목 재 목재의 일반적인 성질 목재의 함수율

목재의 장단점 구조재로서의 사용 시공성 환경 외관 목재의 장점 장대재를 얻기 쉽고, 비중에 비해 강도가 크다.(비강도) 탄성, 인성이 크며, 충격 및 진동을 잘 흡수한다. 시공성 절단 등의 취급 및 가공이 용이하다. 환경 열전도율이 작다. (보온, 방한) 음의 흡수, 차단성이 크다. 흡습 조절능력이 우수 외관 수종이 다양하고, 색채, 무늬가 아름답다. 내장 마감재, 가구재로서 우수하다. 목재의 장점

목재의 장단점 비내화적 함수율에 따른 변화가 크다. 부패 재질 목재의 단점 착화점이 낮고, 가연성이기 때문에 화재에 취약 흡수, 흡습성이 크다. 건습에 의한 신축변형이 심하여 신축 후 약 1년 후부터 여러 가지 부작용이 발생 부패 충해 및 풍화로 인한 부패가 쉬워 비내구적 기초토대, 흙에 접하거나 지면에 가까운 부재의 부패가 빠르다. 재질 재질과 강도가 균일하지 못함 크기에 제한이 있어 강재나 콘크리트와 같이 큰 재료를 얻기가 힘들다. 목재의 단점 수덕사 대웅전 그랭이질(기둥파냄) (횡력 지지, 돌 표면의 수분증발)

목재의 일반적인 특징 – 목재의 분류 성장 외장수 소나무, 낙엽송 길이와 두께가 모두 성장하는 것 내장수 대나무, 야쟈수 길이만 성장하는 것. 특수용도 외에 별 가치가 없음 외관 침엽수 삼나무, 소나무, 전나무, 측백나무, 낙엽송, 잣나무 등 활엽수 참나무, 단풍나무, 느티나무, 밤나무, 오동나무, 벗나무 등 재질 연재 침엽수류(소나무, 삼나무 등) 경재 활엽수류(떡깔나무, 참나무 등) 용도 구조용재 구조물의 뼈대를 형성하는 데 사용되는 목재 장식용재 내부치장용이나 가구를 만드는 데 사용되는 목재

목재의 일반적인 특징 침엽수(Soft) – 건축/구조재 목재의 분류 활엽수(Hard) – 치장/가구재 활엽수에 비해 직통대재가 많고 가공이 용이 목질이 가늘고 긴 섬유세포로 구성 종단면이 평활하여 구조용 목재 등으로 사용 전나무, 노송나무, 소나무, 낙엽송, 잣나무, 측백나무 활엽수(Hard) – 치장/가구재 비교적 재질이 단단, 나이테의 패턴이 불규칙하여 무늬목으로 많이 사용 오동나무, 밤나무, 느티나무, 벗나무, 단풍나무, 떡갈나무 목재의 분류

목재의 일반적인 특징 변재와 심재

목재의 일반적인 특징 항목 심재 비교 변재 비중 크다 ≻ 작다 신축성(수축률) 적다 ≺ 내후, 내구성 강도 약하다 목재의 흠 변재 – 외부 색이 연함 수분을 많이 함유 심재 – 수심부의 색깔이 진함 변재의 세포가 고화되어 강도가 큼 변재와 심재의 특성 비중, 강도, 신축, 내구성 변재와 심재 항목 심재 비교 변재 비중 크다 ≻ 작다 신축성(수축률) 적다 ≺ 내후, 내구성 강도 약하다 목재의 흠 거의 없다 많이 발생

목재의 나뭇결 정목과 판목 정목(곧은결)(마사) 판목(널결)(이다메) 건조, 뒤틀림, 갈림, 수축과 변형이 작다 구조재 변형과 마모가 크다 무늬가 아름다워 장식재, 경제적

목재의 결점 심재성형갈림 : 벌목 후 건조수축에 의해 변재성형갈림 : 침입된 수분이 동결하여 팽창 원형갈림 : 수심의 수축이나 균의 작용 갈라짐(crack)

목재의 결점 줄기에서 가지가 생긴 것. 세포가 변형 옹이(그림 9.11참고) 압축강도, 인장강도, 휨강도의 감소 죽은 옹이가 산 옹이보다 압축강도 감소율이 큼 소나무에 많음 송진과 같은 수지가 모인 부분이 비정상적으로 발달 목재를 건조한 후에도 수지가 마르지 않고 계속 나옴 옹이(그림 9.11참고) 지선

목재의 물리적 성질 기건재의 단위용적당 중량 목질부 내에 포함된 섬유질과 공극에 좌우 섬유자체의 비중은 수종에 관계없이 1.54 목재의 비중은 0.3-1.0 공극이 차지하는 비율 v = (1 – r/1.54) x 100% r : 절건비중 비중 공극률

함수율의 검사 (W1-W2)/W2 X 100(%) 함수율 시험기(전기식) 사용 비중에 의한 계산 W1 : 목재의 중량 함수율 W2 = 체적 X 비중 = (0.09 X 0.2 X 2.6) X 0.54 = 25.3㎏ 함수율 = (30-25.3)/25.3 X 100% = 18.6% 함수율 함수율의 측정

목재의 함수율 생목 속에 포함된 물(40-100%) Fiber saturation point 섬유포화점의 특징 목재내의 수분 자유수 : 목질 공극에 존재 흡착수 : 세포막을 포화시키고 있는 물 생리수 : 세포강 내에 존재 Fiber saturation point 건조시 자유수 >> 생리수 >> 흡착수 발산 흡착수만 최대한도로 남아있는 상태 섬유포화점의 특징 수종에 관계없이 30%로 일정 흡착수는 대기의 습도와 평행상태일 때까지 건조 기건재의 함수율 약 15% 목재내의 수분 섬유포화점

목재의 함수율 절건상태(oven dried condition) 기건상태(air dried condition) 100-105℃에서 항량에 달한 건조된 무수상태 기건상태(air dried condition) 통상 대기의 온도, 습도와 평형 된 수분을 함유한 상태(평형함수율) 국내의 경우 평균 15% 정도 섬유포화상태(fiber saturated condition) 세포막내부가 완전히 수분으로 포함 세포내공과 공극 등에는 액체수분이 없는 상태 생재상태 세포막내부가 완전히 포화 세포내강 및 공극의 일부가 액체수분으로 존재 포수상태(water saturated condition) 이때의 함수율을 최대함수율 (maximum M.C.) 목재의 함수상태

목재의 함수율 기건 함수율과 압축강도 섬유포화점 이하로 갈 때 강도가 증가

목재의 함수율 함수율과 신축의 관계 섬유포화점까지는 수축되지 않음 함수율과 신축의 관계 기건

목재의 함수율 사용기준 수장재의 함수율 (건축공사 표준시방서) 목재창호 – 15% 이하 목재의 함수율 바탕재 : B종 마감재 : A종 합 판 : A종 수장재의 함수율 (건축공사 표준시방서) 목재창호 – 15% 이하 종별 A종 B종 C종 비고 함수율 18%이하 20%이하 24%이하 온단면에 대한 평균치 목재의 함수율 종별 전건재 (절대건조) 기건재 (공기중) 섬유포화점 함수율 0% 15% 30%

수축팽창 생재의 건조 건조재의 침수 곧은 결쪽은 널결쪽의 50% 정도 신축 섬유포화점까지는 수축이 일어나지 않음 생재의 변형 섬유포화점이하에서는 섬유자신의 수분이 증발하고 섬유가 말라서 목재의 수축이 발생 건조재의 침수 섬유포화점까지 팽창 섬유포화점을 넘으면 체적이 불변 곧은 결쪽은 널결쪽의 50% 정도 신축 생재의 변형

생재의 변형 건조재의 방치에 따른 변화 대기중  습기가 세포에 흡착하여 기건상태로 생재의 변형 침수시  수분이 공극내에 침투하여 함수율 100% 혹은 그 이상 생재의 변형

목재의 열적 성질 100℃ 160℃ 240℃(225-260℃)  인화점(flash point) 수분증발 100 ℃를 넘으면 열분해하여 휘발성 가스 발산 160℃ 점차 착색하여 탄화된 외관을 나타냄 240℃(225-260℃)  인화점(flash point) 열분해가 진행됨에 따라 활발히 분해가스(일산화탄소, 메탄, 수소 등) 분출 가스가 완전히 연소되면 불은 곧 꺼짐 260℃(230-280℃)  착화점(burning point) 화원에 의해 분해가스가 인화되어 목재에 착염되고 연소되기 시작 450℃(230-280℃)  발화점(ignition point) 화원 없이 착염하여 연소가 시작 열분해 및 연소

목재의 역학적 특성 등방향성 재료가 아니기 때문에 3가지 시험 필요 공시체 섬유방향 압축시험 섬유직각방향 압축시험 부분압축시험 (섬유직각방향으로 시험편의 일부분에만 압축하중이 작용) 공시체 시료는 시료번호 10개 이상 횡단면이 정사각형인 직육면체 횡단면 : 한변의 길이가 20㎜인 정사격형 섬유방향의 길이 : 30-60㎜ 시험편이 1.5-2분 이내에 파괴되도록 균일한 속도로 압축하중을 가함 섬유방향 압축강도 f = P/A (㎏f/㎠) 압축강도 섬유방향 압축강도

목재의 역학적 특성 강도시험편

목재의 역학적 특성 섬유방향과 섬유에 직각방향의 강도 특성 압축, 인장, 휨, 전단 중 가장 큰 것은? 항목 섬유와 평행 섬유방향으로 성장 섬유와 직각방향으로 층상을 형성 압축, 인장, 휨, 전단 중 가장 큰 것은? 섬유방향과 평행할 때의 압축강도를 100을 볼 때 강도 특성 항목 섬유와 평행 섬유에 직각 압축강도 100 10-20 인장강도 약 200 7-20 휨강도 약 150 전단강도 침염수 약 16 활엽수 약 19

목재의 역학적 특성 강도 특성

목재의 내구성 균에 의한 것 균이 분비하는 여러 가지 효소에 의해 목재 섬유질을 용해, 감소시키는 것 변질, 분해됨에 따라 비중과 강도가 저하 온도 25-35℃, 습도 90% 이상, 함수율 30-60% 일 때 균의 발육이 왕성 충분히 건조된 것, 아주 젖어 있는 생나무는 부식되지 않음 목재를 침식시키는 곤충류(흰개미, 굼벵이 등) 목재 밑에서 내부로 침입하여 춘재부를 침식 햇볕, 비바람, 기온의 변화 등에 의해 변질 수지증발에 의한 광택 감소, 표면의 변색, 변질 부패 충해 풍화

목재 처리법 - 방부법 균에 의한 것(사상균)의 방지 균의 번식요건(온도, 수분, 양분, 공기) 중에서 양분을 부적당하게 하기 위한 방법 도포법 및 주입법 방부법

목재 처리법 - 방부법 종류 방부제 특징 유성 크레오소트 (creosote) 흑갈색 용액으로 방부력이 우수하고 내습성이 있다. 값이 사고 미관을 고려하지 않는 외부에 많이 사용 페인트를 칠할 수 없고, 좋지 않는 냄새  실내X 침투성이 좋아서 목재 깊이 주입 콜타르(coal tar) 방부력이 약하고 흑색이어서 사용장소가 제한 상온에서 침투가 잘 되지 않고 도포용으로만 사용 페인트(paint) 방습, 방수성이 우수, 외관이 아름답다 아스팔트(asphalt) 수용성 황산구리 -남색 결정체로 1% 정도의 수용액을 만들어 사용 염화아연 -2-5% 수용액은 살균의 효과가 큰 반면 흡수성이 있어 그 위에 페인트 도포 가능 염화 제2수은 불화소다

목재 처리법 - 방부법 종류 방부제 특징 유용성 PCP(pentachloro phenol) 무색이고 방부력이 가장 우수하다. 페인트칠을 할 수 있다. 값이 비싸고 석유등의 용제에 녹여 써야 한다. 침투성이 매우 양호하며 수용성, 유용성 방부제가 있다. 케로신(kerosene)

목재의 건조 무게의 감소 건조의 필요 강도의 증진 수축 균열, 비틀림 등 변형을 방지할 수 있다. 균의 발생이 방지되어 부식을 방지 도장재료, 방부재료, 접착제 등의 침투효과 우수 건조전 처리 목재의 수액을 가능한 물로 교환시켜 건조시 건조하기 쉽게 만듬 수침법 : 목재를 1년 2년간 물속에 저장 자비법 : 열탕에 삶는 방법. 2시간 이상 끓이면 조직이 유연해지고 신축성도 작아진다. 증기법 : 1.5-3.0 기압의 포화수증기로 찌는 방법. 조작이 비교적 간단하고 부팬균을 살균하는 효과 Seasoning법 : 벌목한 나무를 방치. 우로에 의한 수액 제거. 장기간 소요 건조의 필요 건조 방법

목재의 건조 직사광선 차단상태에서 건조 자연건조법 마구리의 급속건조 방지 : 페인트나 쇠줄로 조임 열기법 증기법 인공건조법 톱밥 등을 연소시켜 건조실에서 건조 변색 용이, 온도조절이 어려움 증기법 적당한 습도의 증기를 보내 가열 건조 효과는 좋으나 비용과다. 훈연법 짚이나 톱밥 등을 태운 연기를 건조실에 도입 진공법 밀폐된 탱크속에 넣어 고온, 저압하에서 수분을 추출 그 밖의 건조법 고압전류를 직접 목재에 통하게 하는 전기건조법 등 자연건조법 인공건조법

목재의 가공품 도면의 목재 단면치수가 제재 치수인지 마무리치수인지 확인 길이 단위 부피단위 단면치수 일반적으로 수장, 창호, 가구는 도면치수를 마무리 치수로 표기 제재치수 : 소요치수로 제재한 상태의 치수(구조재,수장재) 마무리치수 : 대패로 깎아낸 후 마감치수(창호재, 가구재) 길이 단위 1푼 : 3㎜, 1치 : 3㎝, 1자 : 30㎝ 부피단위 1사이 : 1치 X 1치 X 12자 = 0.00324㎥ 단면치수 마무리치수 제재치수 마감치수 목재치수 2

목재의 가공품 주로 사용되는 각재 제재치수 30㎜ 한치각 45㎜ 90㎜ 한치오푼각 Two by four 세치각 세치각(오비끼) 제재치수 30㎜ 한치각 45㎜ 90㎜ 한치오푼각 Two by four 세치각

목재의 가공품 - 합판 얇은판(단판)을 1장마다 섬유방향과 직교되게 3,5,7,9, … 등의 홀수겹으로 겹쳐 댄 것 합판 제조법 원목을 24시간 정도 쪄서 수액 제거 탈피하고 소정의 단면치수로 절단 함수율이 5-10% 정도가 되게 건조 조판 : 단판길이와 넓이가 맞도록 제단 풀칠 : 단판의 양면에 풀칠 부착 : 섬유방향과 서로 엇갈리도록 하여 부착 고착 : 열압 10-18㎏/㎠의 압력으로 고착, 온도 150-160℃ 정도 내수합판 페놀수지(phenol resin) 접착제를 사용하고, 외부 및 내부라도 물이 자주 닿는 곳 비내수합판 카세인(casein)또는 소맥분의 함유율이 높은 요소수지를 혼합한 것 사용 합판 접착층

목재의 가공품 - 집성목재 1.5-5㎝의 두께를 가진 단판을 겹쳐서 접착한 것 집성목재 합판과의 구분 판의 수가 꼭 홀수가 아님 섬유방향을 일치하게 접착 목재의 강도를 인공적으로 조절 길고 단면이 큰 부재를 간단히 만들 수 있다. 집성목재 장점

목재의 가공품 - 마루판 참나무, 미송, 나왕, 티크 등을 공장에서 가공 생산 Flooring board(KS F 3103) 표면을 가공하고 두께 9㎜, 나비 60㎜, 길이 600㎜ 정도 양측면을 제혀쪽매 등으로 가공하여 마루널로 사용 KS F 3111 천연무늬 화장합판을 플로어링 보드와 같이 가공 KS F 3123 각 조각을 금속 스테이플, 접착 등으로 맞대어 고정시킨 정사각형의 단층 조각 마루판 각 조각은 제혀쪽매로 가공 플로어링 보드 무늬목 치장합판 플로어링 보드 플로어링 블록

목재의 가공품 – 벽 및 천장재 Parquetry board 파키트리 보드 Copenhagen rib 경목재판을 9-15㎜, 나비 60㎜, 길이는 넓이의 3-5배로 한 것으로 제혀쪽매, 표면은 상대패로 마감한 판재 Copenhagen rib 강당, 극장, 집회장 등에 음향 조절용으로 쓰이거나 일반건물의 벽 수장재 통상적으로 두께가 3㎝, 넓이가 10㎝ 정도의 긴 판에 표면을 리브로 가공한 것 파키트리 보드 코펜하겐 리브

목재의 가공품 – 벽 및 천장재 코르크 참나무 수피, 코르크용 떡깔나무 외피를 사용 탄화 코르크판 잘게 부수어 4-22㎜의 체를 통과한 것을 주로 사용 금속 형틀 속에 넣고 압축하여 열기 또는 과열 증기로 가열하여 만듬 코르크 입자가 가열되었을 때 분비되는 수지로 상호 접착하는 것 특징 가볍고 탄성, 단열성, 흡음성 등 음악 감상실, 방송실 등의 천장, 안벽의 흡음판 등 냉장고, 냉동고, 제빙 공장 등의 단열판 탄화 코르크판

목재의 가공품 – 섬유판 조각낸 목재 톱밥, 대팻밥, 볏짚, 보릿짚, 펄프 찌꺼기 등의 식물성 재료를 원료로 하여 펄프로 만든 다음, 접착제, 방부제 등을 첨가하여 제판한 것 연질섬유판(KS F 3201) - insulation board 밀도 0.4 미만의 판 건축의 내장, 보온을 목적으로 성형된 것 일반용, 2층 마루용, 회벽 하부 마무리용 등 중질섬유판(KS F 3202) - semi hard board 밀도 0.4 이상 0.8 미만의 판 유공 흡음판, 수장판 등으로 사용 경질섬유판(KS F 3203) – hard board 밀도 0.8 이상 연질, 반경질 섬유판에 비해 강도 및 성질이 우수 건축용, 가구용, 전기 기구용, 자동차, 철도 차량 등 섬유판 (fiber board)