1. 서 론

목재의 사용량 증가와 비례하여 내구성 증진을 위한 연구개발에도 관심이 높아지고 있으며, 그에 따라 뛰어난 성능을 가진 목제품이 출시되고 있다. 하지만 이러한 생산과정에서 목재의 본질인 친환경적인 측면이 소외되고 있는 경향이 있으며, 목재자체의 천연질감 및 느낌을 그대로 살리지 못하고 인체에 유해한 단점을 지닌 채 시공되는 제품들도 나타나고 있다. 특히 경량목조주택에 시공되는 구조용 목재의 경우 방염처리를 하지 않은 채 시공되고 있으며, 화염에 대한 방어 개념으로 석고보드를 함께 시공해 내화처리를 하는 경우가 대부분이므로 경제적 손실 저감은 물론 목재의 근본적인 내화 및 방염처리가 함께 필요한 실정이다.

현재 일반적인 목제품의 방염처리와 관련해 시중에 유통되고 있는 방염제로 방염처리 시 3회 도포를 거쳐 건조하는 데 약 2~3일의 작업 소요시간이 발생하게 되며, 방염처리 후 목재의 천연질감을 그대로 표현하기 어렵고, 유지관리 등의 단점이 발생하고 있다. 이러한 불편을 줄이기 위해서는 방염처리 시간단축과 방염성능의 향상, 유지관리성 향상, 고밀도화돼 구조적 내구성이 향상된 고강도 구조용 방염 목재의 사용이 필수적일 것이다.

이에 본 연구에서는 경량목조주택에 사용되는 일반 구조용 목재를 대상으로 마이크로파로 가열된 목재내부의 세포(Cell) 및 세포 내강(Lumen)에 존재하는 자유수(Free water)와 결합수(Bound water)를 단시간에 기화시킨 후 빈 공극으로 액상의 인산염계 방염약제를 균등히 자연 침투시켜 방염성을 지니게 한다. 또한 방염성을 지닌 목재의 내구성 향상을 위해 일정두께로 압축을 한 후 비교분석을 통해 인체에 무해하며, 고내구성 및 방염 성능을 가진 친환경 구조용 목재 개발을 위한 기초적 자료를 도출하고자 한다.

2. 실험개요 및 순서

2.1 실험 조건
본 실험에서는 마이크로파로 건조된 시험편의 목표 함수율과 온도를 설정해 최적의 범위를 도출하고자 한다. 내구성 향상을 위해 시험편 압축 두께는 최초 38㎜에서 10㎜ 를 압축시킨 후 28㎜로 압축된 시험편을 KS규준에 적합하도록 가공해 시험을 실시했으며, 각 시험 별 10개의 측정값을 평균으로 해 결과 편차를 줄이고자 했다.

2.2 방염 후 처리물품 시험 및 내구성 측정
방염성능 측정은 “소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률 시행령 제20조 제2항”에 의거해 방염 후 처리물품 시험을 실시했으며, 목재의 방염성능 기준은 표 2, 시험방법은 표 3과 같다. 또한 압축된 목재의 내구성 측정은 경도, 못뽑기, 압축, 휨, 전단강도 시험을 실시하며, 국내 KS규준에 적합하도록 가공했다. 내구성 시험 관련 규준은 표 4와 같다.

2.3. 액상 인산염계 방염약제 및 구조용 침엽수
액상의 인산염계 방염약제(이하 방염약제)는 방염성능 및 품질을 만족하며, 색상은 무광 투명하므로 방염대상물품에 방염처리를 실시할 경우 무늬나 질감이 그대로 표현 가능하다.
구조용 침엽수의 경우 경량목조주택에서 실제 가장 많이 시공되는 S.P.F 수종을 사용했다. 이는 빠른 성장력과 수급이 쉽고 값이 저렴하며, 환경의 변화에 대하여 물리·역학적으로 안정된 상태를 유지할 수 있는 것이 큰 장점이다. S.P.F 수종의 물리 및 역학적 특성은 표 5와 같다.

2.4 마이크로파 가열장비 및 연소시험 장치
마이크로파 가열 장비는 1~6㎾ 까지 출력 조절이 가능하며, 목재 종류나 건조 전 함수율 별로 적정 출력과 건조시간을 추정할 수 있도록 제조된 장비이다. 소형이므로 설치 공간 확보가 용이하며, 기존의 목재 건조기에 비하여 유지비용이 저렴한 것이 장점이다. 2450±30㎒ 대의 주파수를 사용하며 정격전압은 480V로써 출력안정기(A.V.R)를 설치해 안정적인 사용이 가능하며 그림 1과 같다. 목재 방염시험을 위해 사용한 목재 연소시험 장치는 그림 2와 같이 KS F 2819에 준하는 45° 메켈버너 시험기를 사용했으며, 사용 연료는 KS M 2150(액화석유가스) 제4호에 적합한 것으로 했다.