구조유형 및 내화 인증유형에 기초한 고층 목조 건축의 분석에 관한 연구 = Based on Structural Type and Fire Resistance Certification Type A Study on the Analysis of High-Rise Wooden Architecture

국문 초록 (Abstract)

(연구배경 및 목적) 최근 나날이 심해지는 환경오염 문제로 인하여, 세계적으로 친환경 건축의 필요성이 점점 부각되고 있는 실정이다. 목재는 온실가스와 탄소배출을 줄이는 능력으로 인하여 재생 가능하고 지속 가능한 친환경적 건축 재료이다. 과거 목재는 콘크리트나 스틸에 비하여 건축용 구조재로서의 한계 때문에 주로 저층용도의 건축물 구조재료로 사용되어 왔지만, 최근 교차집성재 및 구조용집성재 등의 공학 목재 개발 이후 고층 구조용 건축 재료로 새로이 주목받고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 공학목재를 사용한 목조 건축에 대한 이론적 고찰, 일반적인 고려사항의 조사와 함께, 고층 목구조 건축물의 구조유형 및 내화 인증유형을 분석해 보고자 한다. (연구방법) 고층 목조 건축의 이론적 고찰과 일반적인 고려사항의 조사는 국내외에서 발간된 문헌조사를 통하여 진행 하였으며, 해외 사례분석은 문헌조사와 함께, 웹 조사, 전문가 이 메일 인터뷰를 통한 사례조사법으로 진행하였다. 사례조사에 있어 2009년부터 2018년 7월까지 공학목재를 주요 구조로 사용하여 완공되거나 완공예정인 6층 이상의 해외사례 8개를 대상으로 하였으며, 그 구조유형 및 내화 인증유형을 비교하여 분석하였다. (결과) 첫째, 국내 목조 건축물의 법규는 높이가 18m이하로 제한되어 있으므로, 목조 건축의 높이 및 층수규정이 완화되어야 한다. 둘째, 고층 목조 건축은 고층 목조를 구성하는 주요 구조재인 공학목재의 성능으로 인하여 내화, 소음제어, 수축과 팽창에 대해 고층 구조재로서의 법규와 기준을 만족할 만큼 우수하다고 분석된다. 셋째, 고층 목조 건축물은 구조 유형에 따라 크게 TIMBER와, HYBRID구조로 분류 가능하다. TIMBER는 벽식 구조가 가능한 주거 및 오피스용도, 저층 용도로 주로 사용되고, 10층 이상의 고층 혹은 대공간이 필요한 경우에는 HYBRID구조로 시공하는 것으로 분석된다. 내화 인증유형에 있어서는, 그 건물 용도가 상업공간이나 복합용도의 건축물에서는 탄화법만을 사용하였고, 비교적 내화기준이 엄격히 요구되는 주거용 건축물에서는 탄화법과 캡슐화 방법을 병행하는 것으로 분석된다. (결론) 고층 목구조 건축물은 용도, 층수에 따라 그 구조유형과 내화인증방법이 다르게 사용됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는, 향후 국내 고층 목조 건축물 계획 시 용도나 층수에 따른 구조계획 및 내화계획에 적용할 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

(Background and Purpose) In recent times, owing to the increasing environmental pollution problem, eco-friendly construction has become increasingly important through worldwide. The wood is a renewable, sustainable, and eco-friendly construction material because of its ability to reduce the greenhouse gas and the carbon emissions. In the past, wood was used mainly as a structural material for low-rise buildings because of its limitations compared to concrete or steel, but it has recently become a new high-rise building material since the development of engineering wood such as CLT and GLULAM. In this background, this study investigated the theoretical and the general considerations of wooden construction using engineering wood and analyzed the structural type and fireproof certification method of Tall Wood Building. (Method) Theoretical and general considerations of Tall Wood Building were made through the literature surveys and face-to-face interviews with the experts, and overseas cases were analyzed using case studies through web research and e-mail interviews. Eight overseas cases with six or more floors or with the completed construction were analyzed using engineering wood as the main structure from 2009 to July 2018. The structure type and refractory certification type were compared. (Results) First, the regulations on wooden buildings in Korea are limited to 18m or less; therefore, the height and flooring regulations of wooden buildings should be eased. Second, Tall Wood Building satisfies the rules and standards of high-rise structural materials for fire resistance, noise control, shrinkage, and expansion due to the performance of engineering wood, which is a major structural element of tall wood. Third, Tall Wood Buildings can be classified according to their type of structure as TIMBER and HYBRID. It was found that the TIMBER is used primarily for residential and office applications with wall-type structures and for low-rise applications, and is constructed with HYBRID structures when a skyscraper with ten or more floors or a large space is required. In the Fire Resistance Rating Act, the commercial and multi-purpose buildings mainly use the Carbonation Act, while residential buildings, where the fire proofing is strictly required, combine the Carbonation, and Encapsulation methods. (Conclusions) Tall Wood Buildings were found to have different types of structure and the fire proofing methods depending on the number and use of layers. These results could be applied to the structural and fireproof plans, depending on the purpose or the number of floors, in the future planning of Tall Wood Buildings in Korea.

참고문헌 (Reference)

• 1 엄현진, "고층 목조건축의 구조유형 분석에 따른 건축계획에 관한 연구" 홍익대학교 건축도시 대학원 2019
• 2 Cho, Sohoon., "The Design of Multi-Story Structure Applying CLT Panel with Capacity of Fire Resistance of 2 Hours" 37 (37): 1200-1205, 2017
• 3 Green, Michael., "The Case for Tall Wood Buildings: How Mass Timber Offers a Safe, Economical, and Environmentally Friendly Alternative for Tall Building Structures" mgb ARCHITECTURE + DESIGN 2012
• 4 Jeon, Homin., "Present condition and the future of tall wood buildings in Korea" 2 (2): 55-70, 2015
• 5 Bowyer, Jim., "Modern Tall Wood Buildings: Opportunities for Innovation" Dovetail Partners, Inc 2016
• 6 Wang, Jieying, "Field Measurement of Vertical Movement and ROOf Moisture Performance of the Wood Innovation and Design Centre: Instrumentation and 1st Year's Performance" FPInnovations 2012
• 7 Karacabeyli, Erol., "CLT Handbook : Cross Laminated Timber" FPInnovations 2012
• 8 Ivanovas, Romans., "A Study upon the Potential of Timber Construction" Bachelor of Architectural Technology and Construction Management VIA University College 2015
• 9 Lee, Sangjun., "A Case Study and Technology Trend of Multi-Story Building" Research data 620 of Korea Forest Service 2015