굴참나무 목재를 $310{\sim}350^{\circ}C$의 온도조건에서 탄화하여 탄화목재의 해부학적 특성, 중량감소율 및 체적변화를 조사하였다. 그 결과, 시료의 부피는 탄화온도가 높아질수록 감소하였고, 방사 방향으로 할렬이 발생하였다. 중량감소율은 탄화온도가 높아질수록 증가하였으며, 특히 탄화온도 $330{\sim}340^{\circ}C$에서 급격한 중량감소율을 보여주었다. 도관직경의 수축은 접선방향이 방사방향보다 높게 나타났다. SEM관찰에서 탄화온도가 $320^{\circ}C$ 이하의 경우, 목재 세포벽의 벽층구조를 확인할 수 있었지만, $330^{\circ}C$ 이상에서는 세포벽층이 매끄러운 비결정성 형태를 보여주었다. X선회절 결과, 탄화온도 $340^{\circ}C$까지는 목재 셀룰로오스의 결정구조가 남아있었으나, $350^{\circ}C$ 이상에서는 비결정성 구조로 변화된 것이 관찰되었다. 따라서, 목재성분이 탄소로 변화하는 탄화온도는 $350^{\circ}C$ 부근으로 생각되었다.
굴참나무 목재를 $310{\sim}350^{\circ}C$의 온도조건에서 탄화하여 탄화목재의 해부학적 특성, 중량감소율 및 체적변화를 조사하였다. 그 결과, 시료의 부피는 탄화온도가 높아질수록 감소하였고, 방사 방향으로 할렬이 발생하였다. 중량감소율은 탄화온도가 높아질수록 증가하였으며, 특히 탄화온도 $330{\sim}340^{\circ}C$에서 급격한 중량감소율을 보여주었다. 도관직경의 수축은 접선방향이 방사방향보다 높게 나타났다. SEM관찰에서 탄화온도가 $320^{\circ}C$ 이하의 경우, 목재 세포벽의 벽층구조를 확인할 수 있었지만, $330^{\circ}C$ 이상에서는 세포벽층이 매끄러운 비결정성 형태를 보여주었다. X선회절 결과, 탄화온도 $340^{\circ}C$까지는 목재 셀룰로오스의 결정구조가 남아있었으나, $350^{\circ}C$ 이상에서는 비결정성 구조로 변화된 것이 관찰되었다. 따라서, 목재성분이 탄소로 변화하는 탄화온도는 $350^{\circ}C$ 부근으로 생각되었다.
The anatomical characteristics of Quercus variabilis woods carbonized at 310 to $350^{\circ}C$ were examined with an optical and scanning electron microscopy, and an X-ray diffraction analysis. Dimensional change and weight loss were also investigated. Volume of wood samples decreased wit...
The anatomical characteristics of Quercus variabilis woods carbonized at 310 to $350^{\circ}C$ were examined with an optical and scanning electron microscopy, and an X-ray diffraction analysis. Dimensional change and weight loss were also investigated. Volume of wood samples decreased with increasing the carbonization temperature, and checks were developed along with radial direction. Vessel diameter in tangential direction showed higher shrinkage than that in radial direction. Weight loss of samples increased with increasing carbonization temperature. Especially, the weight loss rapidly increased at the temperature ranging from 330 to $340^{\circ}C$. SEM study presented that the cell walls of samples carbonized at below $320^{\circ}C$ showed the layering structure. However, it was revealed that the layering structure was disappeared at $330^{\circ}C$ and over and showed an amorphous-like structure without cell wall layering. Interestingly, the existence of cellulose crystalline substance at $340^{\circ}C$ was confirmed by X-ray diffraction analysis and it was not detected at $350^{\circ}C$. Consequently, it is considered that the critical temperature for carbonization of wood was around $350^{\circ}C$.
The anatomical characteristics of Quercus variabilis woods carbonized at 310 to $350^{\circ}C$ were examined with an optical and scanning electron microscopy, and an X-ray diffraction analysis. Dimensional change and weight loss were also investigated. Volume of wood samples decreased with increasing the carbonization temperature, and checks were developed along with radial direction. Vessel diameter in tangential direction showed higher shrinkage than that in radial direction. Weight loss of samples increased with increasing carbonization temperature. Especially, the weight loss rapidly increased at the temperature ranging from 330 to $340^{\circ}C$. SEM study presented that the cell walls of samples carbonized at below $320^{\circ}C$ showed the layering structure. However, it was revealed that the layering structure was disappeared at $330^{\circ}C$ and over and showed an amorphous-like structure without cell wall layering. Interestingly, the existence of cellulose crystalline substance at $340^{\circ}C$ was confirmed by X-ray diffraction analysis and it was not detected at $350^{\circ}C$. Consequently, it is considered that the critical temperature for carbonization of wood was around $350^{\circ}C$.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 기보(권과 김, 2006)에서 밝혀진 목재에서 목탄으로의 이 행 온도를 보다 명확히 구명하기 위하여 세밀한 온도조건에서 탄화 시킨 목탄을 이용하여 목재에서 목탄으로의 변화과정에 대해서 조사 . 검토하였다.
목재의 탄화기구를 이해하기 위하여 굴참나무재의 탄화온도에 따른 목탄의 특성을 조사하였다.
제안 방법
고온 전기 탄화로 Supertherm (Model: HT 16/16)을 이용하여 310, 320, 330, 340, 350℃의 온도에서 실시하였다. 목표온도까지의 도달'시간은 30분, 목표 온도 유지 시간은 10분으로 하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 기보(권과 김, 2006)에서와 동일한 시료를 이용하였다.
성능/효과
1. 탄화시료의 부피는 탄화온도가 높아질수록 감소하였고 방사방향으로 할렬이 발생하였다.
2. 탄화온도의 증가에 따라 목탄의 중량감소율은 증가되었으며, 특히 탄화온도 330~ 340℃에서 급격한 중량감소율을 보여주었다.
3. 도관의 직경은 탄화온도가 높아질수록 접선 방향이 크게 수축되었지만, 방사방향은 거의 변화를 보여주지 않았다.
4. 탄화온도 320℃ 이하의 시료에서는 세포벽의 벽층구조를 확인할 수 있었으나 330℃ 이상에서는벽층구조가 소실되고 세포벽이 매끄러운 비결정질의 형태가 관찰되었다.
5. X선회절 결과, 320℃까지 탄화시킨 시료의 셀룰로오스 결정의 구조는 거의 변화되지 않은 상태로 존재하였으나, 330℃와 340℃에서는 비결정화와 배향 성의 붕괴가 관찰되기 시작하여 350℃에서는 비결정성 구조를 나타내었다.
결론적으로 SEM으로 관찰되어지는 벽 층 구조의 소실 온도는 330℃ 부근으로 생각된다.
따라서 SEM에서 관찰된 330℃에서의 벽 층 구조소실은 형 태적으로는 비결정성으로 나타났으나, X 선 회절법을 통한 구조변화를 관찰한 결과 셀룰로오스 결정이 비결정성으로 변화되는 온도인 350℃ 부근이 실제 목재에서 목탄으로 이행되는 온도로 생각되어진다.
2B에 나타냈다. 전체적으로 탄화온도의 증가에 따라 중량이 감소되었으며, 변재의 중량감소율이 심재보다 다소 크게 나타났다. 특히 탄화온도 330℃와 340℃에서 급격한 중량감소율을 보여주었다.
7°에서 각각 나타나는 (H0), (110) 및 (200)의 회절강도의 온도변화에 따른 변화는 흥미롭다. 즉, 320℃까지 탄화시킨 시료의 회절강도 곡선은 거의 변화가 없어 목재 중의 셀룰로오스 결정의 구조는 거의 변화되지 않은 상태로 존재하는 것이 확인되었다. 이것은 목재에서 목탄으로의 변희-, 즉 탄화가 일어나지 않는 것을 의미하는 것으로 생각된다.
한편 흥미로운 사실은 변재부 시료 22%, 심 재부 시료 13%의 부피감소율을 나타내어 변재부의 부피가 심 재부보다 다소 크게 수축하는 것으로 나타났다 (Fig. 2A). 이것은 변 .
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