전 세계가 기후 변화의 도전과 지속 가능한 솔루션의 필요성과 씨름함에 따라 건설 산업은 놀라운 변화를 겪고 있다. 건축가, 엔지니어를 포함한 건축산업계가 목재의 엄청난 잠재력을 인식함에 따라 주목할만한 변화가 일어나고 있다. 특히 중대형, 고층화 목조건축에 대한 다양한 접근적 시도가 그 중심에 서 있다.
이러한 시대의 흐름를 조망하고 중대형목조건축물에 대한 전문성을 갖추기 위한 노력이 절실하다. 이러한 관점에서 현재 한국목조건축협회 「중대형목구조건축위원회」에서 진행하고 있는 프로젝트를 간단히 소개한다.
중대형, 고층화 목조건축에 대한 글로벌 시각
북미와 유럽, 일본 그리고 중국 등에서 매우 적극적으로 고층 목조건축을 사업과 연구단계에서 활발히 고려하고 있고 이들의 계획안은 매우 흥미롭고 야심차다. (그림1)
그림 1. 세계적인 고층 목조건축물의 계획안
프로젝트의 목표
우리는 프로젝트를 기획하면서 가능한 목재 건축물을 높은 건물에 더 많이 사용함으로써 도시가 숲이 되는 환경 친화적인 목재 건축물을 만드는 것을 목표로 한다. 이것은 기존의 콘크리트와 강재로 이루어진 건축물보다 강한 친밀감을 가지고 있다는 확신을 갖는다. 새로운 아이디어가 새로운 가치를 만든다는 믿음에 따른 것이다.
새로운 프로젝트의 가치부여를 위해 다음의 4가지의 주요 항목을 두었다.
1) 고도의 엔지니어링과 친밀한 디자인
우리가 고층과 대규모 목조건축물의 영역으로 진출함에 따라 엔지니어링 기술력과 독창적인 디자인이 중추적인 역할을 할 것이다. CLT, Glulam구조재와 공학적인 목재 제품과 같은 혁신을 통해 강도와 구조안전의 무결성 측면에서 목조 건축물이 달성할 수 있는 경계는 점점 넓어지고 있다.
따라서 건축가, 엔지니어와 제조업체 간의 공동 노력은 목재 재료의 잠재력을 최적화하고 혁신적인 건축 방법의 개발을 주도할 것이다.
2) 화재 안전 및 내구성
화재 안전 및 내구성에 대한 우려를 해결하는 것은 목조 건축물에 대한 더 많은 수요를 얻는 데 매우 중요하다. 목조 건축의 미래는 내화 처리기술력에 달려있고 이를 설계로부터 시공 프로세스까지 통합하는 데 있다. 또한 적절한 목재료의 유지 관리와 보호 조치를 구현할 때 목조 건축물의 수명을 크게 향상시키고 실행 가능한 장기 솔루션이 될 수 있다.
3) 협업 및 지식 공유
목조 건축이 주도하는 미래로 나아가기 위해서는 협업과 지식 공유가 중요하다. 건축가, 엔지니어, 연구자 그리고 정책 입안자는 목조 건축에 대한 표준화된 지침, 건축 법규와 모범 사례를 개발하기 위해 협력해야 한다. 다학제 간 연구를 촉진하고, 업계 이해 관계자 간의 파트너십을 육성하고, 정보 교환을 위한 플랫폼을 구축하면 전 세계적으로 목조 건축물의 채택이 가속화될 것이다.
4) 탄소 격리 및 환경 영향 감소
목조 건축물은 이산화탄소를 저장할 수 있는 능력 덕분에 기존 건축 자재에 비해 탁월한 이점을 가지고 있다. 지속 가능한 방식으로 목재를 조달하고 활용하여 온실 가스 배출을 줄이고 기후 변화에 대처하는 데 적극적으로 기여할 것이다. 기존의 콘크리트와 강재와 같은 에너지 집약적인 재료와 비교할 때 목조 건물은 탄소 발자국이 현저히 낮기 때문에 지속 가능한 미래를 위해서도 환경적으로 매우 책임감 있는 선택이다.
프로젝트 CONCEPT 배경
한국목조건축협회의 ‘중대형목구조건축위원회’는 K-MP24의 명칭으로 멀지않은 미래의 국내 실존적 프로젝틀 기획하였다.
20C초 산업혁명 이후 기존 건축의 한계를 넘어 건축, 미술, 음악, 문학 등 다양한 분야에서 새로운 변화로부터 모더니즘이 출현한다. 특히 건축계에서는 혁신적인 철과 유리 등의 건축소재가 산업화를 통해 이전에 볼 수 없었던 새로운 전환기를 맞이하였다. 현대에 이르러 이제 목조산업계는 공학목재의 대량생산과 Prefab화, 고도의 엔지니어링기술력, Off-site 건설의 가속화로 인해 새로운 방식의 목조건축물이 가능하게 되었다. K-MP24는 이러한 글로벌 움직임에 앞서 새로운 솔류션을 찾는 프로젝트로서 그 상징성을 갖는다. (그림2)
그림 2. 건축계획도
프로젝트의 건축계획
프로젝트를 기획하면서 건축물의 규모와 용도 등에 대한 많은 논의가 있었다. 자유로운 개념적 설계를 통해 솔류션을 찾아가도록 하기 위해서는 현재의 국내 설계기준, 규모와 용도 등에 대한 제한은 큰 의미가 없다. 다만 중대형목구조건축위원회에서 자율적이고 협업적인 역량을 통해 발휘할 최적의 조건을 갖도록 하는 것이 중요했다. 우선 현존하는 건축물에 대한 대안적 프로젝트 모델로서 LEVER HOUSE를 선정하였다. 이는 앞서 언급했던 20C초 건축계에서 기존의 방식을 벗어던지고 새롭게 도전했던 모더니즘의 상징적 건축물에서 찾아보고자 했던 아이디어에 기인한다.
LEVER HOUSE는 모더니즘 건축의 선구적인 건축물로서 1952년에 뉴욕 맨해튼에 완공된 유리커튼월과 스테인레스 강재Steel로 지어진 24층의 오피스 빌딩이다. SOM의 고든 번샤프트Gordon Bunshaft와 나탈리 드블로이Natalie de Blois가 설계한 것으로 유명하다. LEVER HOUSE는 대도시 공공 공간의 개념을 도입하여 지상 1층을 필로티로 만들어 시민에게 제공하는 퍼블릭 플라자를 만들었다. 또한 미스 반 데 로에Mies van der Rohe와 코르뷔지에Le Corbusier의 건축적 언어를 결합한 건축물로 두 건축가의 영향력과 혁신성을 보여주는 예이다.
프로젝트의 구조계획
우리의 프로젝트는 과거의 LEVER HOUSE를 현대적 관점에서 중대형목조건축물로 재해석해보는 것은 매우 흥미롭고 즐거운 과정으로 생각하였다.
전체 건물의 연면적 약 3,700㎡, 층수 24층의 규모이고 기본 평면 모듈은 8.4×8.4m로 계획하였다.
건물의 매스는 저층부와 고층부로 나눠지며 저층부는 외부 퍼블릭과의 연결을 통해 자연스럽게 개방되도록 하고 상업시설로 계획하였다. 고층부는 사무실과 거주형 공간으로 구성한다. 특히 거주형 공간은 3개층의 바닥을 스킵하여 대공간을 만들어 매우 자유로운 복층형 거주시설로 계획되도록 하였다. 거주시설 층에 대한 구조시스템은 여러 가지 아이디어와 대안들이 존재한다. 최근의 모듈러 방식을 적용하는 연구도 진행할 예정이다.
중대형 고층목조건축물을 실현하기 위해서는 건축물의 사용성과 거주 안전성을 확보하기 위한 구조시스템은 매우 중요하다. 여기에는 다양한 방식이 존재할 수 있으며 몇 가지 유효한 방식을 분석하고 시뮬레이션 과정을 통해 솔류션을 찾아가는 것이 핵심이다.
우리 프로젝트의 경우는 크게 횡력에 저항하는 엘리베이터와 계단실 코아부분을 철근콘크리트조R.C조와 목조 CLT 두가지 대안을 적용하였다. 코아를 제외하면 동일하게 Glulam 보와 기둥으로 이루어진다. 바닥슬래브는 CLT로 계획되어있으며 또 다른 대안으로 topping 콘크리트를 적용한 합성바닥에 대한 고려를 하고 있다. 단순히 여러 구조형식을 조합하는 의미를 넘어 최적의 구조시스템을 융합하고 개발한다는 개념에서 Hybrid 시스템이라 할 수 있다.
사용 하중과 지진, 바람 하중에 대한 구조해석과 시뮬레이션을 통해 각 구조부재의 단면과 구성을 위한 부재간 결합 상세 등이 결정될 것이다.
이때 12층을 초과할 경우 3시간 내화기준을 적용하여야 하며, 이 경우 현재 국내구조기준에 따르면 현장단계에서 내화인증을 받도록 규정하고 있다. 앞으로 목재료와 목구조방식의 발전하게 되고 매우 다양한 성능을 검증하는 설계법(성능기반설계법Performance-Based Design)을 따르게 될 것이다. 이는 전통적인 규정 기반의 건축 규칙과는 대조적으로 목조건축물에서는 더욱 중요한 내용이 될 것이다. 이로써 건축물의 성능을 더욱 증진 시키고, 혁신과 변화를 촉진하고, 다양한 국가 간의 건축 재료와 서비스의 교환을 용이하게 할 것이다. (그림3)
그림 3. 구조시스템 계획도
Epilogue
그동안 국내의 경우 높이와 연면적에 따른 목구조건축물의 구조기준이 2020년 전면 삭제되었다. 따라서 건축물의 규모와 상관없이 자유로운 목조설계와 계획이 가능해졌다. 이를 통해 시장의 자율성을 최대한 보장하는 네거티브 제도하에서 목조시장의 확대를 가능케하는 전환점이 될 것이다. 다만 12층을 초과하는 경우 기둥과 보의 경우 3시간의 내화규정을 따라야 하는 등 풀어야 할 과제들이 있다. 우리의 K-MP24 프로젝트를 통해 여러 가지 가능성을 실험해보고 한발 앞선 실전적인 프로젝트의 기회임을 확신한다. /나무신문
이석 (주)위너스BDG 대표이사 / 건축구조기술사 / 건축공학석사
㈜서울건축(SAC)과 ㈜삼성물산 건설부문에서 건축구조설계업무와 Senior Master로서 해외프로젝트 구조 PM 업무 등을 수행하였다. 현재 ㈜위너스BDG의 전략사업 분야인 PC 및 Massive Timber기술 분야의 설계와 Smart Prefab System 기술개발에 주력하고 있다.
