[한국목재신문=한국목재신문 편집국]7.4. 실리콘계 화합물목재에 사용되는 실리콘 화합물은 크게 무기계와 유기계로 크게 나눌 수 있다. 7.4.1 무기계 실리콘 화합물무기계 실리콘 화합물은 통상 물유리로 불리는 수용성 알칼리 실리카와 실리카 졸, 침강성 실리카 및 흄드 실리카(hummed silica)가 사용되며, 유기계 실리콘 화합물은 주로 유기 실란 화합물이 사용된다. 흄드 실리카와 침강성 실리카는 강화성 충진제로도 사용되고, 응축상에서 총발열량을 저하하는 작용을 갖고 있으나 화학적 난연성은 보이지 않으며, 분해되어 물이나 CO2
[한국목재신문=한국목재신문 편집국]5.2.2 천공 가공법천공가공은 그림 25과 같이 목재의 이면에서 표면 방향으로 직경 1mm정도의 드릴로 구멍을 뚫는 방법이다. 전술한 인사이징 가공과 비교하여 목재 목구면 전체를 보다 균질하게 처리가 가능하다는 장점을 갖고 있어 난연처리에 적합하다. 그림 26에서 보면 천공 가공에 의해 주입량이 증가되는 것을 볼 수 있다. 5.2.3 벽공(壁孔, pit) 파괴법건강한 수목에는 수분의 통로가 되는 것은 주로 도관(활엽수)와 가도관(침엽수)이 있다. 이 도관과 가도관의 방사벽에 존재하는 것이 벽공(壁
나무는 해부학적으로 침엽수에서는 가도관, 활엽수에서는 도관과 목섬유가 축 방향으로 배열되어 큰 힘을 지탱할 수 있는 구조로 되어 있다. 그 세포들은 몇 겹의 벽으로 둘러싸여 있으며, 이들이 목재의 실질을 형성한다. 목재의 세포벽은 세포간층, 1차벽, 2차벽으로 형성되어 있으며 2차벽은 세 층으로 이루어져 있다. 그중 가운데 층에 배열된 S2층의 마이크로피브릴이란 미세 섬유소는 경사각이 나무의 축 방향과 10∼30°로 거의 같은 방향으로 배열되어 있으며, 전체 세포막 두께의 대부분을 차지하고 있어 나무가 골격을 유지하며 힘을 받을 수 있는데 크게 역할을 한다.이런 나무의 세포벽 구조를 본뜬 공학목재가 있다. 원통 모양의 단판적층재(LVL)이다. 일본에서 개발된 것으로 2가지 타입이 있다. 심재(芯材, co
② 춘재와 추재침엽수재의 경우 추재와 추재율은 목재의 비중과 직접적인 관련성이 있는 것으로써 도막의 내구성에 영향을 미치게 된다. 대부분의 목재 수종은 1년마다 하나의 생장층, 즉 연륜을 형성함으로써 수목의 지름이 커지게 되는데 하나의 연륜은 2개의 명확한 생장 시기를 나타내는 춘재와 추재라는 조직층으로 이루어져 있다. 추재는 춘재보다 더 치밀하고 단단하고 평활하면서 짙은 색을 띄는데 이것은 추재를 구성하는 세포가 춘재의 것보다 더 두꺼운 세포벽과 좁은 지름의 세포내강을 지니기 때문이다. 추재가 차지하는 비율인 추재율이 크면 클수록 목재는 더욱 더 치밀해진다.새로 도장된 페인트(paint)는 춘재와 추재 모두에 견고하게 부착될 수가 있다. 그러나 이미 오래전에 도장된 페인트의 도막은 시간의 경과와 풍
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). 외주 조건과 건조 속도건조는 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
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 집중
목재의 이상조직과 상해조직1 압축이상재와 인장이상재경사진 수간 또는 가지의 위쪽과 아래쪽에서는 형성층의 활동에 차이가 생겨 비대생장이 편심적으로 일어나게 된다. 이러한 편심생장(eccentric growth)을 이루고 있는 부분에는 대개 이상조직이 형성되는데 이와 같이 형성된 이상조직의 목재를 이상재(반응재, reaction wood)라고 부른다. 이상재는 정상재의 조직 구조와 상당한 차이를 보이고 있는데 목재 이용 측면에 있어 좋지 않은 특성을 지니고 있기 때문에 하나의 결점으로 취급되고 있다.침엽수에서는 경사진 수간과 가지의 횡단면 아래쪽, 즉 압축응력을 받는 방향의 부분에 편심생장을 이루며 활엽수에서는 침엽수와 달리 횡단면의 위쪽, 즉 인장응력을 받는 방
목재의 목리 등 4 나무갗(wood texture)은 목재를 구성하고 있는 세포의 대소, 정조, 분포 등의 차이에 따른 재면의 상태를 일컫는 용어다. 목재를 구성하고 있는 세포가 평균 이상의 큰 세포로 구성돼 있을 때 그 목재의 재면을 거친나무갗(coarse texture) 그리고 이와 반대로 작은 세포로 구성되어 있는 재면을 고운나무갗(fine texture)이라고 한다. 또한, 목재를 구성하고 있는 세포의 크기에 차이가 작을 때 이를 균질나무갗(even texture) 그리고 크기의 차이가 클 때 불균질나무갗(uneven texture)이라고 한다(그림 1). 일반적으로 나무갗을 관찰하고 판단할 때에는 침엽수재의 경우 가도관의 접선방향 지름이 이용되며 활엽수재
세포벽9 마르고에 존재하는 개구부는 1차벽과 진정중간층의 비셀룰로오스성 성분이 제거됨에 따라 생긴 것으로써 수액은 마르고와 벽공구를 통해 하나의 가도관에서 다른 가도관으로 이동하게 된다. 색전(embolism)이나 건조와 같은 특정 응력 조건 하에서는 침엽수재 가도관의 벽공막은 벽공실의 어느 한쪽으로 처져 토러스가 벽공구를 막게 됨으로써 결국 벽공대를 폐쇄하게 된다. 이러한 벽공폐쇄는 불가역적인 과정으로써 마르고의 마이크로피브릴 망이 늘어나기 때문에 벽공폐쇄가 발생되는 것으로 여겨지고 있다. 이 벽공폐쇄는 심재화에 따른 정상적인 특징이 될 뿐만 아니라 변재의 상해부에서도 역시 관찰되기도 하는 것으로써 보존제의 침투성을 저하시키거나 건조를 방해하는 원인이 되는 것으로 알려져 있다.
세포벽 8 침엽수재와 활엽수재의 축방향유세포, 방사유세포 및 활엽수재의 진정목섬유 세포벽에는 단벽공이 발달돼 있다. 따라서 이들 세포 사이에서는 단벽공대가 발달하게 된다. 두 세포의 1차벽과 그 사이에 존재하는 진정중간층으로 이뤄진 벽공막이 두 세포를 서로 갈라놓고 있다. 진정목섬유의 경우 대개 내공구의 크기가 외공구의 크기보다 큰 윤출공구를 지니게 되지만, 특히 방사유세포의 경우 라디아타소나무의 경우처럼 세포벽의 두께가 매우 얇아 벽공도가 사실상 인지되지 않는 경우도 있다. 일부 학자들은 이러한 경우의 단벽공을 맹벽공으로 취급하기도 한다(그림 1의 C와 E). 침엽수재의 가도관 뿐만 아니라 활엽수재의 도관요소, 도관상가도관, 주위상가도관 및 섬유상가도관도 유연벽
세포벽 7 2차벽의 퇴적에 의해 형성된 벽공도(pit canal)가 2차벽의 두께 방향으로 벽공막과 거의 동일한 직경을 나타내는 경우 단벽공 그리고 2차벽이 아치(arch) 모양으로 벽공막 위에 퇴적됨으로써 벽공막보다 좁은 벽공구(pit aperture)를 형성하게 되는 경우 유연벽공이라고 부른다. 유연벽공에 있어 벽공 내부의 빈 공간 전체를 벽공강(pit cavity) 그리고 이 벽공강 중에서도 아치 모양의 구조인 벽공연(pit border)과 벽공막 사이의 빈 공간을 벽공실(pit chamber)이라고 부른다. 유연벽공은 정면에서 보았을 때 벽공구가 벽공연에 의해 둘러쌓여 있는 모양으로 나타나기 때문에 이러한 명칭이 붙여졌다. 그리고 벽공구 가운데 내공구(in
세포벽6 목재가 가볍지만 강한 성질을 지닐 수 있는 비밀은 목재를 구성하고 있는 조직의 미묘한 구조에 기인한다. 즉, 목재를 구성하는 세포의 수는 대략 1㎤당 침엽수재인 경우 35~50만 개 그리고 활엽수재인 경우 200~300만 개 정도 되는데 이들 가운데 대부분, 즉 부피 면에서 볼 때 침엽수재의 경우 90∼95% 정도 그리고 활엽수재의 경우 70∼90% 정도가 수목의 줄기 방향인 축방향으로 배열돼 있는 속이 빈 섬유 또는 관 모양의 세포이기 때문에 가능해 진다. 동일한 무게 조건 아래에서는 막대기보다는 파이프(pipe)가 강하다는 사실은 잘 알려져 있다. 목재는 단순한 다공성 재료가 아니라 무수히 많은 파이프를 묶어 놓은 듯한 구조로 돼 있다. 이 구조는 벌집과도 비슷한 구조
세포벽 5진정중간층 진정중간층은 인접한 세포의 1차벽 사이에 존재하는 것으로 세포간층(intercellular layer)이라고도 한다. 이와 같은 진정중간층은 세포벽과는 달리 등방성의 성질을 지니는 펙틴(pectin)질로 주로 이뤄져 있는데 나중에 목부 세포는 리그닌의 퇴적에 따라 목화(木化, lignification)되지만 사부 세포는 상당 기간 목화되지 않은 상태로 남아 있게 된다. 한편 진정중간층과 1차벽은 실제로 쉽게 구별이 되지 않기 때문에 진정중간층과 인접하는 양쪽 2개의 1차벽을 통틀어 편의상 복합중간층(compound middle lamella)이라고 부르고 있다(그림 1 의 B).1차벽은 세포분열의 결과로 형성된 벽으로 세포가 성숙해 감에 따라 구조와
세포벽 4 수체를 구성하고 있는 세포에 있어 나타나는 현저한 특징은 세포의 성숙에 따른 세포벽의 목화(lignification) 현상이다. 일반적으로 세포벽 가운데 리그닌이 쌓이게 되면 세포벽의 강고성이 증가되기 때문에 세포벽은 목화 현상으로 인하여 강고성을 나타내게 되는 것이다. 이와같이 강고성을 유지할 수 있는 것은 철근-콘크리트 복합재를 예로 들어보면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 셀룰로오스는 세포벽 내에서 철근과 같은 기질의 역할, 헤미셀룰로오스는 철근을 붙들어 매어주는 가는 철사와 같은 매질 물질의 역할을 그리고 리그닌은 시멘트와 같은 충전 물질의 역할을 하게 됨으로써 세포벽이 그 강고성을 유지할 수 있는 것으로 알려져 있다.세포벽의 미세구조세포벽의 미세구조를
세포벽1세포벽의 구조목재는 기본적으로 탄소, 수소 및 산소로 이뤄져 있다. 무게 기준으로 볼 때 탄소가 양이 가장 많은 원소임을 알 수 있다. 이외에도 목재는 고온 조건에서 다량의 산소 존재 아래 열분해된 다음 남게 되는 무기물이 존재하는데, 이렇게 남게된 잔류물은 회분(ash)으로 불리고 있다. 회분은 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 망간 및 규소와 같은 원소를 함유하는 불연성 화합물에 의한 것이다(표 1). 목재를 구성하는 원소들은 결합을 통해 다양한 종류의 고분자, 즉 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌을 형성하게 된다. 목재에 있어 아마 가장 중요한 성분으로 여겨지고 있는 셀룰로오스는 활엽수재와 침엽수재에 관계없이 그 무게의 절반에 약간 못 미치는 정도를 차지하고 있다. 리그닌과 헤미셀룰로오스가
수피의 해부학적 특성 3 사부 축방향유조직과 방사조직은 각각 축방향유세포와 방사유세포로 이뤄졌는데 이들의 세포벽은 목화되는 경우가 드물며 또한 2차벽도 쌓이지 않는다. 축방향유세포는 대개 스트랜드로 구성돼 있는 스트랜드유세포 형태 그리고 방사유세포는 대개 방사방향으로 길이가 긴 평복세포의 형태를 띠고 있다. 침엽수의 경우 축방향유세포는 목재에 매우 소량으로 존재하고 있으나 수피에는 많이 발달돼 있는 편인데, 특히 세월이 경과해 기능을 잃어버리게 되면 축방향유세포가 비대해질 뿐만 아니라 세포벽도 두꺼워진 후벽세포로 변형돼 사세포를 방사방향으로 짓눌러 뭉개버리기 때문에 축방향유세포가 현저하게 많아 보이게 된다. 이들 축방향유세포와 방사유세포의 세포내강에는 전분, 지방, 수지, 결정 등
수피의 해부학적 특성 2내수피 내수피는 광합성에 의해 생산된 양분물질의 통로 역할을 하는 중요한 기능을 지니고 있는데 침엽수의 내수피에는 사세포, 인피섬유(사부섬유), 축방향유세포 및 방사유세포가 그리고 활엽수의 내수피에는 사관요소, 반세포, 인피섬유, 축방향유세포 및 방사유세포가 존재한다. 한편, 외수피는 일련의 주피들과 죽은 사부 조직으로 이뤄져 있는 것으로써 수목을 보호해 주는 역할을 지니고 있는데 내수피와는 달리 축방향유세포 및 방사유세포가 변형 및 후벽화를 통해 후벽세포(sclereid)로 변화돼 있다(그림 1과 표 1). 코르크참나무(cork oak, Quercus suber)의 경우 외수피가 주기적으로 채취돼 산업적으로 널리 이용되고 있는데 외수
포도카르프 Podocarp 뉴질랜드 Kahikatea, White pine, Yellow pine, Matai, Black pine인도 Thitmin학 명 : Podocarpus neriifolia과 명 : 나한송과 Podocarpaceae분 포 : 서인도제도, 멕시코남부~칠레남부재감사진조직 특성침엽수재로 조재와 만재의 이행이 점진적이며 연륜이 뚜렷하지 않다. 가도관은 원형이고 1열의 유연벽공이 분포하며 가끔 2열도 관찰된다. 말단벽이 평활한 축방향유세포가 산재상으로 분포한다. 방사조직은 방사유세포로만 이뤄져 있으며, 직교분야당 1~2 개의 편백형 벽공 및 삼나무형 벽공이 존재한다. 접선단면에서 방사조직은 단열로만 이뤄져 있으며 세포
목재의 현미경적 구조 11 격벽목섬유 격벽목섬유는 마토아, 아메리카마호가니, 티크 등에서 관찰할 수 있는 것처럼 세포내강을 수평방향으로 가로지르는 얇은 격벽을 지니는 목섬유를 일컫는데 일본목련, 후박나무등의 목섬유에 발달돼 있는 타일로시스와 혼동을 일으키지 않도록 주의해야 한다. 섬유상가도관에 격벽이 존재하는 경우를 특별히 따로 구분하고자 할 때에는 ‘격벽섬유상가도관’이라고 부르게 된다. 목섬유 중에는 꽝꽝나무, 돌개회나무 등처럼 나선비후가, 그리고 뉴질랜드 크리스마스트리 등처럼 베스쳐드벽공이 발달돼 있는 경우도 있다. 그리고 목화되지 않은 젤라틴층이 세포벽의 가장 안쪽에 발달돼 있는 젤라틴목섬유는 인장이상재의 특징이 되고 있으나 아카시아나무, 참나무속 등의 정상재 목섬유에서도 젤
목재의 현미경적 구조 10 활엽수재의 목섬유활엽수재의 목섬유는 침엽수재의 가도관과 마찬가지로 축 방향으로 길이가 긴 방추형의 세포지만 길이는 침엽수재의 가도관보다 훨씬 더 짧은 편이다. 또한 침엽수재의 가도관이 둔한 혀 모양의 선단부를 지니는 것과는 달리 목섬유의 선단부는 뾰족하거나 분지돼 있다. 그리고 횡단면에서 대개 직사각형의 형상을 나타내는 침엽수재의 가도관과는 달리 목섬유는 둥근 형상을 보이는 경향이 강하지만 생장 말기에 발달된 목섬유들은 침엽수재의 추재 가도관처럼 방사방향으로 평평하게 눌린 모양을 나타내기도 한다. 그러나 목섬유는 횡단면이나 종단면에서 볼 때 크기가 큰 관공이나 방사조직 등으로 상당히 흐트러져 있어 가지런한 배열 형태를 보이지 못하는 것이