목재의 진동에 대한 성질

목재의 진동에 대한 성질

 

목재는 다른 재료에 비하여 비중이 작고 진동에 의해 큰 내부마찰을 일으키기 때문에 진동에 대한 우수한 성질을 지니게 되는 것이다.
목재가 기계의 받침대, 손잡이 등의 진동 흡수재로써 그리고 악기재로서 중요하게 이용되는 것은 이러한 이유에 의한 것이다.

목재에 음이 투사되면 목재에 의한 반사, 흡수, 투과가 일어나게 된다.
음이 흡수되는 때에는 목재중의 진행 음파에 대하여 점성 저항이 작용하여 음향 에너지는 목재 구성요소의 진동 에너지나 열에너지로 바뀌게 된다.
목질재료는 다른 재료에 비해 내장재로써 흡음성이 높은 이점이 있다.

<표> 흡음성(흡음계수, %)

재 료	주 파 수 (cps)
	125	500	2000
벽(Walls) .........목재(Wood) .........벽돌(Brick)	8 2	6 3	6 5
마루(Floors) .........목재(Wood) .........콘크리트(Concrete)	5 1	3 2	3 2
유리(Glass)	3	3	2
목모판(Excelsior board)	13	36	70
연질섬유판(Insulation board)	39	52	59

음속은 이론적으로 V = E/r_o 식에 의해 계산할 수가 있는데 여기에서 V는 음속(m/s), E는 MOE(N/mm²) 그리고 r_o는 전건비중이다.
따라서 음속은 목재의 탄성과 실질량에 따라 좌우되는 것이다. 목재의 경우 섬유방향의 음 전달속도는 공기중의 음속보다 10배 정도 큰 편인데 이것은 온도 및 함수율의 증가에 따라 감소된다.
즉, 목재는 섬유 직각방향의 MOE가 섬유방향의 MOE보다 작기 때문에 섬유 직각방향의 음속이 더 느리며 목재의 함수율이 증가함에 따라 그리고 온도가 증가함에 따라 MOE가 작아지기 때문에 음속이 감소된다.

일반적으로 섬유방향 및 섬유 직각방향 사이의 음속 차이 정도가 악기용 목재로써의 적합성 지표가 되는 것으로 알려져 있다.
예를 들면, 바이올린 음향판(전판) 의 경우 섬유방향 대 섬유 직각방향의 음속 비율이 크면서도 가볍고 통직목리를 지니는 가문비나무가 선호되고 있으며 배판의 경우 섬유방향 대 섬유 직각방향의 음속 비율이 작으면서도 권모문양을 지니는 단풍나무가 사용되어 오고 있다.
목재에 의해 발생된 음은 진동의 감소에 따라 서서히 감쇠된다. 음향 에너지는 공기중으로의 방출에 의해 그리고 목재 내부에서의 마찰에 의해 소실되는데 피아노나 바이올린의 음향판처럼 악기에 있어서는 내부 마찰에 의한 음의 감쇠가 작으면서도 음의 방출에 의한 감쇠가 큰 것이 바람직하다.