목재 구조용 패널: 정의, 종류, 적용 분야

• 목재 구조용 패널(엔지니어드 우드 패널이라고도 함)은 오늘날 주택과 사무실에서 널리 사용되며 공간에 모던한 느낌을 줍니다. 엔지니어드 우드는 목재 섬유, 베니어, 보드를 접착제나 기타 고정 기술로 결합하여 복합 소재를 만드는 다양한 파생 목재 제품을 말합니다. 이 글에서는 목재 구조용 패널에 대한 다음 질문들을 다룹니다:
  목재 구조용 패널이란 무엇인가?
• 목재 구조용 패널의 용도는?
• 엔지니어드 우드의 특성은?
• 목재 구조용 패널의 종류는?
• 엔지니어드 우드의 장점과 한계는?

목재 구조용 패널이란 무엇인가?

엔지니어드 우드는 매스 팀버, 복합 목재, 인조 목재, 제조 보드라고도 하며, 목재 유래 제품을 접착제나 기타 고정제로 결합하여 복합 소재를 만드는 다양한 제품을 말합니다.

목재 구조용 패널은 2018 국제주거코드(IRC)에서 '베니어, 또는 목재 스트랜드나 웨이퍼로 만든 패널로, 방수 합성 수지나 기타 허용 가능한 결합 기술로 결합된 것'으로 정의됩니다. 이는 국제코드위원회(ICC)에서 발표했습니다. 합판, OSB(배향성 스트랜드 보드), 복합 패널 등이 목재 구조용 패널의 몇 가지 유형입니다.

패널 두께는 CLT(교차 적층 목재) 사용 시 몇 밀리미터에서 16인치(410mm) 이상까지 다양하며, 크기는 몇 인치에서 64×8피트(19.5×2.4m) 이상까지 가능합니다. 이러한 제품은 정확한 설계 요구사항에 맞게 엔지니어링되어 국가 또는 국제 표준을 충족하도록 테스트된 후 생산되어 구조적 성능의 균일성과 예측 가능성을 보장합니다.

목재 구조용 패널의 용도는?

일반적으로 목재를 생산하는 데 사용되는 동일한 경재와 연목이 엔지니어드 우드 제품 제작에 사용됩니다. 목재 섬유나 입자로 만든 엔지니어드 우드는 제재소 부산물과 기타 목재 폐기물로 만들 수 있지만, 합판, MDF(중밀도 섬유판), 파티클보드 같은 베니어는 일반적으로 통나무에서 만듭니다. OSB(배향성 스트랜드 보드)는 일반적이지만 구조적이지 않은 수종인 포플러과 나무를 사용하는 엔지니어드 우드 제품입니다.

목재 구조용 패널은 산업 제품, 상업용 건물, 주택 건설 등 다양한 용도에 사용됩니다. 많은 건설 프로젝트에서 이 제품들을 조이스트와 빔의 철강 대체재로 사용할 수 있습니다. 콘크리트 조립체를 대체할 수 있는 건축 자재 계열을 매스 우드라고 합니다. 향후 수십 년간 매스 팀버의 광범위한 채택과 신규 중고층 건설 프로젝트에서 철강과 콘크리트 대체는 기후 변화 완화에 도움이 될 수 있습니다.

건설에서 구조용 패널의 적용 분야:

• 바닥
• 벽
• 지붕

바닥

일반적인 바닥 용도에서 서브플로어와 언더레이먼트로 가장 일반적으로 사용되는 목재 구조용 패널은 23/32인치 두께로 24인치 간격(중심)으로 설치됩니다(그림 10a, 10b 참조). 이 패널들은 24인치 이하 간격으로 지지대가 있을 때 카펫과 패드 같은 다양한 마감 바닥재를 직접 설치할 수 있는 견고하고 단단하며 단단한 표면을 제공합니다. 많은 용도에서 언더레이먼트 층과 구조용 서브플로어링 층으로 구성된 2층 바닥 시스템도 사용됩니다.

벽

목재 구조용 패널은 벽을 따라 래킹(지진과 바람에 의한)을 방지하고 벽을 직립하게 유지합니다(그림 11, 12). 다른 경우에는 골판지, 발포 플라스틱, 기타 소재로 만든 벽 시팅이 목재 구조용 패널 브레이싱 시스템을 대체합니다.

지붕

목재 구조용 패널은 경사 및 평지붕에서 다양한 방수 시스템 아래 지붕 시팅으로 자주 사용됩니다. 사람, 기계 장비, 눈, 비, 마감 지붕의 중력 하중을 지탱하면서 강풍이나 지진으로 인한 횡방향 응력으로부터 건물을 보호합니다. 지붕에 가장 많이 사용되는 패널 두께는 7/16인치와 15/32인치입니다. 일반적으로 24인치 간격으로 배치된 트러스가 이를 지지합니다. 건축 기준은 눈이 거의 없거나 없는 지역의 지붕에서 지지대 간격 24인치까지 3/8인치 두께의 목재 구조용 패널을 허용하는 경우가 많습니다.

엔지니어드 우드의 특성은?

산업에서 물리적 요구사항을 충족하기 위해 목재를 사용하는 수많은 방법이 있지만, 대부분 거시적 규모에서 작동하며 미세 구조나 소재 특성을 변경하지 않습니다. 동시에 높은 기계적 강도와 적절한 성형성을 달성하는 데 실패합니다. 높은 기계적 내구성과 성형성을 동시에 가진 목재를 만드는 방법이 있습니다.

천연 목재를 부분적으로 탈리그닌화하고 부드럽게 한 다음, 건조를 통해 섬유와 도관을 수축시킵니다. 마지막으로 물을 이용해 도관을 선택적으로 여는 '충격'을 가합니다. 물 충격은 주름진 섬유 세포벽과 부분적으로 열린 모세관을 만듭니다. 미세 구조 덕분에 목재는 구부러지고 성형될 수 있습니다. 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하면 성형 가능한 목재의 섬유가 단단히 밀집되어 있고 일부 도관이 물 충격 공정으로 부분적으로 열려 있음을 볼 수 있습니다.

엔지니어드 패널 또는 목재의 기계적 특성에는 휨 시험, 인장 강도, 압축 강도가 포함됩니다.

목재 구조용 패널의 종류는?

일반적인 목재 구조용 패널 종류는 다음과 같습니다.

• 합판
• 덴시파이드 우드
• 파이버보드
• 파티클보드
• 배향성 스트랜드 보드(OSB)
• 라미네이티드 팀버
• 라미네이티드 베니어
• 교차 적층 목재(CLT)

합판

최초의 엔지니어드 우드 제품으로 구조용 목재 패널로도 알려진 합판. 교차 적층 베니어 시트로 만들어지며 열과 압력으로 강하고 내습성 접착제로 결합됩니다. '교차 배향' 즉, 층마다 베니어 결 방향을 번갈아 가며 패널 강도와 양방향 강성을 높입니다. OSB와 구조용 복합 패널이 추가적인 구조용 목재 패널 예입니다.

덴시파이드 우드

목재 섬유를 열압착으로 기계적으로 압축하여 밀도를 3배 높여 만듭니다. 이 밀도 증가가 목재 강도와 강성을 비례적으로 향상시킬 것으로 예상됩니다. 초기 연구는 기계적 강도 3배 증가를 포함하여 이러한 결과를 뒷받침했습니다.

파이버보드

잔존 경재 또는 연목 목재를 목재 섬유로 변환하여 왁스와 수지 바인더와 혼합한 후 고열 고압에서 패널로 성형하여 중밀도 파이버보드와 고밀도 파이버보드(하드보드)를 만듭니다.

파티클보드

목재 칩, 제재소 톱밥, 심지어 톱밥에 합성 수지나 기타 적절한 바인더를 압출 및 압착하여 만듭니다. 오리엔티드 스트랜드 보드(플레이크보드, 웨이퍼보드, 칩보드라고도 함)는 유사한 소재를 사용하지만 가공된 목재 플레이크를 사용하여 강도를 높입니다. 경제성이 강도와 외관보다 중요할 때 파티클보드는 표준 목재와 합판을 대체합니다. 더 저렴하고 밀도가 높으며 균일하기 때문입니다. 파티클보드의 주요 단점은 페인트칠이나 다른 밀봉 처리가 되지 않으면 수분 관련 팽창과 변색에 매우 취약하다는 것입니다.

배향성 스트랜드 보드(OSB)

직사각형 목재 스트랜드를 종방향으로 배향하고, 층으로 쌓고, 매트로 깔고, 내습성 열경화 접착제로 결합하여 만든 목재 구조용 패널입니다. 패널에 강도와 강성을 주기 위해 개별 층을 교차 배향할 수 있습니다. 하지만 대부분의 OSB 패널은 한 방향으로 더 강하게 전달됩니다. 일반적으로 보드 가장 강한 방향이 양면의 최외층 스트랜드와 정렬됩니다. 보드 가장 강한 방향(대부분의 경우 높이, 즉 최장 치수)을 화살표로 제품에 표시하는 경우가 많습니다. OSB는 랩, 간격, 공극 없이 거대하고 연속적인 매트로 제조되는 일관된 품질의 견고한 패널 제품입니다.

라미네이티드 팀버

접착 적층 목재(글루램)는 수평 또는 수직 보나 기둥으로 사용할 수 있는 구조 소재입니다. 내습성 접착제로 접착된 수많은 치수 목재 층으로 구성됩니다. 또한 글루램은 곡면 형태로도 제작 가능하여 넓은 설계 유연성을 제공합니다.

라미네이티드 베니어

얇은 목재 베니어를 큰 빌렛에 접착하여 라미네이티드 베니어 럼버(LVL)를 만듭니다. LVL 빌렛의 모든 베니어는 장방향과 평행한 결을 가집니다. 결과적으로 향상된 기계적 특성과 치수 안정성 덕분에 표준 목재보다 제품 폭, 깊이, 길이 범위가 더 넓습니다. 기존 제재 목재 및 목재와 같은 구조적 용도(래프터, 헤더, 빔, 조이스트, 림 보드, 스터드, 기둥)에서 LVL은 구조용 복합 럼버(SCL) 계열 엔지니어드 우드 제품의 일원입니다.

교차 적층 목재(CLT)

목재로 구성된 다층 패널인 교차 적층 목재(CLT)는 적응력이 뛰어나고 내구성이 있습니다. 더 큰 강성과 강도를 위해 보드를 서로 교차 배열합니다. 긴 스팬과 바닥, 벽, 지붕 등 모든 조립체에 CLT를 사용할 수 있습니다. 패널이 현장 밖에서 제작 및 완료되어 플랫팩 조립 프로젝트처럼 현장에 배송되어 바로 끼워 맞추고 나사로 고정할 수 있어 CLT는 더 빠른 건설 일정의 이점을 가집니다.

단열 구조용 패널(SIPs)

구조용 단열 패널(SIPs)은 목재로 만든 구조용 패널 사이에 발포 폴리스티렌(EPS) 폼 소재를 배치한 복합체입니다. SIPs는 지붕, 벽, 바닥 건설에 사용됩니다. 에너지 효율성 때문에 사용됩니다. 일반적으로 EPS는 7/16인치 OSB 스킨으로 덮입니다. SIPs의 EPS는 최대 1피트 두께까지 가능하여 추운 지역에 이상적입니다. 전기 및 배관 체이스가 이미 마련되어 있고, 모든 개구부와 형상이 미리 잘려 있으며, SIPs는 공장에서 제조됩니다. 기초가 완료되면 2~3일 만에 건물을 밀폐할 수 있습니다. 그런 다음 현장 건축 건물처럼 SIPs 내부 표면에 석고보드를 시공합니다.

엔지니어드 우드의 장점과 한계는?

목재 구조용 패널 또는 엔지니어드 패널의 다양한 적용 분야에서의 장단점은 다음과 같습니다.

장점:

• 인공 소재이므로 특정 용도 성능 요구사항에 맞게 제조 가능. 필요한 형태와 치수(나무 길이 또는 너비)가 수종 요구사항을 결정하지 않음
• 유연하고 다양한 두께, 너비, 등급, 노출 내구성 분류로 제공되어 건설, 산업, 가정 프로젝트 광범위한 용도에 적합
• 엔지니어드 우드 제품은 목재가 자연적으로 가진 강도와 강성을 극대화하도록 제작됨. 일부 제품은 일반 목재 건축 자재보다 구조적 강도가 높고 매우 안정적
• 접착 적층 목재(글루램)는 동등한 치수 목재보다 더 강하고 단단하며, 무게 대비 강철보다 더 강함
• 일부 엔지니어드 우드 제품은 구조적 요구사항을 잃지 않고 더 많은 설계 옵션 제공
• 엔지니어드 우드 패널은 일반 도구와 기본 지식으로 다루기 쉬움. 절단, 라우팅, 드릴링, 접착, 고정 가능. 강도 손실 없이 합판을 구부려 곡면 제작 가능. 큰 패널 크기로 조각당 취급 및 설치 횟수 최소화하여 건설 속도 향상
• 목재 구조용 패널은 목재를 더 효율적으로 사용. 잘 쓰이지 않는 수종, 결함 있는 목재, 작은 목재 조각으로 생산 가능
• 목재 트러스의 넓은 스팬 유연성과 높은 강도-중량비로 다양한 지붕 및 바닥 용도에 사용 가능
• 엔지니어드 우드는 주택 건설에 구조적 이점이 있다고 알려짐
• 지속 가능 설계 지지자들은 거대한 치수 원목(큰 나무 벌목 필요) 대신 상대적으로 작은 나무로 만들 수 있는 엔지니어드 우드 사용 권장

단점:

• 제재 목재에 비해 더 많은 1차 에너지 소모
• 일부 제품의 접착제가 유해할 수 있음. 다양한 수지에서 완제품으로 포름알데히드 방출 우려, 특히 요소-포름알데히드 접착 제품에서 자주 발생
• 일부 제품은 절단이나 다양한 취급 시 작업자에게 유해 화학물질 노출 가능
• 일부 엔지니어드 우드 제품(실내용 등)은 동등한 원목에 비해 약하고 습도 유발 휨에 더 취약할 수 있음. 물을 흡수하는 경향 때문에 대부분의 파티클 및 파이버 기반 보드는 실외 사용에 부적절

결론

목재 구조용 패널로 만든 시팅은 주택의 구조적 강도를 보존하고 벽을 더 높은 R-값으로 단열할 수 있게 하여 계약자에게 저렴하고 편리한 고강도 벽 시스템을 만듭니다. 이상으로 목재 구조용 패널에 대한 다음 질문들을 다루었습니다.

• 목재 구조용 패널이란 무엇인가?
• 목재 구조용 패널의 용도는?
• 엔지니어드 우드의 특성은?
• 목재 구조용 패널의 종류는?
• 엔지니어드 우드의 장점과 한계는?

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