티아이구조기술사사무소(이하 티아이)는 건축구조설계분야에서 폭넓은 경험과 기술력을 바탕으로 다양한 프로젝트를 수행하고 있다. 일반건축물은 물론 고층건물이나 비정형구조물과 같이 복잡하고 까다로운 설계에도 강점을 가지고 있으며 △내진성능평가 및 보강설계 △성능기반 내진설계 △비구조요소 내진설계 등 고도화된 기술이 요구되는 분야에서도 좋은 성과를 내고 있다.

또한 지속적인 연구개발사업 참여를 통해 최신 구조설계 기술트렌드를 선도하고 있으며 현재는 국내 중고층 목조건축 활성화를 위해 관련 학회 및 협회와 함께 목구조 설계기술 개발에도 앞장서고 있다. 특히 이번 국산재활용 한국형 목구조물혁신기술 연구 1세부에 참여해 우디즘목재이용연구소, 한국건설기술연구원과 함께 중고층목구조물 구조강화를 위한 연결철물 접합부개발을 목표로 하고 있다.

김태진 티아이 대표는 "국산재를 활용한 목조구조물의 설계와 해석 관련 연구 및 실무프로젝트에 다수 참여해 왔다"라며 "특히 대경간 목구조 지붕시스템의 최적화 설계, 다층 및 내화성능을 갖춘 목조건축물 구조설계, 그리고 목구조 설계기준 집필참여 등을 통해 국산목재의 구조적 활용 가능성에 대한 실무경험과 연구기반을 꾸준히 축적해 왔다"고 설명했다.

이어 "2023년 국립산림과학원이 주최한 목조건축구조계획 공모전에서 최우수상을 수상하며 티아이가 가진 역량을 대외적으로도 입증한 바 있다"라며 "이번 R&D는 국내에서 보다 심도있게 중고층 목조건축이 논의되기 시작한 시점에서 실제 적용 가능한 구조설계기술과 기준마련이 무엇보다 중요한 과제로 떠오른 만큼 이러한 실무기반 기술력을 보유한 당사가 구조설계 및 기준안 수립분야에서 기여할 수 있다고 판단돼 참여하게 됐다"고 강조했다.

티아이, 13층 목조건물 구조해석·설계 개발

티아이는 총괄기관이 수립한 13층 규모 목조건축물 프로토타입의 건축계획을 구조적으로 실현하기 위한 해석과 구조설계를 수행하고 있다. 티아이의 구조설계 결과는 타 세부에서 개발하는 구조부재 규격의 목표설정이나 실험체구성을 위한 기초자료로 제공되며 이를 통해 세부과제간 연계성과 기술력을 높이는데 기여한다. 최종적으로는 실증수준의 13층 규모 프로토타입 구조설계를 완수함과 동시에 중고층 목구조물구조 설계기준의 개선 및 모멘트 접합부 설계기준안 마련까지 수행하는 것이 주요역할이다.

티아이는 이번 R&D에서 국산재 활용 한국형 목구조물 실증기술 구현을 위한 13층 규모의 목조 건축물 프로토타입 구조해석과 구조설계기준안 개발을 담당하고 있다. 특히 1세부(구조)에서 개발하는 모멘트접합기술을 프로토타입 구조해석모델에 반영하며 이를 통해 중고층 목구조물의 구조적 거동을 분석 및 평가하는 역할을 맡고 있다.

구체적으로는 △대표적인 목조 보-기둥 접합부의 붕괴메커니즘 및 구조성능 분석 △횡력저항시스템을 변수로 한 구조해석을 통해 13층 규모 프로토타입 구조형식 결정 △수평 다이아프램 강성을 고려한 CLT 바닥판 구조해석 모델링 방안 제시 △타 기관에서 개발하는 접합기술 및 자재특성을 구조해석에 통합 반영한 실증수준 프로토타입 구조설계 완수 △현행 구조기준의 한계점 또는 개선점 도출 및 설계식 개발을 맡고 있다. 이를 통해 목구조 모멘트접합부 설계매뉴얼 및 시방서제안을 최종 성과목표로 연구를 수행하고 있다.

이번 R&D는 단순한 요소기술 개발을 넘어 국산재를 활용한 중·고층 목조건축의 실현가능성을 구조적으로 구체화하며 이를 뒷받침할 국내 구조설계기준의 개선안을 제시하는 연구라는 점에서 차별성이 있다.

특히 기존처럼 목구조 접합부의 모멘트저항 능력을 무시하는 관성적인 설계방식에서 벗어나 접합부의 실제거동을 체계적으로 구분하고 이를 해석과 설계에 반영함으로써 설계결과와 실제 접합부 거동 간의 괴리를 최소화하는 안정적인 모멘트접합부 설계방법을 제시할 방침이다.

또한 실증을 위한 13층 규모 프로토타입을 중심으로 구조해석, 설계, 기준안개발이 유기적으로 연결돼 있으며 타 세부과제와 긴밀하게 협업하고 있어 연구성과 현장적용 가능성을 한층 높이고 있다는 점이 이번 과제의 중요한 차별점으로 평가된다.