한옥기술개발 2단계 신한옥형 공공건축물 실증구축 종합 분석

1.1. 연구의 배경 및 목적²⁾

한옥기술개발 2단계 사업은 2014년부터 2016년 10월까지 진행되었으며 이전 연구에서 진행된 한옥의 보급과 대중화를 위한 여러 가지 기술들을 개발하고 활용한 한옥마을과 신한옥형 공공 건축물을 구축하는 연구를 진행하였다. 이 가운데 3세부 (대진 대학교 산학협력단 주관)는 순창과 나주 및 서울지역에 각각 어린이집, 농업기술전시관 및 주민센터 등의 신한옥형 공공 건축물에 대한 실증구축을 진행한 바 있으며³⁾, 그 결과를 「나주 농업기술전시관에 적용된 R&D기술 분석(2016)」, 「신한옥 공공 어린이집에 나타난 건축계획적 특성에 관한 조사연구(2016)」등 각 개별 현장에 대한 설계 및 R&D 기술을 정리하였고「신한옥형 공공건축물에 적용된 부위별 적용기술 분석(2017)」을 통하여 3개 현장에 대한 기술적용 등을 중심으로 연구결과를 발표한 바 있다. 그러나 이들 연구는 각 현장별 내용에 집중되어 있으며, 연구 대상도 설계나 적용기술 등에 편중되어 있는 관계로, 2단계 신한옥형 공공건축물 실증구축의 전체적인 내용을 일목요연하게 파악 하기에는 부족한 점이 없지 않다.

이에 본 논문에서는 기존 연구논문에서 다룬 내용과의 중복을 최소화하면서 이미 완공된 신한옥형 공공건축물 실증구축 3개현장을 통합적으로 정리 및 고찰하는 것을 주요 목적으로 하고 있으며, 그 내용도 3개 현장의 설계단계부터 시공과정과 기술적용 및 공정관리까지 종합적으로 정리하고 분석하고자 한다.

1.2. 연구의 방법 및 범위

본 연구에서는 2016년 10월에 종료한 한옥기술개발 2단계 연구 중 신한옥형 공공건축물 실증구축사업의 대상인 전라북도 순창의 공공 어린이집(이하 순창 어린이집)과 전라남도 나주 농업기술원의 농업기술전시관(이하 농업누리관⁴⁾), 은평 한옥마을 한옥마을회관(이하 한옥마을회관) 등 3개 현장 의 설계부터 시공 및 적용기술 까지 전반적으로 그 특징을 분석하였다.

첫째, 한옥기술개발 2단계 연구 흐름을 포함한 신한옥형 공공건축물의 연구 프로세스, 개념 등을 정리해 신한옥형 공공건축물 실증구축 사업의 배경을 기술하였다.

둘째, 실증구축 대상지인 3개의 현장(순창, 나주, 은평)의 사업 계획안과 각 현장의 현상 공모안을 중심으로 전체적인 사업추진계획 및 특징을 살펴보았다.

셋째, 대상지의 시공과정을 종합 분석하였으며 특히 각 현장에 적용된 R&D기술을 중심으로 그 특징에 대해 종합적으로 검토하였다.

마지막으로 앞서 분석한 설계·시공 및 적용기술을 종합 정리하고 신한옥형 공공건축물 실증구축 사업의 한계점을 분석하였다. 이 같은 신한옥형 공공건축물에 대한 종합적 분석연구는 향후 연구진행 및 사업에도 도움이 될 것으로 기대된다.

2.1. 한옥기술개발 R&D사업 개요

한옥 기술개발 R&D 1단계 연구 성과물을 통해 성능이 검증된 요소 기술 및 2단계 개발기술의 현장 적용성 및 경제성에 부합하도록 적용 추진하며, 각 지자체 및 공공기관에서 추진 중인 한옥보급사업의 질적·양적 성장을 위한 국가차원의 최적화 모델 개발 및 실증 구축을 목적으로 연구를 진행하였다. 실증구축 사업은 유치기관을 공모방식으로 선정하고 전문기관·유치기관·과 주관연구기관이 상호 협의하여 설계자 및 시공자를 공모를 통해 선정하였다.⁵⁾ 협약이후 설계부터 시공 및 준공까지 3세부 연구단의 현장 지원 및 유치기관·연구단 회의를 진행하면서 설계안을 적정규모로 변경하고 적용기술들을 선정하고 개발·적용 하는 등 지속적인 협업체계를 구축하고 사업을 진행하였다.

신한옥형 공공건축물 실증구축사업은 전라북도 순창군, 전라남도 나주, 서울특별시에서 진행되었다. 먼저 전라북도 순창군 금과면에 위치한 신한옥형 공립어린이집은 경사지를 활용한 지하1층, 지상1층의 규모이며, 지하부는 철근콘크리트 구조, 1층은 목구조로 이루어져 있다. 전라남도 나주시 산포면에 위치한 농업기술원 농업누리관은 지상1층, 2층으로 이루어져 있고 1층은 철근콘크리트구조, 2층은 한식목구조로 이루어져 있다. 마지막으로 서울특별시 은평구 한옥마을에 위치한 한옥마을회관은 지상 2층, 지하 1층으로, 지하층은 철근콘크리트구조, 1층은 철골구조, 2층은 한식목구조로 구성되어 있다. 각 사례들의 개요 및 세부 내용은 Table 1.과 같다.⁶⁾

Table 1.

Outline of new-type public buildings site

2.2. 신한옥 관련 선행연구 분석

앞서 언급한 바와 같이 신한옥형 공공건축물의 연구는 한옥기술개발연구단의 연구 사업을 시작으로 현재까지 지속적으로 추진되고 있으며, 관련된 다양한 방면의 연구도 진행되었다.

먼저 한옥기술개발연구단의 연구는 주로 신한옥을 효과적으로 보급하기 위한 방안으로써 연구가 진행되었다. 김왕직(2014)의 연구에서는 명지대학교주관 은평 시범한옥인 ‘화경당’의 시공을 중심으로 연구가 진행되었고, 1세부 명지대학교 정영수(2013)의 연구에서는 신한옥의 건설관리와 산업화를 위한 신공법, 건설관리, BIM개발 등의 연구를 진행했다. 이러한 연구는 신한옥의 통합관리를 위한 표준 공종분류체계 구축부터 표준품셈을 위한 항목설정 연구, 표준 공정표 및 내역서 구축 연구 등 다양한 방면에서 진행이 되었다.

또한 공동연구기관인 3세부(LH, 대진대학교, ㈜참우리건축사사무소)의 신한옥형 공공건축물 관련 연구가 다수 진행되었다. 먼저 LH에서는 박준영(2017)의 연구를 시작으로 신한옥형 공공건축물의 기본 개념을 비롯한 기초 계획기준 설정 연구, 유형 분석, 활성화를 위한 관련 법제 분석 등 신한옥형 공공건축물의 모델 개발과 방향성에 대한 연구를 진행했다. 대진대학교에서는 각 신한옥형 공공건축물의 현장관련 상세 분석 연구를 진행했다. 김영훈(2016)의 연구에서는 실증구축 대상 중 순창 공립어린이집에 대한 전반적 설계·시공기술 분석 연구와, 실증구축 연구에 적용된 R&D기술을 종합 분석한 연구가 있다. 또한 신한옥형 공공건축물의 시공현왕과 공정개선방안에 대한 연구(2017)도 진행이 되었다. 각 연구의 상세내용은 Table 2.와 같다.

Table 2.

Analysis of prior research related to new Han-ok style public buildings

3.1. 실증구축 계획안 특징 및 변경사항⁷⁾

신한옥형 공공건축물 실증구축사업은 대중적이고 실용적인 한옥 보급을 목적으로 파급효과가 큰 공공건축물을 대상으로 전통과 현대적인 건축기술을 총체적인 관점에서 새로운 개념의 한옥을 각 지역에 필요에 따라 실제로 건설하는 사업이다. 앞서 언급했듯이 각 현장의 설계안은 기본적으로 현상설계 공모를 통해 선정되었으며 순창과 은평은 ㈜한길종합건축사사무소, 나주는 ㈜한인종합건축사사무소가 선정되었다. 각 현상설계 공모 선정안은 지역의 문화 및 한옥 조성 정책 등 여러 가지 측면이 고려되었으며 용도는 어린이집, 전시시설, 마을회관으로 진행되었다.

각 현장별 설계 기본 계획의 특징은 다음과 같다.

순창 어린이집은 지역주민들의 지속적인 요구조건이었던 어린이집을 국토교통과학기술원과 지자체(순창군)이 협력하여 신한옥형 공공건축물을 구축하고 지역적 특성을 반영해 설계를 진행하였다. 아동중심 생활공간을 조성하기 위해 자연친화적인 한옥형 건축요소를 도입하고 수준 높은 보육서비스 및 안전한 보육환경을 제공하는데 목적을 두고 있다.

나주 농업누리관은 연간 100만 명의 내방객이 찾는 전남농업기술원에서 농촌체험활동을 위한 한옥 시설이 전무했기 때문에 농업관련 박람회 및 교육과 체험을 위한 공간을 조성했다. 농업기술원이라는 유치기관의 취지에 맞게 한옥형 공공건축물로서 교육연구시설을 계획했으며 농업박람회 등 여러 국제적 행사를 위한 랜드 마크 역할을 할 수 있도록 전체적 설계 방향을 구성했다. 또한 전체적 설계 컨셉은 나주목관아를 모티브로 조선시대 나주의 지방행정 및 교육기관의 입지조건과 건축양식을 현대식으로 해석했다.

은평 한옥마을회관은 서울 은평의 한옥마을 조성에 있어 지역주민들이 활용할 수 있는 주민공동체 개념의 마을회관 조성을 계획했다. 서울시에서 추진하고 있는 한옥모델과 연계하고 신한옥형 공공건축물의 홍보를 목적으로 현대 건축에 한옥을 응용함으로써 한옥에 대한 의식을 확대할 수 있도록 계획하였다(Table 3.).

Table 3.

Design Award and Features of New Han-Ok type Empirical buildings

3.2. 설계진행 및 변경 내용 분석

각 현장별 설계 기본계획안 및 실증구축계획에 따른 기본설계 및 실시설계가 진행되었다. 설계공정 과정에서 각 현장별 상이한 설계변경이 발생하였고, 실증구축기관 및 연구진과 유치기관과의 협의를 통해 설계 변경안을 모색하였다.

순창 어린이집의 설계 변경 방향 설정으로는 배치 및 건축계획에서 토지이용 차원에서의 부지활용 도모, 과도한 볼륨을 지양하며 대지조건을 이용한 건물 배치하였다. 기존 마을길과 마을의 공동 공간으로써 해석과 이용자가 어린이 등 노유자임으로 Barrier-Free, 환경 친화적 설계를 고려하였다. 외부 공간 계획으로 인접지역과 유기적 연계 활용 방안을 검토하여 보다 정온하고 풍부한 안뜰계획, 연못의 실질적 기능과 효율성에 대한 고려, 전면 공간 및 내부 공간 계획과 어린이집에 필요한 실외놀이 공간을 구성하였다. 신공법 및 신기술 측면에서는 신한옥 공법에 충실하며 PIT층 적용 등 이용자, 유치기관의 의견을 수렴하여 전문가 자문을 통해 취지에 부합하는 결과를 도출하는 방향으로 설정하였다.

나주 농업 누리관의 설계 방향으로 전통한옥의 장점을 계승하고 현대건축 요소기술을 접목한 신한옥을 넘는 다양한 기능에 부합하고 한옥을 일상에서 체험할 수 있는 건축물로 설정하였다. 다양한 구조방식 중 융합형인 목구조중심, 현대구조중심으로 진행하였다. 또한 건축물 유지관리 차원에서 많은 변경사항이 있었으며 건축물 관리, 시설물 관리, 조경의 관리, 보완점 분석, 소방 및 재해대책의 5가지 측면에서 방안을 세우는 등 전시관으로써의 기능을 상시 유지하기 위한 설계를 진행하였다.

은평 한옥마을에 위치한 은평 마을회관은 한옥마을 지구단위 계획기준 등에 맞추어 설계 변경, 허가 등을 진행하였다. 신한옥형 공공건축물 개념에 맞는 신공법, 신기술 적용이 공모 당선 시 공사비의 적정성 검토 등의 영향으로 미흡할 가능성이 제고되었기 때문에 전문가와 시공자의 상세 의견을 제시받았다. 내외부 계획에서는 어린이집과 마찬가지인 노유자시설로 분류되기 때문에 Barrier-Free 기준에 따라 설계를 진행하였고, 내외부 공간 계획에서 오픈스페이스 확보를 위한 레이아웃 조정, 평면상 공간 조정 부분을 주로 다루었다. 건축재료 측면에서는 은평 한옥마을의 경관 조화를 이룰 수 있는 외벽디자인, 색상 및 마감재를 개선하려 했다. 각 현장별 설계 변경 내용은 Table 4.와 같다.

Table 4.

Major design changes and contents for each site

3.3. 분석 종합

신한옥형 공공건축물 실증구축 현상설계는 공통적으로 전통한옥의 문제점으로 지적된 시공성과 경제성, 거주성능을 확보하는데 초점을 두고 현대적 기술과 전통기술의 조화를 통해 이러한 문제점을 해결하는데 목적을 두었다. 각 실증구축 현장의 지역적 특성과 한옥관련 사업을 기반으로 신한옥형 공공건축물 기본계획을 세웠으며 유치기관의 요구조건에 의해 서로 다른 용도의 어린이집, 교육연구시설, 마을회관을 조성하였다. 또한 설계기술이나 시공계획 등 R&D기술적으로 공통적인 부분과 개별 적용된 기술을 고안해 각 현장마다 설계기술이나 시공계획이 상충되지 않도록 전체적인 사업 계획을 구성하였다.

그러나 지자체의 상황에 따라 부지가 변경(순창)되기도 하며 기존 측량 정보와 현장 측량 정보가 상이해 전체적 설계 변경이 있었으며(나주 및 은평) 이에 따른 설계·시공 비용 절감 계획 등으로 인하여 수차례에 걸친 설계변경이 이루어졌다. 특히 국가에서 지원되는 실증구축예산은 변경이나 증감이 허락되지 않는 경상비용이었기 때문에 현상설계 시 과 설계된 부분이나 설계·시공비용을 절감해야 하는 측면에서도 설계변경은 지속적으로 이루어졌다.

또한 국내 공공건축물에 대한 기준이 한옥과 상이했으며 한옥관련 규제 및 지원정책이 설계를 진행하는데 있어 제한이 되었다. 특히 공공건축물에 적용되는 배리어 프리(Barrier-Free)와 같은 장애인 및 고령자와 같은 사회적 약자를 위한 정책은 신한옥형 공공건축물에도 기본적으로 적용되는 규제로서 설계 단계부터 이에 대한 고려가 필요하였다. 또한 한옥에 적용되는 공사비 지원 등의 지원정책도 신한옥형 공공건축물의 정확한 법적 위상이 정립되지 않아 향후 신한옥형 공공건축물에 대한 법적 위상정립이 시급하다는 점도 신한옥형 공공건축물 실증구축사업을 통해 알게 되었다. 이 같은 규제나 지원체계는 각 지자체별로 적용 여부가 다르기 때문에 향후 일관되고 통일된 한옥형 공공건축물에 대한 새로운 기준 및 지원정책이 제정이 필요하다.

4.1. 실증구축 현장 시공 과정 및 특징 분석

1) 실증구축 시공 범위

각 실증구축 현장은 유치기관의 요청사항과 연구의 목적과 의견차이가 있었기 때문에 실증구축 사업의 공사 범위를 명확하게 구분할 필요가 있었다. 이에 각 유치기관과의 협약 및 실증구축 협의를 통해 실증구축 공사의 범위를 준공검사까지의 건축공사에 한정하였으며 담장이나 조경 등은 연구의 범위에서 제외시켰다. 또한 준공건물에 필요한 통신 및 전기공사 등은 인입 공사에 한정하였으며, 위생도기와 조명 등 필수적인 제품에 한하여 조달표준가격의 제품을 사용하는 것으로 협의하였다. 그 내용은 다음과 같다(Table 5.). ⁸⁾

Table 5.

Demonstration construction project scope of construction

2) 시공과정 개요

앞서 3장에서 분석한 기본설계 및 변경 안을 통해 각 현장의 시공과정은 다음과 같다(Table 6.). ⁹⁾

Table 6.

Process specific information by case

공통적으로 실증구축 현장은 기본설계도서를 기반으로 연구종료까지 준공을 완료하는 계획을 수립했으며, 구조물공사와 목공사를 동시에 진행하는 계획(Two-Track), 구조물 공사기간 중 목재치목 및 선 조립, 벽체 구조물은 마감재를 제외하고 선 조립후 기둥과 함께 최종 마감 및 지붕구조물 선 조립 후, 하부 구조체 완성 후 결합 등의 기본 계획을 토대로 공정별로 공사를 진행하였다.¹⁰⁾ 각 공정은 일반적인 공사와 유사하게 가설공사, 기초공사, 철근·철골콘크리트공사, 석공사, 목공사, 지붕공사, 벽체공사, 마감공사 대로 진행했으며 각 현장의 기후상황에 따라 이러한 공정은 유동적으로 조정하였다.

순창 어린이집은 구조물(철근콘크리트)공사와 목공사(한식목구조)를 동시에 진행했다. 지하층과 PIT층은 철근콘크리트로서 양생기간 동안 치목과 조립을 진행해 양생완료기간에 맞춰 동시에 작업했다. 전체적인 공기와 재료비·노무비 절감을 위해 마감재를 제외한 벽체구조물은 건식공법을 적용해 적은 인원으로 효율적으로 공정을 진행했다. 철근콘크리트와 목구조의 이질재료의 결합에서 나타나는 거주 성능 저하 문제는 기타 보수재료를 활용했다. 특히 순창 어린이집의 경우 지붕구조를 트러스 구조로 계획해 소요되는 목재의 수량과 공사의 기간을 줄였다. 트러스구조는 하부 구조물을 조립하면서 따로 선 조립을 진행하고 구조체가 완성이 되면 최종적으로 지붕구조를 결합하는 방식으로 진행이 되었다. 지붕기와는 1단계 연구에서 건식기와를 이용해 지붕의 하중을 줄이고 공기를 단축시키는 시도를 했다.

나주 농업누리관의 경우 1층은 철근콘크리트 구조를 적용해 비교적 빠른 시간에 구조체를 구축할 수 있었으며, 1층 구조물 공사기간 중에 목재의 치목과 선 조립을 통해 공사기간을 줄이는 방안을 모색했다. 순창 어린이집과 마찬가지로 벽체 구조물은 마감재를 제외한 모든 공정을 건식공법을 적용했으며 선 조립 후 기둥과 함께 최종 마감을 진행하였다. 나주 농업 누리관에서는 유치기관의 수납공간 등의 편의 공간 요청에 의해 양쪽 지붕 하부에 다락을 형성하는 공정을 추가하였으며 이에 따라 하부 다락에는 홍예보를 사용해 최소 높이를 확보한 수납공간을 형성하였다. 지붕 마감은 마찬가지로 건식공법을 적용해 기존 전통방식의 지붕 마감공법과 차별화를 꾀하였으며 특히 1층과 2층을 연결하는 계단을 커튼월 구조로 활용해 계단실을 구축해 전통적 외관과 현대적 건축기술을 적절하게 결합하는 시도를 하였다.

은평 한옥마을회관은 서울시 한옥조례에 의거해 제한된 R&D 기술과 심의과정을 거쳐 시공이 진행되었다. 기존 부지를 매매했던 SH공사의 측량 정보와 현장 실측 측량정보가 상이해 실제 시공에서는 할암 공사 공정을 추가가 되어 설계부터 공사일정까지 전반적으로 계획변경이 발생하였다. 지하 1층은 철근콘크리트, 지상 1층은 철골구조, 지상 2층은 목구조로 각 층마다 다른 구조를 적용하는 시도를 했으며 이를 전통적인 방법으로 해석할 수 있도록 새로운 기술들을 개발해 적용을 했다. 서울시의 한옥조례에 따라서 지붕구조는 R&D기술이 아닌 전통습식 방식으로 지붕을 마감했다. 또한 공사현장 주변이 주거지역이기 때문에 다른 사례와 다르게 펜스 설치 등 소음과 공해에 대비한 가설공사를 진행했다.

2) 시공 및 공정관리 분석

상기 3개 현장의 시공 및 공정관리는 서정승, 김영훈 등의 연구(2017)¹¹⁾에서도 이미 지적한 바, 3개의 신한옥형 공공건축물은 규모나 현장의 여건에 따라 일부공정이 생략되거나 추가 공정이 진행되면서 예정공기를 모두 초과하여 진행되었다. 구체적으로 살펴보면, 순창 어린이집은 최초 단계에서는 약 3개월의 공정을 예정하였으나, 실제로는 약 258일이 소요되었다. 이는 순창어린이집이 신한옥형 공공건축물로서는 처음 건설되는 사례였기 때문에 부지 결정이나 유치기관의 요청을 반영한 설계변경 등이 주요 시행착오 원인으로 파악되었다. 나주 농업누리원은 예정 공기 약 150일보다 10여일 초과한 161일이 소요되었다. 2016년 11월에 시작된 나주 농업누리원은 동절기 공사라는 단점이 있었음에도 불구하고 타 현장에 비해 실제공기가 예정공기에 근접하고 있음을 알 수 있다. 이는 2017년 3월 농업박람회 개최에 맞게 준공해야하는 필요성과 농업기술원의 상시 현장감독관의 현장관리 등으로 인하여 기능했던 것으로 파악되었다. 은평 한옥마을의 경우 예정 공기 약 120일보다 보다 많이 늦어졌는데 그 주요원인은 은평 한옥마을 단지 내에 건축되는 건물은 반드시 한옥심의를 거쳐야 했기 때문에 이에 대한 시간이 추가적으로 필요하였으며, 착공 후에도 대상 부지 내에 암반이 출현함에 따라 이를 제거할 할암 공사가 별도로 필요했기 때문에 예정공기보다 약 100여일 정도가 더 소요되었다.

3곳 현장의 공정별 진행상황을 분석해보면 목공사, 지붕공사, 벽체공사 및 마감공사 등의 공정이 예정 공정을 초과하여 진행되었으며, 예정공기보다 단축된 경우는 각 현장별로 가설공사, 석공사(어린이집), 벽체공사(농업누리원) 등 부분적으로 나타나고 있다. 이는 각 현장별로 설계변경이나 불필요 공정의 생략 등 현장 위주의 공정관리가 주효했던 것으로 파악되었다.

현장별 인원투입 결과를 살펴보면, 순창어린이집이 총 공사일 258일에 연인원 1,319명이 투입되어 1일 평균 5.1명이 투입되었으며 농업누리원은 161일 공사기간에 연인원 993명, 1일 평균 6.1명이 투입되었다. 또한 은평 한옥마을회관의 경우는 총224일에 총1,125명, 1일 평균 5.0명의 인원이 투입된 것으로 나타났다. 현장별로 보면 나주 농업누리관이 다른 현장에 비해서 공시기간 대비 1일 평균인원이 가장 많은 것으로 나타났는데, 이는 앞 서 언급한대로 국제농업박람회 개회에 맞추기 위해 전체공정을 신속하게 진행했기 때문이다.

공정 및 인원투입이 가장 많은 공정은 지붕공사, 벽체공사, 마감공사, 목공사 등의 순서로 파악되었다. 특히 지붕공사의 경우 어린이집이 예정공기 11일의 두 배가 넘는 28일이 소요된 반면, 농업누리관과 한옥마을회관에서는 예정 공사일에 근접하고 있음을 알 수 있는데, 이는 이미 어린이집에서의 건식공법 지붕공사 등의 시행착오를 경험했고 연결방법 등 다양한 현장 적용기술 등을 적극적으로 도입하였기 때문으로 파악되었다.

반면에, 기설공사, 기초공사, 철근콘크리트 공사 등은 평균 투입인원보다 적은 인원이 투입되었다. 이 같은 사실은 한옥의 장점과 현대건축기술의 융합을 통한 새로운 개념의 신한옥형 공공건축물 공사 가운데 현대건축기술은 비교적 용이하게 적용되고 있음에 반하여 한옥 등의 공사는 상대적으로 많은 인원이 투입되는 것을 보여주고 있다. 이는 향후 공사비나 공기 및 건축단가 절감을 위해서 한옥등의 기술이나 소재에 대한 추가적인 연구가 필요함을 시사하고 있다(Table 7.).

Table 7.

Comparison of planned construction period and actual construction period for each site and major process [Legend : The number of days required () indicates the planned construction period.]

4.2. 실증구축 적용 기술 분석

신한옥형 공공건축물에 적용된 R&D 기술 및 부위별 적용기술 등에 대해서는 김영훈, 백유정의 논문(2017)¹²⁾을 통해 비교적 상세하게 분석하고 있기 때문에 이 논문에서는 한옥기술개발 1단계 개발기술과 현장 제안 및 적용기술을 각 현장별로 종합적으로 검토하면 다음과 같다.

한옥기술개발연구단의 3차년도 연차실적계획보고서(2017년 12월)에 따르면, 2차년도 실증구축사업 중 순창어린이집, 나주 농업누리원 및 은평 한옥 마을회관 등 3개 실증구축 현장에 적용된 기술을 기 개발된 R&D기술과 당시 설계사 및 시공사가 현장에서 제안하여 수용된 기술로 나누어 분류하면 다음 표와 같다(Table 8.). ¹³⁾

Table 8.

Major R&D application technologies by site (1: Applied technology, 2: Advanced Applied technology, 3: Applying now technology)

Table 8.에서도 알 수 있듯이 2단계 실증구축현장에는 1단계에서 개발되었던 기존 R&D 기술과 2단계 연구에서 제안된 설계사 및 시공사의 기술제안 사항을 골고루 채택하고 있으며, 특히 1단계 연구결과에 충실하면서도 현장검증이나 가격 검증 등이 미비한 기술에 대해서는 현장에서 다른 기술로 대체하는 등 적용 기술의 변화가 있었다.

1) 공통 적용기술

기 개발된 한옥 R&D기술은 85가지로 계획단계의 설계기술부터 목공사, 지붕공사, 벽체공사 등 시공적인 부분에 있어서도 여러 가지 기술이 적용되었다. 1단계 개발 기술의 주요 적용 부분을 살펴보면 다음과 같다.

우선 신한옥형 공공건축물의 기초공사는 현대적 기초공사를 바탕으로 내진기준에 적합하도록 기술이 적용 되었다. 최근 국내 지진에 대한 우려와 관심이 많아지면서 기존 한옥에도 내진성능을 요구하기 시작했으며 이러한 기준을 만족할 수 있도록 기초공사는 현대적 공법으로 적용을 하였다. 신한옥형 공공건축물에 활용되는 목재는 치목 후 공장에서 선 가공이 진행이 되었다. 즉 프리컷 공법을 활용해 현장에서 목재의 가공에 소요되는 인력과 비용을 줄이고 전체 공정의 효율적으로 시공계획을 수립하였다.

벽체 공사는 공사의 효율성을 확보하기 위해 건식공법을 채택하였다. 기존 황토 및 회벽을 활용한 전통습식공법은 단열에 취약해 현대적 거주 성능을 확보하기 어렵고 시공시간도 많이 소요되기 때문에 효율적 공사성능을 확보하기 위해 건식공법을 활용했다. 로이 단열재와 같은 가벼운 단열재를 활용하고 벽체 공사와 마감공사를 동시에 진행하는 등의 기술을 활용하였다.

지붕공사에서는 1단계 한옥 R&D기술인 건식기와 및 공법을 활용하였다.¹⁴⁾ . 기존 황토를 활용하는 지붕공사는 많은 공기를 소요하고 작업자들의 숙련도에 따라 결과물의 차이를 보이기 때문에 인건비·공사비 부분에서 많은 비중을 차지하였다. 한옥 R&D기술에서는 빠르고 정확하게 지붕공사를 진행 할 수 있도록 전체 공정을 건식공법으로 바꾸고 기와의 조립도 황토를 제외하고 암키와와 수키와의 연결방법을 고안하였으며 과도한 지붕하중을 줄이고자 전체적으로 소요되는 목재 량과 기와의 양을 조절하였다.

기존 한옥의 단열과 외풍 등 거주 성능의 문제를 해결하기 위해 1단계 개발기술인 당골막이를 활용하였다. 기존의 당골막이는 황토를 활용했기 때문에 시간과 비용이 많이 소요되었으며 외풍에 취약한 단점을 보였다. 한옥 R&D기술에서 제시한 당골막이는 발포 플라스틱을 활용해 기존 방식보다 공사시간을 단축시키고 인력을 최소화 해 시공성·경제성을 확보하였다. 또한 이질재료가 접합하는 부분은 씰 실러(Sill Sealer)를 활용해 외풍을 차단하는 등 거주 성능을 확보하기 위한 기술을 적용하였다(Table 9.).¹⁵⁾

Table 9.

List of major technologies applied in phase 1

이상에서 살펴본 것처럼, 1단계 개발 작용기술은 기단, 철물접합, 경량식 토기(건식)와, 지붕마감, 고막이 등에 적용되었으나, 당골막이나 벽체 공사 일부 및 바닥공사나 천장공사 등에서는 기존적용기술을 현장에 적합하게 응용 적용되었다. 이는 1단계 개발 기술을 기본으로 하고 있으나 시공성이나 기격 등의 검증을 통해 2단계 실증구축 현장에서 변형 내지 응용된 것으로 볼 수 있다.

2)현장 적용기술

설계사나 시공사로부터 제안 받은 기술도 2단계 실증구축 현장에 다수 적용되고 있다. Table 8.에서도 알 수 있듯이, 기존 R&D 적용기술 이외에 3개 현장에 총 22건의 현장적용기술 및 설계사와 시공사 제안기술이 적용되었다. 각 공정별로 구체적으로 살펴보면, 지붕공사와 벽체공사 및 바닥공사 등에서 가장 적극적으로 현장적용기술이 채택되었으며, 주로 지진 등에 대한 안전(매트기초+줄기초), 시공성능 향상 및 원가절감(목재 트러스, 층간 진동소음 방지 등), 공간창출(홍예보 적용 다락 형성), 접합부 성능 개선(비녀꽂이결합, 까래 연결철물 등) 및 신 재료 적극도입(유리블록이나 유리 커튼월 계단실 등)의 이유로 현장에서 적용되었음을 알 수 있다. 이 밖에도 기존 개발 제품 가운데 성능검증이 완료되지 않은 품목 중 한식 창호 등이 새롭게 현장에 적용되었다. 반면, 천장공사나 기초공사의 대부분 및 창호공사 등에는 기존 개발 기술이 그대로 적용되었다.

주요 현장 적용기술을 각 현장별로 나누어 살펴보면 다음과 같다(Table 10.).¹⁶⁾

Table 10.

Verification of Public Buildings Application of new technology by each site in phase 2

① 순창 어린이집

순창 어린이집에서는 방습, 방열 등을 목적으로 1층 슬라브 아래에 PIT층을 설치하였다. 어린이들이 하루 일과를 생활해야하기 때문에 방습, 단열 등의 거주적인 성능확보는 최우선적으로 고려되었으며 이러한 이유로 한옥 R&D기술과는 별개로 PIT층을 계획해 위와 같은 문제에 대응하였다. 기존 한옥에서는 구조적 계산이 불가능해 정량적인 구조성능을 확보하지 못했다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 초석과 기둥의 연결방식에 R&D기술을 적용했다. 이질재료인 초석과 기둥의 연결을 스테인리스강을 활용해 결합력을 확보했으며 이로써 정량적인 구조계산이 가능해 구조성능을 데이터화 할 수 있도록 하였다.

한옥의 지붕하중을 줄이기 위한 방안으로 건식공법 외에도 기존 전통방식에서 사용되지 않던 트러스 구조를 활용해 전체적인 목재의 수량과 비용 등을 절감하고 구조적인 성능을 확보하였다. 트러스 구조의 활용으로 인하여 기둥이나 추가 구조물 없이 넓은 공간을 확보할 수 있었으며 지붕공간을 활용한 방안도 고안이 되었다. 트러스 구조의 빈 공간에 다락방과 같은 수납공간을 계획했으며 기존 한옥에서는 활용하기 힘들었던 지붕 하부공간을 활용하는 기술을 개발·적용하였다.

② 나주 농업누리원

교육연구시설로 활용되는 농업누리원은 사무 공간을 비롯해 교육을 위한 대공간이 필요했지만 목구조로 해결하기에는 비용이나 ·시간 면에서 문제가 있었기 때문에 1층은 철근콘크리트 구조를 적용해 이 문제를 해결하였으며 이를 통해 전체적인 목재량을 절감하고 전체적인 사업의 시공성·경제성을 확보하였다.

농업누리원 역시 구조적 계산이 불가능한 한옥의 문제를 해결하기 위해 순창 어린이집과 같은 초석/기둥 비녀꽂이 결합 방식을 적용하였다. 지붕 하부공간을 활용한 기술은 유치기관의 수납공간에 대한 요청에 의해 적용이 되었다. 양쪽 지붕 하부공간을 수납공간으로 활용하기 위해 일반적인 지붕구조가 아닌 홍예보를 활용하여 최소한의 약 120cm의 높이를 확보하였다. 또한 홍예보를 활용함에 따라 지붕에 소요되는 목재의 수량이 절감되면서 동시에 시공성과 경제성을 확보하는 기술로 활용이 되었다.

농업누리원은 지상 2층으로 1층과 2층을 연결하는 외부 계단을 알루미늄 바를 활용한 커튼월 구조로 계획·적용했다. 현대적인 재료인 유리와 전통건축물의 결합을 설계 디자인적 기술과 공법 기술을 활용해 결합시켰으며, 이러한 시도는 향후 한옥형 공공건축물에도 다양하게 활용이 가능할 것으로 보인다.

③ 은평 한옥마을회관

은평 한옥마을회관은 각 층마다 서로 다른 구조방식을 적용하였다. 지하1층은 철근콘크리트 구조, 지상1층은 철골구조, 지상2층은 목구조로 서로 다른 구조를 결합해 경제성과 시공성을 확보하고 현대적 구조와 전통 목구조의 결합을 설계·시공기술을 개발·적용하였다. 앞의 사례와 마찬가지로 초석과 기둥의 접합에 대한 기술개발이 이루어졌으며 목 기둥 중앙을 천공하고 추가 볼트 체결을 통해 목 기둥과 초석이 흔들림과 변형·뒤틀림에 대응할 수 있도록 고안하였다.

지상1층 철골구조를 전통한옥처럼 보이기 위해 각 H빔 주위에 나무판자를 둘러 전통적인 외형을 갖추도록 고안해 기존 목구조에 비해 소요되는 목재 량이 적고 시공성과 구조적 안전성 등을 확보하였다. 또한 일부 H빔은 내부를 노출시켜 채광이나 수납공간 활용 등 다양한 방식으로 활용할 수 있도록 하였다.

지하1층과 지상 외부공간은 D·A실과 툇마루를 결합하고 환기창을 설치해 지하 1층에서 수직적 채광을 가능하게 했으며 이를 통해 한옥의 외관을 그대로 적용하면서 쾌적한 지하 공간을 확보했다. 또한 지상2층 지붕에는 서까래와 서까래 사이를 활용한 천창을 설치해 수평적인 채광이 이루어지도록 계획해 공간의 쾌적성을 확보하였다.

4.3. 분석 종합

1단계 한옥 R&D기술을 기반으로 2단계 연구에서는 이를 실증·검증하는 과정으로 신한옥형 공공건축물에는 다양한 기술들이 적용되었다. 각 사례 현장별로 연구 사업을 진행하면서 설계사·시공사 및 실증구축전담팀이 협의를 통해 기존 개발 기술적용 여부 및 신기술 개발 등을 계획하였다. 이 같은 면을 보면, 기존 기술들을 개선하거나 새로 개발해 현장에 적용하는 등 설계·시공적 측면에서 다방면으로 활용한 것을 알 수 있다.

각 현장에 적용된 한옥 R&D기술은 공통적으로 기존 주택에만 한정되어 있던 한옥을 대중들이 쉽게 이용하고 접근할 수 있도록 공공건축물 차원으로 인식을 확대시키며 전통한옥의 문제점으로 지적된 단열 및 거주 성능, 경제성 등을 해결하는데 목적을 두고 있다. 또한 현장적용기술은 기존 한옥의 미적인 공간·설계 활용적인 부분과, 기능·성능적인 부분을 개선하기 위해 개발되었다고 볼 수 있다. 이런 흐름에 따라 현대인의 생활패턴에 맞출 수 있도록 수납공간부터 지붕 내부 공간 활용, 현대적 건축 재료와 결합 방안, 쾌적한 공간을 위한 채광 및 환기까지 공간 활용적 부분을 개발하고, 기초공사부터 목공사, 벽체공사, 지붕공사 등 기존 한옥의 문제점으로 제기되었던 시공성·경제성, 단열·외풍 등 거주 성능 향상 등 기능적 부분의 기술이 개발이 되었다. 또한 최근 지진여파로 인해 내진설계를 비롯한 구조적 안전성에 대한 중요성이 대두되면서 한옥의 구조적 안전성을 데이터화 하며 지진에도 견딜 수 있도록 구조적 차원의 기술을 개발하고 적용하였다(Table 11.).

Table 11.

Sintering technology applied on site

그러나 이러한 기술을 개발하고 적용하는데 있어 아직까지 수치화된 데이터가 전무해 그 성능이나 효과를 검증하는데 어려움이 있으며, Table 12.의 내용과 같이 실증구축 완료 후 심미성, 거주성, 환경성, 경제성, 시공성의 다양한 측면에서의 평가를 통해 실증구축시 가장 고려했던 경제성이나 시공성 확보를 위한 기술도 실제 적용시 이론적인 성능이나 효과가 나타나지 않는 경우를 알 수 있었다. 따라서 실증구축 연구를 통해 개발된 다양한 기술은 단편적인 연구가 아닌 지속적으로 활용하고 그 활용 결과를 데이터화 시켜 향후 유사 한옥형 건축물을 건설할 때 참고하고 적용할 수 있도록 해야 할 필요성이 있다. 나아가 이론적으로 개발된 한옥 R&D기술을 실증을 통해 검증하고 기존 기술과의 차별성이나 경제적 효율성 등 실질적 효과에 대한 분석 연구도 진행되어야 한다. 일례로 건식지붕 공법은 이론적으로는 전통방식의 기술보다 시간적·경제적인 이점이 있어야 하지만 실제로는 현장시공기술의 경험 부족과 기술자의 숙련도에 의해 그 완성도가 차이가 나기도 하였다. 이처럼 한옥기술개발 1단계 연구에서 개발된 기술을 지속적으로 검증하고 실질적인 활용 방안에 대한 종합적이고 체계적인 방법론이 필요하다고 볼 수 있다.

Table 12.

Application technology performance review and synthesis