국내 전통식 탄화로에서 생산된 굴참나무(Quercus variabilis $B_{LUME}$)와 신갈나무(Quercus mongolica$F_{ISCH}$) 흑탄 및 백탄의 해부학적 특성을 주사전자현미경법으로 조사하였다. 흑탄 및 백탄 조재부 도관의 형태는 접선방향으로 수축하여 방사방향으로 긴 타원형을 나타내었으나, 다른 구성세포들의 형태와 구조적인 변형은 보이지 않았다. 만재부 도관은 접선방향으로의 수축은 관찰되지 않았으나, 백탄의 경우 인접세포들의 과도한 수축으로 인해 도관의 형태가 다소 찌그러지는 것이 관찰되었다. 또한 목섬유 부분은 과도한 수축에 의해 세포가 크게 변형된 것을 보여주고 있으며, 조재부도관 내 타일로시스는 백탄과 흑탄에서 모두 관찰되었다. 방사유세포는 세포벽이 상당히 얇아진 모습을 보여주었고, 변형도 심하게 나타났다. 또한 백탄의 경우에는 고온탄화에 의한 세포벽의 수축으로 유세포간 공극이 발생되었다. 단열방사조직과 광방사조직의 경우에는 고온 탄화에 의해 세포벽이 수축하면서 세포내강이 줄어드는 현상이 관찰되었다. 이러한 세포내강이 소실되는 현상은 탄화온도가 높은 백탄에서 자주 관찰되었다. 따라서 흑탄에 비해 백탄의 수율이 낮은 것은 목재성분의 일부 손실뿐만 아니라 탄화온도에 따라 구성세포 치수가 감소하기 때문으로 생각되었다.
국내 전통식 탄화로에서 생산된 굴참나무(Quercus variabilis $B_{LUME}$)와 신갈나무(Quercus mongolica $F_{ISCH}$) 흑탄 및 백탄의 해부학적 특성을 주사전자현미경법으로 조사하였다. 흑탄 및 백탄 조재부 도관의 형태는 접선방향으로 수축하여 방사방향으로 긴 타원형을 나타내었으나, 다른 구성세포들의 형태와 구조적인 변형은 보이지 않았다. 만재부 도관은 접선방향으로의 수축은 관찰되지 않았으나, 백탄의 경우 인접세포들의 과도한 수축으로 인해 도관의 형태가 다소 찌그러지는 것이 관찰되었다. 또한 목섬유 부분은 과도한 수축에 의해 세포가 크게 변형된 것을 보여주고 있으며, 조재부도관 내 타일로시스는 백탄과 흑탄에서 모두 관찰되었다. 방사유세포는 세포벽이 상당히 얇아진 모습을 보여주었고, 변형도 심하게 나타났다. 또한 백탄의 경우에는 고온탄화에 의한 세포벽의 수축으로 유세포간 공극이 발생되었다. 단열방사조직과 광방사조직의 경우에는 고온 탄화에 의해 세포벽이 수축하면서 세포내강이 줄어드는 현상이 관찰되었다. 이러한 세포내강이 소실되는 현상은 탄화온도가 높은 백탄에서 자주 관찰되었다. 따라서 흑탄에 비해 백탄의 수율이 낮은 것은 목재성분의 일부 손실뿐만 아니라 탄화온도에 따라 구성세포 치수가 감소하기 때문으로 생각되었다.
Anatomical characteristics of black and white charcoal of Quercus variabilis and Quercus mongolica manufactured by a Korean traditional kiln were investigated by scanning electron microscopy. In both charcoal, the earlywood vessels shrank in tangential direction, whereas the other cells didn't chang...
Anatomical characteristics of black and white charcoal of Quercus variabilis and Quercus mongolica manufactured by a Korean traditional kiln were investigated by scanning electron microscopy. In both charcoal, the earlywood vessels shrank in tangential direction, whereas the other cells didn't change. However, in the case of latewood vessels, black charcoal did not show tangential direction shrinkage, but white charcoal did. The wood fiber were changed severly in shape due to the excessive shrinkage. Tyloses in early wood vessel were still shown unchanged shape in both charcoals. Cell wall of ray parenchyma was observed and their shapes were severly distorted. Voids between ray parenchyma were observed in white charcoal, which maybe due to high temperature in white charcoal. Moreover, lumen diameters in the uniseriate ray and multiseriate ray were decreased at the high charring temperature. These results showed that the low charcoal yield of the white charcoal compared to the black charcoal was caused by decrease of cell dimensions as well as loss of wood components associated with the carbonization temperature.
Anatomical characteristics of black and white charcoal of Quercus variabilis and Quercus mongolica manufactured by a Korean traditional kiln were investigated by scanning electron microscopy. In both charcoal, the earlywood vessels shrank in tangential direction, whereas the other cells didn't change. However, in the case of latewood vessels, black charcoal did not show tangential direction shrinkage, but white charcoal did. The wood fiber were changed severly in shape due to the excessive shrinkage. Tyloses in early wood vessel were still shown unchanged shape in both charcoals. Cell wall of ray parenchyma was observed and their shapes were severly distorted. Voids between ray parenchyma were observed in white charcoal, which maybe due to high temperature in white charcoal. Moreover, lumen diameters in the uniseriate ray and multiseriate ray were decreased at the high charring temperature. These results showed that the low charcoal yield of the white charcoal compared to the black charcoal was caused by decrease of cell dimensions as well as loss of wood components associated with the carbonization temperature.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 우리나라의 전통식 탄화로에서 생산되는 국내산 목탄의 품질을 평가하는 자료 및 백탄과 흑탄의 식별을 위한 기초자료를 제공하고자 굴참나무와 신갈 나무 목탄의 구조를 주사전자현미경을 이용하여 각 단면별로 해부학적 특성을 조사하였다.
제안 방법
각 시료는 Cressington Sputter Coater 108 에서 100 Å의 두께로 Au 증착하여 강원대학교 창강제지연구소에 설치되어 있는 주사전자현미경 (JEOL, JSM-5510)으로 25 kV의 가속 전압하에서 실시하였다.
전통식 탄화로에서 생산된 목탄의 구조를 주사전자현미경으로 관찰하여 백탄과 흑탄을 비교하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 국내 목탄 생산을 위한 원료 수종 중 가장 많은 비중을 차지하는 굴참나무(Quercus variabilis BLUME)와 신갈나무(Quercus mongolica FISCH.)재의 백탄 및 흑탄을 (주)홍천참숯에서 분양받아 재료로 사용하였다(Fig. 1). 백탄은 제탄온도가 약 1000℃, 총제탄시간이 120~150시간이었고, 흑탄은 제탄온도가 600~700 ℃ 총제탄시간이 330~360시간이었다.
주사전자현미경 관찰용 목탄시료는 R방향 10mm, T방향 10mm, L방향 10mm의 정육면체로 제작한 후 인위적인 힘으로 파괴시켜 비교적 손상이 적은 3단면을 선정하였다.
성능/효과
1. 흑탄 및 백탄의 조재부 도관 형태는 접선방향으로 수축하여 방사방향으로 긴 타원형을 나타내었으며, 특히 백탄에서 이러한 현상이 현저하게 나타났다. 그러나 다른 구성세포들의 형태와 구조의 변형은 보이지 않았다.
2. 목섬유 부분은 과도한 수축에 의해 세포가 크게 변형된 것을 보여주고 있으며, 백탄에서 두드러지게 나타났다. 조재부 도관 내 타일로시스는 고온의 탄화에도 불구하고 백탄과 흑탄에서 모두 관찰되었다.
3. 유세포는 세포벽이 상당히 얇아진 모습을 보여주었고, 변형도 심하게 나타났다, 또한 백탄의 경우에는 유세포간 공극이 발생된 것이 관찰되었다.
4. 단열방사조직과 광방사조직의 경우에는 고온 탄화에 의해 세포벽이 수축하면서 세포내강이 줄어드는 현상이 관찰되었으며, 특히 광방사조직의 경우에는 세포내강이 거의 소실된 것이 관찰되었다. 이러한 세포내강이 소실되는 현상은 탄화온도가 높은 백탄에서 자주 관찰되었다.
5는 굴참나무(A, B, C, D)와 신갈나무(E, F, G, H)의 접선단면을 나타낸 사진이다. 단열방사조직(A, B, E, F)과 광방사조직(C, D, G, H)의 경우에는 고온 탄화에 의해 세포벽이 수축하면서 세포내강이 줄어드는 현상이 관찰되었으며, 특히 광방사조직의 경우에는 세포내강이 거의 소실된 것이 관찰되었다. 이러한 세포내강이 소실되는 현상은 탄화온도가 높은 백탄에서 자주 관찰되었다.
따라서 전통식 탄화로에서 제조된 흑탄과 백탄의 구조적 차이는 크게 관찰되지 않았으며, 탄화온도에 따른 구성세포벽의 두께 및 세포내강의 차이가 관찰되었다.
만재부 도관(C, D)의 경우에는 접선방향으로의 수축은 관찰되지 않았으나, 백탄(C)의 경우 인접세포들의 과도한 수축으로 인해 도관의 형태가 다소 찌그러지는 것이 관찰되었다. 또한 목섬유부분(E, F)은 과도한 수축에 의해 세포가 크게 변형된 것을 보여주고 있으며, 세포벽은 벽층구조가 없어지고 불균질성에서 균질성으로 변화되어 매끄러운 단일층이 관찰되었다. 이러한 고온탄화에 의한 세포벽층의 소실은 Cutter 등(1980), Prior와 Alvin(1983), 김 등(2006), 권과 김(2006)의 연구에서도 잘 보고되고 있다.
다른 구성세포들의 형태와 구조적 변형은 크게 나타나지 않았다. 또한 백탄의 목섬유(E) 부분은 과도한 수축에 의해 형태가 크게 변형된 것을 보여주고 있으며, 굴참나무에서 보여진 것과 같이 세포벽이 불균질성에서 균질성으로 변화된 매끄러운 단일층이 관찰되었다. 도관내 타일로시스(G, H)는 백탄과 흑탄에서 모두 관찰되었으며 고온탄화에 의해 타일로시스의 형태가 파괴된 모습이 관찰되었다.
후속연구
현재, 목탄은 농업용, 공업용, 및 일상생활 등에 널리 이용되고 있는 임산 연료이고, 국민의 생활수준이 향상되면서 환경문제와 건강에 관한 관심이 높아짐에 따라 목탄의 수요는 앞으로 더 증가할 것으로 기대된다.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.