안전한 목재 건축물을 위한 용광로

스위스에서는 목재 건축이 르네상스를 맞이하고 있습니다. Hönggerberg 캠퍼스의 ETH 연구원들은 화재 시뮬레이터를 사용하여 모든 규모의 건물 건설에 필요한 목재 구성 요소를 테스트하고 있습니다. 맞춤형 오븐을 사용하면 현실적인 화재 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다.

모든 건물 화재가 같은 방식으로 발생하는 것은 아닙니다. 가연성 물질에 불이 붙으면 온도가 올라가고 불이 커지며 확산됩니다. 연소실의 크기와 특성, 화재 부하, 온도, 산소 농도 등이 연소실의 발달에 영향을 미칩니다.

가장 최근에 ETH Zurich의 토목, 환경 및 지질 공학과의 구조 공학 연구소를 인수한 것은 다양한 화재 시나리오에서 목재 구조물이 어떻게 작동하는지 보여주기 위한 것입니다. 이를 통해 얻은 통찰력은 안전하고 지속 가능한 건축 자재로서 목재의 잠재적 응용을 확대하는 데 도움이 될 것입니다.

건물 개조 조치를 포함하여 화재 시뮬레이션을 위해 특별히 개발된 오븐의 가격은 약 250만 스위스 프랑이며 견고해 보이며 Hönggerberg 캠퍼스의 난방 건물에 보관됩니다. 이 건물은 높이 1미터, 너비 1미터, 길이 거의 1.7미터에 달하는 연소실을 갖춘 강철 대들보로 강화된 금속 큐브로 구성되어 있습니다.

화재 시뮬레이터는 두 개의 긴 측면에 동일한 절반으로 부착된 10개의 가스 버너로 제어됩니다. 오븐을 섭씨 1,400도 이상까지 가열할 수 있습니다. 테스트는 연소실 외부에 있는 여러 대의 카메라로 기록되며, 연소 가스의 구성도 분석할 수 있습니다.

Andrea Frangi는 "오븐의 온도를 3도까지 정확하게 프로그래밍할 수 있으며 용광로의 산소에도 동일한 작업을 수행할 수 있습니다"라고 자랑스럽게 설명합니다. 목재 구성 요소 및 기타 일반적인 건축 자재도 테스트 중에 최대 50톤까지 부담될 수 있습니다. 목재구조물 교수는 화재 시뮬레이터의 조달을 시작했고 그 사양을 결정하는 데 참여했습니다. "화로를 사용하면 다양한 화재 시나리오를 시뮬레이션하고 목재 구조에 미치는 영향을 연구할 수 있습니다."

스위스에서는 목재 건설이 호황을 누리고 있으며 건물도 성장하고 있습니다. 레겐스도르프(Regensdorf), 추크(Zug), 빈터투어(Winterthur), 취리히(Zurich)에서는 높이 75~108m의 목재 고층 건물이 현재 계획되었거나 이미 건설 중에 있습니다. 이것이 가능하다는 사실은 Frangi 그룹이 화재 시뮬레이터를 사용하여 수행한 것과 같이 수십 년에 걸친 연구 작업에도 기인합니다. 목재 구성 요소를 연결하기 위한 새로운 건축 제품과 기술은 점점 더 크고 특이한 건축을 가능하게 합니다.

2004년 이전에는 스위스에서는 목재 구조를 갖춘 2층 건물만 허용되었습니다. 2005년부터 상한선은 6층으로 높아졌고, 2015년부터는 더 이상 상한선이 없어졌습니다. "계획된 고층 건물은 의심할 여지 없이 주력 프로젝트입니다."라고 Frangi는 말합니다. "그러나 목재는 오랫동안 중간 높이 건물의 건축 자재로 자리매김해 왔으며 가격 대비 성능이 좋고 지속 가능성 및 안전성이 뛰어나 매력적입니다."

후자는 놀라운 일이 될 수 있지만 강철 빔은 화재 발생 시 변형되어 불안정해질 수 있지만 목재 건축물은 구조적 무결성을 더 오랫동안 유지할 수 있습니다.

화재 발생 시 목재빔의 지지력은 근본적으로 크기에 따라 결정됩니다. 광선이 타면 시간당 약 4센티미터 정도가 불에 노출된 측면에서 나무에서 숯으로 전환됩니다. 잠재적인 약점은 연결 요소와 구조적 세부 사항입니다. 현대 목재 건축의 잠재적인 적용을 확대하기 위해 Andrea Frangi와 그의 팀은 현실적인 조건에서 구조 목재 요소와 연결부의 연소 거동을 추가로 조사하고자 합니다. "건설 부문은 기후에 해를 끼치는 배출의 큰 부분을 차지합니다. 우리의 연구를 통해 우리는 재생 가능하고 CO2를 절약하는 자원 목재를 건축 자재로 사용하는 데 도움을 줄 수 있습니다."라고 Frangi는 말합니다.