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작성자	관리자	작성일	2011-02-16
제목	목재의 변형과 수분과의 관계
내용	<목재의 변형과 수분과의 관계> 목재라는 건축재료는 역학적으로 불균질 재료로 취급된다. 벽돌, 콘크리트와는 달리 나무는 생물이기 때문에 획일적인 물리적 성질이 존재하지 않기 때문이다. 나무로 만든 목조건물은 하중을 받으면 휘어지거나 줄어드는 변형이 있게 된다. 시간이 지나면서 수분 함유량이 변화하여 뒤틀어지거나 갈라지는 자체 변형도 발생한다. 특히 소나무를 조종으로 하는 한국의 목재는 그 변형의 도가 더욱 심하다. 그러므로 목구조체의 완성 후에 일어날 변형까지도 염두에 두고, 여유 있게 부재를 가공해야 한다. 그러나 문제는 변형이 일률적으로 일어나지 않는다는 점이 있다. 변형에 대한 예측 불확실성은 완성 후에 정확한 수직이나 수평성을 보장하지 못한다. 따라서 목구조의 기법은 애초부터 불확실한 변형을 인정하는 범주에서 개발되어야 한다. 나무는 약 50%의 섬유질과 15～30%의 반섬유소, 15～30%의 리그닌, 그리고 5～30%의 기타 잔유물로 구성되는데 리그닌은 섬유질과 섬유질로 구성된 세포들을 강력하게 접착해줌으로써 목재가 가지는 여러 가지 특성을 가능케 한다. 목재의 특성들 가운데 가장 중요한 것은 함수율이며, 함수율은 나무에 포함된 수분의 무게를 나타내는 값으로 완전 건조한 목재 중량에 대해서 생목은 약 40～80%의 값을 보여준다. 함수율이 0～25% 정도가 되면 수분은 모두 세포벽 내에 있게 된다. 대개의 경우 25～32% 사이에 있게 되면 세포벽이 포화 상태에 이르게 되는데, 이때를 섬유포화점이라고 하고, 그 이상의 수분은 세포공 내에 자유수로 남게 된다. 목재는 섬유포화점이 될 때까지 주변 환경과의 작용에서 수분을 흡수하거나 방출하게 되는데, 수분을 방출할 때 수축으로 인한 변형의 정도가 목재를 구조용재로 사용할 수 있는지 판단하는 기준이 된다. 일반적으로 목재가 건조 수축하게 될 때 섬유질 방향의 변형이 가장 크게 되고, 섬유질 직각방향으로의 변형, 재축방향으로의 변형이 가장 크게 되고, 섬유질 직각방향으로의 변형, 재축방향으로의 변형이 그 다음이 되는데 목재를 구조용재로 사용하기 위하여 평균 함수율을 낮추기 위한 건조방법이 사용되고 있다 . 섬유포화점에서 평균함수율 19%까지 건조되면 목재는 두께 약 2.35%, 폭 약2.80% 정도로 수축하여 사용 전에 수축을 방지할 수 있다. 일반적으로 건축용 목재의 함수율은 두 단계로 나눌 수 있다. 첫째, 함수율 19%이상의 자연목은 주로 짧은 재단에 대단면을 지나면서 창문 인방같이 하중을 비교적 덜 받는 부위에 사용된다. 이러한 자연목은 제재 시 공칭치수로 제재, 표면 마무리되어 자연 건조 후 표면건조목과 같은 치수를 지니게 된다. 둘째, 함수율 19%이하의 건조목은 대부분 구조용재로 사용되며 표면자연건조된 목재와 고온다습한 건조로에서 건조시킨 인공건조목으로 나뉜다. 인공 건조목의 경우 제재 후 먼저 공칭치수로 건조하고 표면 마무리를 하여 실제 치수로 만들게 된다. 통상 구조용재는 10～15% 사이로 건조되어 수축에 의한 변형을 예방하게 된다. 구조용재와는 달리 수장재, 창호재 같은 용도에 사용하는 목재는 약 8%이하의 함수율을 지니도록 건조되며 가공목재 혹은 공학목재와 방습 및 방부처리 목재는 그 이하의 함수율을 지니게 되어 구조용목재로 사용되고 있다. 함수율은 목재의 강도에도 결정적인 영향을 끼치게 되며 섬유포화점 이하에서는 함수율이 감소하면 강도는 증가하게 된다. 수분이 방출됨에 따라 세포벽의 강성이 증가하고 기밀하게 되어 강도의 증가에 영향을 끼치게 된다.