1. 개요
스트로베일은 스트로와 베일의 합성어이다. 스트로(straw)는 짚으로 볏짚, 밀짚, 보리짚 등을 칭한다. 베일(bale)은 가축용 사료로 쓰기 위해 직육면체로 짚단을 압축해 묶어 놓은 것이다. 즉, 짚을 벽돌모양 직육면체로 압축한 것이 스트로베일이다. 스트로베일 하우스는 말 그대로 스트로베일로 집을 짓는 하우스이다.2. 유래
스트로베일하우스는 19세기 미국 네브래스카에서 시작한 건축방식으로 생태적인 주택건축방식이다. 말과 목축이 주업이던 미국의 네브래스카 주에는 집을 지을 수 있는 나무나 돌이 부족했다. 그래서 목축이 주업이던 네브래스카 사람들은 밀짚을 많이 비축하는 방법을 고안해 내는 것이 최대의 관심사였고, 주로 잔디를 쌓아 집을 지었다. 그들은 말을 이용해, 오늘날 기계로 압축하여 만드는 사각 볏짚을 만들었다. 압축된 베일을 저장해서 임시창고를 만들면서 스트로베일하우스를 고안해 내게 되었다.3. 스트로베일의 특징
스트로베일을 만드는데에는 볏짚과 밀짚이 둘 다 사용될 수 있다. 다만, 볏짚이 밀짚보다 더 다양하고 광범위한 용도로 사용될 수 있다. 밀짚의 경우는 속이 빈 구조여서 마르게 되면 쉽게 부서지지만, 볏짚은 속이 찾으면서도 부드럽기 때문에 감촉과 내구성면에서 밀짚이 따라오지 못한다. 압축짚더미인 베일 그 자체의 무게도 20kg이 넘고, 그것들을 벽으로 쌓아올리면서 철근을 좌우 상하로 계속 박아넣기 때문에 서로 안전되게 얽혀있고, 흙으로 양쪽 벽을 5cm씩 미장하면 지진에도 끄떡없는 안전한 집이된다.
스트로베일의 강도는 베일을 압축하는 기계에 따라 다르다. 또한 베일이 단단하게 압축될수록 벽도 견고하게 세워질 수 있고, 규격을 맞추는데도 더 정확하다. 느슨한 베일은 운반 중에 끈이 풀려 다시 작업해야 하는 번거로움이 있다.
볏짚에 습기가 많을 떄는 집에 볏집을 쌓아올리기도 전에 이미 썩어서 조금만 발로 눌러도 푹 꺼지는 현상이 일어난다. 그러한 볏짚을 구별하지 않고 벽에 쌓게 되면 정상적인 다른 볏짚까지 영향을 받는다. 습도 15~20% 이하인 것을 반드시 사용해야 한다.
외국에는 3줄 베일, 2줄 베일 등 다양하게 판매되지만, 우리나라의 경우 거의 2줄 베일만이 만들어진다. 보통 35cm, 길이 80cm, 너비49cm이며 다를 수 있다. 한 채의 집을지을 때, 베일의 크기를 정해야 설계가 완료될 수 있어 일정하게 정하는 것이 중요하다.
눕혀쌓으면 단열성이 놓고 안정적으로 쌓을 수 있다. 끈으로 묶은 면이 미장면이 아니므로 미장면도 고르다.
세워쌓으면 적은 베일 수로 벽을 단열할 수 있다.
4. 시공법
4.1. 포스트빔 방식(Post&Beam / 골조)
포스트빔 방식은 기존의 건축의 골조 방식을 거의 다 적용할 수 있을 정도로 유연하다. 베일 두께 정도의 판재로 틀을 만들어 그 사이에 베일을 압축해서 넣는 방식이다. 결국 구조는 나무틀. 구조가 로드 베어링에 비해 단단하다. 지붕의 하중을 베일이 받게 하지 않고 다양한 소재의 골조로 하중을 받게 하고 그 사이에 베일을 끼워 넣어 단열의 역할을 하게 하는 방식이다. 이는 날씨의 영향을 덜 받는다는 특징이 있다. 특히 한국 스트로베일 하우스에서 장점이 부각된다.4.2. 로드베어링 방식(Load-berring / 무골조)
로드베어링 방식은 따로 벽 패널을 형성하지 않고, 골조 없이 지붕의 하중을 벽이 지지하는 방식이다. 베일 맨 윗단과 아랫단에 빔박스(2x4와 2x10을 결합해서 만든 박스구조)를 만들고 실을 감고 밴딩기로 샌드위치빵처럼 안에있는 내용물을 압축한다. 베일을 이용한 내력벽구조가 다른 건축의 내력벽구조 방식과 가장 다른 점은 볏짚을 다 쌓아올린 후 압축한다는 것이다. 초창기에는 지붕의 무게로 4~6주간 압축시킨 후 벽에 미장을 하였지만 요즘은 도구를 이용하여 미리 압축한 후 지붕을 올린다. 위에서 아래로 철물을 넣은 경우도 있다. 구조는 압축한 베일. 벽돌처럼 베일을 구조재로 사용하며, 지붕이 가벼워야 한다.4.3. Wrapping 방식
주로 기존집에 단열재의 용도로 베일을 둘러 쌓는 방식이다. 기존 2x4 패널에 세워쌓기로 쌓은 베일을 어떻게 고정할지 연구해야 한다. 일본의 경우 대나무를 사용하여 작은 굵기의 대나무로 격잨틀을 만들어 베일을 고정한고 그 안에 흙을 채워넣는다. 로드베어링 방식처럼 끈을 위아래로 묶어 밴딜기로 압축해서 베일간에 고정 할 수 있다. 이 경우 고정된 베일을 다시 벽에 고정해야 한다. 벽과 토대에 끈을 매달고 밴딜기로 압축해서 베일끼리도 고정하면서 벽에도 밀착시키는 방법 도 있다.벽과 토대에 끈을 매달고 밴딜기로 압축해서 베일끼리도 고정하면서 벽에도 밀착시키는 방법 도 있다.
4.4. 하이브리드(Hybrid)
다양한 내력벽 구조 방식과 포스트 앤 빔 방식을 함께 사용하는 방식이다. 예를 들면 1층은 포스트 앤 빔 방식으로 하고 2층은 내력벽구조 방식으로 하거나 가구식 구조 재료의 혼합하여 나무와 형강 등을 이용하는 방식이다.4.5. 주의사항
스트로베일 하우스 시공적 특성상 시공 시기가 매우 중요하다. 스트로베일 하우스는 겨울철 2차 미장시기 후 갑작스러운 한파로 인해 벽이 동파되는 일이 발생할 수 있다. 또한 습기에 매우 약하기 때문에 비가 많이 오는 장마철을 피해야 한다. 그리하여 스트로베일이 제작되고 건조와 살균이 완료되는 봄철에 시공되거나, 여름철 철저한 스트로베일의 관리 하에 가을철에 시공되는 것이 적절할 것이다.시공 중 가장 많은 비용이 요구되는 부분은 바로 인력이다. 베일을 쌓고 미장을 하는 시기에 가장 필요하며 시공 기술과 시기를 계획적으로 계획하여 시공 기간을 줄이는 노력이 필요하다.
5. 장점
5.1. 습기 방어
짚이 습기의 침투로 섞게 되면 그 집은 오래가지 못할 것이다. 하지만 짚 표면 양쪽을 황토로 감싸기 때문에 습기가 침투하는 문제를 걱정할 필요는 없다. 즉, 볏짚 자체는 습기에 약하지만, 황토는 젖게 되면 분자들이 서로 막을 형성하면서 물이 통과하는 것을 막는다. 그래서 장마철에 아무리 비가 내려도 물기가 짚 표면까지 침투하지 못한다.5.2. 습도조절과 통기성
황토는 습도조절 기능을 하기 때문에 집 안에서 생기는 습기를 머금었다가, 건조할 때는 다시 내뿜기 때문에 볏짚은 항상 건조한 상태 그대로를 유지하게 된다. 공기는 안정적이지만 통기성이 탁월하여 살아 숨 쉬는 벽체 덕분에 생활하면서 생기는 각종 냄새를 배출한다.5.3. 내진 능력
스트로베일하우스에는 막강한 내진 능력이 있다. 건축학자들이 스트로베일하우스의 내진 능력에 관심을 갖게 된 것은 1994년 발생한 로스앤젤레스 대지진에 의해서다. 이 지진에서 교량과 철근 콘크리트 건물이 힘 없이 무너져 내린 것과 달리 일체의 내진 설계 없었던 스트로베일하우스는 아무런 손상 없이 진도 6.7의 강진을 버텨낸 것이다. 이후 과학자들이 연구한 스트로베일하우스의 내진성의 근원을 강하지만 부드러운 압축 볏짚의 특성 때문이라고 결론내렸다. 실제 실험 데이터에 따르면 압축 볏짚으로 만든 두께 60cm의 벽체는 폭 1m당 약 890kg의 중량을 지탱할 수 있는 것으로 확인됐다. 고밀도로 압축할 경우 이를 최대5950kg까지 높일 수 있다. 또한, 나무나 돌에 비해 유연한 압축 볏짚은 어렵지 않게 손가락을 찔러 넣을 수도 있다. 즉, 내부에 공기층까지 들어있어 외부의 충격 에너지를 자체 흡수하는 능력이 월등하다.5.4. 친환경성
스트로베일하우스의 최대 장점은 친환경성이다. 내,외장재를 제외한 집의 거의 모든 구조를 자연 재료로 만들어 인체에 유해한 환경 물질을 전혀 내뿜지 않는다.또한, 단열성도 뛰어나다. 미장공정을 모두 마친 볏짚 벽체의 두께는 약 60cm 정도이다. 이러한 벽체는 직경 50cm의 목재와 단열능력이 동일한 것으로 나타났다. 스트로베일 하우스는 현존하는 웬만한 고단열 주택보다 단열성이 2~3배 뛰어나다. 스트로베일하우스 거주자인 고든 스메트는 “평균 온도가 38도에 육박했던 지난해 여름에도 이 집의 실내 온도는 26도 이상 오르지 않았다”고 한다.5.5. 내열 능력
재료가 볏짚으로 지어진 만큼 화재에 약하다고 생각하는 경향이 있다. 하지만 스트로베일 하우스는 화재에 약하지 않다. 자연 상태의 볏짚은 불씨 하나만으로 잿더미가 되지만 볏짚 하우스의 고밀도 압축 볏짚은 지속적인 연소를 유발할 수 있을 정도의 충분한 공기를 함유하고 있지 않기 때문이다.6. 단점 및 한계
스트로베일하우스는 압축 볏짚을 쌓아 만든 내, 외벽으로 천장의 무게를 지탱하는 구조다. 때문에 현재의 기술로는 2층 이상의 주택을 짓기 어렵다는 한계가 있다. 내, 외벽의 힘만으로 천장과 2층 바닥의 무게를 동시에 감당하는 것은 안정성 측면에서 위험할 수도 있다.스트로베일하우스의 특성상 흙미장을 하기 때문에 화재가 발생하는 경우는 극히 드물지만 만약 바닥이나 지붕에서 발화가 시작이 되는 경우에는 불을 끄기가 쉽지 않다. 또한, 짚의 양쪽으로 미장된 황토가 충분히 건조되고 나면 비가 오더라도 막을 형성하여 비를 막아주지만, 만약 충분히 건조되지 않은 짚을 사용하거나 결로가 발생하여 짚이 젖게 된다면 대규모 보수공사로 이어지게 될 수 있다.
시공시에 볏짚의 상태를 제대로 체크하지 않으면 볏짚에 벌레가 생길 수도 있게 된다.
7. 관련 연구
7.1. 내구성
1998년, 오스트레일리아 뉴 사우스 웨일즈 대학 건축 연구 센터 실험에서 스트로베일하우스는 초속 60m/s 의 강풍에도 전혀 문제가 없는 것으로 나타났다.1999년, 미국 콜로라도 대학에서 스트로베일 벽에 미장한 상태에서 실험했을 때, ASTM E72(미국 재료 시험 학회)가 요구하는 하중을 초과하는 평균 6156파운드/foot (279kg/30cm)를 견뎠다.
캐나다 국가안전 연구 위원의 소방안전 테스트에서 스트로베일 벽은 2시간 동안 섭씨 1010도의 열을 견디었다.
1993년 미국 뉴멕시코 SHB AGRA의 소방테스트에서 섭씨 1012도의 열로 2시간 넘도록 시험했는데 전혀 불이 붙지 않았고, 반대편 벽의 온도 상승은 5도 이하였다.
2000년, 캐나다 금융 협회 주택조사위원회에 따르면, 스트로베일 벽은 습기에 강하며 내부에서 발생하는 습기를 차단하기 위해 따로 방수막을 설치할 필요가 없을 만큼 충분히 습도조절 기능이 있다.
7.2. 친환경성
1995년, University of California, Berkeley의 환경 영향 평가에 의하면 기존 방식의 주택을 지으면 에너지 소모가 509,000 KBtus인데, 스트로베일하우스를 지을 때는 41,000KBtus가 사용되기 때문에 10배가 넘게 절약된다.1995년 미국 에너지 관리국의 스트로베일 하우스 평가 프로그램에 따르면, 일반적으로 스트로베일하우스는 기존 건축의 에너지 사용에 60%를 절약할 수 있다.