●수축과 팽윤 얼마나 될까?
목재의 수축과 팽윤을 이해하기 위해서 수축률과 팽윤율을 계산해 보는 것이야 말로 가장 도움을 줄 수 있을 것이라 봅니다. 목재의 수축률과 팽윤율을 계산함에 있어 중요한 부분은 건구온도와 습도에 따른 평형함수율 변화율입니다. <표 1>은 시트카 스프루스의 평형함수율 자료입니다. 수종마다 섬유포함점의 차이가 있기 때문에 수종의 변이성에 대해 참고해 둬야 합니다. 목재는 일정한 온도와 상대습도에 장기간 노출되면 평형상태의 함수율을 갖게 됩니다. 물론 어느 시간에 도달하느냐는 목재의 사이즈와 초기 함수율의 정도에 따라 달라집니다. 공기의 온도가 21℃이고 상대습도가 60% 라면 11.0%의 평형함수율을 갖습니다. 우리는 어떤 목재가 처음의 상태에서 온도와 상대습도를 알게 되면 평형함수율을 알게 되고 시공후 일정 시간이 지난 다음의 온도와 상대습도를 예측해 평형함수율을 추정해 낸 다음 함수율 차이에 의해 수축률을 계산해 낼 수 있습니다. 이런 과정을 설명하고자 합니다.

평형함수율을 인지했다면 다음으로는 생재로부터 전건까지 방향별(접선, 방사) 수축률과 부피(체적)수축율을 생각해 봐야 합니다. 종방향의 수축율의 경우 정상재에서 0.1~0.2%에 불과하기 때문에 무시해도 좋습니다. 정상재가 아닌 경우(휘어 있는 나무)에는 3%를 초과하는 현상도 있으니 주의해야 하나 이런 경우는 드물게 발생합니다.

수축률(%) = (치수 또는 부피의 감소/원래 치수 또는 부피) X 100
= {(Dg - Dm) / Dg} X 100 = ΔD/Dg X 100
Dg = 수축전 치수(또는 부피)
Dm = M함수율까지 수축 후 치수(또는 부피)
D = 수축량
팽윤율(%) = (치수 또는 부피의 증가/원래 치수 또는 부피) X 100
독자께서는 생재부터 전건까지 목재의 수축률 표를 구해 두시는 것이 좋습니다. 미국임산물연구소(USDA FPL)에서 발행하는 우드핸드북에는 많은 수종에 대해 수축률이 나와 있습니다. 대표적인 것을 소개하면 표 2와 같습니다.

어떤 수종의 섬유포화점을 30%라 가정하면 전수축률을 이용해 M까지의 수축률을 측정할 수 있습니다.

am = amax {(30-M)/30}
기본 비중을 이용해서 M함수율까지의 부피수축율도 구할 수 있습니다.
am = Sg (30-M)
기본비중(Sg)을 이용해서 전수축률을 대략적으로 구할 수 있습니다. 이 경우 섬유포화점이 낮은 수종들은 실제보다 높게 나옵니다.

방사방향 전수축률(%) = 9.5 X Sg
접선방향 전수축률(%) = 17.0 X Sg
부피 전수축률(%) = 28.0 X Sg

<다음호에 이어집니다.>