[목조건축 자재의 종류 및 특성] 2.1 목재의 특성> 2.1.3 목재와 수분(1)

[목조건축 자재의 종류 및 특성] 2.1 목재의 특성> 2.1.3 목재와 수분(1)

 

2.1.3 목재와 수분

2.1.3.1 함수율


목재 내에 존재하는 수분의 양은 함수율로 표시되며 함수율은 목재의 무게에 대한 목재내에 존재하는 수분 무게의 비율로써 일반적으로 백분율로 표현된다.
여기서 기준이 되는 목재의 무게를 전건무게로 사용하느냐 또는 기건무게로 사용 하느냐에 따라서 식 (1) 및 (2)와 같이 전량기준함수율과 습량기준함수율로 구분한다.

..........................Wg - Wo
......Mo = ――――――――――――――――――― × 100 (% ) ------------------------------- (1)
..............................Wo

..........................Wg - Wo
......Mg = ――――――――――――――――――― × 100 (% ) ------------------------------- (2)
..............................Wg

여기서
Mo = 건량기준함수율(%)
Mg = 습량기준함수율(%)
Wg = 건조전 무게(g)
Wo = 전건무게(g)

목재의 함수율은 수종, 생장지역, 동일 목재 내의 부위, 비중, 치수, 결점, 생장 특성, 벌채시기, 벌채 후 경과 시간, 가공공정, 온도, 상대습도 등 매우 다양한 목재 자체 및 주변 환경의 요인들에 의하여 영향을 받는다.
목재는 일반적으로 주변의 온도가 상승하면 함수율이 감소하고 상대습도가 증가하면 함수율이 증가되는 경향을 나타낸다.
따라서 목재를 관리할 경우에 가능하다면 수분과의 접촉을 피하고 높은 상대습도에 노출되는 것을 피하는 것이 목재의 함수율을 적정 수준 이하로 유지할 수 있는 방법이 될 것이다.

목재는 내부에 수없이 많은 공극을 가지고 있는 재료 자체의 특성 때문에 일단 건조된 목재라고 하더라도 사용 중의 주변 상대습도에 따라서 수분을 흡습 또는 방습하여 함수율이 변하게 된다.
목재는 끊임없이 주변 공기와 물분자의 교환이 이루어지며 이를 통하여 주변 공기의 상대습도와 평형 상태에 도달하게 되는데 이 때의 함수율을 평형함수율이라고 한다.

함수율의 측정 방법은 여러 가지가 있지만 가장 일반적으로 많이 사용하는 것은 전건법과 전기식 수분계를 이용하는 방법이다.
전건법은 작은 크기의 무결점 목재 시험편(두께 15∼25mm)을 잘라서 100∼105℃로 유지되는 건조기에 넣고 무게의 변화가 없을 때까지 건조시키는 방법이다.
건조 전과 건조 후에 무게를 재어서 그 무게의 차이가 바로 목재 내에 존재하던 수분의 양이 되고 이 값을 건조전 무게 또는 건조 후 무게로 나누어주면 건량기준함수율 또는 습량기준함수율이 된다.
목재의 가공 또는 공학적 이용의 분야에서는 일반적으로 건량기준함수율이 사용된다.

전기식 수분계를 이용하는 방법은 목재 내의 수분의 양에 따라서 목재의 전기적 성질이 변한다는 사실을 이용하여 함수율을 측정하는 방법이다.
전기식 수분게를 이용하는 방법은 현장에서 목재를 절단하지 않고 표면에서 측정하며 측정후 바로 함수율을 알 수 있다는 장점이 있지만 전건법에 비하여 정확하지 못하며 목재 표층의 함수율만을 측정할 수 있다는 단점이 있다.
전기식 수분계의 측정범위는 기계의 종류에 따라서 상이하지만 일반적으로 7∼25%의 범위이고 측정 정밀도는 ±1% 정도이다.



장상식 교수 제공
충남대학교 임산공학과