국내 최초 '목구조 기반 아파트 수직증측' 실현 가능성 확인

다음은 대한민국 정부 부처에서 발표한 보도자료를 바탕으로 상세하고 포괄적인 요약입니다.

1. 핵심 요약

산림청 국립산림과학원과 포스코이앤씨는 공동 연구를 통해 국내 최초로 '목구조 기반 아파트 수직증축'의 실현 가능성을 성공적으로 확인했습니다. 이 연구는 기존 철근 콘크리트 슬래브(RC)를 구조용 직교 집성판(CLT)-콘크리트 합성슬래브(TCC)로 대체하여, 3개 층 수직증축 시 증축부의 무게를 기존 대비 약 51% 감소시키는 혁신적인 성과를 달성했습니다. 이러한 무게 감소는 기존 아파트 리모델링의 가장 큰 난관이었던 기초부 하중 초과 문제를 해결하고 보강파일 수량을 약 20% 줄여, 향후 10년간 약 40조 원 규모로 전망되는 국내 공동주택 리모델링 시장에 새로운 돌파구를 마련했습니다. 이번 성과는 국산 목재 활용을 확대하고 국가온실가스감축목표(NDC) 달성에 기여하는 친환경 건축 기술의 중요한 발판이 될 것으로 기대됩니다.

2. 주요 내용

• 국내 최초 목구조 기반 아파트 수직증축 실현 가능성 확인: 산림청 국립산림과학원과 포스코이앤씨는 공동 연구를 통해 국내 아파트 리모델링 분야에서 목구조를 활용한 수직증축이 기술적으로 가능함을 최초로 입증했습니다. 이는 노후 아파트의 주거 환경 개선 및 공급 확대에 기여할 중요한 전환점이 될 것입니다.

• 혁신적인 슬래브 구조 전환: 연구진은 기존 철근 콘크리트 슬래브(RC, Reinforced Concrete)의 한계를 극복하기 위해 구조용 직교 집성판(CLT, Cross-Laminated Timber)과 콘크리트를 결합한 합성슬래브(TCC, Timber-Concrete Composite)로 전환 설계했습니다. CLT는 여러 겹의 목재를 직교 방향으로 접착하여 만든 구조용 패널로, 높은 강도와 안정성을 가집니다.

• 증축부 무게 51% 감소 달성: TCC 슬래브를 적용하여 3개 층을 수직증축하는 시뮬레이션 결과, 증축부의 총 무게가 기존 철근 콘크리트 구조 대비 약 51% 감소하는 것을 확인했습니다. 이는 건축물 하중을 획기적으로 줄여 구조적 안정성을 크게 향상시키는 핵심적인 성과입니다.

• 기초부 하중 문제 해결 및 보강파일 20% 감소: 증축부 무게 감소를 통해 기존 철근 콘크리트 구조로는 해결하기 어려웠던 기초부 하중 초과 문제를 효과적으로 해소했습니다. 또한, 기초 보강에 필요한 보강파일 수량도 약 20% 감소시켜 공사 비용 절감 및 공사 기간 단축 효과를 기대할 수 있게 되었습니다.

• 국산 목재 활용 및 탄소중립 기여: 이번 기술 개발은 국산 목재를 공동주택의 주요 구조 부재로 활용할 수 있는 대안을 제시하며, 목재의 탄소 저장 기능을 통해 건축 분야에서 국가온실가스감축목표(NDC, National Greenhouse Gas Reduction Target) 달성을 위한 실질적인 방안을 마련했다는 데 큰 의미가 있습니다.

• 향후 연구 계획: 연구진은 이번 중간 성과를 바탕으로 구체적인 건축 부재 물량을 산출하고, 전과정평가(LCA, Life Cycle Assessment)를 실시하여 이 기술이 탄소중립에 기여하는 효과를 정량적으로 제시할 예정입니다. LCA는 제품의 전 생애 주기(원료 채취, 생산, 운송, 사용, 폐기)에 걸쳐 환경 영향을 평가하는 방법입니다.

• 공동 연구 기관 및 연구 과제: 본 성과는 산림청 국립산림과학원(원장 김용관)과 포스코이앤씨(대표 송치영)가 공동으로 추진 중인 「국산목재 활용 목재-강건재 하이브리드 목조건축 기술개발 기획」 연구과제의 중간 결과로 발표되었습니다.

3. 배경 및 목적

국내 공동주택 시장은 노후 아파트의 증가로 인해 주거 환경 개선과 주택 공급 확대를 위한 리모델링, 특히 수직증축의 필요성이 절실합니다. 향후 10년간 약 40조 원 규모로 성장할 것으로 전망되는 이 시장에서, 기존 철근 콘크리트 구조의 아파트는 기초부 말뚝의 허용 지지력(평균 40톤) 한계로 인해 실제 수직증축 사업 적용이 매우 어려웠습니다. 기존의 무거운 철근 콘크리트 구조로는 층수를 늘릴 경우 기초부에 과도한 하중이 가해져 안전성 문제가 발생하거나, 이를 해결하기 위한 대규모 기초 보강 공사가 필요해 사업의 경제성과 효율성을 저해하는 주요 원인이었습니다.

이 연구의 주된 목적은 이러한 기존 공동주택의 구조적 한계를 극복하고, 친환경적인 국산 목재를 활용하여 아파트 수직증축의 실현 가능성을 확보하는 것입니다. 이를 통해 노후 아파트의 가치를 높이고, 지속 가능한 건축 기술을 도입하여 국가온실가스감축목표(NDC) 달성에 기여하며, 국내 목재 산업 활성화에도 이바지하고자 합니다. 또한, 건축 분야에서 탄소중립 실현을 위한 구체적이고 실질적인 대안을 제시함으로써 미래 건축 시장의 새로운 패러다임을 구축하는 것을 목표로 합니다.

4. 세부 추진 내용

산림청 국립산림과학원과 포스코이앤씨는 「국산목재 활용 목재-강건재 하이브리드 목조건축 기술개발 기획」 연구과제를 공동으로 추진하며 이번 혁신적인 중간 성과를 도출했습니다. 연구진은 기존 철근 콘크리트 구조의 아파트 수직증축 시 발생하는 기초부 하중 초과 문제를 해결하기 위해 혁신적인 접근 방식을 도입했습니다.

구체적으로, 기존의 무거운 철근 콘크리트 슬래브(RC)를 구조용 직교 집성판(CLT)과 콘크리트를 결합한 합성슬래브(TCC)로 전환 설계했습니다. CLT는 목재를 여러 겹으로 교차하여 접착한 패널로, 가벼우면서도 강도가 높아 건축 구조재로 각광받고 있습니다. 여기에 콘크리트를 합성하여 구조적 성능을 더욱 강화한 TCC 슬래브를 개발한 것입니다. 이 설계 방식을 3개 층 수직증축 시뮬레이션에 적용한 결과, 증축부의 총 무게가 기존 철근 콘크리트 구조 대비 약 51% 감소하는 것을 확인했습니다. 이러한 무게 감소는 기존 기초부의 허용 지지력 한계를 극복하고, 보강파일 수량을 약 20% 줄일 수 있게 하여 실질적인 수직증축의 가능성을 확보하는 핵심적인 성과로 평가됩니다. 이 기술은 기존 건축물의 구조적 안정성을 유지하면서도 증축을 가능하게 하는 실질적인 해결책을 제시합니다.

5. 기대 효과

이번 연구 성과는 국내 공동주택 리모델링 시장에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 첫째, 기존 구조적 한계로 어려웠던 아파트 수직증축을 실질적으로 가능하게 하여 노후 아파트의 주거 환경을 개선하고 자산 가치를 높이는 데 크게 기여할 것입니다. 이는 수혜 대상인 노후 아파트 거주민들에게 더 나은 주거 환경을 제공하고, 리모델링 사업의 활성화를 통해 주택 공급 확대에도 긍정적인 영향을 미칠 것입니다. 둘째, 증축부 무게 감소를 통해 기초 보강 비용을 절감하고 공사 기간을 단축하여 리모델링 사업의 경제성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 건설사의 사업성 확보에 유리하게 작용하여 더 많은 리모델링 프로젝트를 유도할 수 있습니다. 셋째, 국산 목재를 건축 구조 부재로 활용함으로써 국내 목재 산업의 활성화와 임업 발전에 이바지하며, 목재의 탄소 저장 효과를 통해 국가온실가스감축목표(NDC) 달성에 실질적인 기여를 할 수 있습니다. 이는 친환경 건축 시장의 성장을 촉진하고, 지속 가능한 건축 기술의 확산을 통해 국민의 삶의 질을 향상시키고 미래 건축 시장의 새로운 패러다임을 제시할 것입니다.

6. 향후 계획

국립산림과학원은 이번 중간 성과를 바탕으로 향후 연구를 더욱 심화할 계획입니다. 구체적으로는 목구조 기반 수직증축에 필요한 건축 부재의 물량을 상세히 산출하고, 전과정평가(LCA)를 실시하여 이 기술이 탄소중립에 기여하는 효과를 정량적으로 제시할 예정입니다. LCA는 제품이나 서비스의 전 생애 주기 동안 환경에 미치는 영향을 평가하는 과학적인 방법론으로, 이 기술의 친환경성을 객관적으로 입증하는 데 활용될 것입니다. 또한, 아파트 부속 건축물(예: 커뮤니티 시설, 주차장 등)의 목조화 기획 및 경제성 검증 연구를 지속적으로 추진하여 국산 목재의 건축 분야 활용 범위를 확대하고, 친환경 건축 기술의 상용화를 위한 실질적인 방안을 모색해 나갈 것입니다. 이를 통해 국내 건축 시장에 목재 활용을 더욱 확산시키고 지속 가능한 미래 건축 환경을 조성하는 데 선도적인 역할을 수행하며, 국가온실가스감축목표 달성에 기여하는 친환경 건축 기술의 선두 주자로서 입지를 다질 것입니다.