공학목재란

공학목재

 

공학목재는 목재자원을 효율적으로 활용하기 위한 목적으로 개발되었으며, 수종이나 수형, 수령 등에 상관없이 전체 나무로 공학목재를 만들 수 있다. 목질판재의 종류에 따라 제재목을 생산하기 어려운 소경재나 기타 제품을 생산하는 중에 부산물로 얻어진 목재 칩 또는 파티클 등으로도 생산할 수 있다.

 

공학목재의 가장 큰 장점은 기존에 구조용으로 사용되어 오던 목재제품에 비해 강도가 높으면서도 안정적이라는 것입니다. 이러한 장점으로 인하여 건축물의 장선이나 보에 철재 대신 목재를 적용할 수 있다. 장선이나 보, 스터드, 문창틀재 등의 건축용재로써 공학목재의 사용이 계속해서 증가하는 추세이다. 용도에 따라 적합한 성능을 가지는 공학목재를 생산 보급이 가능하기 때문에 공학목재는 점점 더 다양한 분야로 활용 범위를 넓혀가고 있다.

 

공학목재의 사용상 장점은 설계 상세에 따라 부재를 주문 제작이 가능하며, 이에 따라 건축폐기물의 발생량을 감소시킬 수 있다. 따라서 대경재와 사용상 유리한 수종에 대한 수요를 조절하는데도 도움이 된다. 캐나다의 C-2000 계획에 따라 건축물을 시공하는 경우, 구조부재로 공학목재를 활용하면 건축폐기물의 발생량을 75%까지 감소시킬 수 있다. 공학목재는 안정성이 높고, 강도의 편차가 적게 나타나도록 설계 제조된다. 따라서 공학목재를 사용하여 건축물을 설계하는 경우, 역학적인 효율성의 향상으로 전체적인 구조부재의 사용량을 줄일 수 있다.

공학목재는 또한 상가나 사무용 건축물, 공장 등의 대규모 건축물에도 활용될 수 있다. 긴 경간이 요구되는 부위에 구조용 집성재나 목재 I형장선, 단판적층재(LVL) 등을 활용하여 친환경적인 재료의 사용을 확대할 수 있다. 일반 제재목도 건축공정의 효율성을 증가시키고, 건축폐기물의 발생량을 감소시킬 수 있다.

공학목재에는 다음과 같은 것들이 있다.

 

구조용 집성재

구조용 집성재(Glulam)는 여러 개의 층재를 알맞은 조건으로 접착시켜 제조되는 구조용 목재로써, 여러 가지 장점을 가지기 때문에 구조재 및 내장재를 겸한 건축재로 흔히 사용된다. 구조용 집성재를 제조하기 위하여, 층재의 끝면을 서로 연결하여 수평으로 적층한다. 작은 층재를 적층하여 다양한 형태와 치수의 높은 강도를 가진 대단면 구조부재를 생산한다. 구조용 집성재는 주로 기둥과 보로 사용되며, 곡선집성재의 형태로 제작되어 휨과 압축의 조합하중을 받는 부위에 사용되는 경우도 있다.

규격 구조재를 못이나 접착제로 붙여 만든 수직 적층보는 층재의 좁은 재면이 하중을 받는 조립보에 수직으로 배치되며, 구조용 집성재와 혼동하지 말아야 한다. 구조용 집성재는 규격 구조재의 등급과 이음, 접착, 마감 등에 관한 여러 기준에 근거하여 인정된 공장에서 생산된다. 인정된 공장은 요청에 따라 자사 제품의 품질보증서를 제공할 수 있다.

구조용 집성재 생산에 사용되는 구조재는 일반 구조애와 다른 특수 등급으로 구분된 구조재를 구입하여 사용한다. 구조재는 최대 함수율 15% 이하로 건조되며, 일반 구조재보다 더 정밀한 치수로 마감된다.
캐나다의 집성재는 더글러스퍼-라치(Douglas Fir – Larch)와 헴-퍼(Hem-Fir), 스프푸스-파인(Spruce-Pine) 등의 세 가지 수종군을 사용하여 생산된다.

 

목재 I형장선

목재 I형장선은 강도가 균일하고 치수안정성이 높은 경량의 부재를 생산할 목적으로 현재(플랜지; 주로 구조재나 단판적층재가 사용됨)의 사이에 웨브 부재로 합판이나 오에스비 등 목질판재를 끼워 접착하는 형태로 제작된다.

I형장선은 강성과 강도가 균일하고, 무게가 가볍기 때문에 주거용이나 상업용 건축물에서 긴 경간의 장선이나 서까래에 아주 적합한 부재이다.

I형장선은 단면이 “I”자 형태를 가져 무게에 비해 높은 강도를 얻을 수 있다. 또한 작업성이 좋아 현장 작업인력의 절감을 통해 건축비를 절감할 수 있다.

 

 

 

 

 

단판적층재

단판적층재(LVL)는 목재 단판과 접착제로 접착한 복합재다. 공장에서 다양한 두께와 나비로 제조된 후, 높은 강도와 치수안정성, 신뢰성이 요구되는 부위에 헤더와 보, 목재 I형장선의 플랜지, 기타 용도에 알맞게 공장에서 재단하여 판매한다.

단판은 두께 2.5mm에서 4.8mm를 사용하며, 수종은 일반적으로 더글러스퍼, 라치, 파인, 포플러 등을 단판적층재의 제조에 사용한다.

단판적층재는 옹이와 섬유주행경사, 분할 등의 자연 결점이 분산 또는 제거되기 때문에 강도가 높고 균일하며, 부재의 강도를 비교적 정확하게 예측할 수 있는 장점을 가진다.

 

 

 

 

 

오에스비(OSB)

오에스비는 목재 스트랜드를 열압하여 제조하며, 주로 덮개로 사용된다.

오에스비의 표면에서는 스트랜드가 목질판재의 길이방향으로 배열되고, 이에 따라 합판과 같이 목질판재의 나비방향보다 길이 방향에서 더 높은 강도가 나타난다.

통상 오에스비의 제조에 사용되는 스트랜드의 섬유방향 길이가 80mm 정도이며, 두께는 1mm 미만이다.

오에스비는 다음과 같은 장점을 가진다: 경제성 있는 구조용 목질판재의 생산에, 자원이 풍부하고, 성장속도가 빠르며, 지름이 작은 아스펜이나 파인을 사용한다.

이전까지 상업적 가치가 거의 없었던 불규칙한 형태의 지름이 작은 목재를 활용하여 산림자원의 이용을 극대화한다.

제조과정에서 강도를 저하시키는 많은 결점이 제거되며, 남아있는 결점도 목질판재 전체에 고르게 분산되어 균일한 강도를 지닌 목질판재를 생산한다.

스트랜드를 오에스비의 길이방향으로 배열하여 높은 강도가 요구되는 오에스비 길이방향의 강도를 증가시킬 수 있으며, 각 층의 두께와 스트랜드의 배향을 조절하여 원하는 강도의 목질판재를 생산할 수 있다.

 

합판

합판은 최초의 공학목재로, 얇은 목재 단판을 접착하여 제조된다. 합판의 제조과정에서 단판의 섬유방향이 서로 교차되도록 배치하여 재료의 물리적 성질과 강도가 향상된다.

치수안정성이 뛰어나다.
길이방향 뿐 아니라 나비방향에서도 높은 강도를 나타낸다.

충격에 잘 저항한다.

 

구조용 합판

구조용 합판은 구조물에 단열성능과 강도, 완전성을 향상시킨다. 합판은 벽체와 바닥, 지붕 조립요소의 덮개로 사용된다.

 

콘크리트 거푸집용 합판

거푸집용 합판은 콘크리트 거푸집을 제작하는데 사용된다. 거푸집용 합판의 제조에는 표판 및 부심판의 수종과 두께에 있어서 일반 더글러스퍼 합판 생산 기준보다 더 엄격한 기준이 적용된다.

거푸집용 합판은 사용 조건에 따라 같은 두께의 일반 더글러스퍼 합판에 비해 약 10 - 30% 정도 더 강하다. 일반 합판을 사용하는 것에 비해 거푸집용 합판을 이용하면 콘크리트의 부어넣기 속도를 증가시킬 수 있다.

더글러스퍼 합판의 표면에는 수지함침지를 붙여서 사용하기도 한다. 수지함침지를 붙여서 사용하면 콘크리트 표면이 한층 매끄럽고, 합판의 재사용 회수를 증가시킬 수 있다.

 

보막이재

보막이재는 목재 I형장선으로 바닥장선을 시공하는 경우 그 주위에 사용되며, 토대와 벽체의 밑깔도리 사이에 설치된다. 보막이장선은 건축물의 골조에 횡방향하중과 수직하중을 전달하며, I형장선의 깊이 차이를 일정하게 맞추어 바닥을 평활하게 유지시킨다.

 

 

 

자료출처 : http://www.canadawood.or.kr/