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- 목조 건물에서 지붕을 해체하지 않고 부식된 기둥 밑동만 교체할 때 '동바리이음' 결구법을 적용합니다.
- 비스듬한 턱과 촉으로 수평·수직 미끄러짐을 방지하고, 중심부에 박는 나무 쐐기(산지)가 두 부재를 빈틈없이 끌어당겨 맞물립니다.
- 숭례문 복구 등 실제 보수에 쓰인 핵심 기술이지만, 산지의 건조 수축이나 통나무 대비 강도 저하를 보완하기 위한 압축목재·탄소섬유 보강 연구도 이어지고 있습니다.
한옥과 같은 전통 목조 건축을 보면 위쪽은 오래된 고목인데 바닥 쪽 밑동만 밝은 새 나무로 채워진 기둥을 종종 볼 수 있습니다. 땅에서 올라오는 습기를 머금어 썩어버린 밑동만 잘라내고 새 목재를 끼워 넣은 것인데, 접합부에 쇠못이 단 하나도 쓰이지 않는다는 점이 특징입니다. 지붕 무게 전체를 떠받치는 기둥을 통째로 뽑아낼 수 없기에 고안된 이 수리 기법을 바로 동바리이음이라고 부릅니다.
기둥은 지붕의 엄청난 무게를 온전히 떠받치고 있어 이를 함부로 건드리는 것은 구조적으로 매우 신중한 작업입니다.
왜 동바리이음이라는 개념이 필요할까
나무 기둥이 손상되는 가장 큰 원인은 지면의 습기입니다. 밑동이 썩었다고 해서 지붕을 전부 들어내고 기둥 전체를 통째로 교체하는 것은 비효율적일 뿐 아니라 건축물 전체의 구조적 균형을 무너뜨릴 위험이 큽니다.
결국 상부 구조를 유지한 채 손상된 밑동만 잘라내고 새 나무를 덧대야 합니다. 하지만 기둥을 위아래 일자로 맞대는 일은 단순한 조립과 차원이 다릅니다. 가로보와 기둥이 만나는 '장부맞춤'처럼 직교하는 구조는 구멍을 파서 끼우면 단단히 물리지만, 일자로 닿는 두 기둥 단면은 마찰력이 없어 외부 충격에 매우 취약하기 때문입니다.
바람이 불어 측면 하중이 실리면 접합면이 미끄러지고, 건물이 들썩이면 상하가 분리될 수 있습니다. 게다가 상부에서는 무거운 지붕 하중이 쉼 없이 내리누르기 때문에 접합부가 미세하게만 틀어져도 기둥 전체가 기울어집니다. 이 딜레마를 쇠못 없이 공학적으로 풀어낸 해법이 바로 이음 기술입니다.
엇걸이산지이음: 쇠못 없이 나무가 나무를 잠그는 원리
기둥의 위아래를 일자로 단단히 결속하기 위해 사용하는 대표적인 방식이 바로 엇걸이산지이음입니다.
기둥을 통째로 교체하지 않고 썩은 밑동만 잘라내어 새 나무와 잇는 엇걸이산지이음의 접합 방식입니다.
작동 메커니즘은 정교한 3단계 맞물림으로 구성됩니다.
- 비스듬한 턱: 두 부재의 끝단을 길이 방향으로 절반씩 깎아내고 비스듬한 턱을 만듭니다. 두 면이 맞물리면 상하로 당기는 인장력에 걸려 쉽게 빠지지 않습니다.
- 숨은 촉과 홈: 한쪽 끝에는 튀어나온 촉을, 반대편에는 파인 홈을 숨겨둡니다. 이 촉이 홈에 물리면서 기둥이 옆으로 밀려 어긋나는 전단 변형을 방지합니다.
- 산지(나무 쐐기)의 압착 결속: 촉과 홈을 맞추기 위해 길이 방향으로 밀어 넣으면 내부 공차 때문에 유격이 남습니다. 이때 부재가 겹친 한가운데에 네모난 구멍을 뚫고 단단한 나무 쐐기인 산지를 강하게 박아 넣습니다. 산지가 파고들면서 두 부재를 서로 반대 방향으로 밀착시켜 턱을 빈틈없이 조여 잠그게 됩니다.
외부 철물 없이 오직 나무의 기하학적 형태와 쐐기 압력만으로 자가 잠금 구조를 완성하는 셈입니다.
기둥을 잘라내어 깎은 뒤 서로 맞물리게 하는 방식으로, 쇠못 없이도 위아래로 당겨지지 않게 튼튼하게 고정됩니다.
흔히 오해하는 결구의 강도와 나뭇결 방향
단순히 나무 쐐기를 박는다고 해서 다 같은 결속력을 갖는 것은 아닙니다. 산지를 박을 때 나뭇결의 방향을 고려하지 않으면 접합 강도가 급격히 떨어집니다.
실제 하중 실험 결과에 따르면, 산지의 나뭇결을 기둥을 미는 힘의 방향과 나란하게 맞추어 박았을 때가 결을 엇갈리게 박았을 때보다 두 배 이상의 전단 하중을 버티는 것으로 나타났습니다. 한계를 넘는 외력이 가해질 때도 결합면 전체가 깨지기보다 내부 촉에서부터 나뭇결을 따라 쪼개지는 파괴 양상을 보입니다. 결구의 방향성 자체가 하중 분산의 결정적인 변수로 작용합니다.
실제 문화재 복원 사례와 적용 한계
동바리이음은 오랜 역사적 현장에서 유용성을 증명해 왔습니다. 일본의 옛 별장 보수 기록에서는 부식되거나 흰개미 피해를 입은 기둥 46곳(전체 기둥 4개 중 1개 꼴)을 동바리이음으로 교체 수리한 사례가 있습니다. 국내에서도 2008년 화재를 겪은 숭례문 복구 공사 당시, 하부 일부만 손상된 기둥 부재를 최대한 보존해 재사용하기 위해 동바리이음을 정밀하게 적용했습니다.
다만 천연 목재를 사용하는 만큼 구조적 한계와 취약점도 존재합니다.
- 건조 수축에 의한 이완: 계절과 습도 변화에 따라 산지(쐐기)가 수축과 팽창을 반복하면 초기 조임력의 80% 이상이 빠져나가 결속력이 20% 미만으로 떨어지는 현상이 발생합니다.
- 통나무 대비 강도 저하: 아무리 정밀하게 짜 맞춘 이음이라도 결손부가 없는 통나무 기둥에 비해서는 휨·전단 강도가 낮을 수밖에 없습니다.
이를 극복하기 위해 현대 복원 및 목구조 공학에서는 고압으로 압축 성형해 변형률을 줄인 특수 압축목재 쐐기를 적용하거나, 이음부 외측을 고강도 탄소섬유 시트로 감싸 접합부 전단 내력을 보강하는 하이브리드 공법 연구를 함께 활용하고 있습니다.
FAQ
동바리이음과 장부맞춤은 어떤 차이가 있나요?
장부맞춤은 기둥과 보처럼 서로 직교(90도)로 만나는 부재의 구멍과 혀를 짜 맞추는 방식이며, 동바리이음은 동일한 축선상에서 기둥의 위아래 끝단을 일자로 연결하는 이음 방식입니다.
쐐기 역할을 하는 '산지'를 박을 때 가장 주의할 점은 무엇인가요?
산지의 나뭇결 방향을 하중 및 밀어내는 힘의 방향과 나란하게 맞춰 박아야 합니다. 나뭇결을 반대로 맞출 때보다 결속 강도가 2배 이상 높아집니다.
시간이 지나 목재가 건조 수축하면 기둥 이음 부위가 헐거워지지 않나요?
자연 목재 쐐기는 습도 변화로 수축하며 조임력이 떨어질 수 있습니다. 현대에는 이를 방지하기 위해 압축 가공한 특수 목재 쐐기를 쓰거나 탄소섬유 등으로 접합부를 보강해 사용합니다.