2.1.3.2 수분 변화가 목재의 성질에 미치는 영향
목재 내에 존재하는 수분은 세포내강과 같은 빈 공간에 물의 상태로 존재하는 자유수와 세포벽 내의 미세한 공극에 물분자의 상태로 존재하면서 목재의 성분과 수소결합 또는 극성결합을 이루고 있는 결합수로 나눌 수 있다. 자유수는 결합수에 비하여 이동이 원활하며 따라서 높은 함수율 상태에서 건조될 경우에 자유수가 먼저 증발된다.
목재의 함수율이 30% 정도에 이르면 목재 내의 자유수가 거의 다 증발되고 다음으로 세포벽 내의 결합수가 증발되기 시작한다.
자유수는 모두 없어지고 세포벽은 결합수로 포화된 상태의 함수율을 섬유포화점이라고 하며 이 섬유포화점이 목재의 성질 변화에 중요한 전환점이 된다.
섬유포화점보다 높은 함수율 상태에서의 수분 이동은 주로 자유수에서 일어나기 때문에 세포벽에는 근본적으로 변화가 없다.
따라서 이 때의 함수율 변화는 목재의 강도, 수축 및 팽윤, 건조 결함의 발생 등과 같은 목재의 물리적 성질에는 거의 영향을 미치지 않는다.
그러나 섬유포화점 이하에서의 수분 변화는 결합수에서 발생하며 이는 바로 세포벽 내의 수분 변화에 따른 세포벽의 성질 변화로 연결되어 목재의 강도 및 물리적 성질에 변화를 초래하게 된다.
일반적으로 목재의 함수율이 섬유포화점 이하에서 감소하면 목재의 강도는 증가되고 목재의 치수는 감소하게 된다.
섬유포화점 이하에서 함수율이 감소하면 목재의 치수가 감소하는데 목재의 방향에 따라서 수축율이 서로 다르기 때문에 치수의 감소 정도가 방향에 따라서 차이를 나타낸다.
이와 같이 방향에 따른 치수 변화량의 차이에 의하여 할열, 굽음, 뒤틀림 등의 여러 가지 건조결함이 발생되는 것이다(그림 6).
따라서 목재의 여러 가지 건조결함이 사용 중에 발생하는 것을 방지하기 위해서는 사용장소의 평형함수율에 근접하게 건조된 목재를 사용하여야 하며 사용 중에 목재의 함수율이 증가되지 않도록 철저한 관리를 하여야 한다.
아무리 건조된 목재를 사용하더라도 보관이나 사용 중에 수분에 노출되면 함수율이 증가되고 이 과다한 수분이 사용장소의 상대습도와 평형상태에 도달하기 위하여 건조되면서 여러가지 결함이 발생될 수 있기 때문이다.
목재가 건조되면 수축이방성으로 인하여 많은 결점들이 발생할 수 있는데 할열, 분할, 길이굽음, 측면굽음, 나비굽음, 뒤틀림 등이 여기에 속한다.
그 외에 옹이의 갈라짐, 옹이의 빠짐, 솟은 목리, 거친 목리 등의 결점도 발생할 수 있다.
이러한 결점들은 심한 할열이나 분할의 경우를 제외하고 기본적으로 목재의 강도나 강성에는 영향이 없지만 과도한 변형은 목재의 사용에 장애가 되며 구조물의 건축 후에 생기는 변형은 표면 마감재의 하자로 나타나기도 한다.
수분의 변화에 따라서 달라지는 목재의 성질에는 전기전도성과 열전도성도 포함된다.
목재는 건조할수록 전기전도율 및 열전도율이 감소하는 성질을 나타낸다.
따라서 낮은 전기 전도율 및 열전도율이 필요한 용도로 사용되는 목재의 경우에는 낮은 함수율 상태로 건조된 목재를 사용하고 사용 중에 목재의 함수율이 증가되지 않도록 주의를 기울여야 한다.
목재의 함수율은 썩음 또는 벌레에 의한 충해와도 매우 밀접한 관계를 가지고 있다.
일반적으로 목재의 함수율이 25∼50% 범위 내에서 부후균 및 벌레의 피해 가 가장 심하게 나타난다.
따라서 목재의 관리에서 이 범위의 함수율을 피하면 썩음 또는 충해를 예방할 수 있다.
저목장에서 물을 이용하여 목재를 저장하거나 또는 물이 없는 경우에는 계속해서 목재에 물을 뿌려주는 이유가 바로 목재의 함수율을 높게 유지하여 썩음 또는 충해를 예방하기 위한 것이다.
그러나 목재를 이용하는 경우에는 대기 중의 평형함수율이 12% 내외이기 때문에 높은 함수율의 목재를 사용하면 사용 중에 건조되어 썩음이나 충해가 발생하기에 적당한 함수율 조건이 되거나 또는 더욱 건조되어 건조결함이 발생하게 된다.
따라서 목재를 함수율 19% 이하로 건조하여 사용하고 사용 중에도 함수율이 19%를 초과하지 않도록 주의하면 썩음이나 충해 등을 예방할 수 있으며 수축으로 인한 결함도 방지할 수 있을 것이다.
목재가 수분을 흡습 또는 방습하는 성질은 목재의 단점이 될 수도 있지만 이를 잘 활용하면 다른 어떠한 재료에서도 찾을 수 없는 장점이 되기도 한다.
예를 들면 실내에 많은 목재를 마감재로 사용하는 경우에 실내의 습도가 높으면 목재가