2050년 탄소중립 목표 달성을 위해 건축 분야에서는 에너지 소비 절감과 온실가스 배출 저감이 필수적입니다. 본 연구실은 이러한 시대적 요구에 부응하여, 친환경적이고 지속가능한 건축 신소재 및 자재 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 목재와 같은 바이오 기반 자재의 활용을 통해 기존의 콘크리트나 철강 등 고탄소 배출 자재를 대체하고자 하며, 이를 통해 건축물의 전체 생애주기에서 발생하는 탄소 배출량을 획기적으로 줄이는 방안을 모색하고 있습니다. 연구실에서는 상변화물질(PCM), 바이오차, 고단열/고축열 외피 시스템 등 다양한 첨단 소재를 건축자재에 적용하여 에너지 효율을 극대화하고 있습니다. 예를 들어, 상변화물질을 적용한 복합 목재나 석고보드는 실내 온도 변화에 따른 열 저장 및 방출 특성을 활용해 냉난방 에너지 사용량을 줄일 수 있습니다. 또한, 바이오차를 첨가한 복합재는 PCM의 누출 문제를 해결하고, 내구성과 열적 안정성을 높여 건축물의 장기적인 에너지 성능 향상에 기여합니다. 이러한 신소재 및 자재 개발은 실험실 수준의 물성 평가를 넘어 실제 건축물에 적용하여 실내 환경 개선, 에너지 절감, 탄소저감 효과를 검증하고 있습니다. 나아가, 국내외 다양한 기후 조건과 건축 유형에 맞는 최적의 자재 조합과 설계 기준을 제시함으로써, 미래 친환경 건축의 표준을 선도하고 있습니다.

구조용 목재인 Cross-Laminated Timber(CLT)는 우수한 탄소 저장 능력과 단열 성능, 그리고 경량 구조의 장점을 바탕으로 최근 친환경 건축의 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 CLT의 열적·구조적 성능을 극대화하기 위한 상변화물질(PCM) 및 바이오차 복합화 기술, 다양한 코어층 재료 적용, 외단열 시스템 등 첨단 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 CLT 건축물의 에너지 효율을 높이고, 실내 환경의 쾌적성을 향상시키는 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 노후 건축물의 목질화 그린 리모델링을 통해 기존 건축물의 에너지 성능을 획기적으로 개선하고, 실내공기질 및 거주환경을 향상시키는 다양한 솔루션을 제시하고 있습니다. 예를 들어, 폐교나 근현대 교육시설 등 역사적 가치가 있는 건물에 대해, 원형 보존과 에너지 성능 개선을 동시에 달성할 수 있는 리트로핏 패키지 기술을 적용하여, 에너지 사용량과 탄소 배출량을 대폭 줄이는 성과를 거두고 있습니다. 이와 더불어, CLT 및 목질화 리모델링 기술의 실효성을 검증하기 위해 다양한 실험 및 시뮬레이션, 현장 적용 사례 연구를 병행하고 있습니다. 이를 통해 국내외 다양한 기후와 용도에 적합한 최적의 목구조 및 리모델링 방안을 제시하며, 미래형 저탄소·고효율 건축물 구현에 앞장서고 있습니다.

상변화물질(PCM)은 일정 온도에서 열을 저장하거나 방출하는 특성을 가지고 있어, 건축물의 냉난방 부하를 줄이고 실내 온도 변동을 완화하는 데 매우 효과적입니다. 본 연구실은 PCM을 다양한 건축자재(석고보드, 콘크리트, 목재 등)와 결합하여, 고효율 축열 시스템을 개발하고 있습니다. 특히, PCM의 누출 문제와 열전도성 한계를 극복하기 위해 바이오차, 나노소재, 금속유기골격체(MOF) 등 첨단 소재를 복합화하는 연구를 활발히 진행 중입니다. PCM 복합재는 건물 외피, 바닥난방 시스템, 내장재 등 다양한 부위에 적용되어, 계절과 기후에 따라 최적의 에너지 절감 효과를 발휘합니다. 예를 들어, PCM이 적용된 외단열 시스템은 여름철에는 태양열을 흡수하여 실내 온도 상승을 억제하고, 겨울철에는 저장된 열을 방출하여 난방 에너지 사용을 줄입니다. 또한, 바이오 기반 복합재는 친환경성과 경제성을 동시에 확보할 수 있어, 지속가능한 건축자재로서의 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 실험실 내 물성 평가뿐만 아니라, 실제 건축물 적용 및 에너지 시뮬레이션을 통해 실효성을 검증하고 있습니다. 나아가, PCM 및 바이오 복합재의 최적 설계와 적용 방안을 제시함으로써, 국내외 건축물의 에너지 효율 향상과 탄소중립 실현에 기여하고 있습니다.