스크랩 공학목재(Engineered Wood) 현대목조건축

[미래]

 

공학목재(Engineered Wood)

박민규
국민목조건축디자인센터 설계실장
(사)한국목조건축기술협회 운영위원
호원대학교 건축공학부 외래교수

현대목조건축에서 사용되는 구조재는 기본적으로 규격재(Dimension Lumber)를 기본 바탕으로 한다. 기본 모듈이 38mm×89mm(보통 2”×4”라고 불리운다.)크기인 단면을 갖는 규격재는 통상 자연재 상태로 존재하게 되는데 수종의 분류, 함수율 표시, 등급 구분 등의 과정을 거치면서 구조재로서 성능을 가지게 된다.
하지만, 자연재로서의 규격재가 가지는 근본적인 결함, 즉 건조 수축에 의한 치수 불안정성, 물과 불에 취약함, 곤충, 미생물 등의 피해, 구조적 한계 등으로 인해 구조재로 재역할을 하지 못하는 요인이 되기도 한다.
이러한 결함의 극복을 위해 목재를 보호하는 처리방법의 개발, 내화성능 개선, 구조적 성능 개선 등의 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있으며 그 결과 목재의 성능이 개선되고 구조재로서 목재사용영역이 확대될 것이다.

정의 및 종류 제작 특징

규격재보다 안정된 품질을 확보하기 위해 목재의 성질을 개량화한 구조용 제품으로 목재를 제재판재, 소각재, 단판, 칩(chip) 등으로 가공하여 접착제를 사용해 각재나 판재제품의 공학목재로 재생된다.
GLULAM, LVL, PSL, LSL, I-JOIST, OSB 등과 같이 집성재, 합성재로 생산되는 공학목재들은 옹이, 갈리짐 등 목재의 특유의 결점을 제거한 나무을 활용하는 재활용의 특성을 보이면서도 구조적인 능력은 오히려 증대시킨다.

장점

현대목조건축에서 공학목재의 활용도가 높아지고 있는 이유는 일반 규격재에 비해 구조적 성능이 향상되어 있고 균일하다는 것인데, 강도, 강성이 객관적으로 검증되어 공학목재의 안정성을 보증 받을 수 있다.
구조적 성능을 예측할 수 있고, 더 큰 단면 부재, 긴 부재의 생산이 가능하고, 공학목재를 이용한 구조 자체가 곧 마감역할을 하기 때문에 다양한 설계와 시공을 할 수 있는 장점이 있다.
또한 공학목재는 치수 안정성의 장점을 가지고 있다. 규격재는 인공건조를 시켜 함수율을 약 19%까지 맞추어 생산을 하는데 시공현장의 평형함수율은 약 12%~16%(실내는 6%~8%)의 함수율 조건을 가지고 있기 때문에 자재의 함수율과 현장의 평형함수율 차이에서 기인하는 3%~7%(실내는 11%~16%)의 함수율 저하가 규격재의 건조 수축을 초래하게 된다.
하지만 대부분의 공학목재는 이러한 건조 수축을 최소화하기 위하여 사용되는 6%~8%의 함수율로 제작되기 때문에 갈라짐이나 변형 등의 발생을 피할 수가 있다.
공학목재는 함수율이 낮은 제품이기 때문에 건조상태를 유지하기 위해 수분에 노출되지 않도록 항상 제품을 덮어 두어야 하며, 만약 공학목재가 수분에 노출되었을 경우에는 다시 포장해서는 안 된다.

현황 및 전망

현재 대부분의 공학목재들은 수입재이지만 우리나라에서도 경제성이 없는 국산 간벌재를 공학목재의 주원료로 사용하여 제품을 생산하는 생산시설들이 등장하면서 공학목재의 국산화를 위해 다각도로 노력을 하고 있고 이러한 공학목재를 설계, 시공에 적용시킬려는 시도들도 늘고 있다.
목재는 콘크리트와 같이 압축재로, 철은 인장재로서의 특징을 가지고 있는데 이러한 각 건축재료들의 장점을 결합한 혼성구조(Hybrid Structure)에 대한 관심 증대로 대규모 건축에 적용되고 있다.