[Canada Wood Korea] NLT 데모 프로젝트

l 국내 최초 l

진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트 NLT(Nail-Laminated Timber) Industrialized Wood Construction Demo Project 발 주 처 I Jinju City

진주 문산읍 주민자치센터

건축 설계 I bold Architects 구조 설계 I HausTEC 목조 시공 I NeedHaus

건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 개정 2020년 11월 9일, 국토교통부는 건축구조기준(KDS 41 33 01 목구조 일반사항) 일부를 개정 고시 하였습니다. 이번 개정 고시에 따라 ‘목구조 건축물의 규모 제한(높이와 연면적) 규정’이 삭제되었습니다. 즉, 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 제9조의 3, 1항이 삭제된 것입니다.

1. 개정이유

2. 주요내용

고성능 목조 자재 개발(`17년) 등으로 대형 목구조건축물의

가. 목구조건축물의 규모 제한 폐지(현행 제9조의 3제 1항 삭제)

건축이 가능해짐에 따라, 종전에 목구조건축물의 구조안전성을 고려하여

1) 목구조건축물에 대해 지붕높이 18m 이하,

건축규모를 제한하던 것을 폐지하여 그간 소규모 목구조주택에 국한되던

처마높이 15m 이하 및 연면적 3,000㎡ 이하 등으로

목조건축 시장을 선진국과 같이 대형 목조건축으로의 시장 확대를

규모를 제한하던 것을, 구조용 집성재(CLT) 등 고성능 목조 자재가

도모함과 동시에 건물부문 온실가스 감축 효과가 우수한

개발되는 등 여건 변화에 맞추어 규모 제한을 폐지함.

친환경 목조건축을 보다 활성화하고자 함.

Contents

2. NLT 개요

4. 진주 프로젝트 NLT 제작

6. NLT 참고문헌

2-1 NLT의 구조 및 내화성능

4-1 프로젝트 스케줄

6-1 NLT 디자인 시공가이드

2-2 NLT 제조 일반

4-2 NLT 자재

6-2 NLT 프로젝트 해외사례

2-3 NLT 현장설치 결속방법

4-3 NLT 공장제작 4-4 NLT 현장조립

1

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3

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6

1. 공공프로젝트와 목구조

3. 진주 프로젝트 NLT 구조

5. 진주 프로젝트 탄소절감

1-1 국내 최초의 NLT 공공건물

3-1 목구조 일반사항

5-1 목재 사용과 기후변화

1-2 공공건물의 목구조

3-2 철골+NLT 지붕패널 접합 상세

5-2 진주 NLT 프로젝트 탄소절감 효과

1-3 건축계획

3-3 경량목조벽+NLT 지붕패널 접합 상세 3-4 NLT+NLT 지붕패널 접합 상세 3-5 NLT 지붕패널 개구부 상세

진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

1. 공공프로젝트와 목구조 1-1 국내 최초의 NLT 공공건물 주민자치센터는 교육, 회의 등 기능뿐만아니라 주민이 편하게 오가면서 마주보고 앉아 담소를 나눌 수 있는 소통의 공간입니다. 누구에게나 열려있으며 심적이 부담이 없어야 합니다.

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

1. 공공프로젝트와 목구조 1-2 공공건물의 목구조 목구조는 노후화된 건물의 증축 및 리모델링 시 추가 하중을 줄일 수 있고, 소규모 별동 증축 시 부지 내 건물을 이용하면 시공 가능한 적정 공법입니다.

저탄소, 저에너지 목재의 활용은 탄소 발생량을 저감하고, 단열성능을 높여 에너지 절감 효과가 좋습니다. 경제성과 가변성 목구조는 자중을 줄여 경제적이며 빠르게 변하는 이용자의 요구에 대응하기 적합한 가변성을 지닙니다. 친환경의 성능과 인상 실내에서 목재 사용은 심리적 안정감을 높여주며, 수분함수율, 흡음률 및 열저항성이 높은 목재는 쾌적한 실내환경 조성이 가능합니다. 구법에 대한 직관적 이해 노출된 구조재는 구조에 대한 직관적인 이해를 돕습니다. 일관된 경사지붕의 형태에도 불구하고 필요에 따라 보강된 인장재와 압축부재는 보다 깊이 있는 물리적 구현을 드러내고, 대공간을 휴먼스케일로 바꿔줄 수 있습니다.

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

1. 공공프로젝트와 목구조 1-3 건축계획 문산읍 주민자치센터는 노후됐지만 지역사회의 지리적 중심에 위치해 있어 지역공동체 사회에 활용될 가치가 높은 장점이 있습니다. 문산읍 사무소 내 위치한 보건지소를 포함하여 인근에 위치한 마을 경로회관, 마을 문화회관 등 주민 이용시설이 밀집한 공간으로 새로운 주민자치센터 어울마당은 그 중심에 위치하여 지역 공동체의 거점공간이 될 것입니다. 새롭게 조성될 주민자치센터 어울마당은 지역사회의 지리적 거점을 충분히 활용한 주민자치의 플랫폼이 되어야 할 것입니다.

①

②

③

④

기존 배치 분석

주차 정리

마당 형성

내•외부 프로그램 연계

읍사무소

보건지소

읍사무소

보건지소

읍사무소

보건지소

읍사무소

보건지소

주차장 어울마당 주차장

주차장

주차장

보행로와 차량 통로가 구분 없이 혼 재되어 있어

기존 수목의 보존하며 주차 대수의 변동이 거의 없이

대상지와 생활가로가 만나는 지점에 기존의 담장을

보행전용공간인 어울마당은 보행로인 동시에

보행환경이 열악하다. 대부분의 옥외공간이 주차장으로

(48대 ⇢ 43대) 주차공간을 효율적으로 마련한다.

제거하고 어울마당을 형성합니다.

다목적실, 주민소통 카페와 연계한 주민 휴게공간으로

사용되고 있어 주민을 위한 야외공간이 전무합니다.

동시에 보행전용 통행로를 확보합니다.

이용되어집니다.

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

2. NLT 개요 2-1 NLT의 구조 및 내화성능 NLT의 구조 Nail-Laminated Timber(못접합 구조용 집성판)는 건축용 구조재를 사용 못으로 접합해 제작된 지붕 및 바닥용 구조용 집성판으로 이미 150년 전부터 널리 사용되어 왔으며, 벽체로도 사용이 가능합니다. 패널 제작에 특별한 설비를 필요로 하지 않아 Cross Laminated Timber(구조용 집성판)에 비해 가격이 저렴하고 제작이 간편합니다. 캐나다와 미국의 건축법(NBCC/IBC)에서 건축용 구조재로 인가를 받았으며, 지붕재의 경우 64mm 이상, 바닥재의 경우 89mm 이상의 단단히 결속된 부재는 별도의 보강 없이도 사용이 가능할 만큼 구조적 강성이 뛰어납니다. [출처 Think Wood]

NLT의 내화성능 2020년 7월, 캐나다우드 일본 사무소는 일본의 국토교통성(Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism)으로부터 NLT 바닥과 지붕에 대한 내화구조 인증서를 획득했습니다. 이번 인증시험을 통해서 NLT 바닥 구조는 1시간 내화성능을, NLT 지붕구조는 30분 내화성능을 발휘하는데 아무런 문제가 없음이 확인되었습니다.

[출처 Canada Wood Japan]

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

2. NLT 개요 2-2 NLT의 제조 일반 NLT는 Nail - Laminated Timber의 약어로 규격재를 장변축 방향으로 못 등의 철물을 이용한 기계적인 결속을 통해 일반 패널보다 사이즈가 큰 단일부재로 만든 것입니다. 적층하는 방법에 따라 다양한 패턴 - 균일배치 Uniform Depth Cross Section, 교차배치 Alternative Staggered Depth Cross Section 등의 패널을 만들 수 있습니다.

NLT는 대량생산이 가능한 부재로 제재목 및 OSB, 합판 등을 건축재료로 사용하여 특별한 설비 없이도 공장 생산 및 현장 제작이 가능합니다.

NLT 패널을 구성할 제재목은 패널의 용도에 따라 등급과 수종을 선정하며, 6미터가 넘는 패널 스팬은 핑거조인트 finger - jointing 방법을 통해 원하는 스팬으로 조합이 가능합니다.

NLT 패널은 공장화 생산 및 현장 제작이 가능한 만큼 부재의 생산과 운송, 시공을 유기적으로 연계했을 때 건축비를 획기적으로 절감할 수 있습니다. 이를 위해 자재의 정시 운송, 또 시공 순서에 따른 현장에서의 올바른 자재 분류 및 관리가 필수적으로 이루어져야 합니다.

NLT 조립패턴

[출처 StructureCraft]

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

2. NLT 개요 2-3 NLT의 현장설치 결속방법 NLT는 규격재를 장변끼리 맞대어 못으로 결속하여 단일 부재로 만들어진 제품입니다. 구조적인 특성상 스팬이 폭방향으로 선형 확장됩니다. 따라서 설계 단계에서 부재의 배치에 주의를 기울여야 합니다. 기둥에 의한 집중 하중이 발생하는 것을 피하기 위해 철물이나 보를 사용해서 패널 면에 발생하는 하중을 분산하여 시공하게 됩니다.

NLT는 시공상의 편리성과 다양한 형태의 바닥 및 지붕 구조의 성형이 가능한 장점 때문에 현대 건축에서 기능과 미적인 요구를 동시에 충족시키며 다양하게 활용되고 있습니다.

NLT 패널의 지점 연결

[출처 StructureCraft]

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-1 목구조 일반사항 1. 모든 규격목재와 구조 연결부재는 제조사의 기준사항을 준수하여 시공하여야 한다.

4. 연결철물 - 모든 긴결 스크류는 심슨스트롱타이 제품으로 한다. 타사 제품으로 하는 경우 동등 성능을

2. 규격재는 SPF NO2 등급 이상을 사용하며, OSB 벽덮개 및 지붕덮개의 두께는 11MM이다.

OSB 합판의 성능은 KS F 3113 1급 2등급 이상, 함수율 15% 이하이어야 한다.

가져야 하며 건축사 / 구조기술사의 검토 / 허가를 받아야 한다.

- 모든 못은 일반 못 (COMMON NAIL)을 사용한다.

- 앵커볼트를 포함하여, 모든 볼트는 한국 KS B 1016 과 미국 ASTMA307 기준을 충족시키며,

3. 경량벽체, 내력벽, 벽덮개, 지붕덮개 및 NLT 지붕 패널에 사용되는 못은

허용 항복강도 Fy 300 MPa 이상이어야 한다.

일반 못(common nail) 8D X 64MM 길이 이상이며, KS 4537 기준을 충족시켜야 한다.

- 모든 볼트는 적합한 너트와 와셔를 같이 사용하여 시공한다.

전단벽을 제외한 모든 내력벽 벽덮개 단부 / 이음부 (EDGE / BOUNDARY)에서 못 간격은

- 볼트의 최소 직경은 12mm이며, 도면에 상세 표기된 경우에에는 해당 직경의 볼트를 사용한다.

150MM 이며, 중간부위에서 스터드 긴결 못 간격은 300MM 이다.

- 관통 볼트의 경우, 해당 철판의 볼트 직경을 볼트 직경보다 2mm 크게 한다.

재한규정이 없는 경우 일반적으로, 지붕 OSB 바닥덮개의 못 간격은 벽덮개 간격과 동일하며,

- 모든 철판 (plate)은 허용 항복강도 Fy 300MPa 이상이어야 한다.

일반 못 10D X 76MM 를 사용한다.

- 모든 홀드다운 연결 부재는 심슨스트롱타이 제품이거나 동등한 성능을 가진 회사 제품을 사용한다.

NLT 지붕 패널 (패널 상부 부착 11mm OSB 덮개 포함)의 못 사이즈 / 길이 / 간격은,

- 본 도면 상세도에서 지정하는 못 박기 디테일이 없는 경우, 일반 못 박기 (크기, 길이, 직경, 간격)는,

NLT 패널 상세 도면에 따른다. * 전단벽에 사용하는 못은 10D X 76MM 이며, 못의 위치, 간격 등 시공 상세는 도면 S0.1에 따른다.

KDS 41 33 07 목구조 경골목구조 기준의 표1.3-7 못 박기 기준 (도면 S0.1 참조)을 따른다.

- 목재에 사용되는 스크류와 관통볼트는, 목재의 끝 단면 (end)에서 스크류 / 관통볼트 지름의 7배 이상 이격시켜 시공한다. 목재의 단면 모서리 (edge)에서는 3배 이상 이격 시킨다.

- 볼트 시공을 위한 구멍 시공 시 목재에 쪼개짐 현상이 없어야 한다.

- 모든 외부 노출 볼트, 너트, 그리고 와셔는 용융 아연도금 된 제품, 또는 스테인레스 제품, 또는 건축사가 지정하는 동등한 성능을 가진 제품을 사용한다.

- 홀드다운에 사용하는 못과 스크류는 홀드다운 제품사에서 지정하는 크기 / 길이 / 간격의 못과 스크류를 사용한다.

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-1 목구조 일반사항 조립보와 기둥 못박기 5. 창틀 받침 짧은 스터드 (cripple / jam stud)와 기둥을 포함하여, 모든 수직 스터드는

2-PLY: 76mm(3˝) 못

한개 (1)층에서 불연속 / 짤리는 부분이 없어야 한다. 즉 연속 (continuous)된 부재를 사용한다.

6. 경량벽체의 모든 윗깔도리와 밑깔도리는, 최소 2개의 10D X 76MM 못으로, 벽체내부 모든 (each and every) 수직 스터드의 단면 (END)에 긴결시킨다.

7. 모든 린텔 보 (HEADER)는 모든 짧은 스터드 (JAM STUD)에 일반 못 3개 (10D X 76mm)를 38mm 간격으로 긴결시킨다.

3-PLY: 114mm(4-1/2˝) 못

8. 모든 구조 연결 스크류 / 볼트 / 띠쇠 / 앵커는 제조사의 관련제품 사양에 맞게 시공하여야 한다.

9. NLT 패널을 포함, SPF NO2 구조 목재 (dimensional lumber)의 함수율은 18% 미만이어야 한다.

4-PLY: 150mm(6˝) 못

38x89 (2˝x4˝)

38x140 (2˝x6˝)

38x184 (2˝x8˝)

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-2 철골+NLT 지붕패널 접합 상세 지붕 평면도

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-2 철골+NLT 지붕패널 접합 상세

스틸앵글+NLT 지붕패널 끝단 접합 상세

스틸보+NLT 지붕패널 접합 상세

스틸기둥+NLT 지붕패널 접합 상세

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-2 철골+NLT 지붕패널 접합 상세

스틸기둥+스틸앵글+NLT 지붕패널 접합 상세

스틸기둥+스틸앵글+NLT 지붕패널 못접합 상세

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3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-3 경골목조벽+NLT 지붕패널 접합 상세

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3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-4 NLT+NLT 지붕패널 접합 상세

스틸기둥+NLT 지붕패널 접합 상세

스틸기둥+NLT 지붕패널 접합 상세

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3. 진주 프로젝트 NLT 구조 3-5 NLT 지붕패널 개구부 상세

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4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-1 프로젝트 스케줄

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4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-2 NLT 자재 캐나다산 규격재재 NLT(못접합 구조용 집성판) 에 사용되는 건조 및 대패 마감 가공된 규격재의 치수는 아래 표와 같습니다. 길이는 2.4 미터부터 6 미터까지 0.6 미터 단위로 생산됩니다. 공 칭 (inch)

실제 치수 (mm)

실제 치수 (inch)

2X2

38 X 38

1-1/2 X 1-1/2

2X3

38 X 64

1-1/2 X 2-1/2

2X4

38 X 89

1-1/2 X 3-1/2

2X6

38 X 140

1-1/2 X 5-1/2

2X8

38 X 184

1-1/2 X 7-1/4

2 X 10

38 X 235

1-1/2 X 9-1/4

2 X 12

38 X 286

1-1/2 X 11-1/4

NLT(못접합 구조용 집성판) 에는 2X4 와 2X6, 또는 2X8이 사용됩니다.

NLT의 내화성능 육안 검사에 의해 등급이 판정되는 규격재의 등급 스템프에는 품질의 보증과 관리, 적절한 사용을 위해 아래와 같은 5가지의 정보가 포함되어 있습니다.

1. 목재의 등급 인증 및 관리 기관 (COFI) 2. 제재소의 고유 번호 (000) 3. 목재의 종류 또는 수종군 (S-P-F) 4. 목재의 함수율 : 19% 이하 (KD-HT) 5. 목재의 등급 : 1등급 (No.1)

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-3 NLT 공장제작 NLT (B type)

NLT 패널 (A type)

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-3 NLT 공장제작

NLT (C type)

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-3 NLT 공장제작

2x6-2EA

2x6-2EA

2x8-1EA

NLT 패널 (A type)

2x6-1EA

NLT (B type)

2x8-2EA

NLT (C type)

2x4-1EA

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-3 NLT 공장제작

NLT 패널 (A type)

NLT (B type)

NLT (C type)

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-3 NLT 공장제작

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NLT 패널 길이에 맞게 규격재 컷팅

NLT 패널 공장제작을 위한 지그(JIG)

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▶ 조립된 NLT 패널 위 합판 설치

공장 못접합을 통한 NLT 패널 제작

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-3 NLT 공장제작

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현장 조립 순서에 맞게 NLT 패널 운반

현장 설치 전까지 NLT 패널 보관

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-4 NLT 현장설치

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

4. 진주 프로젝트 NLT 제작 4-4 NLT 현장설치

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

5. 진주 프로젝트 탄소절감 5-1 목재 사용과 기후변화 목재의 이용은 기후 변화를 완화합니다. 정부는 강력한 저탄소 녹색성장 정책을 추진하고 있으며, 온실가스 배출의 감축을 위해 2020년까지 200만 가구를 그린홈으로 조성하고 2025년까지 모든 건축물의 제로 에너지화를 의무화하기로 하였습니다. 한국은 세계 9위의 온실가스 배출국*1으로, 정부는 기후 변화의 완화를 위해 2020년까지 온실가스 배출량을 2005년 대비 4% 감축하는 목표를 2009년 11월 확정하였습니다. 이는 2020년 배출전망치(Business As Usual, BAU) 대비 30% 감축에 해당합니다. 건물에서 배출되는 온실가스는 전체 배출량의 20%~40%를 차지하고 있으며, 우리나라 전체 배출량 의 약 25%를 차지하고 있습니다. 정부는 비산업 분야인 건물과 교통 분야를 중점으로 감축 노력을 강화하고 있어, 탄소 저감형 건설 기술 및 공법의 확보가 더욱 중요합니다. 건축 공사에서 사용되는 주요 건설 자재 중 철근과 콘크리트의 이산화탄소 배출량이 가장 많으며, 벽식 아파트의 같은 공동주택의 경우 이들 두 자재로부터 발생되는 이산화탄소가 총 건축공사 배출량의 2/3를 차지하는 것으로 평가되고 있습니다.

*1 출처 : IEA CO₂ Emissions from Fuel Combustion 2008 *2 전주기 평가에 의한 수치

목재는 수확, 가공, 운반, 설치, 유지 보수에 적은 에너지가 소요되며, 이에 소요된 에너지로 인한 온실가스의 방출은 목재에 저장된 탄소에 의해 상쇄되어 순 배출이 '마이너스'인 녹색 건축 자재입니다. 목재를 사용하면 철근 및 콘크리트 등의 자재 대체로 인한 절감 효과로 인해 더 많은 온실가스의 방출을 감축할 수 있습니다.

출처 : 미국 환경청 (2006년, 탄소의 이산화탄소로의 환산은 X 3.67배) *3 2005~2008년 판매된 국산 승용차 1Km 주행 시 평균 200g의 이산화탄소 배출 (2008년, 에너지관리공단 자동차 에너지소비효율 등급 분석)

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

5. 진주 프로젝트 탄소절감 5-2 진주 NLT 프로젝트 탄소절감 효과 목재의 이용은 기후 변화를 완화합니다. 목재는 가장 오래된 건축 자재의 하나로 인간과 친숙한 천연의 소재로 가볍고 작업이 좋으며, 무게에 비해 높은 강도를 가지고 있습니다. 나무는 자라면서 산소(O₂)를 배출하고, 이산화탄소(O₂)를 흡수하여 탄소(C)를 저장합니다. 목재는 주요 건축 자재 중 유일하게 재생가능(Renewable)한 자재입니다. 목재 제품은 수확, 가공, 운반과 유지 보수에 적은 에너지가 소요되며, 이에 소요된 에너지로 인한 온실 가스의 방출은 저장된 탄소에 의해 상쇄 되어 순 배출이 "마이너스" 인 녹색 건축 자재입니다.

ㅣ1톤의 자재 생산에서 발생되는 순탄소배출량*²ㅣ 건축 자재

순탄소배출량 (kg C/톤)*³

구조용 규격재와 비교

구조용 규격재

33

-

100% 재활용 강철

220

6.7 배

콘트리트

265

8.0 배

100% 재활용 알루미늄

309

9.4 배

강철 (버진)

694

21.0 배

플라스틱

2,502

75.8 배

알루미늄 (버진)

4,532

137.3 배

1톤의 목재에 고정된 탄소는 0.5톤으로 이는 이산화탄소 1.8톤에 해당하며, 국산 승용차가 9,000 Km 주행*³에서 배출되는 이산화탄소의 양입니다.

진주 프로젝트에 사용된 목재가 담고 있는 탄소의 양은 : 25대의 자동차가 1년에 배출하는 이산화탄소의 양과 같다 12채의 주택에서 1년 간 사용하는 에너지의 양과 같다

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

6. NLT 참고문헌 6-1 디자인 시공가이드

NLT 디자인 시공 가이드 캐나다

NLT_Canadian_Design_Construction_Guide

NLT 디자인 시공 가이드 미국

NLT_U.S._Design_Construction_Guide

매스팀버 디자인 매뉴얼

NLT_U.S._Design_Construction_Guide

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6. NLT 참고문헌 6-2 NLT 프로젝트 해외사례

사무엘 브리그하우스 초등학교 Samuel Brighouse Elementary School

카본12 아파트 Carbon 12

T3 미니애폴리스 오피스 T3 Minneapolis Office

https://www.naturallywood.com/01

https://www.structurlam.com/

https://structurecraft.com/t3-minneapolis

https://www.naturallywood.com/02 https://www.naturallywood.com/03

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진주시-캐나다우드 NLT 데모 프로젝트

6. NLT 참고문헌 6-2 NLT 프로젝트 해외사례

코르도바 베이 초등학교 Cordova Bay Elementary School

111 이스트 그랜드 오피스 111 East Grand Office

엠이씨 본사 Mountain Equipment Co-op

https://structurecraft.com/cordova-bay

https://structurecraft.com/east-grand-office

http://wood-works.ca/

32

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