▲그림 1. 세포벽 구조와 마이크로피브릴 경각에 따른 축방향 치수 변동률 사이의 관계 모식도.
▲그림 2. 풍나무(A), 백버드나무(B)와 가죽나무(C) 인장이상재의 젤라틴목섬유, 칠엽수 인장이상재 젤라틴목섬유(D) 및 버드나무 인장이상재의 거스러미(E).
압축이상재를 구성하고 있는 가도관의 S2층은 마이크로피브릴의 경각이 45도 정도로써 정상재 가도관의 10~30도 보다 더 급하기 때문에 압축이상재의 축방향 수축률이 정상재의 것에 비해 10배 정도 더 큰 반면 압축이상재의 접선방향 및 방사방향 수축률은 정상재의 1/2 정도밖에 되지 않는다. 이러한 수축률의 차이로 인해 정상재와 압축이상재가 혼재하는 목재를 건조하면 틀어짐이나 할렬 등이 일어나게 된다. 정상재에 비해 압축이상재는 비중, 경도 및 종압축강도가 더 크지만 인장강도는 현저하게 더 낮은데 압축이상재의 인장강도가 낮은 이유는 가도관의 벽에 나선상의 째짐인 나선열이 존재하기 때문이다.

화학적으로는 정상재에 비해 리그닌이 더 많으나 셀룰로오스는 더 적다. 특히, 리그닌의 경우 S2층의 바깥쪽에 집중적으로 분포돼 있기 때문에 이 층을 S2(L)층이라고 부르는 학자들도 있다(그림 1).

압축이상재와는 달리 인장이상재는 셀룰로오스를 많이 지니고 있기 때문에 정상재보다 더 밝은 담색 또는 은백색을 띠게 된다. 인장이상재의 가장 큰 특징은 2차벽에 젤라틴층이 발달돼 있는 젤라틴목섬유(gelatinous fiber)가 존재한다는 점인데 이러한 젤라틴목섬유의 존재가 인장이상재와의 최대 특징이 되고 있다. 젤라틴층은 2차벽 가운데 가장 안쪽에 발달돼 있는 층으로 두께가 정상적인 세포의 S2층과 동일하거나 또는 더 두꺼운 것이 보통이며 거의 셀룰로오스만으로 구성돼 있기 때문에 염화아연요오드(chlor-zinc iodide) 용액으로 염색을 하게 되면 자색을 나타내게 된다. 또한, 젤라틴층은 2차벽의 나머지 층으로부터 쉽게 분리되기도 하며 마이크로피브릴의 경각이 대략 5도 정도로써 목섬유의 장축과 거의 평행을 이루고 있기 때문에 젤라틴목섬유의 벽공은 세포의 장축을 따라 누워있는 벽공구를 지니는 경향이 있다. 그러나 목련과와 화양목과의 일부 수종에서는 젤라틴층이 발달되지 않는 것으로 알려져 있다(그림 2의 A~D).

인장이상재의 젤라틴목섬유는 세포벽이 두꺼우면서 벽공의 수도 적고 또한 관공은 지름이 작을 뿐만 아니라 수도 적기 때문에 정상재보다 인장이상재의 비중이 더 큰 편이다. 인장이상재는 생재함수율이 높지만 건조가 용이하며 젤라틴목섬유의 존재로 인하여 절삭 시 깨끗하게 절단되지 않고 재면 위로 거스러미(woolly grain, fuzzy grain)를 드러내게 된다(그림 2의 E). 인장이상재의 축방향 수축률은 정상재에 비해 대개 1∼2배 정도 더 큰 것이 일반적인데 이는 젤라틴층을 제외한 다른 층들의 마이크로피브릴 경각이 더 크기 때문에 그런 것이다. 인장이상재는 정상재에 비해 인장강도가 더 크나 압축강도는 더 낮으며 과도하고 불균일한 수축성으로 인해 찌그러지는 경향이 있기 때문에 용재로써는 하나의 큰 결점으로 취급되고 있다. 화학적으로는 정상재에 비해 리그닌이 더 적으나 셀룰로오스가 더 많다.

<다음호에 계속됩니다.>
국민대학교 임산생명공학과 엄영근 교수

저작권자 © 한국목재신문 무단전재 및 재배포 금지