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제목구조용 직교적층판 CLT 2020-01-23 15:46:42
작성자 Level 10

 제한적인 국내 산림 환경에서의 목재자급률을 높이고 목재의 구조적·물리적 성능을 향상시키기 위한 방안이 필요합니다. 구조용 직교적층판, 일명 CLTS(Cross-laminated Timber)는 저급 목재 활용을 위해 1990년대 초 유럽 오스트리아와 독일에서 개발된 건축용재입니다. 이는 집성판을 교차시켜 접착 가공한 구조용 목재입니다


CLT를 포함하여 CLT 개발 이전의 구조용 목재는 목재요소를 접착 또는 접합시켜 제조한 공학목재(Engineered Wood Product; EWP)로 분류되고 있으며, 구성하고 있는 목재요소에 따라 집성재(Glued-laminated Wood; glulam), 합판(Plywood), LVL(laminated Veneer Lumber), OSB (Oriented Strand Board) 등으로 분류됩니다. CLT는 넓은 집성판을 합판과 같이 교차하여 적층하기 때문에 넓은 판상형 재료로써 활용이 가능할 뿐만 아니라 기존의 섬유방향(Longitudinal)으로 평행하게 적층된 집성재의 단점을 보완할 수 있는 장점을 갖고 있어 주목을 받고 있습니다.


 또한, [그림 2]와 같이 별도의 구조용 목재를 필요로 하지 않기 때문에 공기의 누출과 열교 발생이 현저하게 줄어드는 장점이 있습니다. 따라서 CLT를 이용한 목조주택은 기존 경골목구조 방식의 목조주택의 낮은 구조적 성능을 해결하고, 물리적 성능을 향상시킬 수 있는 해결점을 갖고 있습니다.


 그 외에도 구조물 면내 안정성이 뛰어나고, 단열, 차음, 내화 성능이 우수하며, 특히, 기존의 경골목조주택과 집성재를 활용한 주택과는 달리 CLT 제조 공장에서 pre-cutting system을 적용할 수 있기 때문에 시공 현장에서의 설치 기간 및 인력을 줄일 수 있다는 큰 장점을 가지고 있습니다.

 

그림 1. 성재와 CLT의 모식도

 

그림 2. 목조주의 문제점 및 CLT 벽체의 장점 

 국내 최초의 CLT 건축물은 경기 용인시에 준공된 지상 2층 규모의 The CLT 하우스입니다. 이 목조건축은 2017년 대한민국목조건축대전에서 대상을 수상하였고, 캐나다의 수퍼-E® 하우스 인증을 받았습니다. The CLT 하우스는 앞으로 목조건축 시장 확대와 국내에서 CLT를 이용한 건축물의 활용 가능성을 보여준 아주 좋은 사례입니다. 또한 국립 산림과학원에서는 경상북도 영주에 5층 규모의 연구소를 목조 건축물로 실현하였으며, 이에 대응하여 국외 CLT 재료에 대한 기준을 토대로 구조성능 및 내화 실험이 함께 진행되었습니다

 

그림 3. 국내 최초 'The CLT 하우스' (출처: http://www.jutek.kr)

 

그림 4. 국립 산림과학원 CLT 연구소 투시도 (출처: 한국목재신문)

 해외에서는 주거환경성능 평가 관점에서, 오스트리아, 핀란드, 이탈리아, 독일 등 유럽 주요 국가를 대상으로 목조주택의 탄소저장 및 배출과 관련된 연구(CO2 프로젝트)가 진행되었습니다. CLT handbook에서는 CLT 벽체의 수분 안정성을 고려한 간단한 디테일이 제시되어 있지만, CO2 프로젝트에 적용된 CLT 사례를 보면 국외에서도 CLT 벽체 디테일에 대한 뚜렷한 가이드가 없는 것을 확인할 수 있습니다. [ 1]CO2 프로젝트를 통해 제시된 CLT 적용 목조벽체의 두께와 열적 물성을 나타낸 내용입니다. 살펴보면 국외에서의 CLT 적용 벽체의 열관류율(U-value)은 패시브하우스의 벽체 단열 성능인 0.15W/㎡・K을 상회하는 값을 나타내지만, 벽체 두께에 대한 고려 없이 최대 532mm의 두꺼운 벽체로 구성되어 있는 단점을 확인할 수 있습니다. 그러나 CLT로 구성된 벽체는 CLT가 하나의 면 전체를 구성하기 때문에, 기존의 경골목구조 벽체 대비 기밀성능이 최대 2배 우수한 것으로 평가되었고, 에너지절감에 큰 영향을 미칠 것으로 보입니다.

 

 

 

출처: CLT 목조주택의 열습기 성능 평가, 장성진, 숭실대학교 대학원 박론, 2019

 

그림 5. CLT를 적용한 국외 목조주택 사례

 

1. CO2 프로젝트의 CLT 목조주택 벽체 단면상세 및 열적 물성