무거운 목재가 반드시 강한 목재인가?

무거운 목재가 반드시 강한 목재인가? 

 

무거운 목재가 반드시 강한 목재인가?라는 질문을 가끔 접하게 된다. 목재는 작은 세포가 모여 이루어진 집합체로써 조건에 따라서는 이들 세포의 벽 뿐만 아니라 세포벽으로 둘러싸여 있는 세포내강에도 수분이 존재하게 된다. 목재를 구성하는 요소인 세포의 내강을 제외한 세포의 벽만을 가르켜 실질(實質, wood substance)이라고 하는데 이 목재 실질의 무게, 즉 목재의 전건무게에 대한 함유수분의 무게 비를 함수율이라고 정의한다.

목재가 건조를 통해 함수율이 낮아지기 시작하면 세포내강중에 존재하던 액상의 자유수가 먼저 빠져 나가게 되고 그 후 세포벽에 화학적으로 결합되어 있던 결합수가 빠져 나가게 된다. 목재의 세포벽이 결합수로 충만되어 있으나 세포내강에는 자유수가 존재하지 않는 상태를 섬유포화점이라고 부르고 있는데 이 섬유포화점은 수종에 따라 거의 차이가 없으며 대개 함수율 28∼30%인 것으로 알려져 있다.

이 섬유포화점을 기준으로 하여 함수율 조건에 따라 목재 비중, 무게와 강도에 큰 변화가 일어나게 된다. 목재의 비중은 임의의 함수율 조건에서의 목재 부피에 대한 목재 실질의 무게, 즉 목재의 전건무게의 비율로 표시되는데 섬유포화점 이하에서는 목재의 함수율이 낮아질수록 그 부피가 줄어드나 목재의 전건무게는 일정하기 때문에 결국 함수율 저하에 따라 목재의 비중은 높아지게 된다. 또한 목재는 그 비중이 높아질수록 일정 부피에 대한 목재 실질의 양이 많아지게 되어 그 조직이 치밀한 상태를 보이게 되므로 강도 역시 비중의 증가에 따라 일반적으로 커지게 된다.

따라서 섬유포화점 이하에서는 함수율의 저하에 따라 수분의 양이 줄어들기 때문에 목재는 가벼워지며 아울러 건조에 따른 수축으로 인하여 목재의 부피가 줄어 들어 비중이 증가하게 되고 결국 강도의 증가도 일어나게 된다. 그러나 반대로 섬유포화점 이상인 경우 목재는 함수율이 증가하게 되면 세포벽내의 결합수 양에는 변화가 없고 세포내강의 자유수 양만이 늘어나기 때문에 목재는 무거워지나 더 이상의 팽윤이 일어나지 않게 되므로 비중은 달라지지 않게 되고 따라서 강도도 달라지지 않게 된다.

목재는 무거울수록 강할 것이라는 생각이 드는 것은 당연하겠지만 반드시 그런 것만은 아니다. 즉, 특정 목재가 건조에 따라 수분의 양이 줄어들게 되면 목재는 가벼워지게 되나 오히려 수축에 따라 목재의 비중이 증가하게 되고 그만큼 일정 부피에 대한 목재 실질의 양이 많아져 강도도 증가하게 되어 더욱 우수한 능력을 발휘할 수 있게 된다.




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국민대학교 임산공학과 교수 엄영근