목재의 강도적 성질

목재의 강도적 성질 

 

목재 강도의 종류로는 정적 강도와 충격강도가 있다. 정적 강도에는 압축강도, 인장강도, 전단강도가 있다.
이러한 강도는 목재의 비중이나 함수율 및 외력이 가해지는 방향 등에 따라 달라지게 된다.
보의 휨강도(아래 그림)는 응력을 중심으로 살펴보면 중위측보다도 위쪽에서는 압축응력, 중위측보다도 아래쪽에서는 인장응력이 발생하게 되며 섬유방향으로는 전단응력이 생기게 된다.
그러므로 휨강도는 압축과 인장의 중간이 되는 것이 보통이다.

무결점재의 경우 목재의 비중은 강도를 결정하게 되는 가장 우수하면서도 간단한 지표가 되고 있다.
목재의 비중 증가에 따라 벽이 두꺼우면서 내강이 좁은 세포가 차지하는 비율이 높아지게 되므로써 그만큼 목재의 강도가 커지게 되는 것이다.
목재의 함수율 수준에 따른 강도적 성질 측면에서 본다면 섬유포화점 이하에서는 함수율이 낮아짐에 따라 목재의 강도가 증가하게 되는데 이는 세포벽이 더욱 치밀한 상태가 되기 때문이다.
즉, 마이크로피브릴 사이의 간격이 줄어들고 셀룰로오스 분자 사이의 인력이 강해지기 때문이다.
또한 함수율 저하에 따라 목재가 수축하게 되면 단위 부피당 실질의 양이 많아지게 되어 목재의 강도가 증가하게 된다.
방향에 따른 강도를 살펴보면 섬유방향의 강도가 가장 크다.
목재의 구조면에서 살펴보면 침엽수재의 경우 연륜폭이 커짐에 따라 추재율이 작아지는 경향이 있기 때문에 속성수의 강도는 낮아지게 되며 환공성 활엽수재의 경우 연륜폭이 커짐에 따라 추재율이 커지기 때문에 강도는 커지게 된다.
그러나 산공성 활엽수재에 있어서는 춘, 추재에 따른 차이가 나타나지 않기 때문에 연륜폭에 따른 강도 사이에는 관련성이 거의 인정되지 않고 있다.
강도에 대한 목리 이탈의 영향은 목재가 지니는 목리 평행방향 및 직각방향 사이의 강도 차이에 기인한다.
목리 평행방향의 강도는 직각방향의 강도보다 크기 때문에 나무의 축에 대한 목리 경사각이 커짐에 따라, 즉 목리의 이탈 정도가 심해짐에 따라 목재의 강도가 낮아지게 되는 것이다.
목재의 결점 가운데 옹이는 강도에 나쁜 영향을 미치는데 이는 옹이 주위에서의 국부적인 목리 이탈 및 할렬에 의한 것으로 여겨지고 있다.

<표> 방향에 따른 목재의 기계적 성질

수종	인장강도(N/mm2)		압축강도(N/mm2)
	목리 평행방향	목리 직각방향	목리 평행방향	목리 직각방향
미송(Douglas-fir)	130	2.3	51	6.0
잎갈나무(Western larch)	134	3.0	56	6.8
가문비나무(Eneglmann spruce)	88	2.4	31	2.8
튜울립나무(Yellow-poplar)	155	3.7	38	3.9
적참나무(Red oak)	108	3.3	42	11.5
백참나무(White oak)	109	3.0	43	7.8
호두나무(Walnut)	98	3.5	71	11.8
마호가니(African mahogany)	60	2.0	45	6.9
오쿠메(Okoume)	57	1.8	38	5.3