을 효과적으로 분산하고 저항하는 특징을 가진다.25

 

이 구조 방식의 가장 대표적인 예가 철근 콘크리트(Reinforced Concrete, RC) 구조이다. 철근 콘크리트 구조의 기본 원리는 압축력에는 매우 강하지만 인장력에는 취약한 콘크리트의 단점을 인장력에 강한 철근을 사용하여 보완하는 데 있다.1 즉, 구조 부재 내에서 인장 응력이 발생하는 부분에 철근을 배치하여 인장력을 철근이 부담하게 함으로써, 콘크리트와 철근이 복합재료(Composite Material)로서 함께 외력에 저항하도록 하는 것이다.26 이러한 복합 거동이 가능한 이유는 다음과 같은 재료적 특성 때문이다 26:

  • 우수한 부착성: 콘크리트가 굳으면서 철근 표면에 강력하게 부착되어 두 재료가 일체로 움직인다.
  • 유사한 열팽창계수: 온도 변화에 따른 수축 및 팽창률이 철근과 콘크리트가 거의 같아 온도 응력 발생이 적다.
  • 철근 보호: 콘크리트의 강한 알칼리성이 철근의 부식을 방지하고, 콘크리트 자체가 철근을 감싸 화재 시 고열로부터 철근을 보호하여 내화 성능을 높인다.

 

B. 주요 특징

철근 콘크리트 중심의 일체식 구조는 다음과 같은 특징을 지닌다.

    • 높은 구조적 강성 및 안정성: 모든 부재가 강하게 연결되어 일체로 거동하므로 구조 전체의 강성(Stiffness)이 매우 크고, 외부 하중에 대한 변형이 적어 안정적인 구조 시스템을 제공한다.1

 

    • 뛰어난 내구성, 내화성, 내진성: 재료 자체의 내구성이 뛰어나고, 불연 재료인 콘크리트가 철근을 보호하여 내화 성능이 우수하다.1 또한, 일체화된 구조와 재료의 강성 덕분에 지진이나 바람과 같은 수평 하중에 효과적으로 저항할 수 있어 내진 및 내풍 성능 확보에 유리하다.1

 

    • 경제성 및 재료 수급 용이성: 주재료인 시멘트, 골재(모래, 자갈), 철근은 비교적 쉽게 구할 수 있으며, 다른 구조 방식에 비해 상대적으로 경제적인 비용으로 견고한 구조물 구현이 가능하다.23 또한, 내구성이 높아 장기적인 유지관리 비용이 철골 구조 등에 비해 적게 드는 경향이 있다.26

 

    • 형태 구현의 자유성 (설계 유연성): 액상의 콘크리트를 거푸집에 부어 원하는 형태로 만들 수 있으므로, 직선, 곡선 등 다양한 형태의 구조물 설계 및 시공이 비교적 자유롭다.23 이는 건축가의 디자인 의도를 구현하는 데 유리하게 작용한다.

 

    • 큰 자중: 콘크리트 자체의 밀도가 높아 구조물의 전체 무게가 다른 구조 방식(목구조, 강구조)에 비해 매우 무겁다.7 이는 기초 설계 시 부담으로 작용할 수 있으며, 지진 시 건물에 작용하는 관성력을 증가시키는 요인이 되기도 한다.

 

  • 열 및 음향 성능: 콘크리트는 열전도율이 높아 단열 성능이 낮다. 따라서 별도의 단열 시공이 필수적이며, 부실 시공 시 열교(Thermal Bridge) 현상으로 인한 에너지 손실 및 결로 발생 가능성이 있다.8 반면, 재료의 밀도가 높아 공기 전달음 차단 성능(차음성)은 우수하지만, 바닥 충격음(층간소음)은 구조체를 통해 쉽게 전달되는 경향이 있어 별도의 바닥 구조 설계가 필요하다.29

 

 

 

 

 

 

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