토론토 대학교 축구 경기장 맞은편에서 14층짜리 새 건물이 모습을 드러내고 있지만, 이것은 평범한 건설 프로젝트가 아닙니다. 작업자들이 거대한 목재 기둥과 기둥, 패널을 조립하고 있어 반쯤 완성된 타워가 마치 거대한 조립식 가구처럼 보입니다. 이 구조는 건축 및 건설 분야에서 성장하고 있는 트렌드인 대량 목재, 즉 기존의 강철과 콘크리트를 엔지니어링 목재 요소로 대체하는 획기적인 기술을 나타냅니다.
토론토 대학교 건물은 강력하고 지속 가능한 구조를 만들기 위해 제조된 대형 목재 부재를 사용하는 방법인 집성 목재를 사용하는 세계적인 변화의 일환입니다. 가장 단순한 형태의 집성재는 고압으로 접착, 못질 또는 다웰로 결합된 목재 층으로 구성되어 있습니다. 이러한 층은 최대 50m 길이의 빔과 패널을 형성하여 전 세계 이산화탄소 배출량의 약 15%를 차지하는 콘크리트 및 강철을 대체할 수 있는 재생 가능한 대안을 만들어냅니다.
매스 팀버의 글로벌 부상
매스 목재는 건설 업계에서 꾸준히 성장하고 있으며, 독특한 목조 구조물이 전 세계의 도시 스카이라인을 재편하기 시작했습니다. 2022년에 완공되는 밀워키의 25층짜리 어센트 마천루는 현재 가장 높은 목조 건물이며, 그 해까지 전 세계적으로 8층 이상의 건물 84개가 완공되었거나 건설 중이며 55개가 추가로 계획되어 있습니다. 이러한 개발의 대부분은 유럽에 집중되어 있으며 북미, 호주, 아시아는 서서히 따라잡고 있습니다.
미국에서만 2023년까지 1,700개 이상의 소규모 대량 목재 구조물이 완공되어 이 새로운 건축 양식에 대한 관심이 널리 퍼지고 있습니다. 사실, 대량 목재의 성장은 미적 매력뿐만 아니라 건설 산업의 환경 영향을 크게 줄일 수 있는 잠재력에 힘입은 바가 큽니다.
심미성 및 구조적 강도
집성재가 매력적인 이유 중 하나는 따뜻하고 자연스러운 아름다움 때문입니다. 토론토 대학교 매스 팀버 연구소의 건축 과학자인 테드 케식은 "사람들은 강철과 콘크리트에 질리고 지칩니다."라고 설명합니다. 목재는 자연스러운 변화와 차분한 외관으로 독특하면서도 친근한 느낌을 주는 환경을 조성합니다.
매스 목재는 시각적인 매력 외에도 놀라운 강도를 제공합니다. 목재는 대형 건물에 적합하지 않은 소재처럼 보일 수 있지만 집성재(글루램) 및 교차 적층 목재(CLT)와 같은 엔지니어링 목재 복합재는 무게 기준으로 강철보다 더 강할 수 있습니다. 집성재 빔과 CLT 패널은 업계에 혁명을 일으켜 구조 요소, 바닥 및 벽의 기존 재료를 목재로 대체할 수 있게 했습니다.
그러나 목재는 강도가 높지만 높은 구조물을 지탱하려면 더 많은 공간이 필요합니다. 밀워키의 어센트와 같은 고층 빌딩의 경우 건축가는 내부 공간을 손상시키지 않으면서 필요한 강도를 유지하기 위해 대량의 목재와 강철 및 콘크리트를 결합하는 경우가 많습니다.
화재 및 습기 문제 극복하기
대량 목조 건축이 극복해야 했던 가장 큰 장애물 중 하나는 화재 안전이었습니다. 과거에는 화재에 견딜 수 있는 능력에 대한 우려로 인해 건축법에서 목조 구조물의 높이를 제한했습니다. 그러나 엔지니어들은 대량 목재가 화염에 노출되었을 때 보호용 숯 층을 형성하기 때문에 장시간 화재에 견딜 수 있다는 사실을 입증했습니다. 이 층은 내부 구조를 단열하여 화재의 확산을 늦추고 붕괴를 방지합니다.
2021년, 국제 코드 위원회는 국제 건축 규정을 업데이트하여 최대 18층까지 대량 목재 건물을 허용함으로써 업계에 중요한 이정표를 세웠습니다. 대량 목재의 내화성에 대한 신뢰가 높아지면서 점점 더 많은 지방 정부가 고층 목조건축물을 수용하기 위해 건축법을 조정하고 있습니다.
화재는 더 이상 대량 목재의 주요 관심사가 아니지만, 습기는 다른 문제를 야기합니다. 젖은 목재는 곰팡이와 벌레에 의해 열화되기 쉬우므로 시공 중은 물론 건물의 수명 기간 동안 습기를 관리하는 것이 중요합니다. 건축업자들은 습기를 최소화하기 위해 환기 설계를 하고 필요 시 보호 화학 물질로 목재를 처리하는 등 첨단 수분 관리 시스템을 사용합니다.
기후 문제 해결
대량 목재는 종종 기존 자재의 친환경 대안으로 환영받지만, 전문가들은 목재의 환경적 이점은 목재의 조달 및 관리 방식에 따라 달라질 수 있다고 경고합니다. 2020년의 한 연구에 따르면 브리티시 컬럼비아에 위치한 18층 높이의 브록 커먼즈(Brock Commons)는 유사한 철골 및 콘크리트 건물에 비해 2,432톤의 CO2 배출을 방지한 것으로 나타났습니다. 이러한 절감 효과는 생산 과정에서 배출되는 탄소와 목재 자체에 고정된 탄소 모두에서 비롯되었습니다.
그러나 비평가들은 기후 혜택의 대부분이 대량 목재를 위해 벌채된 나무를 대체하기 위해 새로운 나무를 심고 그 나무가 같은 양의 CO2를 흡수할 것이라는 가정에 의존한다고 주장합니다. 또한 삼림 벌채와 목재 수요 증가가 생물 다양성과 토지 이용에 미치는 영향에 대한 우려도 있습니다.
게다가 벌목한 나무의 모든 부분이 건물에 사용되는 것은 아닙니다. 나뭇가지, 뿌리, 목재 폐기물은 분해되거나 태워져 대기 중으로 이산화탄소를 다시 방출할 수 있습니다. 또한, 대규모 목재 건물을 철거하고 목재가 매립지로 보내지면 목재가 부패하면서 강력한 온실가스인 메탄을 방출할 수 있습니다.
통합 설계: 새로운 구축 모델
환경적 이점 외에도, 대량 목재는 통합 설계를 향한 건축의 광범위한 변화의 일부입니다. 전통적인 건축에서는 건축가가 건물을 설계한 후 다양한 업체를 고용하여 건물의 다양한 측면을 처리합니다. 하지만 통합 설계에서는 기초부터 환기 시스템까지 건물의 모든 요소가 모든 이해관계자의 협업을 통해 미리 계획됩니다.
이 방식을 사용하면 현장에서 훨씬 빠르게 조립할 수 있으며, 일부 대량 목조 건물은 기존 구조물보다 최대 40% 더 빨리 완공될 수 있습니다. 여러 면에서 대량 목조 건물은 구성 요소를 외부에서 제작한 후 배송하여 현장에서 조립하는 대규모 사전 제조 제품과 유사합니다.
케식의 설명에 따르면, 대형 목재 구조물을 만드는 것은 "마치 대형 이케아 가구를 만드는 것과 같다"고 합니다. 모든 것이 잘 어울립니다."
대량 목재의 미래
대량 목재가 환경에 미치는 영향에 대한 논쟁이 계속되고 있지만, 지속 가능한 건축 자재로서의 잠재력은 무시하기 어렵습니다. 전 세계가 탄소 배출량을 줄여야 하는 절박한 상황에서 대량 목재는 재생 가능한 자원, 현대적 엔지니어링, 독특한 미학이 결합된 유망한 대안이 될 수 있습니다.
규제 승인과 기술 발전, 지속 가능한 디자인에 대한 관심이 높아지면서 대량 목재는 곧 전 세계 도시에서 흔히 볼 수 있게 되어 스카이라인을 바꾸고 친환경 건축의 경계를 넓힐 수 있을 것입니다.
Brian
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Kikyo