통나무 주택의 단열

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통나무집이 여름에 시원하다는 말은 겨울에 따뜻하다는 말과 같은 의미라 해도 크게 틀리지 않다. 통나무는 그 자체가 뛰어난 단열재이기 때문이다. 여름에 통나무집이 시원한 이유는 단순히 나무의 단열효과만은 아니다. 통나무집은 외부의 열기를 효과적으로 차단하기도 하지만 통나무집만의 특별한 건강 냉방의 기능을 갖고 있다. 통나무집은 주위 온도가 높아지면 나무에 있는 천문학적 숫자의 수많은 기공이 커지면서 갖고 있는 습기를 방출하게된다. 이때, 증발되는 습기는 주위의 온도를 빼앗아 온도를 떨어뜨리는 역할까지 하는 것이다. 마치 뜨거운 여름철, 마당에 물을 뿌리면 시원해지는 것이나 더울 때 세수를 하면 시원해지는 것과 같은 이치다.
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글 싣는 순서
통나무주택의 종류

수공식 통나무주택과 기계식 통나무주택

유럽풍의 목구조 주택(Timber frame house)

통나무주택의 결합구조

통나무집의 단열

통나무집, 겨울에 춥지 않은가

필자의 시범주택을 방문하는 사람들의 가장 많은 질문 중 하나는 '통나무집이 겨울에 과연 춥지 않습니까?'하고 묻는 것이다.

통나무집이 여름에 시원하다는 말은 겨울에 따뜻하다는 말과 같은 의미라 해도 크게 틀리지 않다. 통나무는 그 자체가 뛰어난 단열재이기 때문이다. 나무 조각을 현미경으로 보면 마치 솜이불처럼 수많은 미세 기공(氣孔)으로 이루어져 있음을 알 수 있다.

이 기공들은 cellulose(섬유소)와 함께 겹겹이 쌓여 거대하고도 뛰어난 단열 구조를 형성하게 되는 것이다. 나무는 대체로 콘크리트의 10배, 알루미늄의 1000배에 이르는 단열효과를 갖고 있다.

나무는 살아있는 에너지 탱크

일반적으로 우리가 아는 단열재는 에너지를 차단하는 능력만 있다. 그러나 나무의 단열 구조는 이와는 다른 매우 독특한 기능을 갖고 있다.

나무의 수많은 기공들 하나하나는 주위의 열과 습기를 저장했다가, 주위의 온도와 습도의 변화에 따라 서서히 방출하거나 저장하는 특별한 기능을 가지고 있다. 그래서 통나무집을 '에너지 탱크'라고 하는 것이다.

다만, 통나무 자체가 아무리 좋은 단열 건축재라 해도 원목의 상태에 따라, 집의 구조나 건축 공법 그리고 시공 기술에 따라 그 효과는 매우 달라진다는 사실을 명심해야 한다.

여름에 시원한 통나무주택

우리나라의 기후는 겨울과 여름의 온도차를 나타내는 대륙도(大陸度)가 매우 크다. 그렇기 때문에 단열의 경제적 효과가 매우 큰 나라에 속한다. 단열의 의미는 겨울에만 적용되는 것이 아니라 여름을 시원하게 해주는 것 역시 단열효과이다.

여름에 통나무집이 시원한 이유는 단순히 나무의 단열효과만은 아니다. 통나무집은 외부의 열기를 효과적으로 차단하기도 하지만 통나무집만의 특별한 건강 냉방의 기능을 갖고 있다.

통나무집은 주위 온도가 높아지면 나무에 있는 천문학적 숫자의 수많은 기공이 커지면서 갖고 있는 습기를 방출하게된다. 이때, 증발되는 습기는 주위의 온도를 빼앗아 온도를 떨어뜨리는 역할까지 하는 것이다. 마치 뜨거운 여름철, 마당에 물을 뿌리면 시원해지는 것이나 더울 때 세수를 하면 시원해지는 것과 같은 이치다.

나무의 갈라짐이 많으면 단열효과가 적다

통나무집에 대한 인식이 보편화된 미국, 캐나다, 혹은 유럽 국가들에서는 대체로 통나무집에 대한 나름대로의 이해가 있다.

그 한 가지가 나무가 갈라지고 틈새가 생기는 현상에 대한 인식이다. 통나무집이 그들의 역사와 함께 해 왔던 유럽 혹은 미국인들은 나무가 갈라지는 것(Crack)에 대한 인식이 대체로 너그러운 반면, 통나무집이 낯선 우리의 인식은 좀 까다로운 셈이다. 아무튼 균열의 정도가 심하면 단열과 뒤틀림의 기술적 문제가 생기게 된다.

서양의 통나무집은 다른 건축양식과 오랫동안 함께 하면서 기술적 발전을 거듭해왔지만, 그들에 비해서 우리나라는 60년대 입산 금지를 하고 나무 집을 짓지 못하게 하였다. 그 후, 우리는 온통 시멘트로 지어진 집만 보게 되었다. 나무 집은 눈에서 멀어지고 마음에서도 멀어져 버렸기 때문에 낯선 집이 되어 버렸다.

통나무집에서 갈라진 틈의 크기가 4m/m 까지는 갈라짐으로 보지 않는다. 이 정도까지는 단열 효과에 크게 영향을 끼치지 않기 때문이다.

나무는 원래 약 70% 정도의 수분을 갖고 있다. 예를 들어 10Kg짜리 생나무(green wood) 한 토막이 있다면, 이것이 완전히 건조되면 3Kg까지 가벼워질 수 있다는 의미다.

우리의 피부처럼 나무도 수분이 빠져나가면서 수축되는데, 이때 수축 비율은 둘레 방향이 약 8%, 직경 방향이 약 4%가 되어 그 불균형 때문에 갈라지게 되는 것이다.

즉, 둥근 쪽 표면이 넓을수록 많이 터지고 틈새가 커지게 되는 것이다.
나무는 건조와 가공 기술에 따라 차이는 있지만, 기본적으로는 원목의 중심점에서 방사선의 균열이 생기게 된다. 갈라진 틈은 원목이 굵을수록 더 크고, 그 때문에 나무가 굵은 만큼의 단열 효과를 충분히 얻지 못할 수가 있다.

이것은 그림에서 보는 것처럼 나무가 건조되면서 생기는 수축 때문에 생기며, 그 이유는 나무의 중심을 통과하는 직선 방향과 표면을 형성하는 둘레 방향의 수축 비율이 다르기 때문이다.

습기가 빠지면서 나무가 갈라지는 것은 가뭄 때 논바닥이 갈라지는 것과 같은 이치다. 굵은 원목을 사용한 통나무집일수록 갈라지는 정도가 클 수밖에 없다. 굵은 만큼의 단열효과를 얻을 수 없는 이유이기도하다.

갈라짐을 방지하는 기술

갈라진 틈 사이가 크고 깊을수록 실내의 온기와 외부의 냉기가 가까이에서 열 교환이 이루어지기 때문에 갈라짐을 줄이는 것이 중요하다.

최근 스위스나 핀란드에서는 이런 나무의 성질을 이용, 갈라짐을 줄이는 공법을 발전시키고 있다. 즉, 수축이 큰 둥근 면을 없애고, 수축 방향을 한 곳으로 모으기 위해 원목의 중심을 피해서 한 쪽으로만 사용함으로써 갈라지려는 대칭(對稱)된 응력(應力)을 한쪽 방향으로 모아 균열을 최소화시키는 것이다.

필자는 이 기술을 사용해서 시공한 결과 약 95%이상의 갈라짐(crack) 방지 효과를 확인하고 있다. 시공한 대부분의 통나무 벽에서 갈라짐을 찾기가 쉽지 않다. 통나무집이라는 기존 상식의 눈으로는 경이로운 것이다. 물론 최적의 건조와 가공 기법이 더하여졌기 때문에 가능하다.

오늘날 크랙 방지와 효과적인 단열을 위해서 통나무집은 두 가지 공법으로 발전되고 있다.

첫째, 균열이 많은 나무 자체의 물성(物性)을 보완하기 위해 외부 혹은 내부에 별도의 단열 구조를 별도로 결합시키는 방법이 있다.

둘째, 앞서 소개한 원목의 중심을 제거한 재단과 결합 방법을 과학적으로 더욱 발전시키는 한편, 최선의 건조와 가공 기술로 균열을 최소화시키는 방법이다.

스위스 같은 높은 산악 지형에서는 이 두 가지 방법을 결합시킨 완전한 방법을 추구하고 있다. 과학적인 방법을 좋아하는 스위스에서의 통나무집은 통나무의 두께를 최소화하여 균열을 없애고 단열 효과를 확실히 하는 쪽으로 발달하는 추세다.

과학적인 공법과 시공기술, 그리고 단열과 견고성의 효과까지 과학적으로 검증하는 그들의 욕구를 만족시키는 쪽으로 진행되기 때문이다. 田

■ 글 정인화(발미스코리아 통나무주택 대표 054-975-1240)
홈페이지 www.valmis.wo.to

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