푸른비가 내리는 나라

1. 어스백 건축에서 기초의 기능

처음으로 집을 지어본 초보자답게 기초에 대해 '두산백과사전'을 찾아보았습니다.

'건물을 지탱하고, 건물을 지반에 안정시키기 위해 건물의 하부에 구축한 구조물로, 독립기초 ·복합기초 ·줄기초 ·연속기초 ·온통기초 등이 있는데, .......건물의 중량 및 건물에 가해진 각종 하중(荷重)을 안전하게 지반에 고정시키고, 건물의 허용 이상의 침하(沈下) ·경사·이동·변형·진동 등의 장애가 일어나지 않게 하는 것을 목적으로 하는 구조물이다. '

어스백(Earthbag)하우스는 일종의 흙집입니다. 따라서 기초 역시 흙집, 즉 흙벽에 맞는 기초여야 합니다. 흙집 기초가 갖춰야 하는 핵심기능을 몇가지 나열해보면 다음과 같습니다. 특히 최근 우리나라와 같이 우기와 건기가 점점 명확히 구분되기 시작하고 겨울과 여름 기온차가 심한 우리나라에서 흙집의 기초는 '다'와 '라','마' 항의 기능이 중요합니다. 

가. 건축물, 특히 벽체 하중의 분산

나. 건축물, 특히 벽체를 지반에 고정

다. 습기와 냉해, 부식 등으로 벽체하부 보호

라. 동결, 해빙으로 인한 지반 융기 또는 침하로부터 벽체보호

마. 강풍, 홍수, 지진 등 자연재해로부터 건물 고정

2. 건물 기초 상식

아래 내용들은 다양한 기초에서 공통적으로 적용되는 사항들입니다.

- 기초시공을 위해 얼마나 파야할까요?

참 말도 많습니다. 말하는 사람마다 다르기도 합니다. 그렇지만 기초의 깊이는 동결심도(겨울철 땅속 동결 깊이) 이하여야 합니다. 지역마다 기후가 다릅니다.  추운 북쪽과 따뜻한 남쪽의 동결심도가 같을 수 없겠죠.  동결심도 이하에 기초를 세워야 동결과 해빙으로 인한 변형이 생기지 않는 안정지반에 건물을 세울 수 있기 때문입니다.

* 참조 : 최대 동결깊이 150cm인 지역은 강원도 홍천, 평창 지역으로서 이곳들은 고도가 높은 산악 지역이다. 또한, 경기도 북부 지역과 경북 안동, 충북 제천지역 등도 동결심도가 120cm이상으로 크게 나타나고 있다. 반면에, 강릉 등 동해안 지역과 전남 함평, 경북 울진, 경북 포항 등 해안 지역은 동결깊이가 낮게 나타났다.  순천 등 전남 해안지역은 40cm 전후이다.

- 지반으로부터 기초가 얼마나 올라와야 하나요?

집을 짓다보니 30cm~90cm까지 한마디 거드는 사람마다 다 다르게 말하더군요.  제 생각으론 '비올 때 흙탕물이나 빗물이 튀지 않는 높이'까지 지반 위로 기초가 올라와야 한다가 정답 아닐까 생각합니다. 그러니, 처마의 길이, 그 지역의 강수, 홍수 때 빗물이 차 오르는 수준 등 여러가지를 고려해야겠죠.

- 기초 놓을 때 반드시 바닥에 비닐을 깔아야 하나요?

기초를 놓을 때 바닥에 비닐을 깔아주면 지반에서 올라오는 습기를 막아줄수 있어 방습이나 방수에 큰 도움이 됩니다. 그렇지만 기초 옆면과 아래 전체를 비닐로 감쌌다면 지표로부터 기초아래로 빗물이 세어들지 않게 해야 합니다. 오히려 비닐때문에 세어들어온 물기가 나가지 못하고 가치게 됩니다. 비닐은 기초부 아래만 까는 게 좋을 듯 합니다.

- 기초 바닥에 반드시 버림콘크리트를 깔아야 하나요?

지반정리나 기초를 놓을 도랑정리가 끝나면 버림콘크리트(철근 없이 콘크리트만 5cm정도 타설)를 까는데 작은 건물에서는 통상적으로 빼먹는 경우가 많습니다. 콘크리트 기초가 아니더라도 버림콘크리트는 지반의 흐트러짐을 방지하고 먹메김(상부 구조물 벽체나 기둥 등을 표시하는것)의 목적으로 시공되므로 지반정리가 잘 되어 있다면 꼭 시공할 필요는 없습니다.

- 기초 바닥에 잡석자갈다짐은 왜 하나요?

콘크리트 기초이든, 어스백기초이든 대부분의 기초 밑에 잡석자갈을 다져 넣는 이유는 세가지입니다. 

첫번째는 지반의 동결/해빙으로 인한 지반의 융기(솟음)나 침하(가라앉음) 등 변형이 생겼을 때 수 많은 자갈들로 다져진 자갈다짐은 지반변형을 자체로 흡수하여 벽체에 직접 영향이 가지 않게 합니다. 두번째 땅에서 올라오는 습기를 자갈 사이의 공간을 통해 주변 지반으로 배출하여 벽체로 곧바로 올라가는 습기를 일정한 정도 막아줍니다. 세번째, 빗물 등 기초 밑으로 물이 흡수되었을 때 자갈 사이의 공간들이 배수구 역할을 하여 물기를 배출하므로 건물에 끼치는 물기의 영향을 줄입니다.

3. 콘크리트 기초

어스백 건축은 다양한 기초를 적용할 수 있습니다.  여기서는 주로 줄기초 방식만을 다루도록 하겠습니다.

어스백건축에서도 콘크리트 기초는 가장 널리 적용되는 기초시공 방법 중 하나입니다.  콘크리트 기초일 경우에도 기초 아래에 자갈을 다져 넣습니다.  콘크리트는 특성상 계속 습기를 흡수하지만 공기 중으로 잘 배출하지 못한다는 특성이 있습니다. 이때문에 콘크리트 기초는 흡수한 습기를 천천히 그리고 끊임없이 벽체로 뿜어올립니다. 따라서 콘크리트 기초와 어스백 벽체하부 사이에 비닐이나 방수포를 깔아 습기를 차단해주어야 합니다.

건축물의 기초를 통해 17% 정도 난방열을 빼았긴다고 합니다. 이때문에 기초 외벽과 기초 외부 지면 아래로 스치로폼과 같은 단열재를 부착하면 그만큼 열손실을 줄일 수 있습니다. 또 하나 대부분의 기초에 적용될 수 있는 사항은 기초 외부 지면에 2도 정도의 경사를 주어 자연스럽게 배수가 될 수 있도록 합니다.

시멘트 혼합물인 콘크리트 기초가 일반적으로 이용되긴 하지만 콘크리트는 대기  중으로 방출되는 전체 이산화탄소(지구온난화의 주범이 되는 대표적인 온실가스)의 8% 정도를 뿜어내고, 시멘트 한포를 만드는 데 4 갤런의 휘발유나 경유를 소모하는 고에너지 건축자재입니다.  저도 어쩔 수 없이 집을 지으면서 콘크리트(시멘트)를 사용했지만 가능하면 전체 건축에 있어 사용을 줄이도록 노력해야 합니다. 특히 지금과 같은 고유가 시대에 건축에너지를 최소화하는 연구가 필요합니다. 잠깐 사족을 붙이자면 건축자재는 전체 무역거래액의 40%, 전체 무역량의 40%에 해당하며 건축물에 소비되는 에너지가 전체 에너지 소비의 40%에 해당한다는 보고가 있습니다.

4. 아주 간단한 잡석자갈 도랑 어스백 기초

가장 간단한 기초시공은 잡석자갈 도랑 어스백 기초입니다. 

벽체의 두께보다 10~15cm 넓게, 그리고 동결심도 이하(보통 우리나라에서 40~150cm이다. 각 지역마다 동결심도는 해당지역 건축과나 설계사무소에 문의해보면 알 수 있다.)로 도랑을 팝니다. 다음 습기차단과 지반안정을 위해 비닐을 바닥만 깝니다. 그리고 버림콘크리트를 타설하거나 지반이 단단하다면 안해도 됩니다.  그 위에 잡석자갈을 적당한 높이로 다져넣습니다. 이어 나중에 기초부 어스백을 감쌀 정도로 충분한 넓이의 비닐(또는 방수포)을 깝니다.  그 비닐 안에 기초부 어스백을 지반 위 30~60cm(위에서 말했듯이 빗물이나 흙탕물이 튀지 않을 정도 높이) 정도 쌓고 비닐로 감쌉니다. 이때 그림처럼 기초부 어스백과 벽체하부 어스백 사이에 두터운 검은 비닐을 깔아 습기를 차단해야 합니다. 이렇게 비닐로 완전히 감싸는 이유는 지반으로부터 올라오는 습기와 벽체나 지면으로부터 내려오는 물기를 막기 위해서입니다. 지면위로 노출된 기초부 어스백을 감싼 비닐(또는 방수포) 위에 메쉬를 덮은 후 미장을 합니다. 

벽체를 타고 내려오는 물기를 막기 위해 두겹자갈채움 어스백을 물끊기 장치로 사용할 수 있습니다. 기초부 어스백과 벽체 하부의 일반 어스백 사이에  두겹자갈채움 어스백을 둡니다. 두겹자갈채움 어스백은 PP부대 두겹 안에 흙이 아닌 자갈을 채운 어스백입니다. 이 두겹자갈채움 어스백은 물기가 침투할 수 없는 두터운 공기층을 형성합니다.  그러나 좀더 검증을 해봐야 하는 시공방법으로 알려져 있습니다. 

5. 잡석자갈 도랑과 안정화(또는 강화)된 어스백 기초

어스백기초 방법 중에 우리나라 기후조건을 고려할 때 추천할만한 기초시공 방법입니다. 잡석자갈 도랑을 위에서 설명한 내용처럼 비닐바닥, 버림콘크리트, 자갈다짐을 하여 만듭니다.  자갈다짐 위에 3~4단 높이로 흙에 석회(10~20%) 또는 시멘트(6~15%)를 섞어 안정화(강화) 시킨 어스백을 쌓습니다. 1~2주 이상 충분히 수분을 머금고 있도록 비닐로 덮어두거나 종종 물을 뿌려둬야 강화된 어스백이 됩니다. 수분을 오래 머금고 있을 수록 보다 단단한 기초부 어스백이 됩니다. 수분을 보다 오래 보존할 수 있도록 두겹 PP부대를 사용하면 효과적입니다. 이후 완전히 양생이 되면 시멘트+흙 혼합의 경우 감싸고 있던 비닐이나 PP부대를 떼어내 그대로 노출시켜도 됩니다. 물론 여기에 회미장을 하거나 채색을 해도 됩니다. 이런 방식으로 안정화된 어스백은 만약 물속에 잠긴다해도 형태를 잃지 않습니다. 안정화된 어스백을 만들 때 흙뿐 아니라 자갈을 함께 넣는다면 하중 압력을 더욱 잘 견딜 수 있습니다.

벽체 위로부터 내려오는 물기나 빗물을 차단하고 습기의 이동을 막기 위해 기초부에 사용된 안정화된 어스백과 벽체 하부 일반 어스백 사이에 방수포나 건조(방수)석판, 비닐 등 방수재를 깝니다. 그리고, 아래 그림들처럼 미장 하단부에 아연판을 'J' 형태로 구부려 물끊기를 달아놓습니다. 아연판 대신에 전선관 매립용 검은 주름 호수를 물끊기용으로 사용해도 됩니다.  

실제로는 위에서 제안한대로 기초시공이 이뤄지기 보다는 어스백 건축물이 들어서는 지역의 지반과 지형특성, 기후조건 등에 따라 다양한 방식으로 기초시공이 이뤄지고 있습니다. 아래 그림은 바닥비닐이나 버림콘크리트 없이 도랑 주변에 철망 매쉬를 두르고 잡석자갈이라기 막돌을 채운 모습입니다.

아래 그림은 잡석(쇄석) 자갈을 지면까지 채우고 마사부대 어스백을 지반과 고정시키려 굵은 철사를 깔아놓은 모습입니다.

아래 그림은 기초부 어스백과 벽체 하부 어스백 사이에 보온과 습기차단을 위해 비닐과 재활용 카페트를 깐 모습입니다. 반드시 타르 방수포를 깔아야 할 필요는 없는 듯 합니다.

아래 그림은 콘크리트 기초를 설명할 때 언급했던 기초부 단열을 위해 기초부와 기초외부 지면 아래 스치로폼 단열을 적용한 '잡석자갈 도랑과 안정화된 어스백 기초' 시공 그림입니다.  이 그림에선 바닥비닐, 버림콘크리트, 자갈다짐,  벽체외부 지면 2도 경사, 물끊기 호수, 기초부 어스백과 벽체하부 어스백 사이 방수처리 등 전체를 표현해 보았습니다.

6. 막돌기초와 도랑없는 이중기단

어스백 건축을 공부하면서 기초에 대해 서양건축과 우리나라 전통건축이 차이가 있다는 점을 발견했습니다. 제가 본 어스백건축과 서양흙집 자료들이 대부분 해외자료라서 그런지 모두 도랑을 파고 땅속에서부터 기초를 세웁니다. 그런데 흙집과 관련된 국내자료들에서는 도랑을 파지 않고 땅을 다진 후 지면에 곧바로 버림콘크리트와 잡석자갈을 얇게 깔고 기초를 지면보다 높이 세웁니다.  집 짓기 전에 여기저기 다녀본 한옥과 흙집들은 대부분 기초가 지면위로 노출되어 있었습니다. 한옥은 특히 아예 목기둥에 걸쳐 마루부분은 지면으로부터 띄어져 있고, 구들이 들어가는 방은 막돌기초인데다 방구들 아래 공간이 띄어져 있습니다. 반면에 서양건축은 기본으로 이런 구들이 없을 뿐 아니라 우리나라처럼 좌식생활을 하지 않고 입식생활에 침대를 사용하니 방바닥과 밀접하게 연관된 기초시공이 다를 수 밖에 없으리란 생각이 들었습니다.

우리나라 전통 건축물에는 봉당과 기반이란 용어가 있습니다. 봉당(封堂)에 대해서 두산백과사전을 찾아보았습니다.  '토방(土房)이라고도 한다. 주거(住居)에 있어서 온돌이나 마루의 시설이 없이 맨흙바닥으로 된 내부공간을 가리키지만 대청 앞이나 방 앞 기단부분을 봉당이라 부르기도 한다.'  사전적 의미는 그렇지만 통상적으로 봉당은 집주위를 지면보다 높게 쌓은 부분으로 이해되고 있습니다.

'기소'란 말을 건축일 하시는 분들이나 동네 노인분들이 자주 쓰시던데 사전을 찾아봐도 나오질 않더군요. 다음 기단(基壇)에 대해서도 역시 같은 사전을 찾아보았습니다.  기단은 기초의 일종이라 할 수 있습니다. '건물의 모양을 돋보이게 하고, 습기나 침하를 막을 수 있다. 그 방법을 크게 구별하면 지면을 그대로 쓰는 방법, 지면을 파헤치고 그 밑에서부터 흙 ·모래 ·돌 등을 차례로 쌓아올리는 방법, 지표로부터 직접 쌓아올리는 방법 등이 있다. 또한 윗면 ·측면 등의 단장과 보호를 위하여는 돌 ·벽돌 ·기와 ·석회 등이 쓰인다. '

봉당도 있고 기단도 있는 우리나라의 전통집들은 일종의 이중기단(또는 이중기초)라 할 수 있습니다. 이렇게 해서 집을 지면보다 높게 지어 습기를 막은 겁니다.  저도 집짓는 동안 시골 어르신들한테 제일 많이 들은 이야기 중 하나가 '집은 무조건 높게 지어야 해'라는 말입니다. 그래선지 저도 어스배하우스를 지으면서 봉당을 만들고 그 위에 다시 고랑을 파지 않고 막돌기초를 놓았습니다.  그런데 앗불싸 막돌기초를 놓을 때 기초 아래로 바닥비닐도 안깔고, 어스백과 막돌기초 사이에 비닐이나 방수포도 안깔고 석회와 진흙반죽만 깔아 습기를 차단하려 했습니다. 지난 여름 거의 우기수준으로 3개월 줄곧 비가 내리는데 방법이 없었습니다. 방수처리를 제대로 한 방바닥은 전혀 습기가 없는 데 벽체밑둥쪽으로 계속 습기가 올라오는 겁니다. 게다가 짧은 처마때문에 봉당으로 쏟아지는 비와 흙탕물이 흰 회벽에 튀겨 엉망이 되어버리는 겁니다. 온통 현장이 물바다였습니다. 어쩔 수 없이 봉당 위로 콘크리트를 붓고 그 위에 테라스를 만들었습니다. 물론 테라스 지붕도 달아메고 덧처마도 기존 지붕에 덧달아 멨습니다. 이러니, 저의 어스백기초 시공은 이도저도 아닌게 되어버린거죠. 물론 지금은 집 주위로 우수관도 깔아놓아 전혀 습기가 올라오지 않습니다. 이런 뼈아픈 실수를 반성하며 아래 그림을 그려보았습니다. 다음번 어스백 건축을 위한 막돌기초계획 정도라 할 수 있습니다. 

아래 그림에 대해 몇가지 설명을 하겠습니다. 우선 막돌기초를 비가 튀지 않는 충분한 높이(60cm 이상)까지 높힙니다. 막돌기초 밑바닥에 비닐을 깔지 않습니다. 그 이유는 지면으로부터 올라온 습기가 막돌기초의 틈새를 통해 외부로 자연스럽게 빠져나가게 하려는 의도입니다. 대신 막돌기초와 어스백 사이, 그리고 막돌기초와 내부 방바닥면 사이, 방바닥 아래에 비닐이나 기타 방수재료로 방수처리합니다. 또한 어스백과 막돌기초 경계 미장면 아래에 물끊기 호수나 아연판을 장치합니다. 그리고, 위에서 몇번 말한대로 기초 외부 지면(만약 이중기단을 만든다면 봉당)에 2도 정도 경사를 주고 그 지면 아래 비닐로 방수처리를 해서 봉당을 통해 건물 지면 아래로 스며드는 물기를 차단합니다. 이렇게 하면 봉당과 그 위 막돌기초가 있는 이중기단을 어스백 건축에 적용할 수 있지 않을까요.

7. 집주위 배수로 만들기

흙집에서는 집주위 배수로 만들기가 중요합니다. 흙집이 그만큼 습기에 취약하기 때문입니다. 아래 그림처럼 집 주위로 도랑을 팝니다. 다만 도랑의 한끝이 경사가 지게 하여 물이 잘 흘러갈 수 있어야 합니다. 도랑에 흙이 밀려들지 않도록 부지포 또는 농촌에서 많이 사용하는 보온포를 깝니다. 그 안에 구멍이 뚫려져 있는 타공관을 놓습니다.  타공관 주위로 자갈을 채웁니다. 그 다음 부지포 또는 보온포로 타공관과 자갈을 덮습니다. 다시 보온포나 부지포 위를 자갈로 덮습니다. 이렇게 하면 타공관이 막힐 염려없이 집주위에 흘러넘치는 물을 한곳으로 흘려보낼 수 있습니다. 특히 비가 많이 올때 지붕처마를 타고 흐르는 엄청난 양의 빗물을 효과적으로 처리할 수 있습니다.