심재의 경우 변재보다 일반적으로 수분 이동성이 더 나쁜데 침엽수재에서는 벽공의 폐쇄가 큰 원인이 되고 있으며 활엽수재에서는 도관이 타일로시스(tylosis)라고 불리는 구조체에 의해 막혀있는 것이 원인으로 작용하게 되는데 같은 참나무류 목재 중에서도 적참나무와는 달리 백참나무처럼 수분 투과성이 나빠 액체가 새지 않기 때문에 위스키의 통으로 사용되는 예도 있다(그림 1).

그림 1. 심재화에 따른 침엽수재 가도관 유연벽공에 있어서의 추출물 퇴적(A)과 벽공막 이행에 따른 벽공폐쇄(B~C) 및 활엽수재 도관 내의 타일로시스 발달(D~E).

외주 조건과 건조 속도
건조는 표면에서의 수분 증발과 내부로부터의 수분 이동이 복합적으로 작용되어 이루어진다. 항률건조기간에는 표면 증발속도가 그리고 감율건조기간에는 내부 수분의 이동속도가 건조 속도를 좌우하게 된다. 건조 속도는 본래 단위 시간당 무게의 저하나 함수율의 저하 등으로 표시될 수 있지만 단순히 건조 소요시간이 동의어적으로 이용되는 경우도 있다.
외주 조건 가운데 건구온도가 건조 속도에 가장 큰 영향을 미치고 건습구 온도 차이와 풍속이 그 뒤를 따른다. 건구온도를 상승시키면 감율건조기간의 건조 속도는 약간 증가하며 감율건조기간에는 증기압이 지수적으로 증가되어 내부 확산 저항이 감소되기 때문에 건조 속도가 현저히 증가된다.
건습구 온도 차이의 경우 항률건조기간에서는 경우 가장 지배적인 인자가 되고 있는데 건조 초기에 건습구 온도 차이를 크게 하면 건조 속도가 현저히 증가된다. 건조가 진행됨에 따라 그 영향력은 차츰 줄어들게 된다. 풍속은 건습구 온도 차이와 마찬가지로 항률건조기간에는 건조 속도에 큰 영향을 미치지만 건조의 진행에 따라 영향력이 감소되어 감율건조기간 제 2단계 이후에는 풍속을 증가시켜도 건조 속도는 별로 증가되지 않는다.

건조에 의한 목재의 수축과 틀어짐
생재는 수분을 잃어 버려도 섬유포화점에 도달할 때까지는 수축하지 않는다. 섬유포화점 이하가 되면 서서히 수축하기 시작한다. 건조에 의한 목재의 수축률은 섬유방향이 가장 작고 그 다음이 방사방향, 접선방향의 순이다. 따라서 생재로부터 일정한 단면을 지니는 목재를 제재하면 건조에 의해 수축되어 특징적인 단면의 형태로 변하게 된다.

건조응력
생재를 건조하면 우선 표면 증발에 의해 표면 부근에 현저한 수분 경사가 발생하게 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 표층의 수축에 의해 압축응력을 받게 되어 단면 전체로써 균형을 유지하게 된다. 이러한 응력 상태는 건조의 진행에 따라 서서히 변화되는데 건조 과정 중 발생하는 응력을 건조응력이라고 부른다. 건조 초기에는 표층이 항상 인장응력 조건 하에서 건조되기 때문에 그 응력은 극단적으로 증대되어 결국 인장응력을 제거한다고 하더라도 목재의 수축은 응력이 가해지지 않은 상태에서 건조된 목재의 수축보다도 작아지게 되는데 이것을 인장세트(set)라고 부른다. 이처럼 표층에는 인장응력 그리고 내층에는 압축응력이 발생되어 있는 상태를 표면경화 전기라고 하며 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, 내층은 수축이 저지되는 인장응력을 그리고 표층은 내층의 수축에 의해 압축응력을 받게 되는 상태인 표면경화 후기의 단계에 이르게 되는데 이 경우 판을 톱으로 켜게 되면 내측으로 휘어진다(그림2). 이러한 응력을 제거하기 위해서는 건조 종료 후 응력 제거 처리에 의한 수분 경사의 제거를 통해 외층의 응력을 완화해 주어야 한다.

그림 2. 절단 시 표면경화에 따른 목재의 변형.

<다음호에 계속됩니다.>
국민대학교 임산생명공학과 엄영근 교수

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