KIEAE Journal

건설기술 진흥법 제 44조에 따르면, “설계 및 시공 기준(이하 건설기준)”을 설계기준, 시공기준 및 표준시방서 등, 그 밖에 건설공사의 관리에 필요한 사항의 3가지로 규정하며, 이 중 시공기준을 표준시방서(standard specification)(시행령 65조 6항), 전문시방서(technical specification)(시행령 65조 7항), 공사시방서(project specification)(시행규칙 제 40조 1항 3호)의 3단계로 정의와 용도를 구분한다[15]. 이러한 위계는 1998년 건설기술관리법(현 건설기술 진흥법) 시행규칙 개정으로 정립되었는데, 건설사업 계약 시에는 공사시방서만을 적용하되, 해당 공사의 특성에 맞게 표준시방서와 전문시방서에서 필요한 내용을 발췌, 수정, 보완하여 작성하도록 했다[16]. 즉, 표준시방서와 전문시방서는 개별 건설사업 공사시방서의 가이드시방서 역할을 한다.

공사의 공통사항을 규정하는 표준시방서는 1967년 처음 제정된 이래 2016년 전면 개정한 국가건설기준 코드체계에 따라 설계기준(KDS)과 시공기준(KCS)으로 구분되며, 총 21종을 국토교통부에서 지속적으로 보완, 개정하고 있다. 전문시방서는 발주기관별 자체 시방서로, 표준시방서의 내용을 추가‧변경한 것이다[17]. 현재 국내 전문시방서는 고속도로공사, 철도건설공사, 한국농어촌공사, 수자원공사 등에서 제정한 총 9종인데, 건축공사에 대표적으로 활용하는 것은 서울시(SMCS, 2011), LH(한국토지주택공사)(LHCS, 2020)의 전문시방서이다[18].

국내 시방서의 분류체계는 미국(CSI)과 캐나다(CSC)의 건설시방협회가 1972년 공동으로 개발한 마스터 포맷(MasterFormat)을 기본체계로 하고 있다. 세부 분류기준은 완전히 같지 않으나 최대 8자리까지 코드를 부여하는 것이 동일하다[17]. 현재 표준시방서 체계(KCS) 중 “공통편”의 대분류 항목인 “구조재료공사”의 구성체계를 살펴보면, 그 하위를 “콘크리트공사”와 “강구조공사” 2건으로 중분류했고, 콘크리트공사 25건, 강구조공사 9건으로 하위 공종을 소분류했다. 또한, 서울시 전문시방서(SMCS)의 체계는 대분류, 중분류까지는 표준시방서와 같으나 소분류 단계의 공종을 38건으로 더 자세하게 분류한 것을 알 수 있다[18].

최하위 공종의 내용체계는, 역시 CSI 및 CSC의 섹션 포맷(SectionFormat)과 똑같이 “일반사항”, “자재”, “시공”으로 구성된다. 3단계 시방서 모두 전체 구성 및 내용의 체계는 같으나, 표준시방서는 주로 “일반사항”과 “자재”의 공통사항을 다루고, 전문시방서, 공사시방서일수록 “자재”와 “시공” 내용을 자세하게 다룬다. 예를 들어, 일반콘크리트 공사의 표준시방서와 전문시방서 내용을 비교했을 때, 표준시방서는 재료 계량과 배합, 최종 성능시험 등을 포함하지 않은 반면, 전문시방서는 “일반사항” 중 내구성 요건과 “자재” 전체를 전혀 포함하지 않았다[18].

본 연구에서 검토한 미국, 영국, 호주, 뉴질랜드, 독일 시방서의 특징은, 국가 또는 발주기관에서 시방서를 발행하나 대표적 시방서는 전문가 집단인 협회, 학회, 센터, 전문기업 등 민간기관에서 발행한다는 것이다[17]. 즉, 각 기관에서 발행하는 시방서가 표준시방서인 동시에 전문시방서이며, 일찌감치 이를 가이드시방서로 활용하여 각 건설사업의 특성에 맞게 발췌, 수정, 보완하는 방식으로 공사시방서를 작성해왔다. 시방서의 분류체계는 국가마다 차이가 있다. 미국은 건설시방협회(CSI, Construction Specifications Institute)가 캐나다와 함께 개발한 마스터 포맷(MasterFormat)을 적용하여 최대 4단계 8자리 코드로 공종을 분류한다. 영국은 1987년 건설정보위원회(CPIC, Construction Project Information Committee)에서 출간한 CAWS(Common Arrangement of Work Sections) 체계를 적용하여 3단계 4자리(영문 1자리 + 숫자 3자리) 코드로 분류한다[19]. 호주와 뉴질랜드의 체계 또한 영국의 CAWS를 변용한 것으로, 호주는 정부와 민간 전문가가 함께하는 기관인 국가건설시방서기구(NATSPEC, National Building Specification)가 개발한 NatSpec Format을 기준으로 3단계 4자리의 체계를 적용한다[20]. 뉴질랜드는 전문기업인 CIL(Construction Information Limited's)가 주관하는 CBI(Co-ordinated Building Information) 시스템을 이용하여 4단계 최대 4자리의 분류코드로 공종을 분류한다 [21]. 독일은 독일표준화협회(DIN, Deutsches Institut für Normung)에서 산업표준을 주관하는데, 산업재표준과 시방서가 섞인 특성을 띤다. 최대 6자리의 코드로 공종을 분류하는데, 최하위 공종 세분류를 추가할 때 코드 끝에 “-”를 붙여 표시한다(예: DIN 18516-3) [22].

분류체계와 달리 내용체계는 독일을 제외한 모든 국가들의 시방서가 거의 유사하다. “일반사항(general)”, “자재(product)”, “시공(execution)”으로 구성되어 있는데, 뉴질랜드의 내용체계에는 앞의 3가지 이외에 “선별(selections)”을 추가로 포함한다. 독일은 다른 국가 시방서의 “일반사항”에서 해당하는 내용을 독일 건설계약표준약관(VOB)의 C편 건설계약기술시방서(ATV, Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen)에서 규정하고 공종별 DIN에서 관련 내용을 발췌, 수정해 포함한다.

국외 시방서 내용 중 주목할 만한 것은, 성능 시방의 활용이 보편적이며, 계약사항에 따라 자격이 있는 전문가의 검토를 거쳐 성능 기준을 반영하도록 “Performance/Design Criteria” 항목을 별도로 두어 규정하고 있다는 사실이다. 성능 요구요건은 주로 “일반사항”에서 기술하며 성능을 확인하는 내용도 포함한다[17].

본 연구에서 분석한 미국, 영국, 호주, 독일의 흙다짐 건축시방서는 앞서 검토한 시방서 구성 및 내용 체계를 따른 것과 그렇지 않은 것이 혼재한다. 흙건축 전문업체(미국의 SIREWALL[6], 호주의 Earth Structures(이하 호주a)[8], Rammed Earth Enterprises(이하 호주b)[9], 독일의 Claytec[10])의 자체 시방서이거나, 흙건축 전문가가 작성한 기술지침(영국의 ｢Rammed earth: design and construction guidelines｣[7])으로, 해당 국가들에서 전문가 집단이 작성한 시방서를 표준 또는 전문시방서로 활용하는 것을 감안하여 그 내용을 중심으로 참고했다. 한편, 사전제작 흙다짐 공법을 다룬 시방서는 찾아볼 수 없었다.

“일반사항”의 내용은, 일반적인 시방서 형식을 취하고 있는 미국, 영국, 호주a 모두 공사 범위, 제출서류를 포함하며, 흙다짐 벽체의 성능 기준을 제시하거나 인증된 시험을 실시하여 품질, 즉 성능을 확인할 것을 명시한다. 호주의 두 시방서가 서로 다른 전문기관에서 발행한 규범(HB 195, CSIRO Bulletin 5)을 참고하고 있는 것이 두드러진다. 흙다짐 공법 관련 규범이 없는 미국과 영국[12]의 시방서는 콘크리트용 시험법을 적용하도록 했고, 독일은 흙건축법(Lehmbau Regeln)을 참고하도록 했다.

“자재/제품” 내용에서, 미국, 영국, 호주a는 시험을 통해 다짐용 건축토의 물성(입도분포, 압축강도, 용적밀도, 함수량, 건조수축도 등)을 확인하도록 했고, 독일은 흙건축법에서 규정한 건축토의 구체적인 사양을 제시한 후 확인 시험에 대한 언급이 없는 것이 다르다. 또한 미국과 호주a의 시방서는 시멘트를 결합재로 섞는 것을 전제하며, 화학 발수제도 추가한다. 다짐 시 단열재를 함께 시공하도록 사양과 방법을 설명한 점도 공통적이다. 독일 시방서에서 최종 결과물의 색상, 무늬, 질감에 합의하는 목적으로 공사 개시 전에 견본 벽체를 만들 것을 권장하는 점이 눈에 띈다.

“시공”¹⁾ 내용 중, 물과 가역 반응하는 흙의 특성 때문에 특히 중요한 벽체 하부 차습층 조성을 모든 시방서에서 다루었는데, 호주a 외에는 모두 화학 방수제를 사용하도록 했으나, 지면과 외부에서 미치는 물에 대한 내용은 영국과 호주a에서만 볼 수 있다. 흙벽의 횡력 저항을 돕는 테두리보·상부재는 영국과 독일에서만 언급했고, 개구부 위 인방을 호주b만 다룬 것은 예외적이다. 게다가 미국과 호주a는 철근 배근을 기본 전제로 여기는 반면 독일은 지오그리드를 매입하는 방식으로 다르게 접근했다. 한편, 흙다짐 시공에서 필수인 형틀에 대해서는 영국만 비교적 상세하게 기술했고, 독일은 형틀이 견뎌야 하는 내부 표면압력을 명시했다. 모든 시방서에서 형틀 해체 후 흙다짐벽의 표면 처리를 다뤘는데, 영국은 기계적 결함에 대한 구체적인 기준을 명기했고, 호주a, 호주b는 표면 방수용 피복을 강조했다. 독일 시방서는 다짐벽의 최종 표면을 흙다짐 노출, 흙다짐 위 흙미장, 흙다짐 위 색상·무늬·질감 표현 등으로 매우 세분해서 기술했다. 독일 시방서에서만 유일하게 흙다짐 바닥을 다루었으며, 호주b만 지붕 설치를 위한 보강을 언급했다. 호주b만 흙다짐 벽체의 내화등급과 에너지등급을 다루는 것 또한 특징적이다. 흙다짐벽은 기본적으로 벽체의 성능을 중심으로 기술하고 있으나 호주a와 호주b는 벽체의 두께를 명시했다.

본격적인 흙다짐 벽체 시공 전에 건물의 기초를 설치하고 차수층을 시공한 후 흙재료에 물과 첨가물을 다음과 같이 섞는다:

• ⦁ 건축물 기초: 건축 부지를 정지(整地)한 후 철근콘크리트(RC)로 줄기초 또는 온통기초를 설치함. 기초 또는 바닥 슬래브의 윗면이 주변의 지표면 또는 포장 등 최종 마감면보다 높도록 함
• ⦁ 차수층: 기초 위에 흙다짐 벽이 위치할 곳을 따라 벽체 두께보다 넓게 방수재를 시공하여 기초를 타고 젖어오르는(모세관 흡수) 수분을 차단하는 층을 형성함. 사용하는 방수재의 유형과 무관하게 차수층이 뚫어지거나 이음부가 벌어지지 않도록 함
• ⦁ 재료 배합: 운송된 흙자재에 결합재, (필요 시) 섬유골재, (필요 시) 안료, 물을 섞음. 결합재의 함량은 건축물과 벽체의 역할에 따라 목표하는 최종 압축강도를 낼 수 있는 양을 미리 계산해서 현장에서는 정량을 투입. 흙자재의 응집성과 벽면 내구성을 증대하고자 추가하는 섬유질의 골재도 적정량을 배합. 안료 역시 의도하는 최종 색상을 낼 수 있는 안료의 종류와 배합비를 사전에 확인한 후 현장에서 혼합하나, 무작위 다양성을 표현하고자 의도적으로 현장에서 임의로 섞기도 함. 모든 재료를 혼합한 흙배합물이 최적 밀도를 낼 수 있는 적정 함수량을 정량 투입하되, 배합물을 덩어리로 뭉쳐서 떨어뜨리는 현장 간이 낙하시험 등을 통해 육안으로도 확인함. 모든 재료를 균일하게 혼합하는 것이 중요하며, 장비 용량과 다짐 작업 진행 속도를 고려해 당해 작업일에 소진할 분량만큼 배합함

Fig. 2. 
Execution procedure of in-situ rammed earth wall

흙다짐벽의 전체 외관을 결정하는 형틀을 세우고 (필요한 경우) 철근을 배근하는 단계로, 단열재와 흙다짐벽의 세부요소(개구부, 모서리, 줄눈, 배관·배선용 관로 및 관통로 등)를 형성하는 각종 삽입물을 형틀 안에 다음과 같이 매입한다:

• ⦁ 형틀 설치: 지정 치수에 맞고 수직·수평이 정확하며, 다지는 과정의 압력을 견디도록 지지대와 철물을 적절하게 사용하여 충분히 견고하게 설치하는 것이 가장 중요. RC기초와 연결하여 수직철근, (필요 시) 수평철근을 배근하는데, 충분한 피복두께를 확보해야 함. 형틀의 한쪽 면을 전체 높이로 먼저 설치하고 나머지는 맨 하단부터 순차적으로 다짐 작업 진행과 함께 설치함. 각 형틀 간 연결부위에서 단차가 생기지 않도록 최대한 완료한 다짐면과 밀착시킴. 형틀 해체 시 흙벽 표면이 떨어져 나가지 않도록 형틀 안쪽 표면에 박리제(剝離劑)를 도포함
• ⦁ 삽입물 매입: 단열재를 한쪽 벽면에 밀착하거나 가운데에 삽입하며, 설계도면에 포함된 인방 등 기타 구조 요소, 창호, 전기·설비용 관로, 각종 매설물의 치수와 위치를 확인하여 관련 삽입물을 형틀 안에 견고하게 고정함. 정교한 모서리 또는 모서리 빗면 처리, 시공줄눈, 신축줄눈을 위해 매입하는 면목 또는 각재 역시 치수, 위치, 수량을 확인하고 흙을 다지는 동안 위치를 이탈하지 않도록 고정함

흙재료를 일정 높이씩 투입하면서 다지고, 형틀 측판을 추가로 부착하고, 또 흙을 넣고 다지는 과정을 다음과 같이 반복한다:

• ⦁ 흙재료 투입: 흙재료를 150~200mm 높이로 형틀 안에 느슨하게 투입함. 7℃ 이하거나 흙 표면에 얼음(서리, 눈)이 덮혀 녹지 않는 상태에서는 다짐 작업을 하지 않아야 함
• ⦁ 다지기: 성기게 부어 넣은 흙재료를 목표한 건조밀도에 이를 때까지, 즉 높이가 약 2/3로 줄어들 때까지 수동 다짐대 또는 동력 압축기로 두드림. 형틀이 불룩해지거나 흙재료가 누출되지 않는지 계속 살펴야 함. 개구부, 삽입물, 형틀 접합부, 안쪽 모서리 주변을 특별히 세심하게 다져야 하며, 다지는 동안 삽입물들이 제자리를 이탈하지 않도록 유의함. 고르게 다지는 것이 중요. 공사 중에도 일정한 시간과 벽체 물량을 기준으로 시험을 수행하여 최종 벽체의 목표 성능을 점검함

현대의 흙다짐벽은 추가 마감 없이 노출하는 경우가 대부분이기 때문에 다음과 같이 공사 후의 양생 및 보양이 매우 중요하다:

• ⦁ 습윤 양생: 일정한 온도에서 수분 손실을 최소화하며 양생
• ⦁ 형틀 해체: 벽체를 손상시키지 않고 안전하게 해체 완료
• ⦁ 보양: 강우·수분 유입 또는 외부 충격으로 인한 피해가 없도록 덮개와 (가설)지붕을 씌운 채로 목표 강도에 근접할 때까지 보양 및 존치함. 이후 취약 부위에 빗물막이, 물끊기 등 추가 필수
• ⦁ 표면 마감: 탈형 직후 색상, 질감, 평활도 등을 육안으로 확인하고 결함(요철, 얼룩, 균열 등) 부위를 부분적으로 보수함. 경화 완료 후 표면에 발수제를 정기적으로 도포함

• ⦁ 저장: 완성한 부재를 저장할 때는 변형 또는 파손이 발생하지 않도록 관리함. 출하 전에 육안으로 부재의 상태를 확인함
• ⦁ 취급 및 운송: 완성한 부재를 이전하기 쉽도록 사전제작 마지막 단계에서 운송용 팔레트 위에서 흙다짐 판재를 양생함. 파손 위험을 줄이고자 한 단위마다 각각 하부와 모서리에 보호재를, 부재 간 접촉 부위에 완충재를 끼우고, 가급적 세워서 적재함

• ⦁ 시공 및 품질관리 계획: 설치 전에 수립하여 관리자가 승인 완료
• ⦁ 실내 비내력벽 설치: 바닥면과 접하는 최하단에 좌대 역할을 하는 보조재를 배치하여 전체 벽면의 수평 기준을 잡음. 흙다짐 판재를 제 위치에 배치한 후 ㄴ자 철물을 판재 상단면의 함몰부와 후면 바탕 벽면에 각각 볼트로 박아서 수직으로 판재를 고정함. 필요에 따라 측단면을 고정할 수 있음. 같은 방식으로 흙다짐판을 옆쪽으로 연결하고 위쪽으로 쌓으면서 고정하여 바탕 벽면 전체에 덧대어 시공함
• ⦁ 표면 마감: 사전제작 시 경화가 완료된 상태이므로 실내 설치 후 표면경도를 강화하는 고정제를 전체 흙다짐벽에 도포함

Fig. 3. 
Execution procedure of precast rammed earth wall