The Diffusion of Boron from Borate Rod through Pinus densiflora and Pinus koraiensis

소나무와 잣나무에서 붕산염 막대로부터 붕소의 확산

The effects of moisture content (MC) and diffusion period on the diffusion of boron from borate rod through Pinus densiflora and P. koraiensis were investigated as a preliminary research of integrated remedial treatment for heritage wooden structures using borate rod. After equilibrating MCs of samples (15, 25, and 40%), borate rod (1,000 mg) was inserted into the sample, and stored for diffusion of boron at room temperatures ($23^{\circ}C$) for 2, 4, 8, and 12 weeks. Wafers were serially cut at constant intervals from rod treatment point and the boron penetration through longitudinal and transverse direction was measured by staining with boron indicator. For boron diffusion, MC above fiber saturation point was needed, and the diffusion rates increased with time. The fastest rates of diffusion were observed in longitudinal direction, followed by the radial and then the tangential direction. The rates of diffusion in all directions were the fastest in P. koraiensis. In P. densiflora, the diffusion rates through heartwood was faster than that in sapwood in longitudinal direction and vice versa in transverse direction. Based on the best result of this study, optimal space between rod insertion points could be recommended as follows; approximately 120 mm for P. koraiensis and heartwood of P. densiflora, 60 mm for sapwood of P. densiflora in longitudinal direction, and approximately 30 mm for all species tested in transverse direction. However, the effect of rod size and long-term exposure for diffusion on boron movement should be fully investigated for the accurate evaluation of optimal space between rod holes.

본 연구는 붕산염 막대(borate rod)를 이용한 고건축물 부재의 부후 구제처리에 대한 기초 연구로서, 소나무와 잣나무에서 붕산염 막대로부터 붕소의 확산시 목재 함수율과 확산기간의 영향을 조사하고자 수행하였다. 함수율이 15, 25, 40%로 조성된 목재 시험편에 1,000 mg의 붕산염 막대를 삽입한 후 상온에서 2, 4, 8, 12주간 확산시키고 붕소 성분의 수축 및 횡단방향 확산정도를 평가하였다. 붕소의 원활한 확산을 위해서는 적어도 섬유포화점 이상의 목재 함수율이 요구되었으며, 또한 확산기간의 연장될수록 붕소의 확산 정도가 증가하였다. 붕소 확산의 이방성이 관찰 되었는데, 수축방향 확산이 횡단방향보다 훨씬 우수하였으며 횡단방향에서는 방사방향 확산이 접선방향보다 우수하였다. 동일 함수율과 확산기간의 조합에서도 확산 정도는 수종간에 조금씩 상이하였는데, 모든 방향에서 잣나무를 통한 확산이 가장 용이하였다. 소나무 심재를 통한 수축방향 확산이 변재를 통한 확산보다 용이하였으며, 횡단방향 확산의 경우는 큰 차이는 없었으나 변재를 통한 확산이 심재를 통한 확산보다 약간 양호하였다. 함수율 40%와 확산기간이 12주인 시험편에 대한 결과를 기준으로 할 때, 붕산염 막대의 수축방향 적정 처리간격은 소나무 심재와 잣나무 심재의 경우는 약 120 mm, 소나무 변재의 경우는 60 mm이고, 횡단방향은 수종에 관계없이 공히 약 30 mm이었다. 그러나 보다 정확한 붕산염 막대의 적정 처리간격을 구명하기 위해서는 앞으로 붕산염 막대의 크기와 장기 확산저장이 붕소 성분의 확산에 미치는 영향에 대한 보다 심도 있는 연구가 필요하다고 생각된다.