Yun-Sung Jang

본 연구에서는 과열증기를 이용한 열처리 공정 제어 방법을 설계하고 적용하였다. 170°C, 0.4 MPa 조건의과열증기에서 약 10시간 동안 열처리한 잣나무 판재의 물리 및 역학적 성질 변화를 무처리재 및 220°C 상압조건에서 일반 열처리한 목재와 비교하였다. 과열증기 처리재는 무처리재에 비해서 수분 흡습량 및 평형함수율이낮아졌으며, 종압축 강도 및 휨 강도가 증가하였다. 흡습성은 일반 열처리재와 비슷하였으며, 일반 열처리 시발생하기 쉬운 내부 할렬은 발생하지 않았다. 또한 과열증기 처리에 의해서 잣나무 내부에 있는 다량의 송진이제거되는 효과도 나타내었다.

본 연구에서는 국내에서 상업적으로 이용되고 있는 국산 낙엽송 열처리재의 여러 가지 물성(밀도, 평형함수율, 수축률, 흡습/흡수성, 종/횡압축강도, 휨강도, 경도, 내부후성능)을 정량적으로 평가하기 위하여 수행되었다. 고온처리에 의해 목재의 소수성이 증가함에 따라 평형함수율이 감소하였다. 이에 따라 수축률 및 흡습/흡수성이 감소하여 치수안정성이 개선되었고, 낮은 함수율의 영향으로 압축강도가 증가하였으며, 목재 주성분의 변화와 낮은 함수율의 영향으로내부후성능이 개선되었다. 하지만 열처리에 의해 밀도와 휨강도 및 경도는 감소하였다.

적외선 열화상 기술은 물체의 표면에서 방사되는 적외선을 검출하여 그 물체의 표면온도 분포를 나타내는 기술로서 물체의 내부 상태도 간접적으로 표현할 수 있다. 이 기술은 광범위한 분야에서 피사체의 물리적 손상이허락되지 않을 경우 사용되고 있다. 본 실험에서는 “적외선 촬영법에 의한 건축물 단열 성능 평가 방법”(KS F 2829)에 의거하여 결함부위 온도차 비율법(TDR : Temperature Difference Ratio)라는 지표로 국립산림과학원내 목조주택의 단열성능을 평가하였다. 실험을 위한 공간을 목조주택의 2층 방으로 정하고 적외선 카메라로 방의 실내와 실외의 표면온도를 측정하였다. 열화상 이미지를 이용하여 모서리 부분과 창을 통한 열손실을 정량적으로 파악할 수 있었으며 육안으로 확인 불가능한 열손실 결함부위를 탐지할 수 있었다. 이를 바탕으로 기존목조주택의 열환경성능 제고를 위한 개⋅보수시 도움이 될 것으로 기대된다.

최근 만들어지고 있는 거주공간은 단열성능 향상을 통한 냉난방 에너지 절약을 위하여 더욱 기밀해지고 있다. 이로 인해 일상생활 중에 발생하는 수분의 인위적인 배출과 외부공기의 인위적인 유입이 줄어듦에 따라 건축내장재의 자연조습기능에 대한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서는 열처리된 잣나무의 흡ㆍ방습성능을 평가하고 이에 영향을 미치는 인자들을 분석하였다. 상대습도 변화에 따른 평형함수율과 흡․방습률을 측정하였고,조도(거칠기)와 미시적 표면형상, 그리고 FT-IR spectrum과 흡방습성과의 관계를 고찰하였다. 본 연구결과는거주공간의 조습성능 정량화 평가시스템 구축을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

저장 또는 운송단계에서 목분에 포함된 수분의 부적절한 조절은 생물학적 열화로 인한 품질하락 및 손실을 야기할수 있기 때문에 목분의 함수율은 정확하게 측정되어야 하고 적절하게 조절되어야 한다. 본 연구에서는 근적외선(파장대역: 1000-2400 nm) 분광분석법을 적용하여 낙엽송(Larix kaempferi) 목분의 함수율을 측정하고자 하였다. 각 상대습도(25℃, RH 30∼99%) 단계별로 조습된 목분의 근적외선 반사스펙트럼을 측정하고, 적정 수학적 전처리(smoothing, standard normal variate)와 부분최소자승법을 적용하여 예측모델을 개발하였다. 도출된 함수율 예측모델은 높은 신뢰도를 보였다(R2 = 0.94, RMSEP = 1.544). 본 연구에서 개발된 근적외선 분광분석법을 통하여 비파괴적이면서 정확하고 신속한 목분 함수율의 측정과 효율적인 목재이용을 견인할 수 있으리라 기대된다.

Thermal treatment techniques are used for modifying wood and wood-based materials to improve dimensional stability and hygroscopicity. This study investigated the effects of press pressure and temperature on density, vertical density profile, thickness swelling and surface hardness of eucalyptus wood boards. The experimental wood boards were prepared from Turkish River Gum (Eucalyptus camaldulensis Dehn.). The surface hardness value increased with increasing press pressure in the treated groups.

목재의 합리적인 이용을 위하여 목재 가공 또는 이용시 수분제어를 통한 건조결함 발생 최소화가 중요하다. 근적외선 분광분석법을 이용하여 재료의 물리적 화학적 성질을 신속하고 비파괴적으로 파악할 수 있다. 본 연구에서는 근적외선 분광분석법을 이용하여 목재의 표면함수율을 측정하였다. 근적외선 분광스펙트럼에는 목재의화학적 성분의 영향으로 인하여 노이즈가 포함될 수 있기 때문에 평활화, 미분, 표준화를 포함한 수학적 전처리를 적용한 후 회귀분석을 실시하였다. 750∼2,500 nm 범위의 적외선 흡광도를 이용한 회귀모델을 통하여 목재의 표면함수율 측정이 가능함을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 근적외선 분광분석법을 통하여 비평형상태에서 목재 수분을 정확히 탐지함으로써 건조 또는 수분흡습 중 목재 내 수분이동량을 제어할 수 있는 기술이 발전될 수 있으리라 기대된다.

목재 이용의 측면에서 중요한 인자 중 하나인 수축률에 관한 다양한 연구가 수행되고 있다. 버니어 캘리퍼스를 이용하여 치수를 측정할 때, 목재 시편에 작용하는 외력에 의해 왜곡된 치수가 측정될 수 있고, 시편의 양이 많으면 치수측정에 많은 시간이 소요된다. 스캐너를 이용하여 획득한 이미지로 치수를 측정하고, 수축률을 계산하면 외력이 작용하지 않아 치수 측정의 오류를 줄일 수 있고, 한 번의 스캔으로 여러 시편의 이미지를 획득하여 시간을 단축시킬 수있다는 장점이 있다. 스캔 이미지 상에서 목재 시편과 배경 사이의 경계면을 뚜렷하게 구분할 수 있도록 threshold 방법을 적용하여 치수 측정을 용이하게 하였다. 이미지를 이용하여 측정된 목재 시편의 치수는 버니어 캘리퍼스를 이용하여 측정한 값보다 다소 크게 측정되었으며, 버니어 캘리퍼스보다 높은 정밀도로 수축률을 계산하기 위한 스캔 이미지의 최대 픽셀 길이는 0.053 mm/pixel인 것을 확인하였다.

수확된 목제품(Harvested Wood Products, HWP)이란 제재목, 합판, 파티클보드 또는 목구조재, 건축내장재, 가구, 종이제품 등과 같이 나무를 원료로 사용하여 가공한 제품을 말한다. HWP는 수명을 다하여 폐기될 때까지 산림에서 생장하면서 저장했던 탄소를 장기간 제품 내에 저장하고 있기 때문에 대기 중의 이산화탄소 농도를 안정화시키는 효과를 발휘한다. 이러한 이유로, 탄소계정 시 목제품의 탄소저장효과를 인정해야 한다는 의견들이 지속적으로 제기되어왔다. 2011년 11월 더반에서 열린 17차 기후변화협약 당사국총회(COP)에서는 자국산 목재 만을 대상으로 하는 생산접근법을 HWP의 탄소계정방법으로 결정하였다. 이에 본 연구는 향후 국가 간 논의 및 협상에 대응하고자 국산 HWP탄소계정에 필요한 인자인 반감기를 결정하기 위하여, 외국의 반감기 결정사례를 조사하고 국산 HWP 반감기 결정을위해 필요한 요소를 분석하였다.

본 연구에서 국산 낙엽송재의 공학목재로의 이용가능성, 특히 교호집성재 라미나로서의 이용가능성을 확인하기 위하여 열기건조 중과 건조 후 판재 내 잔류응력을 분석하였다. 연구결과를 통해 이쿼라이징 처리에 의한 함수율 동일화 효과가 증명되었고, 컨디셔닝 처리에 의한 잔류응력의 감소효과가 정량화되었다. 건조 중 목재 내 잔류응력 분석을 위하여 프롱법과 슬라이스법을 실시하였다. 프롱 제작 후 표면경화율을 측정하였고, 슬라이스의 절단 후 탄성변형량을 기준으로 표면으로부터 약 10 mm 깊이까지의 건조응력을 정량적으로 분석하였다. T10-C4와 T12-D5 열기건조 스케줄 적용 시 열기건조 중 판재 표면의 인장응력과 압축응력은 모두 2.2 MPa을 넘지 않음을 확인하였다. 낙엽송의 횡단방향 인장강도와 압축강도가 평균 2.65 MPa, 4.60 MPa인 점을 고려하면, 더욱 강한 건조스케줄 적용이 추천된다. 건조 후처리에 의해 폭굽음과 비틀림을 약 40% 줄일 수 있었다

Log cross sections of yellow poplar were dried in a radio frequency vacuum (RFV) dryer under alternating vacuum and release (AVR) process. The average moisture content (MC), temperature and vapor pressure at the volumetric center were monitored as functions of time. Three different log thicknesses (33, 60 and 75mm) were tested. The results show that the AVR process caused an increase in the drying rate when the moisture content was above fiber saturation point (FSP, about 30% MC) but that it had