<자연주의 트렌드> 더 높이, 더 튼튼하게 세계는 지금 목조 고층 빌딩 시대

글. 국립산림과학원 목조건축연구과 박문재 연구관 - 사진. 박영채

 가장 오래된 친환경 건축재료, 목재. 최근 목재가 공학목재라는 첨단재료로 변신하며 세계 각국에서는 목조 고층 건축물을 짓고 있다. 목재는 지구상 유일한 재생 가능 건축 재료로, 나무일 때는 이산화탄소를 흡수하며 자라고 목재가 돼도 계속 저장하고 있기 때문에 목조 건물을 ‘탄소 통조림’이라 부른다. 목조 건축을 통해 지구와 경제가 함께 성장하는 지속가능한 경제발전, 블루 이코노미의 성공적인 사례로 자리매김할 것이라 예상한다.

 이산화탄소를 줄이는 친환경 목조건축

올여름, 우리는 사상 초유의 폭염과 가뭄, 지진으로 특징져지는 기상이변을 겪었다. 이제까지 경험해보지 못한 규모로 극심한 피해를 입었으며 인류의 생존까지도 위협받고 있다. 이는 무분별한 개발로 급속한 지구온난화가 진행되면서 일어난 결과다. 기존의 철근이나 콘크리트 건축은 지구 이산화탄소 발생량의 약 40%까지 차지할 정도로 지구온난화에 큰 영향을 미치고 있다. 반면 목재를 사용하는 목조건축은 철근이나 콘크리트를 사용할 때보다 이산화탄소 발생량이 적은 것으로 알려져 있다. 또한 목재는 1㎥의 부피에 약 1t의 이산화탄소를 저장하고 있어 목조건축물을 ‘탄소통조림’으로 도 부른다.

인류 문명의 시작부터 건축 재료로 사용되던 목재가 친환경 건축 자재로 다시 주목을 받기 시작한 것이다. 목재는 인간에게 친밀하고 따뜻한 오랜 친구 같은 재료다. 목조건축은 설계자의 상상력에 따라 자연스러운 건축미를 다양하게 표현할 수 있다. 온습도 조절능력이 뛰어나 쾌적한 주거환경을 제공해 아토피나 비염 등 알레르기 환자들에 좋은 것으로 알려져 있다.

캐나다의 UBC(University of British Columbia)의 학생 기숙사

 세계는 목조 고층 빌딩 시대

최근 고성능 공학목재 구조용 집성판(CLT; Cross Laminated Timver)가 상용화되면서 유럽과 북미 등에서 목조건축의 고층화를 경쟁적으로 추진하고 있다. 구조용 집성판(CLT)은 나무를 직각으로 배치해 만든 구조용 공학목재로 고층 목조건축의 핵심재료다.

현재 세계에서 가장 높은 목조건축물은 캐나다의 UBC(University of British Columbia)의 학생 기숙사, 브록 커먼 톨우드 하우스로 높이 53m의 18층짜리 건물이다. 건물 중심에 엘리베이터 사용을 위해 철근 콘크리트가 사용됐다. 이 건물을 콘크리트로 지었을 때와 비교하면, 이산화탄소 2,432t을 저감하는 효과가 있다고 한다. 이는 연간 511대의 승용차를 운행하거나 222년동안 주택의 생활에너지로 인해 발생하는 이산화탄소량과 동일하다.

영국 리버 비치 타워 조감도

현재 오스트리아 빈에서도 높이 84m, 24층짜리 호호타워를 건설 중이다. 이 건물이 올해 하반기 완공되면 최고층 목조 빌딩 타이틀이 바뀔 예정이다. 호호 타워의 목재 비율은 76%를 차지한다. 이밖에 노르웨이의 더 트리 베르겐(49m), 영국 달스턴 레인 런던(33m), 영국 더 큐브(33m), 호주 포르테(32m) 등이 있다.

현재까지 지어진 목조건축물 외에 앞으로 목조 고층 건물 경쟁이 계속될 것으로 예상된다. 미국의 건축 설계회사 퍼킨스 플러스 윌과 영국 케임브리지대는 시카고에 80층짜리 목조 고층 건물 ‘리버 비치 타워’를 건설할 예정이며, 일본의 최대 목조주택 건축기업인 스미토 모린교가 높이 350m, 70층짜리 건물을 2041년 완공할 예정이다. 또한 2020 도쿄올림픽 주경기장도 목조 건축물로 지어질 예정이다.

영주 CLT 목조건축 조감도

 우리나라에도 불어온 목조 건축 바람

우리 민족은 이미 오래전부터 목조건축 기술력을 보유하고 있다. 서기 645년, 높이 80m의 황룡사 9층 목탑을 축조했으며, 이후로도 찬란한 목조문화를 누려왔다. 이 무렵 선조들은 우리의 탁월한 기술을 일본에 전파해, 서기 670년경 법륭사 5층 목탑을 건립하는데 결정적인 기여를 하였다. 이 탑은 세계문화유산이자 세계 최고(最古)의 목조건축물로 남아 있다. 이처럼 미래 목조건축물을 건설하는 데 전통 목조건축 문화와 현대 목조건축 신기술을 접목하는 것 역시 중요한 축이다.

국립산림과학원에서는 세계적인 추세에 발맞추어 구조 신뢰성을 극대화한 새로운 공학목재를 꾸준히 개발해오고 있다. 구조용 집성재(Glulam) 기술을 이미 산업체에 이전하였으며, 최근 구조용 집성판(CLT) 제조기술과 그 응용 연구에도 심혈을 기울이고 있다. 공학목재는 목재자원을 절감하면서도 강도가 높고 기능성이 뛰어나기 때문에 고층건축과 체육관 등 공간이 큰 건축물에 유용하다.

국립산림과학원은 구조용 집성재를 이용하여 2016년 국내에서 가장 규모가 큰 연구동(4층, 4,500㎡)을 지어, 공공건축물 대상 최우수상과 대한민국목조건축대전 대상을 수상했다. 2018년 준공을 목표로 국내 최고지상 5층의 영주 CLT 목조건축을 시공하고 있다. 건축법에서 요구하는 구조성능과 2시간 내화성능도 연구를 통해 확보했다. 또한 2022년까지 10층 규모 목조아파트에 대한 설계․시공 기술을 확보할 계획이다. 이와 같은 과정은 우리나라 고층 목조건축 시대의 새로운 도약을 알리는 신호탄이다.

산림청에서도 목조건축 산업 활성화를 위해 목재산업단지를 조성하고, 목재산업 현대화사업을 진행하는 등 건축용 목재의 원활한 공급을 위해 노력하고 있다. 또한 귀산촌인이 국산 목재를 이용해 목조주택을 시공할 경우, 연 2% 저금리로 최대 1억 원까지 융자금을 지원한다. 건축법 등 제도개선을 통한 규제 완화와 목조건축 기술자 양성 등 정책적 지원 방안도 확대해나가고 있다.

 콘크리트보다 튼튼한 목조건축

보통 사람들이 생각할 때는 목재의 강도가 약하다고 생각하는데, 실제로는 목재의 압축강도가 콘크리트의 압축강도보다 2.5배 정도 높다. 목재가 연약한 재료라 는 편견에 도전장을 내민 과학자들도 있다. 2018년 2월 발행한 네이처지에 따르면, 미국 메릴랜드대에서 개발한 신개념의 고밀도 목재가 일반 목재의 10배 이상의 강도를 지닌 것으로 평가되면서 새로운 첨단 공학목재의 탄생이 머지않았음을 예고했다.

지난 8월, 서울에서 개최된 세계 최고권위의 2018 세계목조건축대회(WCTE 2018; 2018 World Conference on Timber Engineering)에서도 목조건축물의 내구성을 입증하는 주제발표가 잇달았다. 뉴질랜드의 앤디 뷰캐넌 교수는 2011년 발생한 크라이스트처치 지진(규모 7.4·182명 사망)에 대한 분석 결과, 목조건축의 피해가 적어 내진 성능의 우수성이 실증되었으며, 가볍고 공기가 짧은 목조건축이 도시재생에도 유리함을 설파했다.

더 높고, 더 튼튼한 고층 목조건축 실현이라는 목표에 도달하기 위해, 공학목재와 프리커트, 조립식, 모듈화, 하이브리드가 중요하다. 이를 위해 건축과 목재부문, 4차 산업혁명 관련 분야가 동시에 참여하는 다학제 간 협업이 필요하다. 고층 목조건축에 요구되는 건축비의 절감과 품질관리, 새로운 재료의 개발과 기존제품의 개선, 목적기반의 성능 표준화, 교육과 연구, 정책적 지원을 강화할 때다.

※ 본 콘텐츠는 산림청 격월간지 '매거진 숲'에서 발췌한 기사입니다. 무단 복제를 금합니다.

 

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