[논문]간벌강도에 따른 낙엽송의 휨 및 종압축강도성능

정성호; 원경록; 홍남의; 박병수; 이경재; 변희섭

doi:10.5658/wood.2014.42.4.385

간벌강도에 따른 낙엽송의 휨 및 종압축강도성능
Bending and Compressive Strength Properties of Larix kaempferi According to Thinning Intensity 원문보기

목재공학 = Journal of the Korean wood science and technology, v.42 no.4, 2014년, pp.385 - 392

정성호 (산림교육원) , 원경록 (경상대학교) , 홍남의 (경상대학교) , 박병수 (한국임업진흥원) , 이경재 (국립산림과학원) , 변희섭 (경상대학교)

초록
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우리나라의 중요한 조림 수종 중에서 낙엽송을 대상으로 하여, 간벌실시에 따른 물리 역학적 성질을 비교 평가함으로써 간벌 실시가 목재의 재질에 미치는 영향과 양질재 생산 및 목재의 효율적 이용을 위한 연구결과는 다음과 같다. 간벌정도에 따른 시료는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌을 실시한 광릉시험림에서 벌채하여 사용하였다. 간벌 정도에 따른 평균 만재율은 무간벌 < 약도간벌 < 강도간벌의 경향이었고 평균 연륜폭은 무간벌 < 약도간벌 또는 강도간벌의 경향이었다. 간벌 정도에 따른 평균 휨강도는 무간벌 > 약도간벌 >강도간벌의 경향이었고 간벌 정도에 따른 평균 압축강도는 무간벌 > 약도간벌 >강도간벌의 경향이었다. 이러한 결과로 낙엽송은 간벌에 의하여 휨 및 종압축강도가 감소하는 경향이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to determine the effects of plantation thinning on physical and mechanical properties of Larix kaempferi. Tree samples were obtained from unthinned, moderately, heavily thinned plantations where located in Kwangryung forest research stand. The effects of different thinning methods on the bending and parallel to grain compressive strengths of Larix kaempferi were explored. Average latewood ratio with various thinning treatments revealed the trend of unthinning < moderate thinning < heavy thinning treatment. Average annual ring width with various thinning treatments showed the trend of unthinning moderate thinning > heavy thinning treatment. This indicates that thinning treatment reduces average bending and parallel to grain compressive strength properties.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 우리나라의 중요한 조림수종으로서 많은 비중(Korea Forest Service 2012)을 차지하고 있을 뿐 아니라 수확기에 이르러 본격적인 이용시기가 도래한 낙엽송을 대상으로 하여, 간벌실시에 따라 달리 발현되는 물리⋅역학적 성질을 비교 평가함으로써 이들 간벌 실시가 목재의 재질에 미치는 영향을 과학적으로 구명하고, 양질재 생산과 목재의 효율적 이용을 위한 자료를 제공하고자 실시되었다.
본 연구는 우리나라의 중요한 조림수종으로서 많은 비중을 차지하고 있을 뿐 아니라 수확기에 이르러 본격적인 이용시기가 도래한 낙엽송을 대상으로 하여, 간벌실시에 따라 달리 발현되는 물리⋅역학적 성질을 비교 평가함으로써 이들 간벌 실시가 목재의 재질에 미치는 영향을 구명하고, 양질재 생산과 목재의 효율적 이용을 위한 자료를 제공하고자 실시한 결과는 다음과 같다.

제안 방법

1964년도에 ha당 3,000본을 조림하였고, 임령 19년째인 1982년에 1차 간벌을 실시한 후, 임령 25년째인 1988년에 2차 간벌을 실시하였으며 두 차례에 걸친 간벌율이 모두 74%(1차 36%, 2차 38%)로 강하게 간벌을 실시한 강도간벌구와 간벌율이 47%(1차 28%, 2차 19%)로 약하게 간벌을 실시한 약도간벌구 및 전혀 간벌을 하지 않은 무간벌구로 각각 구분되어 있었다. 선정된 공시임지의 해당 처리구내에서 비교적 표준적인 생장상황과 형질을 나타내고 있으면서 각종 위해로부터 손상을 받지 않은 건전한 임목을 각 5본씩 채취하여 공시목으로 사용하였다. 공시임목의 흉고직경과 지하고 및 수고는 Table 1과 같다.
휨 강도성능시험은 만능강도시험기(태신(주), TSU-2)를 이용하여 목재의 휨시험방법 (KSF 2208)에 의하여 스팬(span) 280 mm로, 크로스헤드속도(Cross head speed) 2.5 mm/min로 3점의 중앙집중방식으로 하중을 가하여 실험을 실시하여 식(1, 2)를 이용하여 탄성계수(MOE, modulus of elasticity)와 휨강도(MOR, modulus of rupture)를 구하였다.
휨 시험과 동일한 조건으로 시험편을 제작하여 20 mm (T) × 20mm (R) × 60 mm (L)의 크기로 가공하여 시험을 실시하였다.
휨강도 시험용 시편은 1본의 원목 수를 기준으로 심재 끝부분에서 30개를 절삭 채취하여 항온항습실(20℃ ± 1, 65% ± 2)에 4주 이상 송풍 건조시킨 후, 20 mm (T) × 20 mm (R) × 320 mm (L)로 가공한 후 옹이, 경사목리 등의 결함이 없는 재료 12개를 선별하여 항온항습실에서 1주일 이상 조습시킨 후 실험을 실시하였다.

대상 데이터

간벌이 낙엽송(Larix kaempferi (Lamb.) Carriere) 조림목의 목재재질에 미치는 영향을 구명하기 위해 공시목을 채취한 공시임지는 경기도 남양주시 진접읍 장현리에 소재해 있는 국립산림과학원원 광릉시험림 25임반 바소반이었다. 이 임지는 과거에 국립산림과학원에서 간벌의 강도별로 낙엽송의 생장에 미치는 효과를 구명함으로써 적정 간벌 강도를 구하기 위하여 시험을 실시하였던 임지로서 전형적인 인공 침엽수림으로서 임령 46년의 낙엽송 순림이었다.

이론/모형

종압축강도 시험은 KSF 2206에 따라 유압식 만능강도시험기(Shimazu사, EHF-ED10-20ℓ)를 사용하여 0.75 mm/min의 하중속도(Cross head speed)로 시험한 후 (3)과 (4)를 이용하여 종압축강도(σc) 및 종압축탄성계수(Ec)를 구하였다.

성능/효과

Table 3 및 Figs. 1과 2에 낙엽송의 간벌강도에 따른 휨 탄성계수, 휨강도, 종압축탄성계수, 종압축강도 및 t검정 결과를 나타내었다.
따라서 간벌에 의하여 연륜폭이 증가하지만 간벌정도에 따른 차이는 인정되지 않았다. 기건 밀도에서는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에 따라 각각 평균 0.65, 0.63, 0.62 g/cm³의 값을 나타내었지만 t검정 결과에서 연륜폭에서의 경우와 같이 무간벌과 약도간벌 및 강도간벌 간에는 유의성이 나타났지만 약도간벌과 강도간벌 간에는 유의성이 나타나지 않았다. 따라서 간벌에 의하여 밀도가 감소하지만 간벌정도에 따른 차이는 인정되지 않았다.
만재율은 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에서 각각 평균 33.34, 37.05, 39.92%의 값을 나타내어 간벌정도가 강할수록 만재율이 높아지는 경향이었다. 연륜폭과 기건밀도에서는 무간벌의 연륜폭이 간벌재보다는 좁았고 무간벌의 기건밀도는 간벌재의 밀도보다 높았다.
무간벌, 약도간벌, 강도간벌의 만재율은 각각 평균 33.34, 37.05, 39.92%의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 간벌정도가 강할수록 만재률이 높아지는 경향으로 나타났다. 연륜폭에서는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에 따라 각각 평균 2.
73GPa의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 휨 탄성계수의 경우와 같이 간벌 및 간벌정도가 강할수록 종압축 탄성계수가 낮아지는 경향으로 나타났다. 무간벌, 약도간벌, 강도간벌의 종압축 강도는 각각 평균 107.35, 101.73, 95.32 MPa의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 휨강도 및 종압축 탄성계수의 경우와 같이 간벌 및 간벌정도가 강할수록 종압축 강도가 감소하는 경향으로 나타났다. Lin 등(2006)도 Taiwania재에서 간벌정도가 강할수록 압축강도가 감소함을 보고하였다.
강도 간벌의 휨강도는 기존의 연구결과(Forest Research Institute 1994)보다 약간 낮은 값을 나타내었지만 무간벌과 약도 간벌의 휨강도는 조금 높은 값을 나타내었다. 무간벌, 약도간벌, 강도간벌의 종압축 탄성계수는 각각 평균 4.83, 4.89, 4.73GPa의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 휨 탄성계수의 경우와 같이 간벌 및 간벌정도가 강할수록 종압축 탄성계수가 낮아지는 경향으로 나타났다. 무간벌, 약도간벌, 강도간벌의 종압축 강도는 각각 평균 107.
27 GPa의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 간벌 및 간벌정도가 강할수록 휨 탄성계수가 낮아지는 경향으로 나타났다. 무간벌, 약도간벌, 강도간벌의 휨 강도는 각각 평균 107.35, 101.73, 95.32 MPa의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 간벌 및 간벌정도가 강할수록 휨 강도가 감소하는 경향으로 나타났다. Wang 등(2005)도 Taiwania재의 간벌정도가 강할수록 휨 탄성계수 및 휨 강도가 감소함을 보고하였다.
무간벌, 약도간벌, 강도간벌의 휨 탄성계수는 각각 평균 10.67, 10.03, 9.27 GPa의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 간벌 및 간벌정도가 강할수록 휨 탄성계수가 낮아지는 경향으로 나타났다. 무간벌, 약도간벌, 강도간벌의 휨 강도는 각각 평균 107.
92%의 값을 나타내어 간벌정도가 강할수록 만재율이 높아지는 경향이었다. 연륜폭과 기건밀도에서는 무간벌의 연륜폭이 간벌재보다는 좁았고 무간벌의 기건밀도는 간벌재의 밀도보다 높았다.
92%의 값을 나타내었으며 t검정 결과에서도 유의성이 인정되어 간벌정도가 강할수록 만재률이 높아지는 경향으로 나타났다. 연륜폭에서는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에 따라 각각 평균 2.25, 2.84, 2.86 mm의 값을 나타내었지만 t검정 결과에서 무간벌과 약도간벌 및 강도간벌 간에는 유의성이 나타났지만 약도간벌과 강도간벌 간에는 유의성이 나타나지 않았다. 따라서 간벌에 의하여 연륜폭이 증가하지만 간벌정도에 따른 차이는 인정되지 않았다.
종압축 강도는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에서 각각 107.35, 101.73, 95.32 MPa의 값을 나타내었으며 간벌 및 간벌정도가 강할수록 종압축 강도가 감소하는 경향이었다.
27 GPa의 값을 나타내었고 간벌 및 간벌정도가 강할수록 휨 탄성계수가 낮아지는 경향이었다. 휨 강도는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에서 각각 107.35, 101.73, 95.32 MPa의 값을 나타내었으며 간벌 및 간벌정도가 강할수록 휨 강도가 감소하는 경향이었다.
휨 탄성계수는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에서 10.67, 10.03, 9.27 GPa의 값을 나타내었고 간벌 및 간벌정도가 강할수록 휨 탄성계수가 낮아지는 경향이었다. 휨 강도는 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에서 각각 107.

후속연구

조림면적이 넓고, 집단화되어있으며 체계적인 육림작업을 실시한 인공조림지 중 목재생산이 가능한 임지를 대상으로 하여 육림작업에 따른 목재 재질 평가를 함으로써 적정 시업체계를 재정립하여 목재 이용 및 산업화 측면을 고려한 시장중심의 새로운 산림자원의 관리방향 제시가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내 인공조림 수종에 대한 육림연구는 무엇에 중점을 두고 있는가?	그런데, 지금까지 국내에서의 주요 인공조림 수종에 대한 육림연구는 풀베기, 덩굴제거, 가지치기, 간벌 등 임분생장을 중시하는 육림기술을 개발하는데 중점을 두고 있다. 즉, 조림수종의 육림시업에 대한 연구는 임목의 생리⋅생태 및 양적생장(Lee 1997; Kim 2012; Kim 2013; Park 2013)에 치중되어 있고 용재의 질적 평가에 대한 연구는 미약한 실정이다.
	만재율은 간벌정도에 따라 어떻게 나타났는가?	만재율은 무간벌, 약도간벌, 강도간벌에서 각각 평균 33.34, 37.05, 39.92%의 값을 나타내어 간벌정도가 강할수록 만재율이 높아지는 경향이었다. 연륜폭과 기건밀도에서는 무간벌의 연륜폭이 간벌재보다는 좁았고 무간벌의 기건밀도는 간벌재의 밀도보다 높았다.
	간벌 실시 여부에 따라 선정된 공시임지의 구역 구분은 어떻게 되는가?	표고 150 m의 산록부의 북사면 완경사지에 위치하고 있으며 토심이 깊고 토양습도는 적윤하고 지위는 ‘상’이었다. 1964년도에 ha당 3,000본을 조림하였고, 임령 19년째인 1982년에 1차 간벌을 실시한 후, 임령 25년째인 1988년에 2차 간벌을 실시하였으며 두 차례에 걸친 간벌율이 모두 74%(1차 36%, 2차 38%)로 강하게 간벌을 실시한 강도간벌구와 간벌율이 47%(1차 28%, 2차 19%)로 약하게 간벌을 실시한 약도간벌구 및 전혀 간벌을 하지 않은 무간벌구로 각각 구분되어 있었다. 선정된 공시임지의 해당 처리구 내에서 비교적 표준적인 생장상황과 형질을 나타내고 있으면서 각종 위해로부터 손상을 받지 않은 건전한 임목을 각 5본씩 채취하여 공시목으로 사용하였다.

참고문헌 (15)

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Won, K.R., Yoo, B.O., Lee, K.S., Jung, S.Y., Chong, S.H., Byeon, H.S. 2013. Nondestructive evaluation of strength property for damaged-black Pine wood(Pinus thunbergii) by Matsucoccus thunbergianae using free vibration mode. Journal of Agriculture & Life Science. 47(6): 53-59.

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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