건조에 의한 목재의 수축과 틀어짐
생재는 수분을 잃어 버려도 섬유포화점에 도달할 때까지는 수축하지 않는다.
섬유포화점 이하가 되면 서서히 수축하기 시작한다.
건조에 의한 목재의 수축율은 섬유방향이 가장 작고 그 다음이 방사방향, 접선방향의 순이다.
따라서 생재로부터 일정한 단면을 지니는 목재를 제재하면 건조에 의해 수축되어 그림 4에 나타난 바와 같이 특징적인 단면의 형태로 변하게 된다.
건조응력
생재를 건조하면 우선 표면증발에 의해 표면 부근에 현저한 수분경사가 일어나게 되고 표층이 건조되어 섬유포화점에 이르게 되면 수축을 시작하게 되지만 내층은 여전히 높은 함수율 상태에 놓여 있기 때문에 이 수축에 대하여 저항하게 된다.
즉, 표층은 내층에 의해 수축이 저지되어 인장응력을 그리고 내층은 표면의 수축에 의해 압축응력을 받게 되어 단면 전체로써 균형을 유지하게 된다.
이와 같은 응력 상태는 건조의 진행에 따라 서서히 변화된다. 이와 같이 건조에 따라 생기게 되는 응력을 건조응력이라고 부른다.
건조 초기에는 표면이 항상 인장응력 조건하에서 건조되기 때문에 그 응력은 극단적으로 증대되어 결국 인장응력을 제거한다고 하더라도 이 목재의 수축은 응력이 가해지지 않은 상태에서 건조된 목재의 수축보다도 작아지게 된다. 이것을 인장세트(set)라고 부른다.
이처럼 표층에 인장응력 그리고 내층에 압축응력이 발생되어 있는 상태를 표면경화 전기라고 하며 <그림 2>에 나타나 있는 바와 같이 톱으로 켜게 되면 외측으로 휘어지며 그 상태 그대로 방치하게 되면 내부가 건조되어 수축을 하기 때문에 휘어짐이 서서히 회복되고 결국에는 역으로 내측으로 휘어지게 된다.
표면경화 전기의 단계로부터 더욱 건조가 진행되면 내층이 섬유포화점 이하가 되어 수축이 된다고 하더라도 인장세트가 형성되어 있는 표층은 정상적인 수축을 할 수 없기 때문에 압축응력을 받게 된다.
즉, 내층이 수축을 저지받는 인장응력을 그리고 표층이 압축응력을 받게 되는 상태인 표면경화 후기의 단계에 이르게 되는데 이 경우 판을 톱으로 켜게 되면 그림 5에서처럼 내측으로 휘어진다.
이러한 응력을 제거하기 위하여 건조 종료후 컨디셔닝(conditioning)을 실시하여 수분경사를 제거하여 외층의 응력을 완화해 주어야 한다.
건조에 의한 목재의 손상
건조에 의한 목재의 손상<그림 3>으로는 굽음, 비틀림, 할렬, 찌그러짐, 변색 등이 있다.
굽음에는 너비굽음(cup), 길이굽음(bow), 측면굽음(crook) 등이 있다.
굽음은 횡단면 수축의 이방성, 수피에 가까운 쪽의 목재와 수(pith)에 가까운 쪽 목재 사이의 수축율 차이, 한쪽 면의 과도한 건조, 부적당한 잔적 등에 의해 발생하게 된다.
한편 비틀림(twist)은 나선목리로 인해 발생하게 된다.
할렬(check)에는 표면할렬, 횡단면할렬, 내부할렬이 있으며 건조에 의해 야기된 인장응력이 목재 조직의 인장강도보다 큰 경우에 할렬이 발생하게 된다.
졸참나무, 황철나무, 유칼립투스 등과 같은 고함함수율의 목재를 급격히 건조하게 되면 건조 초기에 세포의 일부가 납작하게 압괴되어 목재 표면에 凹凸을 남기게 되는 불규칙한 수축이 일어나게 되는데 이것을 찌그러짐(collapse)라고 부른다.
목재를 고온으로 건조하면 변색이 일어나는 것이 있다.
변색은 일반적으로 침엽수재보다도 활엽수재에서 더 일반적이다. 활엽수재의 경우 70℃ 이상, 함수율 40% 이상의 심한 조건에서는 물푸레나무속(갈색), 단풍나무속(적색 계통), 자작나무속(회색), 너도밤나무속(적색 내지 회청색), 참나무속(황색 계통) 등이 있다.
한편 침엽수재의 경우 70℃ 이상에서는 갈색, 140℃에서는 강한 적갈색을 나타내게 된다. 더욱이 탄닌(tannin) 함유율이 높은 목재는 철 성분과 접촉하게 되면 탄닌철에 의한 청흑색을 띠게 된다.
그 외에 침엽수재, 특히 소나무속의 목재는 천연건조중에 청변균이 침입하여 청색의 반점을 나타내는 경우가 있다.
출처 : 한국목재신문사