목재와 수분

목재와 수분

 

목재 가공에 대한 수분의 영향
목재를 이용한 가공에 있어서 수분은 매우 중요하다.
목재내 수분이 많으면 톱질이나 대패질 등의 절삭 가공은 용이하지만, 주변의 온,습도에 따라서 수분이 증발하게 되어 목재 조직이 터지거나, 목재자체가 틀어지거나, 변색이 되는 손상을 입게되어 공예품으로의 가치는 매우 떨어지게 된다.
반대로 목재가 너무 건조해져 있으면 가공이 매우 힘들어 지게 된다. 그렇기 때문에 목재를 적절한 함수율로 만들어서 가공을 하는 것이 중요하다.

 목재의 수축변형



목재 내의 수분은 어떻게 나타낼 수 있는가?
목재가 얼마만큼의 수분을 가지고 있는 지를 나타내는 용어가 함수율(moisture content)이다.
보통 목재 가공에서는 완전히 건조된 목재에 대해 얼마만큼의 수분이 있느냐를 표시하게 되며 0%∼100% 까지로 표시된다.
이러한 함수율에 따라 목재는 몇 가지 상태로 표현할 수 있는 데, 일반적으로 가장 많이 사용되는 것은 생재상태와 기건상태이다.

생재상태(green condition)란 임목 또는 벌목한 통나무에서 관찰되는 상태를 말하며, 기건상태란 목재가 대기의 온도와 습도에 평형하게 도달한 상태를 말한다.
기건상태의 함수율을 나타내는 기건함수율은 계절, 기후, 지역에 따라 다르나, 온대지방에서는 대개 12∼18%범위에 속하며, 우리 나라의 연평균 기건함수율은 14% 정도이다.
한편, 목재에는 두 가지 종류의 수분이 있는 데, 하나는 세포의 내강이나 세포와 세포사이의 틈에 존재하는 수분인 자유수이고, 다른 하나는 세포벽내에 존재하는 결합수이다.
자유수는 쉽게 제거할 수 있으나 결합수는 그렇지 못하기 때문에, 목재를 건조할 때도 자유수가 제거될 때는 건조가 빠르게 이루어 지지만 결합수가 제거될 때는 건조가 어려워 진다.
또 결합수의 증감은 목재의 물리적, 기계적 성질에 영향을 미치게 된다.

이러한 결합수 증감의 기준이 되는 상태가 섬유포화점(FSP ; fiber saturation point)인데, 이것은 세포벽내는 결합수로 완전히 포화되어 있고 나머지 부분에는 수분이 존재하지 않는 상태를 말한다.
이 때의 함수율은 수종에 따라 차이가 있으나 대체로 25∼35%범위이고, 평균은 30% 정도(또는 28%)이다.

 목재의 함수상태



목재의 수축을 막기 위한 방법
앞에서 언급한 바와 같이 목재는 섬유포화점 이하로 건조되면 수축(shrinking)하게 되며 이에 따른 치수 변화는 목제품의 각종 결함의 원인이 되고 품질을 저하시킨다.
이를 줄이기 위해서는 우선 사용 장소의 평형함수율까지 건조하여 사용하여야 한다.
목재의 가공을 함수율이 높은 상태에서 했을 경우에는 목재의 함수율이 평형함수율까지 감소됨에 따라서 변형이나 터짐 등의 손상이 따르게 된다.

목재의 갈라짐을 막기위해서 페인트, 와니스, 파라핀, 왁스 등의 방수제를 코팅하여 외부의 수분을 차단하는 방법도 있다.
그 밖에는 합성수지 등의 약품을 처리하여 목재내의 상태를 바꾸어 주거나 열처리나 아세틸화 목재와 같은 특수한 처리로 목재가 가지는 천연적인 흡습성을 저하시켜 주는 방법도 있다.