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문제 정의
- 본 연구에서는 적합한 활용방안이 적어 저급하게 사용되어지고 있는 조선산업 폐합판을 재접합한 후 재단하는 간단한 가공처리로 루바재, 마루바닥재 등의 실내내장재료 또는 다른 용도로서의 재활용 가능성을 검토하기 위하여 폐합판을 다층으로 직교로 적층하고 목재횡단면이 음입사면을 구성하도록 두께방향의 측면을 절삭하여 강도적 성질과 흡음성능을 검토하였다.
제안 방법
- 휨강도 시험은 KS F3113-2004 구조용 합판 시험방법에 준해 실시하였다. Shimatsu사의 강도시험기를 이용하여 합판적층재의 두께방향과 두께직각방향의 휨파괴강도를 측정하였다. 반복수는 각각 10회였으며 3점지지 중앙집중하중, 변형속도 1 mm/min의 조건을 적용하였다.
- 3 mm의 원통 형시험편을 제작하였다. 또한, 합판적층재를 표판으로 하고 배면에 목재나 목질재료를 부착하여 사용하는 경우를 상정하여 배후 부착용 목재시험편을 직경 28.9 mm 두께 18 mm로 제작하였다.
- Shimatsu사의 강도시험기를 이용하여 합판적층재의 두께방향과 두께직각방향의 휨파괴강도를 측정하였다. 반복수는 각각 10회였으며 3점지지 중앙집중하중, 변형속도 1 mm/min의 조건을 적용하였다.
- 선박제조 후 발생한 폐합판을 재활용하여 실내내장재료로서의 사용가능성을 검토하기 위하여 폐합판을 다층으로 적층하고 재단하여 강도적 성질과 흡음성능을 구명하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 메이플 합판적층재는 국내 S 중공업에서 LNG선박제조 후 발생한 15 mm 단판 9매 접착 남양재합판을 두께방향으로 5매씩 적층하여 합판적층재를 제작하였다. 적층에는 우레탄계 접착제를 사용하였으며 24시간 냉압처리하였다. 메란티 합판적층재는 국내 H중공업에서 선박제조 후 발생한 합판을 유사한 방법으로 적층하였다.
대상 데이터
- Fig. 1과 같은 흡음율측정용 시험편을 합판적층재의 두께방향으로 음이 입사하도록 슬라이스 절삭한 후 선삭가공하여 직경 28.9 mm 두께 8.3 mm의 원통 형시험편을 제작하였다.
- 메이플 합판적층재는 국내 S 중공업에서 LNG선박제조 후 발생한 15 mm 단판 9매 접착 남양재합판을 두께방향으로 5매씩 적층하여 합판적층재를 제작하였다. 적층에는 우레탄계 접착제를 사용하였으며 24시간 냉압처리하였다.
이론/모형
- 합판적층재, 합판적층재 배면에 목재를 적층한 두 경우의 흡음계수를 측정하였는데 KS F2814-2에 준하여 B＆K사의 two microphone impedance tube kit와 pulse 분석장치를 이용하여 전달함수법(transfer function method)으로 500 Hz∼6.4 KHz 범위에서의 흡음율을 측정하였다.
- 휨강도 시험은 KS F3113-2004 구조용 합판 시험방법에 준해 실시하였다. Shimatsu사의 강도시험기를 이용하여 합판적층재의 두께방향과 두께직각방향의 휨파괴강도를 측정하였다.
성능/효과
- 1) 선박제조 후 발생한 폐합판은 비교적 간단하게 합판적층재로 재구성하는 것이 가능하였다.
- 2) 폐합판 적층재는 강도적 성능이 비교적 우수하여 인테리어재료, 파렛트 재료, 기타 목조건축물의 외장재나 내장재, 조경시설물, 야외 편의 시설물 등으로도 재활용이 기대되었다.
- 3) 폐합판 적층재는 상용합판과 유사한 휨파괴강도를 나타내었으며 메이플단판에서 제작한 경우의 강도가 높은 수치를 나타내었다.
- 4) 조선산업 폐합판 적층재의 측면은 목재의 횡단면이 노출되어 우수한 흡음성능을 나타내어 실내장식재료로 사용할 경우 소음저감이 기대되었다.
- 메이플과 메란티의 경우의 두께방향 MOR이 평균 534 kgf/cm2, 평균 414 kgf/cm2으로 나타나 상용합판과(211.08∼492.52 kgf/cm2, FPL : Woodhandbook, 1999) 비교하여 열등하지 않았고 메이플단판에서 발생한 폐합판 보드의 최대강도가 메란티단판에서 적층한 폐합판보드 보다 더 큰수치를 나타냈다.
- 메이플과 멜란티 두 수종을 이용한 폐합판 적층재의 최대 휨강도간의 통계적 유의성을 검증한 결과 F값이 37.99로 기각치 4.16에 비해 매우 높게 나타나 두 집단 간에는 고도의 유의성이 존재하는 것으로 나타났다. 즉, 두 집단의 최대 휨강도 크기가 확연히 구분이 되므로 용도 선정과 사용에 주의를 기울여 각각의 특성에 맞게 사용해야 할 것으로 판단된다.
- 79로 메이플이 더 비중이 낮음에도 강도가 높아 무게를 고려한 비강도는 메이플단판 보드가 훨씬 높게 나타났다. 이 결과는 Fig. 2에서 나타내는 바와 같이 메이플의 경우 길이방향의 적층두께와 폭방향 두께가 비슷한 것에 비하여 메란티의 경우는 길이방향두께보다 폭방향두께가 더 두꺼워서 강한 강도가 발현되는 섬유방향의 비율이 작은 것에 의해서도 차이를 나타낼 것으로 사료된다. 이러한 길이방향과 폭방향의 비율의 차이는 제조회사에서 결정하므로 폐합판상태에서 재활용용도를 고려하는 단계에서 결정할 수 없으므로 각각 소재의 특성에 맞는 용도개발이 필요하다고 생각한다.
- 3의 c, d는 메이플단판에서 구성된 합판 적층재 후면에 두께 2 cm의 합판을 부착한 경우에서의 흡음율을 각각 나타내고 있는데, 유의성검증 분석에 의하면 maple의 경우 분산분석 실시의 결과 F값이 기각치에 비해 매우 낮게 나타나 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다. 즉 합판적층재와 합판적층재에 목재를 부착한 두 집단 간의 흡음성능은 유의적 차이를 보이지 않았다.
- 3의 e, f는 메란티단판에서 구성된 합판적층재 후면에 두께 2 cm의 목재를 부착한 경우에서의 흡음율을 각각 나타내고 있는데, melanti의 분산분석 결과도 다음의 표에서 나타나듯이 F 값이 기각치보다 낮게 나타나 통계적 유의성을 찾을 수 없었다. 즉, 합판적층재와 합판적층재에 목재를 부착한 두 집단 간의 흡음성능에는 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 한편, 기건비중은 각각 0.64와 0.79로 메이플이 더 비중이 낮음에도 강도가 높아 무게를 고려한 비강도는 메이플단판 보드가 훨씬 높게 나타났다. 이 결과는 Fig.
후속연구
- 또한 메란티단판과 메이플단판의 흡음율차이가 크므로 3.1항에서 서술한 것처럼 두 단판으로 재구성한 합판적층재의 용도 선정과 사용에 주의를 기울여 각각의 특성에 맞게 사용해야 할 것으로 사료된다.
- 16에 비해 매우 높게 나타나 두 집단 간에는 고도의 유의성이 존재하는 것으로 나타났다. 즉, 두 집단의 최대 휨강도 크기가 확연히 구분이 되므로 용도 선정과 사용에 주의를 기울여 각각의 특성에 맞게 사용해야 할 것으로 판단된다.
- 선박건조 후 발생하는 폐합판을 적층하여 재단하면 두께방향, 두께직각방향 모두 인테리어재료, 파렛트 재료, 기타 목조건축물의 외장재나 내장재, 조경시 설물, 야외 편의 시설물 등으로의 재활용이 기대되었다. 특히, 두께직각방향의 경우, 섬유횡단면에 하중이 가해지는 구조적 특징으로 경도와 내마모성이 클 것이므로 마루바닥재로의 재활용도 가능할 것으로 사료되었다.
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