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문제 정의
- 따라서 목공예나 가구제작에 있어 연마, 도장 등과 같은 목재 표면의 가공정도를 파악하는 지표로서 활용되고 있다. 본 실험은 320 mech 샌더 페이퍼로 가공하여 목재표면의 거칠기를 측정 하였는데, 이는 목공예나 가구제작시 도장을 하기 전의 표면 마감처리가 가장 안정화될 수 있는 상태이기 때문이다. 일반적으로 목재표면의 거칠기는 표면의 미세한 요철을 양적으로 표현한 값으로 Ra (Roughness average, 중심선 평균값)를 구하여 비교, 분석하였다.
- 본 연구는 금강송과 소나무에 대한 감각적 특성과 물리적 특성을 조사하여 가구나 공예재로 활용할 수 있는 특성을 평가하고, 목공예나 가구제작에 있어 중요한 재질지표 및 국내산 목재의 활용촉진을 위한 기초자료로 제공하고자 한다.
- 본 연구는 금강송과 소나무의 공예적 가치를 평가하기 위해 감각적 특성과 물리적 특성을 조사하여 국산 목재의 활용촉진을 위한 중요한 재질지표를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 각 수종의 횡단면, 방사단면, 접선단면별로 폭 30 mm, 두께 15 mm의 시편을 10개씩 제작한 후 만능재료시험기를 이용, KS F 2212 (한국산업규격, 2004)에 의거하여 측정하였다. 3단면에서 중앙 위치에 5.64 mm의 반지름을 갖는 쇠구슬을 압입시켰으며 이때 하중은 매분 0.5 mm의 속도로 하며 약 0.32 mm 깊이까지 쇠구슬을 각 단면별로 최소 3지점 이상에서 압입시켜 다음 식을 이용하여 경도를 측정하였다.
- Column은 HP-5MS (30 × 0.25 mm, 0.25 µm)를 사용하였고, 오븐의 온도는 60°C에서 시작하여, 1분에 6°C 씩 승온하여 250°C까지, 1분에 10°C 승온하여 300°C까지 각각 분석하였다.
- Fiber 에 흡착된 향기성분은 250°C로 설정된 GC주입구에 2분간 탈착시킨 후 분석하였다.
- 각 수종의 단면별 시편을 320 mesh 샌더 페이퍼로 가공하여 목재 표면을 휴대용 표면거칠기 측정기(TR-200)로 방사단면과 접선단면을 섬유방향과 평행 또는 수직방향으로 각각 3회씩 측정하여 Ra 값(전체 측정구간에 대한 평균값)을 구하였다.
- 각 시료의 방사단면과 접선단면에 출현하는 문양과 목리를 육안으로 관찰, 구분하여 문헌의 문양과 목리를 비교, 분석하였으며 촬영은 Canon EOS 350D Digital 카메라를 사용하였고 셔터속도 1/500 sec, 초점거리 60 mm, 노출시간 1/400 sec, ISO200의 조건으로 하였다. 사용된 렌즈는 EF-S 60 mm f/2.
- 공시재료에서 발향되는 성분을 검출하기 위해 SPME (Solid Phase Micro Extration)분석을 수행하였다. 수종의 목부 중 심재를 미세한 분말로 제작한 후 시험병에 담고 고무재질의 stopper로 밀폐한 후, dry bath에서 60°C로 유지한 후 SPME 를 수직으로 세운 뒤 40분 동안 시료병 내 시료의 휘발성 성분을 PPMS Fiber에 흡착시켰다.
- 25 µm)를 사용하였고, 오븐의 온도는 60°C에서 시작하여, 1분에 6°C 씩 승온하여 250°C까지, 1분에 10°C 승온하여 300°C까지 각각 분석하였다. 모든 측정은 3회 반복하여 측정하였으며 휘발성 성분은 NIST search 및 mass library data에 의한 검색을 동정하였다.
- 수종의 목부 중 심재를 미세한 분말로 제작한 후 시험병에 담고 고무재질의 stopper로 밀폐한 후, dry bath에서 60°C로 유지한 후 SPME 를 수직으로 세운 뒤 40분 동안 시료병 내 시료의 휘발성 성분을 PPMS Fiber에 흡착시켰다.
- 제작된 시편을 Table식 마모시험기(WL 210T)를 이용하여 KS M 3332(한국산업규격, 2004) 에 따라 마모량을 측정하였다. 회전수는 500회로 하였으며, 시험 전과 후의 질량을 구하여 다음 식으로 마모량을 측정하였다.
- 휘발성 향기성분을 분석하기 위해 GC/MSD (Gas Chromatograph/ Mass Selective Detector)는 Agilent사의 MSD 5975가 연결된 GC7890A (Agilent technologies Inc. USA)를 사용하여 splitless Mode로 분석하였으며, 주입구 온도는 250°C로 하였다.
대상 데이터
- 각 수종의 방사단면과 접선단면을 원판디스크(직경 120 mm, 두께 15 mm)를 각각 3개씩 제작하였다. 제작된 시편을 Table식 마모시험기(WL 210T)를 이용하여 KS M 3332(한국산업규격, 2004) 에 따라 마모량을 측정하였다.
- 본 실험에서는 국내산 금강송과 소나무를 공시목으로 이용하였다. Table 1과 같이 금강송과 소나무, 두 수종은 나이에 비해 흉고지름(DBH)이 뚜렷이 구별되는 공시목을 이용하였으며 연륜폭은 금강송 0.
- 각 시료의 방사단면과 접선단면에 출현하는 문양과 목리를 육안으로 관찰, 구분하여 문헌의 문양과 목리를 비교, 분석하였으며 촬영은 Canon EOS 350D Digital 카메라를 사용하였고 셔터속도 1/500 sec, 초점거리 60 mm, 노출시간 1/400 sec, ISO200의 조건으로 하였다. 사용된 렌즈는 EF-S 60 mm f/2.8 MACRO USM으로 렌즈 조리개 F/10의 조건으로 촬영하였다.
- 수종별 5 mm (L) × 30 mm (R) × 30 mm (T)의 동일한 크기의 횡단면 시편을 변재와 심재로 각각 5개씩 제작하였다.
데이터처리
- 본 실험은 320 mech 샌더 페이퍼로 가공하여 목재표면의 거칠기를 측정 하였는데, 이는 목공예나 가구제작시 도장을 하기 전의 표면 마감처리가 가장 안정화될 수 있는 상태이기 때문이다. 일반적으로 목재표면의 거칠기는 표면의 미세한 요철을 양적으로 표현한 값으로 Ra (Roughness average, 중심선 평균값)를 구하여 비교, 분석하였다.
이론/모형
- 각 수종의 횡단면, 방사단면, 접선단면별로 폭 30 mm, 두께 15 mm의 시편을 10개씩 제작한 후 만능재료시험기를 이용, KS F 2212 (한국산업규격, 2004)에 의거하여 측정하였다. 3단면에서 중앙 위치에 5.
- 수종별 5 mm (L) × 30 mm (R) × 30 mm (T)의 동일한 크기의 횡단면 시편을 변재와 심재로 각각 5개씩 제작하였다. 제작된 시편은 KS F 2204 (한국산업규격, 2004)에 따라 측정하였다.
- 각 수종의 방사단면과 접선단면을 원판디스크(직경 120 mm, 두께 15 mm)를 각각 3개씩 제작하였다. 제작된 시편을 Table식 마모시험기(WL 210T)를 이용하여 KS M 3332(한국산업규격, 2004) 에 따라 마모량을 측정하였다. 회전수는 500회로 하였으며, 시험 전과 후의 질량을 구하여 다음 식으로 마모량을 측정하였다.
성능/효과
- 20일 째부터 변·심재 모두 평형상태를 유지하는 것으로 나타났다.
- Table 1과 같이 금강송과 소나무, 두 수종은 나이에 비해 흉고지름(DBH)이 뚜렷이 구별되는 공시목을 이용하였으며 연륜폭은 금강송 0.9 ± 0.7로 나타났으며 소나무는 5.5 ±1.2로 나타났다.
- Table 6은 금강송과 소나무재의 경도값을 나타낸 것이다. 각 단면별 경도는 두 수종 모두 횡단면이 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 금강송은 방 사단면, 소나무는 접선단면이 높게 나타났다. 강 등(2008)은 목재의 경도가 수종에 따라 다르며 동일 수종 내에서도 비중, 섬유방향, 함수율, 옹이의 유무 또는 춘·추재 등에 의한 변이를 나타내고 있으며, 동일 비중재에서 횡단면의 경도가 가장 크고 종단면에서는 접선단면이 방사단면보다 약간 크다고 보고하였다.
- Table 6은 금강송과 소나무재의 경도값을 나타낸 것이다. 각 단면별 경도는 두 수종 모두 횡단면이 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 금강송은 방 사단면, 소나무는 접선단면이 높게 나타났다. 강 등(2008)은 목재의 경도가 수종에 따라 다르며 동일 수종 내에서도 비중, 섬유방향, 함수율, 옹이의 유무 또는 춘·추재 등에 의한 변이를 나타내고 있으며, 동일 비중재에서 횡단면의 경도가 가장 크고 종단면에서는 접선단면이 방사단면보다 약간 크다고 보고하였다.
- 소나무는 변·심재 모두 17일째까지 수분흡수에 의한 중량변화가 완만하게 일어났다. 그 후 평형상태를 유지하는 것으로 나타났다. 금강송은 심재가 변재보다 평형함수율이 다소 높게 나타났지만, 소나무는 변재가 심재보다 다소 높았다.
- 금강송은 20일째부터 변·심재 모두 평형상태를 유지하는 것으로 나타났고, 소나무는 18일째부터 평형상태를 유지하는 것으로 나타났다.
- 금강송은 Camphene (26.39%), Thymyl methyl ether (25.85%), α-Longipinene (25.44%)와 같은 휘발성 향기성분의 순으로 함량이 높았다.
- Table 5는 금강송과 소나무재에 대한 단면별 마모량을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 금강송은 방사단면 마모량이 접선단면에 비해 다소 높았고, 소나무는 접선단면 마모량이 방사단면 마모량에 비해 다소 높았다. 마모저항은 비중에 비례하기 때문에 밀도가 높은 수종이 마모량이 낮게 나타나는 경향이 있다(강 등 2008).
- 마모성 평가에서 금강송은 방사단면 마모량이 접선단면에 비해 다소 높게 나타났고 소나무는 접선단면 마모량이 방사단면 마모량에 비해 다소 높 았다.
- 4)의 심재부에서 발향되는 휘발성 물질을 분석한 크로마토그램을 나타낸 것이다. 본 연구에서는 match quality가 94 이상 되는 물질들만 검출되었다(Table 2, 3). 금강송은 Camphene (26.
- 표면거칠기는 섬유방향과 평행한 방향에서는 두 수종 모두 심재와 변재 간의 차이는 크지 않았고, 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면이 다소 거친 것으로 나타났다. 섬유방향과 직각방향에서는 소나무의 접선단면에서 심재가 변재보다 다소 거친 것으로 나타났고, 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면의 표면이 거친 것으로 나타났다. 전체적으로 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면의 표면이 거친 것으로 나타났다.
- Table 7은 2수종에 대한 방사단면과 접선단면의 표면거칠기를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 섬유방향과 평행한 방향으로 측정한 결과, 두 수종 모두 심재와 변재 간의 차이는 크지 않았다. 그러나 단면별로 보면 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면이 다소 거친 것으로 나타났다.
- 전체적으로 40°C, 75%와 40°C, 90%의 습도차이에 따른 수종 간의 편차는 크지 않았다.
- 또한 단면별로는 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면의 표면이 거친 것으로 나타났다. 전체적으로 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면의 표면이 거친 것으로 나타났다. 표면거칠기가 가장 낮은 값은 섬유방향과 평행한 방향으로 측정한 금강송 심재의 방사단면으로 1.
- 표면거칠기는 섬유방향과 평행한 방향에서는 두 수종 모두 심재와 변재 간의 차이는 크지 않았고, 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면이 다소 거친 것으로 나타났다. 섬유방향과 직각방향에서는 소나무의 접선단면에서 심재가 변재보다 다소 거친 것으로 나타났고, 금강송은 접선단면, 소나무는 방사단면의 표면이 거친 것으로 나타났다.
후속연구
- 따라서 본 연구의 결과는 국내산 목재(금강송과 소나무)를 목공예나 가구제작에 있어 중요한 기초 자료로 활용이 가능하며 향 후 합리적인 목재이용을 위한 재질 지표가 될 수 있을 것으로 생각된다.
- 금강송은 심재가 변재보다 평형함수율이 다소 높게 나타났지만, 소나무는 변재가 심재보다 다소 높았다. 친수성 재료인 목재는 가구나 공예품에 있어서 흡습성의 결과는 매우 중요한 물리적 특성지표로 작용할 수 있으며 가구나 목공예품 제작 과정 중의 흡습성과 제작 후의 환경적 요인에 의한 흡습성을 고려하여야 하므로 본 실험의 결과는 중요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
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