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집성재 (Glued Laminated Timber (Glulam))

쉽게 풀면

얇은 나무판을 여러 장 결 방향을 맞춰 붙여서 크고 긴 목재로 만든 것이에요.

왜 중요한가

제재목의 결함을 제거하고 층을 쌓아 접합하기 때문에 원목으로는 얻을 수 없는 큰 단면과 긴 길이, 곡선 부재를 만들 수 있어 대형 목조 건축의 구조재로 쓰입니다. 목재 이용 연구에서는 강도 신뢰성, 접착층 내구성, 국산 소경재 활용 가능성이 핵심 주제입니다.

국내에서는 낙엽송, 소나무 등 침엽수 소경재를 라미나로 가공해 집성재를 만들면 원목 상태로는 얻기 힘든 대단면 구조재를 국산재로 대체할 수 있어, 산림청과 목재산업계가 국산 집성재 활성화를 정책적으로 지원하고 있습니다.

핵심 정리

• 집성재(glulam)는 건조한 제재목 판재(라미나)의 결함을 제거하고 섬유 방향을 서로 나란히 맞춰 접착제로 여러 겹 붙인 재료입니다. 원목으로는 얻기 어려운 큰 단면, 긴 길이, 곡선 부재를 만들 수 있습니다.
• 라미나를 길이 방향으로 이을 때는 핑거조인트(핑거조인트)를 쓰고, 결함은 제거하거나 응력이 작은 위치로 분산시킵니다.
• 균질 구성은 모든 층에 같은 등급을 쓰는 방식이고, 조합 구성은 응력이 큰 바깥쪽에 높은 등급, 안쪽에 낮은 등급을 두는 방식입니다. 휨에서는 바깥 층이 강성과 강도에 더 크게 기여하기 때문입니다.
• 유럽 규격 EN 14080의 강도 등급 GL24h에서 숫자 24는 특성 휨강도(MPa)이고, 소문자 h는 균질(homogeneous), c는 조합(combined) 구성을 뜻합니다(European Committee for Standardization, 2013).
• 구조 성능은 라미나 등급 배치, 접착 품질, 접착제의 내구성·내수성에 좌우됩니다(Ross, 2010). 건축 구조재로 쓰도록 등급과 배치를 규정한 것은 구조용 집성재입니다.

예시로 보기

예(가상의 단면, 계산 코드로 확인): 폭 140 mm, 두께 40 mm 라미나 8장(총 높이 320 mm)으로 만든 보에서, 바깥쪽 위·아래 각 2장의 탄성계수를 12 GPa, 안쪽 4장을 9 GPa로 둡니다. 각 층의 탄성계수 × 중립축에 대한 단면 이차모멘트를 합한 휨강성 EI는 약 4.44×10¹² N·mm²입니다. 평균 탄성계수가 같은 10.5 GPa의 균질 단면은 약 4.01×10¹² N·mm²이므로, 같은 재료량이라도 강한 판재를 바깥쪽에 두면 강성이 약 11% 큽니다. 이 계산은 강성만 비교한 것이며 허용 응력과 파괴 강도는 등급과 접합부를 따로 평가해야 합니다.

설계 규준은 부재가 클수록 결함이 포함될 확률이 커져 강도가 낮아지는 크기 효과도 보정합니다(Thelandersson & Larsen, 2003).

자주 하는 오해

논문에서는 이렇게 쓰입니다

실제 논문에서

이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.

예시 문장

아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.

집성재를 만들 때 좋은 등급의 나무판을 어느 위치에 배치하느냐에 따라 전체 강도가 달라진다는 결과이다.

접착제 사용량을 무조건 늘리는 것이 집성재의 성능 향상으로 이어지지 않으며, 적정 접착층 두께 관리가 필요함을 보여준다.

조금 더 깊게 보면

구조 성능은 라미나 등급 배치와 접착 품질에 좌우되므로 같은 수종이라도 제조 관리에 따라 강도 편차가 크며, 등급 표시가 없는 제품은 설계 강도를 보장할 수 없습니다. 층을 나란히 쌓는 집성재와 직교로 쌓는 CLT는 하중 전달 방식이 달라 용도가 구분됩니다.

얇은 단판을 쓰는 단판적층재와 구별되며, 성능 평가에는 목재탄성계수와 구조용재등급구분이 사용됩니다. 라미나 사이의 접착 품질은 압체 압력과 접착제 도포 후 대기시간에 민감하며, 습식 열대 환경에서는 내수형 접착제 선택이 특히 중요합니다.

주의할 점

집성재는 원목의 결함을 분산·제거할 수 있어 균질한 품질을 얻기 쉽지만, 접착제의 내구성과 내수성이 전체 성능을 좌우한다.

집성재는 라미나 등급배치 규정을 따르지 않으면 동일 단면적이라도 실제 허용강도가 크게 달라질 수 있어, 제조사의 등급 표시와 시험성적서를 함께 확인해야 한다. 제조 후 시간이 지나면 목재의 건조수축과 접착층의 미세한 이완이 함께 일어날 수 있어, 완성된 집성재도 일정 기간 함수율 안정화를 거친 뒤 최종 검사를 실시하는 것이 바람직하다.

헷갈리기 쉬운 용어

목재를 접착해 만드는 재료들은 층의 방향과 두께가 다릅니다.

참고 문헌

1. Ross, R. J. (Ed.). (2010). Wood Handbook: Wood as an Engineering Material (General Technical Report FPL-GTR-190). U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory.
2. Thelandersson, S., & Larsen, H. J. (Eds.). (2003). Timber Engineering. John Wiley & Sons.
3. Porteous, J., & Kermani, A. (2007). Structural Timber Design to Eurocode 5. Blackwell Publishing.
4. European Committee for Standardization. (2013). EN 14080: Timber structures — Glued laminated timber and glued solid timber — Requirements.

표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.

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