영현재 3 (프레임 해부)

팀버해부 

씨저스 트러스[Scissors Truss]

팀버프레임 건축의 특징 중 하나는 똑같은 단면의 건축물이라도 20여개 이상의 개성있는 프레임으로 설계 가능 하다는 것이다. 정말 큰 장점이 아닐 수 없다.  이번 프로젝트에서는 대략 5~6 가지 프레임을 물망에 올려 검토한 후 3가지 프레임을 대안으로 프레젠테이션 하였다.  

최초 제시안은 1. 퀸포스트를  사용한 스텐딩 구조,  2. 해머빔 트러스,  3. 씨저 트러스  총 3가지 프레임을 제시하였다.

미주에서 팀버프레임주택에  주로 쓰여지는 구조는 대부분  벤트와 펄린으로 이루어지는 프레임이다. 일반적으로 중목구조 팀버프레임의 이미지를 대부분 인터넷과 서적으로 접하다 보니  참고 하는 이미지와 도면 또한 펄린 구조가 많다. 물론 서양식 팀버프레임에서도 스텐딩 구조와 서까래를 사용하는 경우가 있지만 주로 대형 건축에서 사용된다. 

퀸포스트 스텐딩 구조 제시안.

그런데 전통적으로 한옥구조에서 살아온 우리나라 사람의 정서로는 아무래도 펄린 구조는 이질적인 요소가 있게 마련이다. 따라서 서까래와 스텐딩 구조를 단골로 추천하게 되는 데 막상 잘 채택되지 않는다. 문제는 스판거리 상 퀸포스트 프레임을 사용해야하는 데 그렇게 되면 중간의 기둥을 감수해야 한다. 궁여지책으로 중간기둥을 없애고 해머빔 구조로 할 수도 있으나 프레임이 복잡해진다. 퀸포스트 스텐딩 구조가 잘 채택되진 않는 이유이다. 같은 이유로 한때 해머빔 구조가 팀버프레임 건축의 대표격으로 유행했던 시절도 있었다. 단면을 이루는 벤트는 트러스 구조가 멋있어서 결론적으로 선호되는 구조는 벤트는 트러스 구조여야 하고 또 펄린이 아니라 서까래가 있으면 좋겠다는 것이다.  

이번 프로젝트에서 벤트의 트러스는 시져 트러스가 선정되었고 거기에 서까래를 올려야 한다. 

그런데 Form Follows Fuction. 이라고 프레임이라면 나름 타당한 이유가 있어야 한다. 일반적이라면 벤트 상단에 용마루보 (Ridge)를 놓고 플레이트단 (Plate) 을 연결하는 서까래구조가 일반적이다. 이 경우 서까래 단면의 크기를 스케일에 마추어 결정하고 구조계산하여 모자르는 하중부분을 펄린으로 보조하게 하는 구조를 사용하게 된다. 보통 이 경우  서까래 ( Common Rafter)상단 면과 프린시펄 래프터 ( Principal Rafter : 주 서까래 ) 상단을 일치시키는 것이  일반적인 설계법이다. 설계도 시공도 편하다. 단지 펄린의 위치가 서까래 하단에 위치해야 하는 만큼 프린시펄 래프터에 하우징과 스플라인을 사용해야 한다.  

하지만 또 다른 대안은 독일, 프랑스식 프레임 구조에서 주로 보이는 형식인데 펄린(Purlin)을 프린시펄 래프터 위에 얹고 그위에 다시 서까래 (Rafter)를 얹는 방식이다. 이 구조는 부재의 단면을 완전히 사용할 수 있어서 구조적으로 튼튼하다. 주로 대형 프레임에서 사용되는 데 플레이트단 위에 서까래 하단 ( Rafter Foot )를 얹을 부분을 따로 설치해야 되며 기둥과 킹포스트 플레이트 등을 유기적으로 설계해야 하고 손이 많이 가는 번거로움이 있다. 하지만 프레임이 직관적이고 일관성이 있어 좋다. 또 프린시펄 래프터, 펄린, 서까래 그리고 그위에 루버까지 가로 세로로 서로 엮이며 프레임의 두께가 두터워진다.  

독일 팀버프레임 답사 중 오래된 농가 혹은 창고에서 흔히 보았던 프레임 구조이다. 국내에서는 처음 시도되는 프레임이다. 시공에 손이 더 가고 자재가 더 많이 쓰이는 만큼 시공비는 다소 증가되는 편이나 기대 이상의 효과를 얻었다.

메인 벤트를 구성하는 트러스 구조는 시저 트러스 인데 국내에서는 아주 드문 트러스이다.  시져트러스의 특징은 비교적 짧은 부재를 사용하여 중간 기둥 없는 큰 스판의 공간을 만들 수 있다. 또 전통기법으로 치목하면  여러 부재가 정교하게 짜여 기하학적인 구조를 형성하게 되는 데 이는 보는 사람들로 하여금 경이로움과 궁금증을 불러 일으키게 한다. 

막상 시저트러스로 선정되고나니  어렴풋이 예전에 답사 했던 채부동 교회가 생각난다. 스케일도 확인 할 겸 다시 한번 가보았다. 내가 자문이나 답사를 다녀온 곳 중에서 예외적 프레임이 두곳 있는 데 한 곳은 종로구 가회동의 이준구 주택이고 또 하나는 채부동 교회이다.이준구 주택은 퀸포스트의 변형이고 채부동 교회가 시져 트러스 프레임이다. 

체부동 옛 성결교회. 현재 주민문화센터로 사용되고 있다.

종로구 가회동 이준구 가옥 가구도. 조선 개화기 설계는 프랑스인 시공은 일본업체가 건설함. 보수공사 자문으로  답사한 결과 서적으로만 보던 디테일이 실제 구현된 주택이어서 놀라웠다. 그 중에 제일 놀라웠던 디테일은 세로 창( Double Hung Window )에 문자 그대로 도르래와 주철로 만든 무게추가 사용되었는 데  아직도 제 기능을 한다.

서양식 목구조가 많이 시공 되었던 시기가 개화기기 이후 왜정시대에 주로 시공되었는 데 공장이나 방앗간, 창고 같은 대공간은 주로 하우트러스 (Howe Truss) 로 시공된 곳이 대부분이고 ( 인천 대한통운창고, 마곡문화관, 신촌역사 .. ), 주택은 주로 킹포스트 트러스가 주로 사용됬다(딜쿠샤, 명동성당, 주교관 )  

명동성당 주교관 가구도

명동성당 본당 가구도. ( 성당 내부의 주적 볼트 위에 위치하여 성당내부에서는 확인이 안된다)

인천 옛 대한통운 창고. 현재는 문화공간으로 쓰인다.

마곡동 옛 수리조합 배수 펌프장. 현재는 서울 식물원 문화공간으로 쓰이고 있다.3번 벤트. 3~4번 벤트사이에는 2층 다락이 있다. 시저트러스로 획일적으로 설계하면 벤트의 구조가 시야를 가리고  2층 난간설치가 용이하지 못하다. 킹포스트로 변경하여 시야를 확보할 수 있었다.  Form Follows Function.

1~2번 벤트 의 시저트러스.

용마루보 상세도면