목재의 성질

목재의 성질 - 다음 백과서전에서 -

[목재의 성질]

█ 밀도와 비중

밀도는 목재의 무게 또는 단위부피당 목재 질량이며, 비중은 수분의 밀도에 대한 목재 밀도의 비율이다. 미터법에서 밀도와 비중은 수적으로 동일하다. 소나무의 비중은 0.47g/㎤, 상수리나무의 비중은 0.84g/㎤ , 미송의 비중은 0.45 g/㎤이다. 목재 추출물들의 양은 3~30％ 사이에서 변하므로, 이 물질이 세포벽 내에 어느 정도 크기로 존재하느냐에 따라 밀도에 중요한 영향을 준다. 나무는 흡습성이 있고 부피와 무게가 모두 수분에 크게 영향을 받으므로 밀도를 결정하기가 어렵다. 그러나 목재의 기계적인 성질의 대부분이 밀도와 매우 관련이 깊기 때문에 목재의 성질을 결정하기 위해서는 무엇보다도 비중을 알아야 한다.

▷상세한 정보를 보시려면 국내목재 및 주요도입목재에의 성질 도표를 참조하십시오.

http://enc.daum.net/dic100/viewGraph.do?mediaID=b07m405101t1.html

● 흡습성

목재는 흡습성(吸濕性)이 있어 액체 상태의 수분뿐만 아니라 주변 대기로부터 증기의 흡수도 가능하다. 세포벽에 함유된 수분량은 목재 건중량의 20~35％ 정도이다. 세포벽과 세포 공극이 완전히 포화되는 이론적인 점을 섬유포화점(纖維飽和點)이라 한다. 이 점을 넘으면 수분은 공극으로 이동하고 모두 차면 목재는 최대함수량에 도달한 것이다. 몇몇 나무의 함수율은 매우 높아 발삼과 같이 매우 가벼운 목재는 약 800％, 일부 소나무류는 250％, 너도밤나무류는 120％ 정도까지 수분을 함유한다. 그러나 생재(生材)가 대기에 노출되면 함수율은 점차 감소하는데, 이때 온대지방의 경우 6~25％ 수준까지 목재의 수분함량이 떨어진다(표 참조). 제한적인 대기조건과 상대습도가 최종 함수율을 결정한다. 수분은 모든 목재의 성질에 영향을 미치는데 흡습력은 통나무와 생재의 무게와 직접 관련이 있으며, 이는 결국 수송비용에 영향을 미친다. 또한 흡습력은 부패 및 곤충에 대한 저항력, 건조, 보존처리, 펄프 제조와 같은 공정에도 영향을 미치며 목재의 접착, 마무리와 기계적·열적·청각적 성질 모두 수분함량의 영향을 받는다.

● 수축과 팽창

목재는 수분 이동으로 인해 치수가 변하는 경우가 있다. 목재의 치수 변화는 수직면·방사면·직각면의 3방향에서 각기 다르게 일어나는데, 수축의 평균값은 대략 각 절단면이 0.2％, 4％, 8％이다. 부피의 수축은 12％ 정도 일어난다(표). 세로면의 수축은 무시해도 좋을 만큼 작은데, 이는 제재목이나 제재목으로 만든 생산물이 건축재로 이용할 수 있는 이유가 된다. 수축과 팽창으로 생기는 목재 치수의 변화는 모양·측렬(側裂)·휨·표면경화(表面硬化)·벌집터짐·찌그러짐[落面] 등이다. 따라서 목재의 수축 또는 팽창은 목재의 이용이라는 측면에서 큰 장애가 된다. 목재의 치수를 안정화하기 위해 몇 가지 방법이 사용되는데, 이는 세포벽에 수분을 대신할 송진을 주입하거나, 물분자가 결합하는 지점을 제거하는 화학적 처리 등이다.

● 기계적 성질

목재의 기계적 성질이나 강도는 모양이나 크기를 변화시키는 힘이 가해졌을 때 이에 저항하는 능력을 의미한다. 이러한 힘에 대한 저항력은 작용하는 힘의 정도와 종류에 따라 좌우되며, 수분함량이나 밀도와 같은 목재의 다양한 특성에 따라서도 달라진다. 목재의 기계적 성질에는 인장강도(引張强度), 압축강도, 전단강도(剪斷强度), 갈라진 틈(劈開), 경도(硬度), 정적휨, 충격휨 등이 있다. 각각의 시험을 통해 하중을 받는 단위면적당 응력(應力)과 탄성계수, 파열계수, 인성(靭性)과 같은 여러 가지 강도 기준을 결정한다. 몇 가지 목재의 기계적 성질에 대해서는 표에 정리했다. 일반적으로 수분함량이 감소하면 목재의 강도는 증가하며, 기온이 상승하면 떨어진다. 그러나 가장 중요한 강도 감소요인은 옹이·압축·인장과 같은 목재의 결함이다. 결함은 제재목이나 다른 목재 생산물의 목시등급구분법(目視等級區分法)을 정하는 기초가 된다.

● 열적 성질

목재는 열에 접촉하면 치수가 변화하지만 이러한 변화는 수분함량에 의한 수축과 팽창의 정도에 비하면 극히 미미하다. 0℃ 이하의 온도에서는 표면에 결함이 생기거나, 살아 있는 나무에서 바깥층과 내층이 서로 다르게 수축되므로 얼어서 틈이 발생한다. 또한 열전도율이 낮기 때문에 건축자재로 쓰기가 좋은데, 수직축 쪽이 횡단면보다 대개 2~2.5배 크며, 밀도와 수분함수율이 커지면 따라서 증가한다. 목재는 온도가 약 400℃ 되면 인화성 가스를 만들어 쉽게 불이 붙는다. 건재 1㎏의 열량은 4,000~5,000㎉이다. 이런 열적 성질은 수종에 따라 밀도와 추출물의 종류가 다르므로 수종간에 차이가 있다.

● 전기적 성질 및 음향 성질

오븐에서 건조된 목재는 뛰어난 절연체이다. 그러나 수분의 함량이 증가하면 전기전도도 역시 함께 증가하며, 포화점에 달한 목재는 물의 전기적 성질에 가까워진다. 수분함량이 0에서 섬유포화점에 달할 만큼 증가하면 전기저항은 약 100만 배만큼 감소하는 반면, 섬유포화점에서 최대수분함수율까지 증가하면 전기저항은 겨우 50배 정도만 감소한다.

목재의 전기저항은 수종이나 밀도의 차이에 의해 거의 영향을 받지 않는다. 목재는 자체에서 소리를 만들어내거나, 다른 물체에서 나는 음파를 증폭하고 흡수하는 특성을 지니고 있기 때문에 악기 제조 및 다른 음향적인 목적에 이용된다. 목재의 치수가 크거나 수분함량이 적을수록, 밀도가 높을수록, 그리고 탄성력이 클수록 더 높은 음을 낸다. 일반적으로 목재는 음향 에너지의 극히 일부(3~5％)만을 흡수하나 빈 공간과 구멍이 있는 방음벽에서는 90％까지 흡수하며, 부패와 같은 결점은 음향에 영향을 미친다.