또한 하중 지지부, 연소 정지층, 연소층의 3층 구조로 되어있는 내화집성재라는 것도 개발되어 있는데 이것은 화재시 연소층이 탄화되어 숯으로 바뀌게 됨으로써 연소의 진행을 막게 되고 연소 정지층이 연소부의 열을 흡수함으로써 불이 꺼질수 있도록 되어 있다(그림 1의 A). 이는 화재시 물을 끼얹게 되면 물이 증발하면서 열을 빼앗아 가기 때문에 불이 꺼지게 된다는 점에 착안한 것인데 내화집성재에서는 물 대신 열용량이 큰 목재를 연소면에 밀착시켜 열을 흡수하도록 함으로써 불이 꺼지도록 하는 방법을 적용시킨 것으로 1시간 내화 성능을 확보하고 있다.
무게 기준으로 집성재의 가격은 제재목보다 항상 2∼3배 정도 비싸다. 이런 비용 차이는 여러 이유 때문에 생기게 된다. 가장 큰 이유로는 구조용 집성재 제조에 쓰이는 원료 목재의 가격이 비싸기 때문이다. 원료가 되는 제재목은 대패에 의한 면삭 가공 공장으로부터 집성재 제조 공장으로 운반되어야 하기 때문에 운반비용이 추가된다. 규격화된 치수의 집성재인 경우 자동화 생산 공정으로 인해 가격이 떨어지게 된다. 집성재 제조에 사용되는 구조용 접착제는 가장 비싼 접착제에 속하며 비교적 많은 양을 도부해 주어야 한다. 특수한 곳에 사용하기 위한 집성재의 생산 비용은 더 들게 된다. 초기 가격면에서 불리함에도 불구하고 집성재는 여러 장점들은 지니고 있다. 설계가 자유롭고 온화하게 보이며 환경적으로 건전하고 용도가 다양하기 때문에 제재목 뿐만 아니라 콘크리트나 강철과 같은 구조용 제품과도 경쟁력이 있다.
건축용 재료로써의 집성재 장점을 요약해 보면 옹이 등처럼 구조상 결점이 되는 부분을 제거하거나 제한 또는 분산시켜 제조하기 때문에 강도와 강성의 변이가 적은 신뢰성있는 재료가 얻어질수 있고 라미나가 건조후 접착되기 때문에 사용중 건조에 따른 박리, 할렬, 틀어짐, 치수 변동 등이 적을 뿐만 아니라 가공 정밀도가 양호하며 라미나의 구성에 따라 다양한 강도 뿐만 아니라 사용 목적에 어울리는 대단면과 무한정한 길이 또는 아치 등과 같은 자유로운 형상을 지니는 것이 소경재로부터 얻어질 수 있다는 것을 들 수 있다.
이런 장점 덕분에 집성재의 사용을 통해 장대한 구조물이 목조로 지어질 수 있게 되었다. 예를 들면, 세계에서 가장 큰 목조 집성재 돔 건물 중의 하나인 지간거리 160m(530ft), 중앙부 높이 33m(110ft) 정도 되는 타코마돔(Tacoma dome)이 1911년 미국 워싱턴주에 건축되었으며 1934년 독일 바이에른주(Bayern, 정식으로는 주가 아니라 공화국이지만)의 수도인 뮌헨(Munchen) 교외의 이스마닝(Ismaning)에 높이 164m인 방송탑이 세워졌다. 특히, 제2차 세계대전 이후에는 학교, 도서관, 체육관, 교회 등이 계속 집성재로 지어졌으며 1972년 뮌헨 하계올림픽 경기장은 마치 집성재 건축물의 박람회 양상을 띠고 있었다. 바이에른주의 에씽(Essing)에서 마인-도나우(Main-Donau) 운하를 가로지르는 길이 192m인 다리가 집성재로 만들어졌던 것처럼 아름다운 경관과 잘 어울리기 위해서는 목조가 바람직하다.
일본의 경우 구조물로써는 1951년 도쿄도의 삼림기념관에 원호상의 아치가 사용되었던 것이 최초였다. 상업적으로는 1952년 미츠이(三井)목재공업이 지간거리 11m인 산형(山形) 3힌지 아치(3-hinged arch)를 제조해 자기 회사의 창고에 사용한 다음 집성재의 공업적인 생산에 착수했는데 그후 이런 아치는 체육관, 교회, 공장 등에 사용되기 시작해 1999년까지 약 1,000동 이상이 각지에서 세워지게 되었다. 그중에서도 유명한 것은 1998년 나가노(長野)에서 개최된 동계올림픽 주경기장인데 지간거리 80m인 지붕 구조에 낙엽송 집성재가 약 7,000본 사용되었다. 2004년에는 지붕 구조에 삼나무 집성재를 약 7,400본 사용한 단층 아치구조로써 지간거리 100m를 넘는 코노하나돔(木の花ホーム)이 미야자키현(宮崎懸)에 세워졌으며 현재에는 교토에 지상 72층, 지하 4층, 높이 339m인 목조 초고층 빌딩(日滿里樓, ひまりろう, Tower of Himari)까지도 설계되어 있을 정도이다(그림 2).
<다음호에 계속됩니다.>
국민대학교 임산생명공학과 엄영근 교수