국산재의 응용물성연구III: 백합나무, 거제수나무, 오동나무의 수분흡착성 및 열적·전기적·음향적 성질 Study on Physical Properties of Domestic Species III: Sorption, Thermal, Electrical and Acoustic properties of Liriodendron tulipifera, Betula costata, Paulownia coreana원문보기
주요 국산재의 여러 가지 응용물성을 지난 3년에 걸쳐 조사하였다. 전보(강 외 4인 2008, 변 외 5인 2008)에 이어 본보에서는 우리나라의 활엽수 주요 수종인 백합나무, 거제수나무, 오동나무를 재료로 사용하였다. 매년 동일한 장치와 실험조건으로 실험하였기 때문에 모든 수종에 대한 결과를 상호 비교 할 수 있었다. 수분흡착성 실험은 80메시 목분을 이용하였으며, 넓은 범위의 상대습도조건에 따른 평형 함수율과 흡착등온선을 구하였다. 열전도율과 열확산률은 열선열전도장치를, 전기의 부피저항률과 저 항은 고전기저항계를 이용하여 측정하였다. 정목재와 판목재의 열적 전기적 특성차이가 관찰되었는데 이는 해부학적 차이에 의한 것으로 보인다. 음향적 성질은 음향측정시스템을 사용하여 동적탄성률, 내부마찰을 측정하였다. 본 논문의 결과들은 목재구조물 설계, 휴대용 목재수분계 보정, 음향적 성질 등에 필요한 기본 자료를 제공한다.
주요 국산재의 여러 가지 응용물성을 지난 3년에 걸쳐 조사하였다. 전보(강 외 4인 2008, 변 외 5인 2008)에 이어 본보에서는 우리나라의 활엽수 주요 수종인 백합나무, 거제수나무, 오동나무를 재료로 사용하였다. 매년 동일한 장치와 실험조건으로 실험하였기 때문에 모든 수종에 대한 결과를 상호 비교 할 수 있었다. 수분흡착성 실험은 80메시 목분을 이용하였으며, 넓은 범위의 상대습도조건에 따른 평형 함수율과 흡착등온선을 구하였다. 열전도율과 열확산률은 열선열전도장치를, 전기의 부피저항률과 저 항은 고전기저항계를 이용하여 측정하였다. 정목재와 판목재의 열적 전기적 특성차이가 관찰되었는데 이는 해부학적 차이에 의한 것으로 보인다. 음향적 성질은 음향측정시스템을 사용하여 동적탄성률, 내부마찰을 측정하였다. 본 논문의 결과들은 목재구조물 설계, 휴대용 목재수분계 보정, 음향적 성질 등에 필요한 기본 자료를 제공한다.
A series of the studies on the applied physical properties of domestic species have been conducted last three years. Liriodendron tulipifera, Betula costata, Paulownia coreana were examined on sorption property, thermal property, electric property, acoustic property. Because the same apparatus and e...
A series of the studies on the applied physical properties of domestic species have been conducted last three years. Liriodendron tulipifera, Betula costata, Paulownia coreana were examined on sorption property, thermal property, electric property, acoustic property. Because the same apparatus and experimental procedures were used for all species, their results can be easily comparable. The experiments for sorption property were conducted with 80 mesh wood powder and resulted in their EMC's and sorption isotherms. The thermal conductivity and diffusivity, and electric resistance and volumetric electric resistivity were measured with a thermal-wire device and a high electric resistance meter. The differences of the thermal and electric properties between quarter-and flat-sawn specimens were observed, which was partially attributed to their anatomical differences. An acoustic measurement system was used to evaluate dynamic MOE and internal friction. This paper provides the useful fundamental data for designing a wood structure, correcting a portable resistance-type moisture meter, and acoustic properties of wood.
A series of the studies on the applied physical properties of domestic species have been conducted last three years. Liriodendron tulipifera, Betula costata, Paulownia coreana were examined on sorption property, thermal property, electric property, acoustic property. Because the same apparatus and experimental procedures were used for all species, their results can be easily comparable. The experiments for sorption property were conducted with 80 mesh wood powder and resulted in their EMC's and sorption isotherms. The thermal conductivity and diffusivity, and electric resistance and volumetric electric resistivity were measured with a thermal-wire device and a high electric resistance meter. The differences of the thermal and electric properties between quarter-and flat-sawn specimens were observed, which was partially attributed to their anatomical differences. An acoustic measurement system was used to evaluate dynamic MOE and internal friction. This paper provides the useful fundamental data for designing a wood structure, correcting a portable resistance-type moisture meter, and acoustic properties of wood.
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제안 방법
21개 시편을 7개 그룹으로 나누어 실리카와 6종의포화염수용액이 담긴 데시케이터에 넣어 조습시켰다. 시편들은 6주 후에 충분히 평형에 도달하였다고 생각되었으며 일정시간 경과 후 비닐주머니에 넣고 밀봉하였다.
길이 100 mm으로 잘랐다. 수종별로 정목과 판목의 두 가지 시편을 각각 21개씩 만들었다. 두께를 10 mm로 얇게 만듦으로써 조습이쉽게 이루어지도록 하였다.
전기적. 음향적 성질을 조사하였다.
이 그래프 상에서 직선상의 부위인 상대 습도 약 40% 범위의 직선의 기울기와 절편으로부터 목재의 수분 홉착에 관여한다고 생각되는 내부 비 표면적을 BET법에 의거하여 산출하였다. 1에는 전보강 외 4인, 2008: 변 외 4인, 2008)에서 발표한 국산 주요침엽수재의 결과를 백합나무.
전기비저항. 전기저항을 정 목재와 판목재로 구분하여 측정하였다. 본 실험을 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
전기비저항. 전기저항을 측정한 후에 모든 시편을 103 ± 2℃ 오븐에서 건조시켜 전건무게들 구하였다.
대상 데이터
오동나무 (Paulownia coreana). 거제수나무 (Betu/a cos tat a) 로서 음향적 성질 평가에는 정목(길이 300 (L) X 두께 10 (T) X 폭 20 (R) mm) 및 판목(길이 300 (L) X 두께 X io (R) X 폭20 (T) mm)재를 각각 100개씩 제작하여 경사목리나 할렬 등이 없는 재료를 50개 선택하여 사용하였다. 그리고 전 시험은 항온항습 조건(20℃.
모든 실험의 공시재료는 전보강 외 4인, 2008: 변외 5인, 2008)와 동일하게 국립산림과학원으로부터제공받아 동일한 방법으로 실험을 행하였다. 공시 목은 백합나무(Liriodendr tulipifera).
열적성능 평가에는 이들 세종류의 수종을 각각 벌채하여 3 cm 판재로 제재하였다. 서울 국립산림과학원 실내에서 3개월 이상 천연건조하여 본 실험 장소로 운반하였다. 판재를 정목와 판목으로 구분하여 대패질한 후에 두께 10 mm.
65%)에서 실시하였다. 열적성능 평가에는 이들 세종류의 수종을 각각 벌채하여 3 cm 판재로 제재하였다. 서울 국립산림과학원 실내에서 3개월 이상 천연건조하여 본 실험 장소로 운반하였다.
3과 같이 열전도율도 목재 밀도에 따라 변한다. 전년도에 실험한 소나무. 잣나무.
성능/효과
2) 흡착평형량은 상대습도 5%부터 35%의 단분자층을 이룬다고 생각되는 범위에서 거의 직선적으로 서서히 증가하는 경향을 세 수종 전부에서 나타났으며 . 약 55%의 상대습도를 변곡점으로 하여 흡착량의 증가와 더불어 서서히 점중하는 형태를 나타냈다.
3) 국산 침엽수 3종의 단분자층 함수율이 약 3% 로서 일반적인 목분의 값보다 낮은 값을 나타내었지만. 거제수나무.
4) 열전도율은 함수율에 따라 증가하였으며 거제수나무. 백합나무.
5) 본 연구에서 얻은 열전도율과 함수율의 관계식에 의하면 함수율 15%일 때 거제수나무. 오동나무.
6) 열확산률은 열전도율과 달리 함수율에 따라 약간 증가하거나 변화가 없었다. 함수율 15%를 기준하면 거 제수나무.
오동. 거제수나무 정목 및 판 목재는 비동적 탄성률이 증가할수록 내부마찰이 감소하는 경향 을 나타내었지만 유의성이 인정되지 않는 경우도 나타났다. 악기용재의 물성연구에서 비동적 탄성률이 증가할수록 내부마찰이 감소하는 경향을 나타낸다는 보고(Norimoto, 1982: 변.
오동나무. 거제수나무의 함수율 경과곡선은 120여 시간이 지나야 평형에 도달함을 알 수가 있었고. 소나무 등의 주요 국산 침엽수재보다 수분평형에 이르기까지 약 20여 시간이 더 필요하였다.
거제수나무의 단분자층 흡착량과 내부 비표면적의 수종별 차이를 함께 나타내었다. 국산 침엽수 3종의 단분자층 함수율이 약 3%로서 일반적인 목분의 값보다 낮은 값을 나타내었는데. 본 실험의 결과치인 활엽수재에서는 침엽수재의 2배인 약 6%를 나타냈다.
484 (#) 이었다. 또한 오동나무는 백합나무와 거제수나무에 비하여 약 3배정도로 높은 음향교한률을 나타내어 악기용재로 저합한 것이 확인되었다. 이상의 결과로부터 백합나무.
약 55%의 상대습도를 변곡점으로 하여 흡착량의 중가와 더불어 서서히 점증하는 형태를 나타냈다. 또한 침엽수재와는 달리 고습도영역에서 급격하게 수분흡착량이 증가하는 것이 아닌 서서히 직선적으로 증가하는 형태믈 보이면서 섬유포화점 약 30%로 외삽되는 사실이 확인되었다. 인반적으로 활엽수재는 침엽수재의 경우보다 수지의 영향이나 재질상의 차이 때문에 동일 상대습도 조건상에서 흡착량이 달라지는 것으로 생각되었다.
국산 침엽수 3종의 단분자층 함수율이 약 3%로서 일반적인 목분의 값보다 낮은 값을 나타내었는데. 본 실험의 결과치인 활엽수재에서는 침엽수재의 2배인 약 6%를 나타냈다. 침엽수재의 수지나 표면에의 흡착활성 둥 고유한 재질특성이 이런 결과를 나타낸 것이 아닌가 판단되었으며.
거제수나무의 함수율 경과곡선은 120여 시간이 지나야 평형에 도달함을 알 수가 있었고. 상대습도 95%일 때 활엽수재의 흡착 평형함수율이 약 25% 이상인 점에 비하여 침엽수재의 흡착 평형함수율은 낙엽송이 약 17% 와 잣나무가 약 15%로 나타나 침엽수가 활엽수에 비하여 상당히 낮은 값을 나타내었다.
백합나무. 오동나무에서는 국산 침엽수재의 2배인 약 6%를 나타내어 실내공간의 습도조절능력이 아주 뛰어난 재료임을 알 수 있었다.
전기저항은 비저항과 달리 로그값이 함수율과 좋은 선형관계를 보이지 않았다. 반면 전기저항과 함수율을 모두 로그를 취하였더니 보다 나은 직선상관을 보였다.
측정된 비저항의 지수값은 함수율에 대해 높은 직선상관을 나타냈다(Fig. 5). 정목재와 판목재 간에 차이가 없었다.
후속연구
이상의 결과로부터 백합나무. 거제수나무는 악기 용재로 적합하지 않고 악기재로 사용하기 위해서는 음향 특성을 향상시키기 위한 재질개량 등의 처리가 필요할 것으로 판단된다.
참고문헌 (17)
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변희섭, 강호양, 이원희, 박병수, 정성호, 박정환. 2008. 국산재의 응용물성연구 II: 잣나무 낙엽송의 수분흡착성 및 열적.전기적.음향적 성질. 목재공학 36(4): 1-10.
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