공업용 원료재 및 건축용 재료로써의 목재 특성
②비강도성이 큰 재료
목재의 기계적 성질 가운데 가장 두드러진 것으로 무게에 비해 강도 즉 비강도가 크다는 사실을 들 수가 있는데 이는 세포벽 구성 물질의 성질과 얇은 벽을 지니는 관 모양의 세포 배열 때문에 나타나게 되는 특성이다. 목재는 압축강도가 비교적 약한 것으로 알려져 있는 반면 철근콘크리트는 인장강도가 우수한 철과 압축강도가 우수한 콘크리트가 서로 합성된 이상적인 건축 재료로 여겨지고 있지만 콘크리트의 비압축강도 역시 불과 167㎏/㎠로써 1,000㎏/㎠인 삼나무보다 매우 약하며 화강암과 대리석의 비압축강도 역시 각각 508㎏/㎠ 및 256㎏/㎠로써 삼나무보다 약하다.
또한, 비휨강도를 비교해 보면 삼나무는 1,860㎏/㎠로써 구조용 강재 540㎏/㎠, 경질염화비닐 430㎏/㎠, 아크릴 600㎏/㎠, 어선 선체 등의 용도로 널리 쓰이는 유리섬유강화플라스틱(FRP) 1,350㎏/㎠, 그리고 매우 강한 재료인 경합금 1,680㎏/㎠보다 우수하다.
이처럼 비강도가 크다는 것은 동일한 건물을 지을 때 가볍게 할 수 있고 따라서 지진력도 작아진다는 것을 뜻하게 된다. 지진력이라고 하는 것은 물체의 무게에 가속도를 곱한 것이기 때문에 무거운 건물일수록 작용하는 지진력은 커지게 된다. 예를 들면 같은 부피의 콘크리트와 목재를 비교하면 콘크리트 쪽이 4~5배 정도 더 무겁기 때문에 작용하는 지진력도 그만큼 크다고 말할 수 있다. 더욱이 무거운 재료는 자기 자신의 무게를 지탱하지 않으면 안 되기 때문에 높은 건물인 경우 자기 자신의 무게 때문에 무너져 버리게 된다.
③진동을 감소시키는 재료
목재는 부하된 정하중의 2배 정도까지 충격하중을 견딜 수 있으나 철재나 콘크리트는 허용하중 이상을 견딜 수 없다. 따라서 지진이나 항공모함의 갑판과 같이 갑작스러운 충격을 많이 받는 구조물에 사용하게 되면 강도적으로나 경제적으로도 상당한 이득을 볼 수 가 있는데 이는 목재가 철재에 비해 최소한 9배 정도 에너지를 흡수할 수 있는 재료이기 때문이다. 또한 철재와는 달리 목재는 진동을 감소시키는 성질을 지니는 우수한 재료로 교각 등처럼 동하중을 받게 되는 구조물에 사용하면 큰 효과를 볼 수 있다.
④자연적인 아름다운 재료
목재는 자연적인 아름다운 목리와 문양 및 재색을 지닐 뿐만 아니라 부드러운 질감과 따뜻한 촉감을 지니고 있는 재료다. 목재의 자연적인 아름다움과 친밀감은 다른 어떤 재료도 따라오기 힘들 뿐만 아니라 같은 수종의 목재라고 할지라도 결코 똑같은 모양을 나타내지 않기 때문에 독창적인 멋을 창출할 수 있다. 목조주택에서 따뜻한 느낌을 받게 되는 것은 목재가 지니고 있는 다공질의 성질과 낮은 열전도율 및 자연적인 목리, 문양이나 재색과 같은 시각적인 효과에 의한 것이다.
⑤화재시에는 강한 재료
목재로 이뤄진 구조재는 철재에 의한 것보다 열팽창이 더 작은 특성을 지니고 있어 건축재로써 아주 적당한 재료가 되고 있다. 목재가 열을 받게되면 목리방향으로의 팽창이 거의 일어나지 않게 되는데 이것이 건축에 있어서는 매우 중요시 되고 있다. 더욱이 목재의 경우 온도의 상승에 따른 열팽창은 건조에 따른 수축에 의해 대개 상쇄될 뿐만 아니라 건조에 의해 강도 역시 증가하게 된다. 물질이 연소되기 위한 필수조건으로 온도의 상승과 산소의 공급을 들 수 있는데 목재는 많이 뜨거워지지 않으면서도 열전달이 늦은 재료이며 연소되어도 표면에 탄화층이 생겨 내부로의 산소 침투가 억제되기 때문에 목재는 불에 타지만 화재에는 강한 재료가 되고 있다.
<다음호에 계속됩니다.>
국민대학교 임산생명공학과 엄영근 교수