초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
2050 탄소중립 실현을 위해 목재를 활용한 세계 최대 200미터급 목조 대공간 건축물의 재료·환경·설계·시공·유지관리 핵심기술개발 및 실증

◼ 전체 내용
1. 연구기획 개요
○ 전 세계 이상기온과 탄소 배출량의 관계
- 전 세계적으로 기온 상승 등의 이상기후로 인해 막대한 경제적 손실이 발생하고 있으며, 2023년 UNDRR(united nations office for disaster risk reduction)의 의하면 이상기후의 약 75%가 탄소

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
2050 탄소중립 실현을 위해 목재를 활용한 세계 최대 200미터급 목조 대공간 건축물의 재료·환경·설계·시공·유지관리 핵심기술개발 및 실증

◼ 전체 내용
1. 연구기획 개요
○ 전 세계 이상기온과 탄소 배출량의 관계
- 전 세계적으로 기온 상승 등의 이상기후로 인해 막대한 경제적 손실이 발생하고 있으며, 2023년 UNDRR(united nations office for disaster risk reduction)의 의하면 이상기후의 약 75%가 탄소 배출로 인해 야기된다는 연구 결과 소개
○탄소중립(Net-Zero)을 위한 국제사회의 다양한 움직임
- 국제사회는 지구온난화 및 기후변화에 대응하기 위해 유엔기후 변화협약(1992), 교토의정서(1997)를 수립
- 파리협정을 통해 선진국 및 개발도상국 모두 전 세계 기후변화에 포괄적 대응을 수행 중이며, 주요 국가들의 탄소중립 선언과 로드맵 발표가 증가
○ 건설산업에서 탄소중립을 위한 노력의 필요성
- 건설 관련 산업은 전 세계 탄소 배출량 중 총 37%를 차지하고 있어 탄소 배출량 감축을 위한 핵심 산업
- 친환경적이고 내재 에너지가 작은 목재가 기존 재료(철근 콘크리트 구조, 강구조)의 대체재로써 대두되고 있음
○ 목조 건축물 관련 기술적 체계 및 표준화 미흡
- 국내에서도 목조 건축물의 활성화와 국산 목재 활용을 장려하고 있으나 주요 목조재료는 해외에 의존하고 있으며, 기존의 전통적인 구조 시스템인 철근콘크리트조 또는 철골조에 비해 초보적 단계에 머물고 있음
○ 최초 200미터급 목조 대공간 건축물의 탄소 감소 효과의 실증
- 목조 건축물 관련 기술 선진국은 이미 180미터급 목조 대공간 건축물을 시공하여 목조 건축물의 활성화 및 탄소 감축 효과를 실증
2. 연구 대상 국내외 현황 및 전망
① 국내외 정책 동향
○ 국가적 차원에서의 목조 공공건축물 의무화
- 일본은 1990년대 중반부터 목재를 활용한 도시재생을 시도하고 있으며, 「공공건물에서 목재 이용 촉진에 관한 법률」을 제정하여 공공건축물에 목재 사용을 의무화하고 있음. 2021년 공공건축물의 목조화율은 2년 연속 90%에 달성
- 세계 최대 목재 생산국인 캐나다는 2009년 「목재 우선법」을 제정하여 공공건축물에 목조를 우선으로 고려하도록 명시하고 있으며, 이에 필요한 건축법 개정과 기술개발을 정부가 적극적으로 지원하고 있음
- 미국은 2018년 「목재혁신법안」을 제정하여 대형 목재에 대한 연구개발을 장려하고 대형 목조건축에 대한 교육을 통한 기술지원을 하고 있음. 또한, 뉴욕, 덴버 등과 같은 주요 도시에서는 건축 규정 자체를 수정하여 목조 건축물의 활성화를 촉진하고 있음
- 유럽연합(EU)은 1조 유로를 투자하여 유럽을 탄소중립 대륙으로 전활할 계획이며, 2050년까지 탄소중립 목표 달성에 목조건축의 기여도를 논의하고 있음. 또한 프랑스, 독일, 네덜란드 등은 지속 가능한 목재 사용을 확대하여 공공건축물과 주택에 적용하고 있으며, 각국은 관련 정책과 협정을 통해 탄소중립 목표를 추진 중임
○ 목조 건축물 장려를 위한 국내 정부의 노력
- 국내 정부는 2013년 ｢탄소흡수원법｣, ｢목재이용법｣ 제정을 통해 목조 건축물과 국산 목재 사용을 증진. 또한, 2020년 ｢건축물 구조기준 규칙｣의 목구조 건축에 대한 규모 제한 조항을 삭제하는 등 목조 건축물을 장려하고 있음
- 2021년 ｢국토교통 2050 탄소중립 로드맵｣을 발표하여 건물 부문에서 2018년 대비 2030년 32.8% 감축, 2050년 88.1% 감축을 목표로 하고 있음
② 국내외 시장 동향
○ 전 세계 목조건축 시장의 성장 예상
- Allied market research(2022)에 따르면 전 세계 목조건축 시장 규모는 2021년(857.1백만 달러)부터 2031년(1,542.2백만 달러)까지 연평균 6.0% 성장을 전망하고 있음
- 2021년부터 2031년까지 미국은 연평균 5.4%, 캐나다는 연평균 6.2%, 유럽은 연평균 4.5%, 일본은 연평균 2.4%의 성장률을 보일 것으로 예상
○ 국내 목조건축 시장 전망
- 국내 목조 건축물은 2014년부터 증가하는 양상을 보였으나, COVID19 등의 영향으로 규모가 축소되고 있음. 하지만 2011년 대비, 신규건축 시장은 6.5% 감소했지만, 목조건축 시장은 오히려 15.8% 증가하여 점진적으로 성장할 것으로 전망
- 2021년 목조주택 시장 규모는 ｢목조주택시장 분석 보고서 (2021)｣을 참고하여 평균 평당 금액을 600만 원으로 가정 하였으며, 1조 5천억원으로 추정
③ 국내외 기술 동향
○ 기술 선진국의 대공간 목조 건축물 건설 활성화
- 목조 대공간 건축물은 목재 산업이 활발하게 시행되고 있는 유럽, 미국, 일본, 캐나다 등을 중심으로 분포하고 있으며, 목재 및 활용 기술 관련 기술 선진국 그룹을 형성하고 있음
- 세계 최대 목조 대공간 건축물은 일본의 오다테 쥬카이 돔이며, 자국의 목재와 기술을 이용하여 건립하였음
- 기술 선진국은 1960년대 중반부터 목조 대공간 건축물 기술개발이 시작되었으며, 현재까지 대부분 50미터급, 100미터급, 180미터급 등의 중·대규모의 체육시설에 적용되고 있음
○ 국내 목조 대공간 건축물 관련 기술력 미흡
- 국내 목조 대공간 건축물은 2022년 경주 금관총 지붕 구조물 (경간 28.6m)가 유일하며, 대부분 저층 목조 빌딩형 건축물 또는 한옥 구조물의 기술개발이 수행되고 있음
- 국내 목조 건축물 관련 기술은 미흡한 단계이므로 유럽, 미국, 일본과 같은 기술 선진국이 보유한 선진 기술을 벤치마킹하여 국내 자체의 기술개발 및 기술 고도화가 요구됨
④ 국내외 특허 및 논문 동향
○ 목조 대공간 건축물 건설 기술 관련 특허 248건
- 1974년 첫 출원을 시작으로 2000년도 중반까지 비교적 출원이 활발하였으나, 최근에는 다소 감소하는 경향을 보이고 있음. 하지만 기존 재료에 비해 낮은 탄소 배출량으로 목조 건축물에 관한 관심과 수요가 증가할 것으로 전망
- 248건의 특허 중 미국은 47%(117건), 일본은 30%(73건)를 차지했으며, 한국은 8%(8건)를 차지하고 있음. 1980년대 중반까지는 미국이 출원을 주도하였으며, 2000년대 중반까지는 일본이 주도하고 있음
○ 목조 건축물 관련 논문 3,041건
- 중국(689건), 미국(419건), 캐나다(334건), 이탈리아(262건) 순서로 많은 논문을 보유하고 있으며, 한국은 96건으로 15등에 순위 됨
- 2011년을 기점으로 관련 논문 및 인용 수가 점진적으로 증가하는 양상을 보여 목조 건축물 및 구조용 목재에 관한 연구자들의 관심이 증가하고 있는 것으로 판단됨
- 국내 논문은 국외 현황과 달리 오히려 감소하는 추세여서 목조 건축물 및 구조용 목재에 관해 연구자의 관심이 부족한 것으로 조사됨
3. 연구기획 필요성
○ 목조건축 관련 기술 선진국에 비해 낮은 기술성숙도
- 목조 건축물의 높이 규정을 폐지하여 5층 이상의 목조 건축물 건축이 가능하게 되었지만, 층수별 별도의 내화 기준 및 주택법 따른 충격음 성능 기준에 따른 바닥구조 제한 등에 대한 추가적인 검토가 필요함. 특히, 목조 대공간 건축물 건설 기술은 아직 초보적 단계로 파악됨
○ 국내 목조건축 활성화를 통한 친환경 산업시장 창출 및 확대
- 국내 목조건축 산업은 시장 수요부족에 따른 목재 산업의 위축 및 이에 따른 가격 경쟁력 하락, 신기술의 부족 등으로 이어지는 악순환이 지속되고 있음. 따라서, 국가적 차원에서의 목조 건축물 활성화를 위한 노력이 필요함
○ 목조 대공간 건축물의 활성화
- 국내에서 수행된 목조 건축물 관련 사업은 대부분 목조 빌딩형 건축물 또는 한옥에 초점이 맞춰져 있으므로 개발된 기술을 목조 대공간 건축물에 적용하기 어려움
- 목조 대공간 건축물 건설 기술개발은 기술적 및 경제적으로 고부가가치 산업으로서, 정부와 지방자치단체가 국민을 위한 체육 및 다용도 문화시설로 목조 대공간 건축물 사용 활성화를 유도할 수 있으며, 정부와 공공의 목조건축 사용은 목조 재료 산업 및 그와 관련한 우수 인력양성 등 다양한 산업적 시너지 효과가 발생하리라 판단함

◼ 1단계
❏ 목표
2050 탄소중립 실현을 위해 목재를 활용한 세계 최대 200미터급 목조 대공간 건축물의 재료･환경･설계･시공･유지관리 핵심기술개발 및 실증
❏ 내용
○ 국내･외 트렌드 분석 및 환경변화 분석을 통한 미래 이슈 도출과 사업추진 방향 및 기술 대안의 타당성 제시
- 목조 대공간 건축물 관련 연구 기술개발 성과 분석 및 본 과제와의 차별화 및 연계 방안 제시
- 국내･외 기술개발 현황 및 국내 인프라 현황 분석과 개발 기술에 대한 국내 수요처의 의견수렴 및 시장 요구사항 분석
- 기존 기술 수준 및 현황 등의 분석 결과를 기반으로 해당 기술개발 가능성에 대한 심층 검토
- 정부정책과의관련성및연계성분석과미래이슈및니즈와의부합성검토
○ 기술개발사업 목표 및 연구내용 설정과 연구개발 후보 과제 우선순위 도출을 통한 과제 카드 작성
- 비전 및 목표 제시와 기술 예측･수요･SWOT 분석 등을 통한 중점분야 도출 및 전략 방향 정립
- 중점 추진 분야별 연구개발 후보 과제 설정 및 우선순위 도출과 기술개발의 시급성･진보성･파급효과 및 경제적 효과를 고려한 과제 도출
- 과제 간 연계 및 중복 여부 등 종합 검토와 후보 과제별 기술유형, 성과 유형 제시
○ 연구 목표 및 범위, 세부 과제 및 연구내용 설정과 활용방안 및 실용화 추진방안 제시
- 구체적인 연구 목표 및 연구 범위 설정과 세부 과제의 연차별･ 단계별 기술개발 로드맵 제시
- 개발 기술의 TRL 및 핵심기술 요소 설정 및 과제 구성에 따른 인력투입계획 및 소요 예산 산정
- 국가 전략적 중요성, 상위계획과의 부합성, 연구개발 추진상의 위험요인과 대응 방안 검토
- 기존 연구개발과의 중복성, 기술개발 계획의 우수성, 기술 수준 및 개발 성공 가능성 검토와 경제성 분석, 경제･사회적 파급효과, 과학 기술적 파급효과 검토
- 본 과제 공모를 위한 RFP 작성 및 전략계획서 작성

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
[정책적 파급효과]
○ 2050 탄소중립 실현을 위한 목조 건축물 분야 탄소 감축목표 달성
- 탄소저장고이며, 내재 에너지가 낮은 목재의 활용을 통한 목조건축의 확산과 건설 분야에서의 탄소중립 2050 목표 달성에 기여
- 국가 에너지 관련 정책 및 제로 에너지 건축 보급 및 확산에 이바지 할 수 있으며, 탄소제로 목조 대공간 건축물 구현을 통한 제도적·정책적 기반 마련
○ 대공간 목조 건축물의 제도적, 정책적 기반 강화
- 목조 구조물의 안전성과 내구성에 대한 규제 강화 및 기준 수립의 기반을 다지고 이를 통한 건축 시장에 목조 건축물의 안전성 인식 제고
- 목조 대공간 건축물을 장려하기 위한 세제 우대, 건축규제의 수정 및 적용 등의 정책적 장치 도입 가능성
[사회적 파급효과]
○ 지속 가능한 친환경 국가 이미지 향상
- 자연 친화적인 목조 건축물의 도입을 통한 도시 미관 향상과 다양한 산업 및 경제 부문에서 긍정적인 영향으로 미래 세대에게 지속 가능한 발전의 모범 사례 제공
- 탄소중립 실현 할 수 있는 건축물로의 전환을 통해 국가 이미지 제고와 친환경 건축 활성화 및 자연형 산업으로 성장 가능
○ 세계 최대 목조 대공간 건축물을 통한 탄소중립 건축물에 대한 사회적 인식 제고
- 국내 기술을 이용한 목조 대공간 건축물 실증을 통한 목조건축에 대한 부정적 인식 개선과 목조 건축물에 관한 연구 성과확산을 통한 관련 분야의 전문가 양성 및 일반인의 이해도 향상
[기술적 파급효과]
가능하며, 친환경 건축 자재와 기술의 수요 등 관련 산업의 성장 촉진
- 국산 목재의 대형 수요 창출을 통한 국내 임산 자원의 고부가가치화 및 CLT 및 GLT 공학목재 부재 건축물 사용 활성화
- 수입에 의존하는 구조용 목재를 국산재로 대체함으로써 해외사장 목재 가격 변동에 따른 내수시장 영향 감소

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 제출문 ... 4
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 10
• 1장. 기획연구과제의 개요 ... 14
• 1절. 기획연구과제의 정의 및 범위 ... 14
• 1. 기획연구과제의 정의 ... 14
• 2. 기획연구과제의 적용 범위 ... 17
• 2절. 추진배경 및 필요성 ... 18
• 1. 추진배경 및 필요성 ... 18
• 2. 사업추진의 시급성 ... 24
• 3절. 기획 추진체계 ... 25
• 1. 수행 체계 ... 25
• 2. 추진 절차 ... 26
• 3. 추진 경과 및 내용 ... 35
• 2장. 기획연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 45
• 1절. 정책적 환경분석 ... 45
• 1. 국외 정책 동향 ... 45
• 2. 국내 정책 동향 ... 48
• 3. 결론 및 시사점 ... 54
• 2절. 경제적 환경분석 ... 55
• 1. 국외 시장현황 및 전망 ... 55
• 2. 국내 시장현황 및 전망 ... 62
• 3. 결론 및 시사점 ... 67
• 3절. 기술적 환경분석 ... 68
• 1. 국외 기술 동향 ... 68
• 2. 국내 기술 동향 ... 104
• 3. 결론 및 시사점 ... 113
• 4절. 특허 및 연구 환경분석 ... 114
• 1. 특허 환경분석 ... 114
• 2. 연구 환경분석 ... 127
• 3. 논문 환경분석 ... 135
• 4. 결론 및 시사점 ... 150
• 5절. 국내 인프라 환경분석 ... 152
• 1. 연구기관 현황 ... 152
• 2. 산업체 현황 ... 157
• 3. 목조건축 교육 현황 ... 161
• 4. 국내 산림자원 현황 ... 163
• 5. 대공간 건축물 현황 (리모델링 관점) ... 169
• 6. 결론 및 시사점 ... 172
• 6절. 종합분석 ... 173
• 1. SWOT 분석 ... 173
• 2. SWOT 분석을 통한 전략 도출 ... 174
• 3장. 신규 연구개발과제 구성 및 추진전략 ... 175
• 1절. 비전 및 목표 ... 175
• 2절. 연구개발과제 구성 ... 176
• 1. 전문가 의견 조사 ... 176
• 2. 기술수요조사 ... 177
• 3. 연구개발과제 도출 ... 210
• 3절. 핵심기술요소(CTE) 선정 및 기술성숙도(TRL) 목표 ... 212
• 1. 핵심기술요소(CTE) 후보 기술 선정 ... 214
• 2. 핵심기술요소(CTE) 선정 ... 217
• 3. 기술성숙도(TRL) 단계별 목표 ... 221
• 4. 단위 연구개발과제 도출 ... 222
• 4절. 세부과제별 주요 내용 및 추진전략 ... 223
• 1. 세부과제별 주요 내용 ... 223
• 2. 예상 성과 및 목표 수준 ... 231
• 3. 세부과제별 연계도 ... 235
• 5절. 세부 및 연차별 기술로드맵 ... 236
• 6절. 연구수행체계 제안 ... 241
• 1. 연구수행체계 구성 개요 ... 241
• 2. 연구수행 추진 절차 ... 243
• 7절. 성과의 활용방안 ... 244
• 4장. 인력투입계획 및 소요 예산 산정 ... 246
• 1절. 연구 일정에 따른 인력투입계획 ... 246
• 1. 전체사업 인력투입계획 ... 246
• 2. 세부과제별 인력투입 ... 247
• 2절. 소요예산 산정 ... 249
• 1. 예산 산정방법 ... 249
• 2. 전체사업 소요예산 ... 250
• 3. 세부과제별 소요예산 ... 251
• 5장. 파급효과 ... 255
• 1절. 정책적 파급효과 ... 255
• 2절. 사회적 파급효과 ... 256
• 3절. 기술적 파급효과 ... 256
• 4절. 경제적 파급효과 ... 257
• 6장. 사전타당성 검토 ... 258
• 1절. 정책적 타당성 ... 258
• 1. 국가계획 부합성 ... 258
• 2. 정부 관련부처 사업추진 의지 ... 259
• 2절. 기술적 타당성 ... 262
• 1. 문제 및 이슈 도출의 적절성 ... 262
• 2. 기술개발 계획의 적절성 ... 263
• 3. 추진전략의 적절성 ... 273
• 3절. 경제적 타당성 ... 274
• 1. 경제성 분석 방법 ... 274
• 2. 분석 결과 ... 276
• 4절. 참여의향서 ... 277
• 7장. 과제 제안요구서(RFP) ... 280
• 8장. 전략계획서 ... 292
• 9장. 참고문헌 ... 321
• 끝페이지 ... 324