1. 서 론
1.1 연구의 배경 및 목적
건조물문화재는 재료의 특성에 따라 석조와 목조로 나누어 지며 일반적으로 건축물 형태를 보이고 있는 것은 목조로 구성 되어 있다. 목조건축물은 주재료가 나무이며 못을 사용하지 않 고 전통방식 그대로 부재를 결구하는 방식으로 축조된다. 이러 한 방식은 오랜 시간으로 목재에 노후화가 진행되고 구조적 결 함으로 이어져 변위와 손상이 발생하게 된다. 건축문화재를 구 성하는 부재들 가운데 주요 부재가 손상되는 경우에는 문화재 적 가치를 회복하는데 많은 시간과 비용이 투입되어 문화적･경 제적 손실이 발생한다.
이에 국가 지정 문화재의 체계적인 보존관리를 위한 정책의 일환으로 2005년 문화재보호법 제40조 정기조사 (시행 2006. 06.
24.)가 신설되어 2007년부터 국가지정 문화재의 현상･관리･수리 그 밖의 환경보전상황 등에 관한 주기적 조사를 제도적으로 시 행하게 되었다.1) 2013년 12월~2014년 4월까지 조사된 특별 종합 점검에서 목조건축문화재는 국가지정 358건, 시도지정 2,365건, 등록문화재 33건으로 총 2,756건이 조사되었다. 그 결과 양호 519건(18.9%), 경미보수 856건(31.0%), 주의관찰 536건(19.4%), 상시점검 94건(3.4%), 보수정비･정밀진단 690건(25.0%), 즉시조
* 중국 귀주대학교 post doc, 공학박사
(Corresponding author :Department of Architectural, China Guizhou University, post doc, [email protected])
1) 국립문화재연구소, 국가지정 건조물문화재(국보･보물) 정기조사 보고서, 2016, p.110
치 58건(2.1%), 기타 3(0.1%)로 확인되었다. 여기에서 경미보수 는 구조적으로 큰 문제가 없는 범위로 유지관리에 문제가 되지 않는다. 그러나 C등급(주의관찰)~F등급(즉시조치)범위가 1,378 건으로 50%이상에 달하고 있어 이는 목조건축문화재의 변위 및 손상에 대한 심각성을 나타내고 있다.
정기점검 조사를 통해 목조건축문화재 상태가 심각한 경우 구조적 결함 등에 따라 보수정비 또는 보수범위 결정 등을 위한 정밀진단을 하고, 변위와 손상 정도에 따라 부분해체, 전체해체 수리를 진행한다. 하지만 문화재를 수리하였음에도 또 다른 이 차적 문제가 빈번히 발생하고 있다.
이에 본 연구에서는 목조건축문화재의 수리보고서 및 정기 조사 점검 내용을 토대로 어떤 유형으로 변위와 손상이 발생하 였는지 그 유형을 도출하는데 목적이 있다. 그리하여 목조건축 물의 유지관리 방법 및 보수범위 결정과 변위요인에 대한 분석 자료로 활용하고자 한다.
1.2 연구의 범위와 방법
본 연구는 우리나라 건조물문화재 중 국보･보물에 해당하는 목조건축문화재를 대상으로 하였다<Table 1>. 이는 문화재의 관리와 기록적 측면에서 자료의 신뢰도가 높다고 판단하였기 때문이다. 연구의 대상은 등록된 목조건축문화재 국보 24동, 보 물 160동을 포함한 총 184동을 대상으로 각 목조건축물로 하였 다. 그리고 이들에 관한 실측조사보고서, 수리보고서, 정기점검 보고서 등의 자료를 분석하였다. 보다 객관적인 자료를 활용하 기 위해 최근 문화재연구원에서 실시한 정기조사 기록 중 그 현 황이 잘 기록되어 있는 2015년∼2016년 국가지정건조물문화재
목조건축문화재에 있어서 변위 및 손상 유형에 관한 연구
A Study on the Types of the Displacement and Damage of Wooden Architectural Cultural Assets
1) 신 병 욱* Shin, Byeong-Uk
Abstract
This study is to derive the types of displacement and damage that occur in wooden architecture cultural assets. Although the wooden architectural cultural assets are being repaired through continuous maintenance, secondary problems frequently occur. This is because the root cause of the problem has yet to be solved. The types of displacement and damage that occur in the wooden architecture cultural asset are classified into three parts: the foundation section, the gagu section, and the roof section. In turn, the three main factors that lead to displacement and damages are the structures’ load impact, the durability deterioration, and the imbalance. Load impact is a phenomenon in which the member is subjected to a load that causes deformation or cracks. Durability decline is a natural phenomenon that reduces the performance of lumber as a result of check shake, termite damage, and decay.
The imbalance is a condition in which the lumber is twisted and the force balance is lost, due to either drying shrinkage or displacement of the gagu section.
주 요 어 : 목조건축문화재, 변위유형, 손상유형, 하중영향, 내구성저하, 불균형구조
Keywords : Wooden Architectural Cultural Assets, The types of Displacement, The types of Damage, Load impact, Durability deterioration, Imbalance
http://dx.doi.org/10.14577/kirua.2019.21.3.25
(국보･보물) 정기조사 자료를 근거로 변위와 손상여부를 판단 하였다. 이외 조사가 되지 않는 자료는 실측조사보고서 및 수리 보고서 내용을 분석하였다.
구분 국보 보물 계(건) 비율(%)
목조문화재 24 160 184 100
사찰건축 15 81 96 52.2
궁궐건축 4 20 24 13
성곽건축 1 7 8 4.3
관아건축 3 1 4 2.2
고가 - 13 13 7.1
향교 - 8 8 4.3
서원 - 7 7 3.8
누･정･각 - 14 14 7.6
사묘재실 1 9 10 5.5
Table 1. List of National Treasures and Treasure Wooden Architectural Cultural Assets
목조건축문화재의 축조방식에 따라 기단부, 가구부, 지붕부 3가지 영역으로 구분하여 변위 및 손상 유형을 도출하였다
<Table 2>.
구분 주요부재 비고
기단부 1) 기단 2) 초석 2
가구부
1) 기둥 2) 창방 3) 평방 4) 공포 5) 도리･장여 6) 보 7) 동자주･대공
8) 벽체 9) 누마루 10) 활주
10
지붕부 1) 추녀 2) 연목･부연 3)기와 3
Table 2. Composition of wooden architecture cultural assets
2. 목조건축문화재 영역별 변위 및 손상 현황
2.1 기단부
기단부는 건축물의 기초 부분으로 기단과 초석 영역으로 구 성되어 있다. 지반 위에 판축식으로 기단을 구성하고 그 위에 초석을 놓은 후 가구부를 축조하게 된다. 기단부는 건축물의 전 체 하중을 지지하기 때문에 지반의 침하로 건축물의 변위에 영 향을 줄 수 있다. 또한 외부로부터 직접적으로 노출 되어있어 손상현상 발생률이 비교적 높은 것으로 나타났다<Table 3>.
구분 변위 손상 변위+손상 계
기단 11(17.4) 29(46.1) 23(36.5) 63(100)
초석 0(0) 41(95.3) 2(20.6) 43(100)
Table 3. Present state of displacement and damage of foundation section
2.2 가구부
가구부는 건축물 전체구조를 이루는 영역으로 수평재와 수 직재로 구성되어 있다. 가구부의 주요 구성 재료는 목재로서 부
재에 단일현상인 변위 또는 손상이 나타나거나 복합적으로 변 위와 손상이 함께 나타나는 복합현상도 확인되었다. 기둥은 단 일 현상으로 변위만을 나타내지 않았으며 손상 34동(36.2%)과 복합현상이 60동(63.8%)으로 높게 나타났다. 창방, 도리･장여, 누마루, 활주는 단일현상과 복합현상이 균등하게 나타나는 양 상을 보였으며, 공포는 손상현상이 낮게 나타났지만 변위 18동 (20.5%), 복합현상이 67동(76.1%)으로 높은 비율을 보였다. 동자 주･대공은 단일현상 변위가 33동(64.7%)으로 나타났는데 이는 부재 크기가 다른 부재들에 비해 작기 때문에 손상보다는 변위 에 취약한 것으로 보인다<Table 4>.
구분 변위 손상 변위+손상 계
기둥 0(0) 34(36.2) 60(63.8) 94(100)
창방 33(39.2) 26(31.0) 25(29.8) 84(100) 평방 10(21.7) 15(32.7) 21(456) 46(100) 공포 18(20.5) 3(3.4) 67(76.1) 88(100) 도리･장여 25(31.6) 19(24.1) 35(44.3) 79(100) 보 4(4.3) 40(42.6) 32(34.0) 76(100) 동자주/대공 33(64.7) 6(11.8) 12(22.6) 51(100) 벽체 2(3.1) 42(65.6) 20(31.3) 64(100)
누마루 2(22.2) 3(33.4) 4(44.4) 9(100)
활주 3(23.1) 5(38.4) 5(38.5) 13(100)
Table 4. Present state of displacement and damage of gagu section
2.3 지붕부
지붕부는 처마 및 지붕의 곡선을 이루는 영역으로 추녀, 연 목･부연, 기와로 구성되어 있다. 추녀는 우진각 지붕 및 팔작지 붕 구조에 사용되며 54동의 건축물 중 변위･손상은 28동(51.9%) 으로 절반 이상이 구조적 문제를 갖고 있었다. 연목･부연은 홑 처마 또는 겹처마에 따라 처마 내밀기 차이를 보이며 손상의 비 율이 높게 나타났다. 기와의 변위･손상은 63동(67%)으로 높은 비율을 보였다<Table 5>.
구분 변위 손상 변위+손상 계
추녀 13(46.4) 7(25.0) 8(28.6) 28(100) 연목･부연 7(14.6) 32(66.6) 9(18.8) 48(100) 기와 16(25.4) 15(23.8) 32(50.8) 63(100) Table 5. Present state of displacement and damage of roof section
3. 목조건축문화재의 영역별 변위 및 손상 유형
3.1 기단부
기단의 변위유형으로는 밀림, 침하, 배부름 현상으로 기단을 둘 러싸고 있는 상부 기단석이 밖으로 밀리는 현상을 보였다<Fig. 12)>.
이는 기단의 단이 높은 경우와 활주 사용 여부, 기단석 재료의 손상정도에 따라 내구성이 취약한 상태를 보였다<Fig. 2, 3>3). 2) 국립문화재연구소, 국가지정 건조물문화재 정기조사 보고서, 2015 4권, p.24 3) 전게서, 2017 7권, p.71, p.263
Fig. 1. Namhae Yongmunsa daeungjeon
Fig. 2. Changnyeong Gwanryongsa daeungjeon
Fig. 3. Dalseong dongdoseowon
기단과 초석은 석재로 구성되어 있으며 물리적인 요소와 자 연적인 요소로 인해 손상되는 경우가 있다. 손상유형으로 풍화, 균열<Fig. 4, 5>4), 습해, 변색, 백화, 박락 <Fig. 65)>, 기단 내부 의 흙빠짐, 습해가 확인되었다.
Fig. 4. Suncheon jeonghyesa daeungjeon
Fig. 5. Suncheon jeonghyesa daeungjeon
Fig. 6. Tongyeong sebyeonggwan
3.2 가구부 (1) 기둥
기둥에 나타나는 변위유형으로 가장 높은 현상은 기욺과 압 괴로 나타났다. 기욺은 기둥의 상부 중심이 하부 중심과 일치하 지 않거나 불규칙한 방향으로 기울어지는 것을 의미한다<Fig.
76)>. 기울림은 인위적으로 착시현상과 구조적 안정감을 주기위 해 안쏠림 기법을 사용한다. 하지만 실측보고서에서의 안쏠림 에 대한 기록은 확인하기 어렵고 다수의 기둥은 각기 다른 방향 의 기욺을 갖고 있었다. 기둥의 기욺은 그 변화 정도에 따라 육 안으로 인지하기 어려울 수도 있으며, 육안으로 확인 된 경우 구조적 영향을 미치게 된다. 변위 유형으로는 상부 하중으로 인 한 기둥 하부와 상부가 압괴되는 현상<Fig. 87)>과 목재의 손상 된 부분을 제거하고 동바리로 보수한 곳이 서로 맞물리지 못하 고 이격 되는 현상이 확인 되었다<Fig. 98)>.
Fig. 7. Wanju wibongsa bogwangmyeongjeon
Fig. 8. Ganghwa jeongsusa beopdang
Fig. 9. Namhae yongmunsa daeungjeon
기둥 손상유형으로는 기둥의 상부 면부터 하부 면에 이르는 수직 균열이 발견되었고<Fig. 109)>, 기둥 상부는 하중을 견디지
4) 전게서, 2015 3권, p.314, p.315 5) 전게서, 2016 7권, p.307 6) 전게서, 2016 3권, p.254 7) 전게서, 2016 7권, p.72 8) 전게서, 2016 1권, p.196 9) 전게서, 2016 3권, p.171
못하고 압괴되면서 균열 현상으로 이어졌다 <Fig. 1110)>. 또한 목재에 가장 치명적인 흰개미 피해로 인해 주요 구조부의 내구 성 저하의 원인이 되고 있었다 <Fig. 1211)>.
Fig. 10. Gimje geumsansa daejangjeon
Fig. 11. Gangneung ojukeon
Fig. 12. Nonsan nogangseowon gangdang
(2) 창방
창방 변위유형으로는 이격, 처짐, 뒤틀림으로 나타났으며 그 중 기둥상부와 결구되지 못하고 분리되는 이격현상이 높게 나 타났다. 기둥 상부와 결구되는 창방머리 부분은 노후화로 인해 틈이 발생하였고, 이로 인해 결속력이 저하되면서 부재간의 이 격현상이 나타났다. 건축물이 안정적으로 수직 하중만을 받는 다면 구조적으로 문제가 되지 않지만 기둥의 기욺 영향으로 나 타나는 이격현상은 구조적으로 큰 영향을 주게 된다.
귓기둥의 결구방식과 평주의 결구방식은 구조적 차이를 보인 다. 귓기둥의 창방은 가로방향과 세로방향의 창방이 서로 결구되 는 방식으로 부재의 단면적을 그대로 사용하기 때문에 결속력이 높다. 반면에 평주는 기둥 상부 면에 결구되는데 결구부분의 단면 적이 작아 시간이 지날수록 결속력이 저하된다. 이로 인해 평주와 평주 사이의 창방은 기둥의 기욺이 서로 다른 경우 이격되는 현 상을 보였다<Fig. 1312)>. 또한 칸 사이가 긴 경우 창방은 처마 하 중으로 처짐에 취약함을 보였으며 이는 곧 가속화 되어 그 하중 을 견디지 못하고 균열이 발생하게 된다<Fig. 1413), 1514)>.
Fig. 13. Boeun beopjusa palsangjeon
Fig. 14. Jeonju pungpaejigwan
Fig. 15.
Gyeongjuhyanggyo daeseongjeon
(3) 평방
평방은 창방 위에 놓이는 수평부재로 그 위에 공포가 놓이게 되며 이는 다포식 구조에서 볼 수 있다. 창방과 함께 공포부의 하중을 받게 되는데 창방과 동일한 현상으로 이격, 처짐, 뒤틀 림 현상이 확인되었다. 뒤틀림은 목재가 건조하면서 생기는 수 축이 그 원인으로 부재가 원래 결구되어 있던 형상에서 이탈하 게 되는 경우 발생한다.15) 이에 다수의 수평부재에는 꺾쇠를 사 10) 전게서, 2015 1권, p.326
11) 전게서, 2015 2권, p.204 12) 전게서, 2015 2권, p.11 13) 전게서, 2015 3권, p.201 14) 전게서, 2016 5권, p.504
15) 이영수 외 3명, 주심포 및 익공식 건축문화재의 보수･보강 유형에 관한 연구, 한국건축역사학회 학술발표대회논문집, 2010, p.193
용하여 이를 보강한 사례가 많은 것으로 볼 수 있다<Fig. 1616), 1717), 1818)>.
Fig. 16. Gochang seonunsa daeungjeon
Fig. 17. Wanju hwaamsa uhwaru
Fig. 18. Naju bulhoesa daeungjeon
(4) 공포
공포는 지붕부의 하중을 고루 분산시켜 기둥으로 전달하는 역할을 한다. 공포부의 변위는 지붕부 하중으로 처마의 처짐이 발생하여 외목도리를 지지하는 살미가 파손되었다<Fig. 1919), 2020)>. 수평부재의 장여와 도리의 결구부분이 이격되면서 첨차 가 파손되는 현상으로 이어졌다. 공포부의 뒤틀림은 부재 교체 과정에서 일부 신부재의 건조수축으로 인한 현상도 확인되었다
<Fig. 2121)>.
Fig. 19. Haenam mihwangsa daeungjeon
Fig. 20. Daegu pagyesa wontongjeon
Fig. 21. Yangsan tongdosa yeongsanjeon
(5) 도리･장여
도리･장여의 변위유형은 이격, 처짐, 밀림, 뒤틀림 현상이 확 인되었으며 이격과 뒤틀림은 창방, 평방 부재와 동일한 현상을 보였다. 다만 맞배지붕에서 측면의 뺄목이 긴 경우에 처짐에 취 약한 현상이 나타났다<Fig. 2322)>. 도리의 경우 공포부가 처마 방향으로 처지면서 도리가 밖으로 밀리는 현상이 나타났으며 이 를 보강하기 위해 꺾쇠를 사용하여 보에 고정하였다<Fig. 2423)>.
Fig. 22. Changdeokgung donhwamun
Fig. 23. Daegu pagyesa wontongjeon
Fig. 24. Hapcheon haeinsa janggyeongpanjeon
16) 전게서, 2015 3권, p.15 17) 전게서, 2016 3권, p.275 18) 전게서, 2016 6권, p.632 19) 전게서, 2016 4권, p.302 20) 전게서, 2016 5권, p.68 21) 전게서, 2015 6권, p.162 22) 전게서, 2015 6권, p.256 23) 전게서, 2016 5권, p.70
(6) 보
보는 건물의 정면과 배면의 기둥을 연결하는 수평부재이다. 건축물의 공간을 형성하게 하는 중요한 부재로 건물 중심에서 지붕하중을 받아 기둥으로 전달하게 된다. 변위 유형으로는 이 격, 뒤틀림<Fig. 2524)>, 처짐이 나타났으며, 손상현상은 하중으 로 인한 사선방향의 균열과 건조수축으로 인한 갈램이 높게 나 타났다. 보는 기둥의 결구부와 결속되지 못하고 이격되어 수평 철띠로 보강하는 사례가 많았다. 지붕부의 하중으로 대들보에 는 균열 발생률이 높았으며 이를 일시적 보강으로 철띠를 사용 하였으나 이마저도 부식과 파손으로 제 역할을 하지 못하고 있 는 것으로 확인되었다<Fig. 2625), 2726)>.
Fig. 25. Namhae yongmunsa daeungjeon
Fig. 26. Suwon hwaseomun
Fig. 27. Gochang seonunsa daeungjeon
(7) 동자주･대공
동자주와 대공은 지붕부의 직접적인 하중을 보에 전달하는 부 재이다. 부재의 단면적은 비교적 작으며 높이에 따라 지붕의 경사 가 달라진다. 변위유형으로는 기욺, 뒤틀림 현상이 확인되었다. 이 는 동자주와 대공은 보위에 홈을 내어 얹어지기 때문에 결속력이 낮아 지붕부의 수평변위에 취약하였다.<Fig. 2827), 2928)>. 그리고 지붕의 하중과 뒤틀림으로 수직균열이 확인되었다<Fig. 3029).
Fig. 28. Yeongcheon sungnyeoldang
Fig. 29. Changdeokgung donhwamun
Fig. 30. Andong uiseomgimssi jongtaek
(8) 벽체
벽체의 변위유형은 배부름 현상이 대표적이며 손상유형으로 는 균열, 박락, 습해가 나타났다. 포벽이 위치한 부분은 박락이 잦았으며 수평부재의 처짐으로 인한 벽체의 균열, 주변 습기로 인한 영향도 있을 것으로 보였다. 이는 단편적으로 벽체의 단일 적 문제가 아닌 가구부 구조체의 움직임 영향으로 변위와 손상 이 발생할 가능성이 높다고 할 수 있다<Fig. 3130), 3231), 3332)>.
24) 전게서, 2016 7권, p.75 25) 전게서, 2016 1권, p.293 26) 전게서, 2015 3권, p.16 27) 전게서, 2016 6권, p.400 28) 전게서, 2015 1권, p.172 29) 전게서, 2016 6권, p.286 30) 전게서, 2015 5권, p.210 31) 전게서, 2015 2권, p.203 32) 전게서, 2016 5권, p.504
Fig. 31. Yeongju buseoksa muryangsujeon
Fig. 32. Nonsan nogangseowon
gangdang
Fig. 33.
Gyeongjuhyanggyo daeseongjeon
(9) 누마루
누마루는 누･정･각 목조건축물에서 볼 수 있으며 고가 건축 물에서도 일부 누마루가 설치되어 있다. 누마루의 변위현상은 이격과 처짐이 주로 난간이 위치한 귀틀 뺄목에서 확인되었다
<Fig. 3433), 3534)>. 대체로 마루 하부는 개방되어 통풍이 잘되기 때문에 비교적 양호하였으며 처마방향으로 내밀어진 귀틀과 난 간은 처마 거리와 근접하여 빗물로 인한 부후현상이 확인되었 다<Fig. 3635)>.
Fig. 34. Jecheon cheongpung hanbyeongnu
Fig. 35. Miryang yeongnamnu
Fig. 36. Miryang yeongnamnu
(10) 활주
활주36)는 지붕부 처마의 처짐을 보완하기 위하여 사용하는 데 추녀 밑에 설치된다. 활주는 기둥 부재보다 단면적이 작고 길어 추녀의 하중에 의해 활처럼 휘는 휨 현상을 보였으며, 기 둥과 동일한 압괴현상이 나타났다 <Fig. 3737), 3838)>. 처마의 끝 부분에 있는 활주 하부에는 부후현상 발생률이 높았으며 충해 로 인한 손상, 표면의 갈램, 균열이 확인되었다<Fig. 3939)>.
Fig. 37. Wanju wibongsa bogwangmyeongjeon
Fig. 38. Suncheon jeonghyesa daeungjeon
Fig. 39. Uiseong daegoksa daeungjeon
33) 전게서, 2015 2권, p.67 34) 전게서, 2015 6권, p.98 35) 전게서, 2015 6권, p.97
36) 활주는 추녀가 있는 건축물에서 주로 설치가 되지만 드물게 맞배지붕 형태의 보물 제1727호 경주향교 대성전과 보물 제290호 고창 선운사 대웅 전, 전라북도 시도유형문화재 51호 고창 문수사 대웅전에서도 활주를 확인 할 수 있었다.
37) 전게서, 2016 3권, p.251 38) 전게서, 2015 3권, p.315 39) 전게서, 2015 5권, p.302
3.3 지붕부 (1) 추녀
추녀는 목조건축물의 아름다움을 표현하고 겹처마인 경우에 는 추녀 위에 사래가 놓이면서 처마의 길이가 길게 뻗어 웅장함 을 더한다. 추녀부 결함 발생은 뒤뿌리가 들리는 현상으로 나타 나 보통 추녀뿌리 고정에 신경을 쓰지만 추녀 길이가 긴 건축물 의 경우는 추녀가 처지면서 균열이 발생하는 양상을 보인다. 추 녀의 변위현상은 길게 뻗은 추녀에 지붕부 하중으로 처짐이 발 생하였고, 보수과정에서 잘못된 것인지는 명확히 알 수 없으나 4방향의 추녀의 높이가 다른 경우도 확인 되었다<Fig. 4040)>.
중층건물에서는 고주와 결구되는 추녀 뒷 뿌리가 이격되는 현 상도 확인되었다<Fig. 4141)>. 또한 신부재 교체 시 부재의 뒤틀 림 현상이 보였으며 추녀 및 사래의 끝부분에는 빗물로 인한 부 후현상이 확인되었다<Fig. 4242)>.
Fig. 40. Haenam mihwangsa daeungjeon
Fig. 41. Boeun beopjusa palsangjeon
Fig. 42. Gijang jangansa daeungjeon
(2) 연목･부연
연목은 가구부의 도리 위에 놓여 처마를 형성하고 부연은 연 목의 끝부분에 설치하여 건축물의 화려함을 더해준다. 연목은 주심도리를 중심으로 건축물의 특징에 따라 내밀기 수치는 다 르게 나타나는데 그 내밀기가 길수록 처짐에 취약함을 보였다
<Fig. 4343), 4444)>. 외부로 노출 된 연목･부연에서는 수분으로 인한 목재 부후현상과 충해, 신부재에 대한 갈램이 확인되었다
<Fig. 4545)>.
Fig. 43. Tongyeong sebyeonggwan
Fig. 44. Yeosu jinnamgwan
Fig. 45. Gongju magoksa daeungbojeon
(3) 기와
지붕부의 기와는 자연현상으로부터 외부 노출량이 높은 만 큼 노후화가 빠르게 진행된다. 이에 노후화된 기와는 먼저 부분 적으로 기와 고르기 작업을 통해 대체로 양호하였으나 변위를 보이는 지붕의 기와에서는 기와가 서로 이격되는 현상<Fig. 4
40) 전게서, 2016 4권, p.296 41) 전게서, 2015 2권, p.20 42) 전게서, 2015 6권, p.33 43) 전게서, 2016 7권, p.314 44) 전게서, 2015 3권, p.341 45) 전게서, 2015 2권, p.164
646)>, 물결모양의 열변형<Fig. 4747)>, 최근 보수한 지붕에서는 흙이 빠지거나 기와가 이탈하는 현상도 나타났다<Fig. 4848)>.
Fig. 46. Gian jangansa daeungjeon
Fig. 47. Jongmyo jeongjeon
Fig. 48. Wanju hwaamsa geungnakjeon
4. 목조건축문화재의 영역별 변위 및 손상요인 유형
4.1 기단부
기단의 높이는 위계에 따라 그 높이가 달라지는데 기단의 단 이 높을수록 밀림, 침하, 배부름에 취약한 현상을 보였다. 활주 를 사용하는 건축물은 지붕부의 추녀를 지기하기 위해 사용되 는데 활주초석의 위치는 기단의 끝단에 위치하여 기단석이 밖 으로 밀리거나 침하되었다. 활주 초석의 침하는 추녀부의 하중 으로 인한 현상으로 추녀부의 처짐과 귀공포의 처짐을 예측할 수 있었다.
반면에 기단부의 자체 침하로 인해 가구부의 변위가 발생하 는 경우가 있다. 2007년 하동 쌍계사 대웅전(河東 雙磎寺 大雄 殿) 실측조사보고서의 기록에 의하면 전면으로 건물이 기울면 서 구조체의 변위와 손상이 발생하였다. 정면의 초석 침하와 균 열, 초석 열이 교란되어 있었으며 정면 기단높이를 측정한 결과 레벨이 낮은 것으로 확인 되었다. 이는 성토로 인해 구조적으로 취약한 기단의 전면이 건물하중을 받아 침하하였고, 이로 인해 건축물 전체의 변위에 지속적으로 영향을 준 것으로 판단된다. 초석 열이 교란된 것은 기단의 침하 및 1936년 쌍계사를 진원지 로 발생한 강도5 지진이 직･간접적으로 기단의 구조에 영향을 주었을 것이라고 하였다. 2016년 9월 12일 경북 경주에서는 규 모 5.8의 지진이 발생하였는데 현재의 변위 진행여부를 육안으 로 판단하기에는 한계가 있었다. 기단부는 건축물 변위 원인 진 단에 있어 가장 중요한 부분으로 초석의 움직임을 측정하여 기 록할 필요성이 있다고 판단된다<Table 6>.
구분 밀림 침하 배부름 계
기단 29 10 8 47
초석 - - - -
계 29 10 8 47
Table 6. Amount of times foundation section was displaced
기단과 초석은 자연현상으로 석재에 풍화, 박락, 습해의 피해 는 114건(64.7%)로 높게 나타났다. 이는 석재의 내구성 저하로 기단석재 간의 하중과 건축물의 하중을 견디지 못하여 균열이
46) 전게서, 2015 6권, p.34 47) 전게서, 2015 1권, p.124 48) 전게서, 2016 3권, p.241
발생하였는데 이는 총 50건(28.4%)으로 확인되었다. 배면의 경 우 습도가 높아 기단과 초석에는 이끼류가 확인되었는데 이는 목재로 구성된 구조부의 부식과 함께 가구 인장력에 영향을 주 게 된다.49) 습해 피해는 건축물의 배면에 석축이 건축물과 가까 이에 근접해 있거나 숲이 형성되어 있는 공통점을 확인할 수 있 었다<Table 7>.
구분 균열 풍화 박락 습해 변색 흙
빠짐 백화 계
기단 23 27 16 27 9 2 104
초석 27 20 21 3 1 72
계 50 47 37 30 9 2 1 176
Table 7. Amount of times foundation section was damaged
4.2 가구부
가구부의 변위발생은 총 580건 중 이격현상이 177건(30.5%) 으로 가장 높은 비율을 보였다. 이를 보완하고자 근래에는 띠철 을 표면에 대어 못으로 고정하거나 꺾쇠를 사용하고 있다. 이러 한 꺾쇠의 보완은 고정 부분에 대해서만 이격현상을 늦추는 것 으로 철물을 사용하지 않는 부분에서 이차적 이격 현상이 발생 할 가능성이 높다. 수평부재의 이격은 수직부재의 영향과 관계 가 있다고 할 수 있는데 대표적인 현상이 기둥의 기욺이다. 실 측보고서의 기울기 표기가 잘 나타나있는 94건의 건축물 중 40 건에 달하는 건축물이 육안으로 그 기욺이 확인될 정도로 비중 이 높았다. 기둥의 기욺의 방향은 전체적으로 일정하지 않았고, 기둥에 기울기가 있는 건축물은 공통으로 수평부재인 창방, 평 방, 도리, 장여, 보의 결구부에 이격현상을 보였다.
공포부의 변위는 가구부의 총 580건 중 162건(27.9%)으로 가 장 높은 비율을 보였다. 주요 변위는 이격, 뒤틀림, 처짐현상이 있으며 이는 지붕부가 균형을 잃은 상태로 편심하중이 작용할 가능성이 높아 보였다.
공포는 다른 부재에 비해 단면적이 작은 살미, 첨자, 소로부 재들로 구성되어 지붕부의 하중을 균등하게 기둥에 전달하게 된다. 공포의 변형･변위･절단 등은 상부 하중으로 인해 자주 볼 수 있다. 특히 중층의 경우 공포가 과하게 압착･압축되거나 이 격현상이 일어나는 등 변형이 현저하게 나타났다.50) 맞배지붕 에서는 전면과 배면의 공포 처짐이 발견되었다면 팔작지붕에서 는 추녀부의 귀공포 처짐 비율이 높았다.
다른 부재와 달리 교체율이 낮은 기둥은 내구성에 대한 한 계를 보이고 있었다. 무게를 견디지 못하여 짓눌러지는 압괴 현상이 94동의 건축물 중 37동(39.3%)에서 나타났기 때문이 다. 결과적으로 공포의 처짐, 기둥의 압괴, 활주의 휨은 지붕 부의 하중영향 요인으로 나타나는 변위현상이라 할 수 있다
<Table 8>.
49) 국보 제316호 완주 화암사 극락전은 다른 사찰에 비해 목재의 부식속도가 빨라 그 원인으로 습도를 낮추기 위해 미기후적 변화를 분석하고 2016년 배면의 석축을 뒤로 물려 이를 개선하였다.
50) 조현정 외 6명, 중층목조건축의 가구유형별 취약부위 분석연구, 대한건축학 회논문집, 2014, p.143
구분 이격 뒤틀림 처짐 기욺 압괴 배부름 밀림 휨 계
기둥 6 9 40 37 92
창방 34 18 19 71
평방 25 4 9 38
공포 44 76 42 162
도리･
장여 33 13 26 21 93
보 31 7 2 40
동자주･
대공 4 43 47
벽체 22 22
누마루 4 2 6
활주 2 7 9
계 177 131 100 83 39 22 21 7 580
Table 8. Amount of times gagu section was displaced
가구부의 손상발생에 대해 종합적으로 살펴보면 균열 발생 건이 전체 819건 중 368건(44.9%)으로 가장 높게 나타났다. 다 음 순으로는 나무의 물질적 특성이라 볼 수 있는 갈라짐 현상이 245건(29.9%), 충해 84건(10.2%), 부후 56건(6.8%), 박락 42건 (5.1%), 백화 14건(1.7%), 습해 9건(1.0%), 누수 1건(0.1%)으로 확 인되었다. 균열은 기둥, 공포, 벽체, 보가 대표적으로 높았으며 구조적 결함도 존재하지만 내구성 저하가 큰 요소로 작용한 것 으로 볼 수 있다. 부후는 초석과 맞닿아 있는 기둥 하부 부분에 서 확인되었고, 창방, 평방, 공포, 도리･장여, 보는 지붕부의 누 수로 발생하였다<Table 9>.
구분 균열 갈램 충해 부후 박락 백화 습해 누수 계
기둥 70 85 58 35 13 14 4 279
창방 47 39 9 3 98
평방 30 14 5 1 50
공포 63 17 5 4 89
도리･
장여 33 35 1 3 1 73
보 51 47 2 2 1 1 104
동자주･
대공 17 4 21
벽체 52 28 4 84
누마루 3 1 1 1 6
활주 2 3 3 7 15
계 368 245 84 56 42 14 9 1 819
Table 9. Amount of times gagu section was damaged
4.3 지붕부
지붕부의 변위는 이격 40건(35.7%), 추녀와 연목･부연의 처 짐 28건(25%)의 비율을 보였다. 기와는 지붕부의 표면이 물결 모양과 같은 현상으로 열변형 26건(23.2%), 기와가 이탈된 경우 13건(11.6%)의 비율로 나타났다<Table 10>. 추녀와 연목은 가구 부의 도리위에 얹어지고 뒤뿌리는 중도리에 고정되는데 이격과 처짐현상의 영향은 지붕부 마감재료에 대한 무게, 처마 내밀기
의 길이, 지붕의 경사를 예측하게 해주었다. 추녀, 사래, 부연, 선자연의 부재들은 교체시 100% 교체하는 경우가 많다.51) 보수 과정에서 되도록 기존의 부재를 재사용하는데 내구성이 낮은 부재는 철물을 사용하여 보강하게 된다. 하지만 한 곳의 문제로 인해 철물로 보강하였으나 이는 또 다른 문제를 보이는 사례도 있다. 보물 제322호 제주 관덕정 수리보고서에는 원형 복원을 위해 처마의 길이가 기존보다 길게 복원하였다. 이에 추녀의 처 짐을 방지하고자 철물을 사용하였는데 이 후 나타나는 변위현 상을 살펴보면 처마의 처짐은 육안으로 확인되지 않으나 주두 와 기둥이 짓눌리는 압괴현상이 나타났다.
구분 이격 처짐 열변형 이탈 뒤틀림 계
추녀 6 12 5 23
연목･부연 16 16
기와 34 26 13 73
계 40 28 26 13 5 112
Table 10. Amount of times roof section was displaced
지붕부의 손상으로는 두 가지 재료로 구분되는데 목재로 구 성된 추녀, 연목･부연은 가구부와 동일한 현상으로 갈램, 균열, 부후, 습해, 충해 현상이 확인되었다. 갈램의 비중은 연목의 교 체율이 높은 관계로 목재의 건조수축의 영향이라 할 수 있겠다. 전체 손상발생 139건 중 74건(53.2%)으로 기와부분의 손상이 높게 나타났다. 이는 우천 시 누수로 인해 추녀, 연목･부연에 손 상을 가하는 원인이 될 수 있다. 또한 지붕부의 기와 사이에서 흙빠짐이 확인되는데 이는 보수 과정에서의 문제도 있겠지만 지붕 경사가 급한 경우 취약한 것으로 보인다<Table 11>.
또한, 건축물의 좌향이 문제가 될 수 있는 경우는 겨울철 눈 에 의한 하중과 기와 및 홍두깨흙의 성능 저하이다.52) 전면은 양지로 눈이 잘 녹는 반면에 후면은 음지로 눈 녹는 속도가 늦 어져 계절에 따라 전면과 후면의 기와 노후화 속도는 다름을 알 수 있었다.
구분 갈램 흙빠짐 균열 부후 노후화 파손 와초 습해 충해 계
추녀 7 9 2 18
연목･
부연 29 13 4 1 47
기와 32 10 13 8 7 4 74
계 36 32 19 15 13 8 7 8 1 139
Table 11. Amount of times roof section was damaged
4.4 변위 및 손상요인 유형분류 체계
목조건축문화재의 영역별 부재에 대한 변위 및 손상 유형을 조사하였다. 이를 종합적으로 살펴보면 하중영향, 내구성저하, 불균형 구조 3가지 요인으로 구분할 수 있었다. 하중영향의 대 표적인 유형으로는 기단과 초석이 침하하는 현상, 부재의 내구 51) 장윤진, 국제 보존원칙을 통해 살펴본 목조건조물 문화재 보존공사 사례연
구, 명지대학교, 석사학위논문, 2011, p.60
52) 이송이, 궁궐 목조건축문화재 수리 이력과 원인에 관한 연구, 경기대학교, 석사학위논문, 2016, p.73
성이 낮아져 하중을 견디지 못하고 발생하는 균열현상, 부재가 짓눌려지는 압괴 현상, 수평부재와 처마부의 처짐 그리고 휨 현 상 요인으로 구분할 수 있었다. 내구성저하는 자연현상으로 발 생하는 목재의 갈램, 충해, 수분으로 인한 부후, 풍화 등으로 구 분된다. 물리적･자연적인 영향으로 부재가 변형 되어 발생되는 불균형 구조 요인으로는 수직부재의 기욺현상, 부재 간 결구된 부분이 서로 이격되는 현상, 건조수축 또는 가구부 변위의 영향 으로 인한 뒤틀림 현상으로 구분할 수 있었다.
5. 결론
목조건축문화재의 원형유지를 위해 실측과 수리를 반복적으 로 진행하고 있다. 목조건축문화재의 주요 구조 재료는 목재로 구성되어 있어 기나긴 세월 동안 건축물 자체의 노후화가 진행 되고 있다. 노후화는 건축물의 내구성과 구조적 결함을 주어 목 조건축물 전체에 변위가 나타났다. 하지만 현존하는 수리보고 서에는 수리에 대한 순서와 방식이 있을 뿐 근본적인 원인을 작 성한 사례는 드물었다. 목조건축문화재의 노후화가 건축물에 영향을 주어 수리를 해왔지만 변위의 주요 원인을 진단하기 어 려운 실정이다. 본 연구에서는 그 원인을 파악하기 위해 목조건 축문화재에 대한 현재의 결함양상을 찾아내고 그 원인을 역으 로 추적해 나가고자 하였다.
목조건축문화재에 나타나는 변위 및 손상 유형에 대해 기단 부, 가구부, 지붕부 3가지 영역으로 구분하여 다음과 같은 결과 를 도출하였다.
1. 목조건축문화재의 변위 및 손상요인의 유형은 하중영향, 내구성저하, 불균형 구조 3가지 요인으로 분류할 수 있었다.
2. 목조건축문화재 94동의 건축물 중 변위･손상이 발생한 영 역별 비율은 기단부 56.4%, 가구부 79.2%, 지붕부 56.7%로 나타 났다. 이는 절반 이상의 목조건축물에 변위 및 손상이 심각한 상태임을 알 수 있었다.
3. 기단부의 변위유형은 지반 침하의 영향과 자연현상으로 인한 손상 건이 높게 나타나 건축물 하중에 대한 내구성 문제성 을 나타낸다.
4. 가구부의 변위유형은 전체 580건 중 이격현상 177건 (30.5%)으로 부재간의 결속부분에 대한 문제성이 높게 나타났 는데 이는 결속부분의 노후화와 건축물의 구조가 불균형 상태 임을 나타낸다.
5. 가구부의 변위 발생 건이 높은 부재는 기둥, 공포, 도리･장 여이며 손상 발생 건이 높은 부재는 기둥, 보, 창방, 공포, 벽체 이다. 기둥과 보는 단면적이 큰 부재로서 보수 시 교체율이 낮 은 만큼 손상발생 건이 비교적 높았다. 이는 기존의 교체되지 않는 부재는 이미 내구성이 현저하게 낮아진 상태에서 하중을 지지하고 있기 때문이다. 공포는 단면적이 작은 부재들로 구성 되어 있어 변위발생 건이 가장 높았다. 그 요인으로는 지붕부 하중의 영향으로 볼 수 있는데 94동의 건축물 중 37동(39.3%)에 서 기둥의 압괴현상이 나타났고 이는 지붕부 무게의 영향으로 볼 수 있었다.
6. 지붕부 변위는 가구부에서 먼저 발생하여 기와의 열변형 과 이격현상을 나타냈는지 또는 지붕부 영향으로 가구부가 변
형되면서 발생한 현상인지는 알 수 없었다. 하지만 처짐현상은 지붕부 마감재료에 대한 무게와 처마 내밀기의 길이에 영향을 주는 것이라 할 수 있으며 기와의 이격과 흙빠짐 현상은 지붕 경사와의 관계를 예측해 볼 수 있었다.
본 연구에서는 육안으로 확인되는 변위 및 손상을 조사하여 그 유형을 도출한 것으로 한계점이 있다. 차후의 연구에서는 목 조건축문화재의 변위 및 손상 유형에 따른 부재간의 상호 연관 성과 도면의 수치를 통해 종합적으로 이루어져야 할 것으로 사 료된다.
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접 수 일 자 게재확정일자 : :
2019. 06. 18 2019. 08. 19
