재료 혁신: 구조 공학 대나무(SEB)란 무엇입니까?

May 13, 2023

허세처럼 들리겠지만, 대나무는 건설 산업의 미래를 위한 가장 유망한 재료 중 하나라고 확신할 수 있습니다. atelier one의 수석 엔지니어인 Neil Thomas는 이상적인 건축 자재를 디자인한다면 대나무와 매우 흡사할 것이라고 말합니다. 이는 매우 빠르게 성장하고, 전 세계 많은 국가에 존재하며, 단면이 매우 효율적이며, 인상적인 하중 지지력을 갖기 때문입니다. 그러나 원시 형태의 구조적 용도 외에도 대나무는 높은 수준의 가공이 가능하고 바닥재, 고정 장치 및 이 기사에서 볼 수 있듯이 구조 공학 대나무(SEB) 구조용으로 적층할 수 있는 재료이기도 합니다. 엔지니어드 우드(Engineered Wood)와 매우 유사합니다. 우리는 미주리 주 세인트루이스에 위치한 ReNüTeq Solutions, LLC의 설립자이자 CEO인 Luke D. Schuette와 이야기를 나눴습니다. 이 회사는 이 구조 재료 기술을 연구해 왔습니다.

가공된 대나무는 생대나무 줄기로 만들어지며 압력과 열을 통해 적층 복합재를 형성한 다음 서로 접착하여 구조 부품을 형성합니다. Renüteq의 경우 슬레이트 준비 공정과 완제품은 방사형 적층 대나무(Radial Laminating Bamboo)라고 불리는 건축 구조용으로 특별히 특허를 받았습니다. RadLam®은 적층이 이루어지기 전에 줄기 슬랫 내부에서 강도가 낮은 섬유를 제거하여 줄기의 최고 성능 섬유를 최적화하는 동시에 폐기물을 줄여 생산 중에 효율성을 높입니다. SEB의 주요 응용 분야는 구조 시스템(기둥 및 빔), 건물용 구조용 글레이징 시스템(입구, 지붕, 외관 시스템), 커튼월 및 바닥에서 천장까지 이어지는 프레임입니다.

Luke에 따르면 용도는 유사하지만 "구조적 관점에서 볼 때 SEB는 시중의 어떤 매스팀버보다 훨씬 강력합니다. ReNüTeq SEB의 탄성 계수는 ​​400만 PSI 이상입니다. 이는 SEB 강도의 두 배 이상입니다. 엔지니어링 또는 집성재 목재 제품.인장 시 대나무 전체에 연속적인 실리카 섬유 함량으로 인해 10배 이상 더 강합니다.SEB의 높은 밀도는 목재 섬유가 볼트 연결부 내에서 부서지기 때문에 연결 설계에 이상적입니다. 더 높은 압축 상태에서 형성됩니다." 엔지니어링 목재보다 밀도가 40% 더 높기 때문에 대나무 구조는 탄화 속도가 훨씬 느리기 때문에 목재보다 화재 성능이 훨씬 더 좋습니다. "대나무는 세포 수준에서 목재 섬유보다 더 폐쇄적이어서 습기와 온도 변화에 훨씬 더 안정적입니다. SEB는 휘발성 조건에서 Mass Timber보다 28% 이상 더 안정적이므로 구조 및 유리 시스템 모두에 적합합니다. ."

구조적 용도 외에도 대나무는 환경 영향 측면에서도 장점이 있습니다. Luke는 대나무 농장이 전통적인 숲보다 37% 더 많은 산소를 생산한다고 지적합니다. "Guadua 대나무는 탄소를 격리할 뿐만 아니라 자라면서 나무보다 최대 37% 더 많은 산소를 생성합니다. 산업 혁명 동안, 심지어 오늘날에도 전 세계적으로 엄청난 양의 자연 나무 성장이 제거되었습니다. 목재 건축이 고려됩니다. 콘크리트나 강철과 비교할 때 지속 가능하지만, 특히 이미 고갈된 자연림을 고려할 때 대나무의 지속 가능성 사례에는 전혀 미치지 못합니다." 대나무는 나무 기반의 CO2 제거보다 10배 빠른 기하학적 성장 곡선을 가지고 있습니다. 집중적으로 수확되면 최대 1.76톤의 CO2/그룹/년 또는 최적으로 관리되는 농장에서는 최대 362톤/헥타르/년을 격리할 수 있습니다. Renüteq의 제품은 라틴 아메리카에서 재배되고 ASTM(미국 시험 재료 협회)의 인증을 받은 Guadua 종으로 생산됩니다.

또한 고려해야 할 또 다른 요소는 항상 언급되지 않는 토양의 질입니다. Luke에 따르면, "Guadua 대나무의 뿌리 체계는 성장과 수확 전반에 걸쳐 그대로 유지됩니다. 목재를 수확할 때 뿌리 체계가 죽어 급격한 토양 불안정을 일으키고 그 결과 표토 침식이 발생합니다. 이러한 극단적인 사례는 다음과 같은 곳에서 전 세계적으로 발생했습니다. 인도, 아시아, 아프리카 및 중남미와 같습니다. 오래된 성장과 목재 농장이 제거되면 질 좋은 표토가 손실되고 모든 형태의 식물의 재성장이 제한됩니다. 나무를 다시 심는 것은 해결책이 아닙니다. 나무를 더 적게 자르자." 이를 설명하기 위해 그는 인도 Conscious Planet의 창립자인 Sahdguru의 다음과 같은 말을 회상합니다. "환경을 보호하기 위해 토양을 보호하십시오. 토양 악화는 우리 시대의 가장 시급한 생태학적 과제입니다. 농업은 비옥한 토양에서만 번성할 수 있습니다. 토양의 재생은 생명의 활력입니다."