▲ 200m급 목조 대공간 건축물 건설기술개발 R&D 기획연구 최종목표 및 추진방향. (출처: 국토교통부)

탄소중립 실현과 건설부문 온실가스 감축 요구가 강화되면서 콘크리트·강재 중심 기존 건설방식에 대한 대안으로 대형 목조건축물이 주목받고 있다. 특히 구조용 목재는 생애주기 전반에 걸쳐 탄소저감효과가 크고 재생가능 자원이라는 점에서 차세대 건축재로 평가받고 있다. 하지만 국내에서는 대공간·장경간 목조건축물에 대한 기술적·제도적 기반이 부족한 상황이다.

이에 따라 정부는 200m급 경간을 갖는 목구조 대공간 건축물 건설기술을 선도적으로 확보하기 위한 연구개발(R&D) 기획을 추진하고 있다. 체육시설·복합문화시설·전시장 등 대공간 수요 증가와 함께 글로벌시장에서 경쟁이 가능한 목조건축기술을 확보하는 것을 목표로 하며 200m급 장경간을 핵심과제로 하되 30m·50m·100m급까지 확장가능한 모듈화기술개발을 병행하는 전략을 취할 것으로 보인다.

▲ 목조 대공간 건축물 건설기술개발 R&D 기대효과. (출처: 국토교통부)

연구의 최종목표는 탄소중립시대에 대응하는 초대형 목조 대공간 건축물의 △구조 △재료 △설계 △시공 △유지관리 등 전주기 핵심기술을 개발하고 이를 실증과 표준화로 연결하는 것이다.

연구를 통해 국내 목조건축기술의 명확한 기술정의와 성능검증체계를 마련하고 글로벌시장 선점을 위한 산업기반을 구축하는 데 목적을 두고 있다.

기술개발은 △구조재 △시스템 △설계 △운영 등을 아우르는 다각적 접근으로 구성된다. 우선 고성능 집성재와 하이브리드 대단면 부재를 활용한 구조재 기술개발이 추진되며 목재와 강재를 결합한 하이브리드 단면 설계·제작 매뉴얼과 공학용 목재 데이터베이스(DB) 구축이 포함된다. 동시에 대공간 목구조에 적합한 모듈화 및 OSC(Off-Site Construction)기반 설계·시공기술을 개발해 대형 구조물의 시공성과 경제성을 확보할 계획이다.

설계분야에서는 200m급 대공간 목조 구조물의 형태 생성기술과 설계 자동화기술이 핵심과제로 제시됐다. 비선형 거동과 붕괴 메커니즘을 고려한 구조해석기술을 기반으로 통합 자동화 설계프로그램을 개발하고 접합부 상세 설계표준과 구조설계 기준을 마련해 실제 적용 가능한 설계체계를 구축한다. 이에 더해 내진·내풍성능과 동특성 평가를 위한 3차원 비탄성 해석과 성능평가 매뉴얼 개발도 포함된다.

시공 및 유지관리 단계에서는 스마트건설기술이 적극 도입된다. IoT기반 복합센싱기술을 활용해 시공 중 정밀도와 구조건전성을 실시간으로 평가하고 드론·센서 네트워크를 통한 모니터링시스템을 구축한다. 이를 통해 대공간 목조건축물의 변형·노후화·하중 응답을 상시관리하며 장수명 유지관리체계를 구현하는 것을 목표로 하고 있다.

화재·습기 대응 역시 핵심요소로 다뤄질 전망이다. 목재의 가연성과 습기 민감성을 고려해 △조기 화재감지 △예방기술 △습기제어 알고리즘 △화재·환경모니터링 플랫폼 등을 구축하고 운영 가이드라인을 마련함으로 대공간 목조건축물의 안전성과 신뢰성을 높일 계획이다.

아울러 연구기획에는 생애주기 관점의 탄소저감효과 분석이 포함된다. △건설 △운영 △해체단계별 이산화탄소 배출량을 정량화하고 제로에너지빌딩(ZEB)기술과 연계한 탄소중립 운영전략을 제시함으로 기존 콘크리트·강구조대비 환경적 우수성을 명확히 입증할 계획이다.

초기비용과 생애주기비용(LCC)을 고려한 경제성 분석을 통해 시장경쟁력 확보방안도 함께 제시해 목구조 건축물 활성화를 촉진한다.

정부는 이번 과제를 통해 국내에서 전례가 없는 200m급 목조 대공간 건축기술을 체계적으로 확보하고 법·제도 개선과 연계한 실증기반을 마련할 방침이다. 특히 목조건축 활성화를 위한 법·제도 정비 움직임과 맞물려 향후 공공·민간분야에서 대형 목조건축 확산의 전환점이 될 것으로 기대된다.