최근 전세계적으로 철근 콘크리트 건축의 친환경적인 대체재로 각광을 받고 있는 MASS TIMBER 건축은 여러 종류의 구조용 집성재를 구조재로 사용하고, 건축 외장 및 내장재 또한 가능한 한 목재로 사용하는 건축구조를 말한다. 여기에 사용되는 공학목재로는 Cross Laminated Lumber(CLT, 교차 적층 집성재), Laminated Veneer Lumber(LVL, 다층 적층식 구조재) 및 Glulam(Glued Laminated Lumber, 접착식집성재) 등의 공학목재 또는 구조용 집성재 등이 사용 된다.

아직 우리나라에서 활성화되어 있지 않지만, 북미나 유럽의 경우 이러한 Mass Timber건축은 매우 활발하게 이루어 질 뿐만 아니라 고층과 대형빌딩화 되어가고 있다. 이런 경향은 목재가 친환경적인 건축자재로 기후변화에 대응할 수 있어 기후변화 대응에 노력하여야 하는 국가들에서 국가적으로 장려하는 측면도 없지 않지만, 그 밖에도 목재가 가지는 설계의 자유성, 무게대비 강한 강도 및 목재의 아름다움도 중요한 역할을 하고 있다고 한다.

최근의 시장조사기관에 따르면 CLT의 세계 시장은 2018년 664백만불(약 8천억원)에서 2024년 1400만불로 성장할 것으로 예상하고 있다고 한다. 이는 비단 CLT 뿐만 아니라 다른 종류의 공학목재(Engineering Wood)도 마찬가지 상황이라고 있다. 

이렇게 Mass Timber가 활발해지는 데에는 Mass Timber가 가지는 뛰어난 내진성능, 태풍과 같은 이상기후에 대한 적응력과 목재 자연스러운 질감 및 뛰어난 내화(방염)성능 때문이기도 하다. 이런 Mass Timber의 경우 화재 발생시 표면이 타면서 목재표면에 일정한 두께의 탄화막(Charring)이 형성되는데, 이 탄화막이 목재에 화재가 확산되는 것을 막을 뿐만 아니라 구조적인 안정성을 유지하여 주민들이 안전하게 대피할 수 있는 충분한 시간을 준다. 또한 탄화막이 생성되는 과정에서 발생하는 유독가스 등이 다른 건축자재에 비해 매우 적은 것도 특징이다.

또한 경제적인 측면에서 봤을 때에도, Mass Timber의 경우 그 재료 자체의 원가는 조금 비쌀 수 있을 지라고 공장조립식(prefabrication) 건축이 가능하여 실제 시공시간이 절감되어 전체적인 원가 절감효과를 가져올 수 있다. 또한 그 동안 Mass Timber가 확산되는데 제한 되어왔던 각 국의 건축규제의 경우도 유럽과 북미부터 시작하여 완화되기 시작하였으며, 미흡하긴 하지만 우리나라도 이러한 목조건축에 대한 법률적 규제도 없앨 수 있도록 계속 노력하고 있다.

위에서 열거한데로 Mass Timber건축에는 많은 기술적인 장점이 있기도 하지만, 시민들이 목재를 건축자재로 선호하는 것은 바로 목재가 대부분의 사람에게 가장 심미적으로 아름다운 건축자재 라는 것이다. 하지만 목재는 여러가지 외부환경에 의해 변형되고 변색되기도 한다는 점이다. 만약 목재가 비나, 바람 그리고 햇빛과 눈에 노출되지 않는다면 목재는 자체적인 극히 일부의 변색말고는 거의 변하지 않을 것이다. 하지만 현실적으로 이런 환경은 없다고 봐야한다. 필연적으로 목재는 여러가지 환경요인에 의해 열화되곤 한다. 하지만 일반적인 건축가나 건축주들은 이런 변화에 대해 아주 부정적으로 생각한다. 어찌보면 이해를 할 수 있는 것이 목재의 변형인 변색이 단순한 외관에만 적용되는 것이 아닌 구조적으로 문제가 발생한다면 건축물의 안전에 큰 문제를 발생시킬 수 있기도 하다. 따라서 목재의 미관을 아름답게 유지하고 또한 구조적인 변형도 막기 위해서는 Mass Timber에 대한 적절한 마감 및 보호처리가 꼭 필요하다.

 

목재보호의 역사

목재의 사용 역사를 살펴보면 예로부터 목재를 보호하기 위한 다양한 조치를 취하였다. 우리나라의 경우는 예로부터 목재를 보호하기 위해 기름이나 유지와 같은 유성제품을 사용하였으며, 로마나 북유럽의 경우도 철기시대부터 목재를 태워 얻은 타르(Wood tar)를 이용하여 목재로 집을 짓거나, 목재로 된 선박을 보호하기도 했다. 근래에 들어서는 아마인유로 불리는 Linseed Oil이 목재를 보호하고 유지관리 하는 데에 많이 사용되었다. 

하지만 이런 유성류의 제품들은 수분에 대한 보호력은 우수하지만 상대적으로 자외선에 대한 보호력을 떨어지며, 목재의 재색을 약간 노란색으로 변하게 하기도 한다. 또한 오일은 때때로 곰팡이와 이끼와 같은 미생물이 발생하여 그 부분에 변색이 발생하기도 한다. 더욱이 오일류의 제품은 일반적으로 스모그의 원인물질이면서 오존층을 파괴하기도 하는 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds(VOCs))을 많이 함유하고 있어 환경에도 상대적으로 더 유해한 단점이 있다. 이런 유성제품을 생산하기 위해 사용되는 석유화학공정에 추출된 유기용제의 경우는 환경적으로 더욱 문제가 되며, 생산과정에 소비되는 에너지도 매우 커 기후변화에도 악영향을 미치게 된다.

지난 몇 십년간 많은 산업계와 민간에서는 환경에 대한 영향이 적고, 유지관리가 쉬운 도장재에 대한 요구를 지속적으로 하여 왔다. 이런 요구는 법적으로도 제정되어 미국의 깨끗한 공기법률(New Clean Air Act)과 우리나라의 대기환경보전법과 같은 법률이 제정되었으며, 이들 법률은 환경에 의해 유해한 휘발성유기화합물에 대한 규제를 강화하고 있다. 몇몇 기업에서 이런 문제로 인해 수성제품을 개발하여 출시하였으나, 유성에 비해 투명성, 작업성, 침투력 및 방수성과 같은 성능이 떨어졌기 때문에 소비자들의 외면을 받았고, 수성제품에 대한 불신과 유성제품에 대한 맹신을 가지게 한 측면이 있기도 하다.

하지만 최근에 천연수지를 물에 쉽게 섞이도록 만들어, 기존의 수성(Water-based)이 가졌던 목재와의 결합성 문제를 해결하여 목재에 잘 안착하도록 하는 새로운 수용성 기술(Waterborne)이 개발되었다. 이런 기술은 유성제품이 가진 환경유해성의 문제가 없앴으며, 기존의 오일도장과 거의 비슷한 성능과 외관을 보이기도 한다. 더구나 수용성제품은 유성제품보다 더 뛰어난 자외선 차단기능과 도장도구의 쉬운 세척으로 유지관리가 더욱 편리하게 되었다.

Mass Timber 마감처리의 방법

Mass Timber에 대한 마감 처리하는 방법에는 다양한 방법이 있을 수 있다. 우선 공장에서 마감 처리가 까지 끝내서 출하하고, 현장에서는 단순한 조립을 하는 방법이 있을 수 있고, 공장에서는 하도와 실러처림만을 한 후 현장에서 최종마감처리를 하는 방법도 있을 수 있다. 

공장에서 코팅에서 마감하는 방법은 여러 면에서 장점이 있다. 일단 환경이 조절된 환경에서 마감처리가 되므로 운송 및 건축 그리고 저장과정에서 발생할 수 있는 자외선이나 수분에의 노출을 최소화하여 목재의 열화를 방지할 수 있으며, 도장의 품질관리에도 매우 유리할 수 있다. 또한 비용면에서도 다른 도장방법보다 우수하다. 공장에서 도장을 하기 위해서는 일정 정도의 투자가 필요하긴 하지만 이에 대해 추가적으로 발생하는 생산자와 소비자의 부가가치는 훨씬 큰 것으로 알려져 있다. 공장에서 도장을 하는 경우 건조시간은 매우 중요하다. 공장이라는 한정된 공간에서 작업이 이루어 지므로 건조공정의 설계는 매우 중요하다. 일반적으로 도장재의 생산자의 제품설명자료를 참고하여야 하며, 건조속도를 빠르게 하기 위해 건조대, 적외선 열풍기, 혹은 오븐을 사용기도 한다. 

두번째로 공장에서는 하도(Undercoat 또는 Sealer)처리만을 하고 현장에서 마감처리를 하는 경우이다. 이런 경우도 공장에서 적절한 처리가 된 후 현장으로 이동되기 때문에 운송 및 저장 그리고 시공과정에서 목재에 문제가 발생한 가능성은 매우 줄어들다. 또한 이 경우 마감도장이 현장에서 이루어지기 때문에 현장상황에 적합한 마감을 할 수 있게 되어 적절한 도장 계획하에서 수행된다면 어떤 경우보다 좋은 마감 결과를 얻을 수 있다. 하지만 이 경우 현장에서 공학목재의 저장에 대한 많은 관심을 기울여야 한다. 건축스케줄과 연계하여 자재공급 스케쥴을 계획하여 자재가 현장에서 장기간 보관되지 않도록 하여야 한다. 또한 현장도장시에는 샌딩에도 많은 주의를 기울여야 한다. 그리고 샌딩 후에도 표면을 압축공기 등을 통해 깨끗하게 청소해 준 후 다음 도장 작업을 이어 나가야 한다. 또한 도장재의 균질한 품질을 유지하기 위해 계속적으로 저어주어야 하며, 해당 도장재의 도장조건(온도 및 습도 조건)에 적합한 조건하에도 도장을 해야 한다.

Mass Timber 건축이 앞으로 대형 목조건축의 주류를 형성할 것이 분명해 보인다. 이러한 Mass Timber건축이 기존의 철근 콘크리트와 같은 건축기술을 얼마나 대체하게 될 것인지 현재로서는 알 수 없지만, 이런 전환속도를 빠르게 하기 위해서는 Mass Timber 건축이 소비자와 건축가 등에게 매력이 있을 뿐만 아니라 오랫동안 아름다움을 유지할 수 있는 건축자재라는 것을 지속적으로 알려져야 하고, 기존의 Mass Timber 건축물 등을 통해 증명 받아야 한다. 따라서 Mass Timber건축에 사용되는 여러 공학목재에 대한 마감처리도 지속적으로 고민되어야 한다. 사실 그렇게 어려운 문제도 아니다. 적절한 도장 제품을 선택한 후, 하도처리, 샌딩, 시방서에 의한 적절한 시공을 공학목재의 모든 부분에 처리하고, 건조시간만 보장된다면 장기적인 목재의 유지관리가 가능할 것이다. 소비자들이 목조건축에 대해 가지고 있는 불안감은 결국 생산자가 만든 것이며, 이런 문제를 해결할 수 있는 것도 생산자인 목재업계이다.  /나무신문