• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제13권1호
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• pp.19-62
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• 1985

본(本) 시험(試驗)은 국내(國內) 활엽수로서 중요한 참나무속(屬)의 상수리나무와 침엽수(針葉樹)의 대표적(代表的) 수종(樹種)인 소나무를 공시목(公試木)으로 선정(選定)하여 곡목가공분야(曲木加工分野)에서 널리 이용(利用)하는 자비법(煮沸法)과 증자법(蒸煮法)에 의한 휨가공성(加工性)을 조사(調査)하고, 이에 관련(關聯)된 인자(因子)로서 변(邊) 심재(心材), 연륜각도(年輪角度), 연화처리온도(軟化處理溫度), 연화처리시간(軟化處理時間), 목재함수율(木材含水率) 및 목재결함(木材缺陷) 등(等)의 영향(影響)과 휨가공(加工)후의 곡율반경변화(曲率半經變化) 및 약제처리(藥劑處理)에 의한 휨가공성(加工性)의 개선방법(改善方法)을 구명(究明)하기 위하여 실시(實施)되었다. 이 때 사용(使用)된 자비(煮沸)와 증자처리용(蒸煮處理用) 시편(試片)의 크기는 두께와 너비 15mm, 길이 350mm이고 약제처리용시편(藥劑處理試片)의 크기는 두께 5mm, 너비 10mm 및 길이 200mm로 제작(製作)하였으며, 시편(試片)의 함수율(含水率)은 자비처리(煮沸處理)에는 생재(生材)를 사용(使用)하고 증자처리(蒸煮處理)에는 15%로 조습(調濕)된 건조재(乾燥材)를 사용(使用)하였다. 또한 약제처리(藥劑處理)는 포화요소용액(飽和尿素溶液), 35% 포르말린 용액(溶液), 25% 폴리에칠렌(400) 수용액(水溶液) 및 25% 암모니아수에 5일간(日間) 상온(常溫)으로 침지(浸漬)한 우 휨가공(加工)을 행하였다. 본(本) 시험(試驗)에서 얻은 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 상수리나무와 소나무의 목재내부온도(木材內部溫度)는 자비(煮沸) 또는 증자처리시간(蒸煮處理時間)에 따라 초기(初期) 약(約) $30^{\circ}C$까지 완만(緩慢)한 상승(上昇)을 보이다가 그 후 직선적(直線的)으로 급상승(急上昇)하며 후기(後期) $80{\sim}90^{\circ}C$부터는 다시 완만(緩慢)해지는 경향(傾向)을 나타냈다. 2. 최종온도(最終溫度) $100^{\circ}C$까지 도달(到達)하는 데 소요(所要)되는 연화처리시간(軟化處理時間)은 목재(木材)의 두께에 비례(比例)하며 두께 15mm 각재(角材)에 대한 $25^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지의 소요시간(所要時間)은 상수리나무 9.6~11.2분(分), 소나무 7.6~8.1분(分)으로서 소나무의 연화속도(軟化速度)가 보다 빠르게 나타났다. 3. 증자처리시간(蒸煮處理時間)의 경과(經過)에 따른 목재(木材)의 함수율증가경향(含水率增加傾向)은 처음 약(約)4분(分)까지 급증(急增)하나 그후 점차(漸次) 둔화(鈍化)되어 상수리나무는 20분(分), 소나무는 15분경(分頃)부터 거의 직선적(直線的)으로 완만(緩慢)하게 증가(增加)하는 경향(傾向)을 나타냈다. 두께 15mm 각재(角材)에 대한 초기함수율(初期含水率) 15%에서 50분간(分間) 증자처리(蒸煮處理) 후의 함수율증가량(含水率增加量)은 상수리나무 3.6%, 소나무 7.4%로서 소나무의 흡습속도(吸濕速度)가 빠르게 나타났다. 4. 자비처리시간(煮沸處理時間)이 경과(經過)함에 따라 두 수종(樹種) 모두 기계적(機械的) 성질(性質)이 현저하게 감소(減少)하였으며, 60분간(分間) 자비처리(煮沸處理)에 의한 기계적(機械的) 성질(性質)의 감소율)減少率)은 압축강도(壓縮强度) 35.6~45.0%, 인장간도(引張强度) 12.5~17.5%, 휨강도(强度) 31.6~40.9% 및 휨탄성계수(彈性係數) 23.3~34.6%로 나타났다. 5. 변재(邊材)와 심재별(心材別) 최소곡률반경(最小曲律半徑)은 각각(各各) 상수리나무에서 60~80mm 및 90mm, 소나무에서 260~300mm 및 280~300mm로 두 수종(樹種) 모두 변재(邊材)의 휨가공성(加工性)이 양호하였다. 6. 상수리나무의 정목재(柾木材)와 판목재별(板目材別) 최소곡률반경(最小曲律半徑)은 모두 60~80mm로서 차이(差異)가 없었으나 소나무에서는 각각(各各) 240~280mm 및 260~300mm로 정목재(柾木材) 휨가공성(加工性)이 양호하였다. 7. 연화처리온도(軟化處理溫度)가 증가(增加)할수록 상수리나무와 소나무 모두 휨가공성(加工性)이 향상(向上)되었으며 휨가공(加工)을 위한 최저처리온도(最低處理溫度)는 각각(各各) $90^{\circ}C$ 및 $80^{\circ}C$로서 처리온도(處理溫度)에 대한 의존도(依存度)는 상수리나무에서 약간 높게 나타났다. 8. 연화처리시간(軟化處理時間)이 증가(增加)할수록 상승온도(上昇溫度)와 상응(相應)하여 휨가공성(加工性)을 향상(向上)시켰으나 최종온도(最終溫度)에 도달(到達)한 후에도 계속 연화(軟化)을 지속(持續)해야 비로서 최적연화상태(最適軟化狀態)를 나타냈다. 휨가공(加工)을 위한 최소처리시간(最少處理時間) 두께 15mm 각재(角材)에 대하여 상수리나무에서 자비처리시(煮沸處理時) 10분(分), 증자처리시(蒸煮處理時) 30분(分) 및 소나무에서 자비처리시(煮沸處理時) 10분(分), 증자처리시(蒸煮處理時) 20분(分)으로 나타났다. 9. 휨가공(加工)을 위한 상수리나무의 적정함수율(適定含水率)은 20%로 나타났으며 섬유포화점(纖維飽和點) 이상(以上)에서는 오히려 휨가공성(加工性)이 저하(低下)되었다. 반면(反面)에 소나무의 적정함수율(適定含水率)은 30% 이상(以上)을 필요(必要)로 하였다. 10. 본(本) 시험(試驗)에서 얻은 최적조건(最適條件)(Table 19)으로 휨가공(加工)을 실시(實施)한 결과(結果) 상수리나무의 최소곡률반경(最小曲律半徑)은 자비처리시(煮沸處理時) 80 mm, 증자처리시(蒸煮處理時) 50 mm이고 소나무에서는 자비처리시(煮沸處理時) 240 mm, 증자처리시(蒸煮處理時) 280 mm로서 상수리나무는 증자처리(蒸煮處理)의 연화효과(軟化效果)가 양호하였으나 소나무는 자비처리(煮沸處理)가 양호하였다. 11. 인장대철(引張帶鐵) 사용(使用)하지 않았을 경우 상수리나무와 소나무의 시편(試片)두께(t)와 최소곡률반경(最小曲律半徑)(r)의 비(比)(r/t)는 각각(各各) 자비처리시(煮沸處理時) 16.0 및 21.3, 증자처리시(蒸煮處理時) 17.3 및 24.0으로 나타났으나 인장대철(引張帶鐵) 사용(使用)하였을 때는 각각(各各) 자비처리시(煮沸處理時) 5.3 및 16.0, 증자처리시(蒸煮處理時) 3.3 및 18.7로서 휨가공성(加工性)의 현저한 향상(向上)을 나타냈다. 12. 미소(微小)한 옹이의 위치별(位置別) 상수리나무의 휨가공성(加工性)에 미치는 영향(影響)은 매우 심하게 나타났는 데 특히 옹이의 의치(位置)를 휨재(材)의 압축측(壓縮側)에 두고 곡률반경(曲律半徑) 100 mm로 휨가공(加工)하였을 때는 파양율(破壤率)이 90%로서 거의 휨가공(加工)이 불가능(不可能)하였다. 그러나 옹이를 인장측(引張側)에 두었을 경우에는 파양율(破壤率)이 10%에 불과(不過)하였다. 13. 곡률반경(曲律半徑) 300 mm로 휨가공(加工) 후 30 일간(日間) 실내조건(室內條件)에서 방치(放置)하였을 때의 곡률반경변화율(曲律半徑變化率)은 자비처리시(煮沸處理時) 4.0~10.3%, 증자처리시(蒸煮處理時) 13.0~15.0%로서 증자처리(蒸煮處理)에 의한 복원현상(復元現象)이 자비처리(煮沸處理)보다 심하게 나타났으며 에폭시수지(樹脂)를 도포(塗布)하여 방습처리(防濕處理) 하였을 경우에는 곡률반경변화율(曲律半徑變化率)이 -10~0%에 불과(不過)하였다. 14. 약제처리(藥劑處理)에 의한 가소성(可塑性) 효과(效果)는 35% 포르말린 용액(溶液)과 25% 폴리에칠렌 글리콜(400) 수용액(水溶液)에서는 나타나지 않았고 포화요소용액(飽和尿素溶液)과 25% 암모니아수에서는 나타났으나 증자처리(蒸煮處理)의 효과(效果)에는 미치지 못하였다. 그러나 약제처리(藥劑處理) 후 증자처리(蒸煮處理)를 병용실시(倂用實施)하였을 때는 증자처리(蒸煮處理)보다 10~24% 휨가공성(加工性)이 향상(向上)되었다. 15. 소서계수(塑性係數)와 곡률반경(曲律半徑)과의 관계(關係)는 하중(荷重)-변형계수(變形係數), 변형계수(變形係數) 및 에너지계수(係數) 모두 1% 수준(水準)에서 유의적(有意的)인 상관(相關)이 인정(認定)되므로 휨 가공용재(加工用材)의 품질지표(品質指標)로서 적합(適合)하였고 적합도(適合度)는 하중(荷重)-변형계수(變形係數), 에너지계수(係數) 및 변형계수(變形係數)의 순(順)으로 크게 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제10권3호
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• pp.13-44
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• 1982

7.1 옛날부터 재목(材木)을 오래 불에 담그어 쓰면 덜트로 덜 휜다고 하였는데 말로서 전(傳)하여 왔을 뿐 그 연구결과(硏究結果)나 또는 그 원인(原因)에 대한 것은 분명(分明)치 못하였다. 한편 재목(材木)의 추출성분(抽出成分)이 그 재목(材木)의 물리적(物理的) 성질(性質)에 영향(影響)할 것이라는 추측(推測)은 많었으나 실지로 그 영향(影響)에 대한 연구(硏究)를 하여 그 결과(結果)와 그 원인(原因)을 밝힌 것도 극(極)히 적었다. 이 연구(硏究)는 이와같은 입장(立場)에 놓여있는 그 간미지(間未知)한 점(点)을 밝히기 위(爲)하여 다시말하면 재목(材木)을 물에 담그어 그 수용성(水溶性) 추출물(抽出物)을 추출(抽出)하므로써 일어나는 물리적(物理的) 성질(性質)에 대한 결과(結果)를 조사(調査)하고 이 결과(結果)를 통(通)하여 얻는 진리(眞理)를 응용(應用)하여 재목(材木)의 일대 흠점(欠点)인 수축(收縮), 팽창(膨脹) 이에따라 일어나는 트는것, 휘는것, 틀어지는 것 등(等)을 막아 재목이용(材木利用)의 합리화(合理化)를 기(期)할 목적(目的)으로써 시작(始作)된 것이며 Yale 재과대학(材科大學) 목재이용학(木材利用學) 연구실(硏究室)에서 담당교수 F.F.Wangaard 박사(博士) 지도하(指導下)에 재료(材料)는 동(同) 연구실(硏究室)에 준비(準備)되어 있는 북미(北美)산 스트로 - 부 소나무 참나무 그리고 남방열대(南方熱帶)산 하이메나에아의 삼(三) 종류(種類)에 대하여 연구(硏究)되었다. 7.2 연구(硏究)의 대상이 된 물리적(物理的) 성질(性質)은 목재(木材)의 실용적 사용(使用)에 있어서 가장 관계가 깊은 다시 말하면 트고 휘고 틀어지는등(等)의 관계가 깊은 평형함수량(平衡含水量), 수축(收縮), 팽창(膨脹) 그리고 강도(强度)의 지표(紙票)가 되는 비중(比重)등이 있다. 7.3 시험(試驗)은 위에 말한 세 가지 종류(種類)를 가지고 추출처리(抽出處理)를 하여 추출(抽出)한것과 반대로 추출성(抽出性) 물질(物質)은 침투(浸透)시킨것에 대하여 비교(比較)될 무처리(無處理)한 세 다른 공시재(供試在)를 준비(準備)하여 실시되었다. 다음 시험결과(試驗結果)는 7.4 수용성(水溶性) 추출물(抽出物)이 추출량(抽出量)과 그 추출액중(抽出液中)의 성분(成分)그룹은 Table 36에 표시(表示)된것과 같으며 나무 종류(種類)에 따라 추출량(抽出量)에 그리고 각(各) 성분(成分)그룹의 종류(種類)와 그 양(量)에 차이(差異)를 볼수 있었다. 7.5 평형함수량(平衡含水量)에 있어서는 a) 추출처리(抽出處理)를 하여 그 추출성분(抽出成分)이 빠져버린 공시재(供試材)와 그와 반대의 공시재(供試材) 사이에는 확실한 차이(差異)가 있어 추출성분(抽出成分)을 재내(材內)에 포함(包含)하고 있으므로써 같은 관계흡도에서 80%방습시(放濕時)는 이와 반대 평형함수량(平衡含水量)은 많아졌다. b) 설탕액(雪糖液)에 담그어 침투처리(浸透處理)를 하여 당분(糖分)이 재내(材內)에 침입(侵入)된 공시재(供試材)는 대체(大體) 추출처리(抽出處理)를 하지 않은 공시재(供試材)와 거의 같은 경향(傾向)의 결과(結果)를 나타내고 있다. c) 나무의 종류(種類)에 따른 차이(差異)는 일정한 경향(傾向)을 볼 수 없으나 스트로-부 소나무의 심재부(心材部)와 변재부를 비교(比較)하면 심재부(心材部)는 그 평형함수량(平衡含水量)이 적다. 이것은 원래(元來)의 함수량(含水量)에 있어서 심재부(心材部)가 적은데 이와같은 차이(差異)는 식물생리학적(植物生理學的) 또는 그 해부학적(解剖學的) 구조(構造)의 차이(差異)에서 생기는 것이다. 7.6 수축(收縮)에 있어서는 a) 추출처리(抽出處理)를 한 공시재(供試材)의 수축량(收縮量)은 그와 반대로 추출처리(抽出處理)를 않어 추출성분(抽出成分)이 그대로 남어있는 공시재(供試材)에 비교(比較)하여 그 수축량(收縮量)이 모두 크다. b) 설탕액(雪糖液)에 담그어 침투처리(浸透處理)를 한 공시재(供試材)는 그 수축량(收縮量)은 다른것에 비교(比較)하여 제일 적고 모두 침투처리(浸透處理)를 하지않은 공시재(供試材)와 거의 같은 결과(結果)를 보이고 있는데 이것은 재목(材木)을 사용전(使用前)에 특수(特殊)한 침투처리(浸透處理)를 하여 쓰면 재목(材木)의 일대 흠점(欠点)인 수축(收縮)을 막을수 있다는 것을 실증하는 것이다. c) 나무의 종류별(種類別)로보면 스트로-부 소나무의 심재부(心材部)는 그 변재부보다 수축량(收縮量)이 적으며 참나무의 수축량(收縮量)은 제일 크로 스토로-부 소나무에 비교(比較)하여 약(約)2배(倍) Hymenaea는 참나무 보다 적고 스트로 - 부 소나무 보다는 컸다. d) 각(各) 수종(樹種)을 통(通)하여 방향성(方向性)에 따른 수축량(收縮量)을 보면 촉단면방향(觸斷面方向)의 수축량(收縮量)은 경단방향(徑斷方向)의 수축량(收縮量)보다 큰 것은 다른 모든 나무에서 보느 결과(結果)와 같다. e) 추출량(抽出量)과의 관계를 보면 추출량(抽出量)이 많은 것일수록 추출처리(抽出處理)를 않은 것과의 수축량(收縮量)의 차이(差異)는 컸다. 7.7 팽창(膨脹)에 있어서는 a) 추출처리(抽出處理)로 그 성분(成分)을 추출(抽出)하여 낸 공시재(供試材)의 팽창량(膨脹量)은 그와 반대의 것에 비교(比較)하여 모두 팽창량(膨脹量)이 컸다. b) 재목(材木)의 방향성(方向性)에 따라보면 모두 촉단(觸斷) 방향(方向)의 팽창량(膨脹量)은 경단방향(徑斷方向)의 팽창량(膨脹量)에 비(比)하여 크다. c) 수축(收縮)에서 본것과 같이 팽창(膨脹)에 있어서도 나무의 종류(種類)에 따라 그 팽창량(膨脹量)에 차이(差異)를 볼수 있으며 그 팽창량(膨脹量)은 참나무 하이메나에아 스트로-부 소나무의 변재 그리고 동심재(同心材)의 순서(順序)도 적어졌으며, 수축량(收縮量)이 큰 것은 팽창량(膨脹量)에 있어서도 크다는 것을 실증하였다. 7.8 비중(比重)에 있어서는 a) 추출처리(抽出處理)를 한 공시재(供試材)의 비중(比重)이 추출처리(抽出處理)를 않은 공시재(供試材)의 비중(比重)에 비교(比較)하여 컸다. 이것은 비중(比重)을 결정(決定)할 때 사용(使用)된 용적(容積)에 기인(起因)하였으며 사실은 이와 반대의 결과(結果)가 나타나야 할 것이다. b) 나무의 종류별(種類別)로 보면 스트로-부 소나무의 심재(心材)는 변재보다는 그 비중(比重)이 크며 두 참나무의 비중(比重)은 소나무의 그것보다 배(倍)나 크고 하이메나에아는 그 비중(比重)이 제일 컷다. (9) 이상(以上) ; 모-든 시험결과(試驗結果)를 종합(綜合)하여 생각할 때 막연(漠然)히 재목(材木)을 물에 오래 담그어 쓴다는 생각은 오히려 잘못하면 목재(木材)의 성질(性質)을 더욱 악화(惡化)시킬 우려(憂慮)가 있으며 물에 담그어 쓰되 설탕질등(雪糖質等)으로 재목내부(材木內部)에 침투(浸透)할 수 있는 성질(性質)의 성분(成分)이 용해(溶解)되어 있는 액중(液中)에 담그어 쓰는 것은 재목(材木)의 일대 흠점(欠点)인 수축(收縮)과 팽창(膨脹) 그리고 이에 따라 일어나는 트고 휘는 일이며 틀어지는 등(等)의 흠점(欠点)을 막을 수 있다는 것을 실증하게 되었다. 만고(萬苦) 물속에 오래 담그어 쓰는 것이 다시 말하면 수용성(水溶性) 추출물(抽出物)을 빼내어 쓰는 것이 그 결과(結果)에 있어 확실히 양호(良好)하였다는 사실이 있었다면 그것은 수용성성분(水溶性成分)을 제출(提出)함으로써 균일(均一)한 수축(收縮)과 팽창(膨脹)이 일어나는데 기인(起因)하였을 것이다.