Effects of Moisture Content and Slope of Grain on Ultrasonic Transmission Speed of Wood

함수율과 섬유경사각이 목재의 압축강도 및 초음파 전달속도에 미치는 영향

Nondestructive testing(NDT) by using ultrasonic sound is widely applied to wood for grading, moisture and defect detecting, estimating degree of decay, etc. Before practicing such application, basic relationships between ultrasonic transmission and wood properties shall be studied first. In this study, ultrasonic NDT was applied to larch and red pine to investigate the effects of moisture content and slope of grain on ultrasonic transmission speed. Specimens for testing about moisture content were prepared to have moisture content of green state, 30%, 20%, 10% and oven-dry state. Specimens for testing about slope of grain were prepared to have grain angle of 0, 15, 30, 45, 60, 75 and 90 degree in the tangential direction. Ultrasonic transmission speed was inversely proportional to moisture content in low range of moisture content under around 30% that was considered to be close to fiber saturation point. In high moisture content range above 30%, the ultrasonic transmission speed was almost constant. The same trend was observed in the relationships between compressive strength and moisture content. Slope of grain also had inversely proportional relationship with ultrasonic transmission speed and compressive strength. The relationship between compressive strength and ultrasonic transmission speed could be expressed by a linear equation.

초음파를 이용한 목재의 비파괴시험은 등급구분 수분 및 결점 탐지, 썩은 정도 평가 등의 용도에 적용되고 있다. 이와 같은 기술을 실제로 적용하기 위해서는 목재 내의 초음파 전달과 목재의 성질 사이의 관계에 대한 기본적인 연구가 선행되어야 한다. 이 연구에서는 함수율과 섬유경사각이 초음파 전달 속도에 미치는 영향을 분석하기 위하여 낙엽송과 소나무를 대상으로 초음파 비파괴시험을 실시하였다. 함수율에 대한 시험을 위한 시험편은 생재상태, 30%, 20%, 10% 및 전건상태의 함수율을 갖도록 준비하였고 섬유경사각에 대한 시험을 위해서는 접선방향으로 0, 15, 30, 45, 60, 75 및 90도의 섬유경사각을 갖는 시험편을 준비하였다. 초음파 전달 속도는 섬유포화점에 근사한 30% 이하의 낮은 함수율 범위에서는 함수율에 반비례하였으며 이보다 높은 함수율 범위에서는 함수율에 관계없이 일정한 경향을 나타내었다. 목재의 압축강도와 함수율 사이의 관계에서도 이와 유사한 경향이 관찰되었다. 목재의 섬유경사각도 초음파 전달 속도 및 압축강도와 반비례하는 경향을 나타내었다. 압축강도와 초음파 전달 속도 사이의 관계는 정비례하는 관계로서 하나의 직선식으로 나타낼 수 있었다.