[국내논문]Hailwood-Horrobin 방정식을 이용한 한국의 야외 목재평형함수율 결정 Determination of Equilibrium Moisture Content of Outdoor Woods by Using Hailwood-Horrobin Equation in Korea원문보기
본 연구는 지역 및 계절 변화에 따른 목재의 평형함수율을 조사하기 위해 수행되었다. 국내 73개 장소에서 30년(1981~2010) 동안 축적된 기상자료와 Hailwood-Horrobin 방정식을 이용하여 목재평형함수율을 계산하였으며 계산된 목재평형함수율의 변화 추이를 조사하였다. 평년값(30년 평균값)을 사용하여 계산된 목재평형함수율은 대구가 11.5로 가장 낮았으며 흑산도가 15.8로 가장 높은 것으로 나타났다. 계절별로 살펴보았을 때 여름(6월, 7월, 8월)이 15.3으로 가장 높았으며 가을(9월, 10월, 11월) 13.7, 겨울(12월, 1월, 2월) 12.2, 봄(2월, 3월, 4월) 12.0의 순서로 평형함수율이 낮은 것을 알 수 있었다. 월별 목재평형함수율은 4월이 11.6으로 가장 낮았으며 7월이 16.1로 가장 높은 것으로 나타났다. 지역에 따른 월별 평형함수율의 편차는 제주가 3.0으로 가장 작았으며 흑산도가 8.7로 가장 큰 값을 보여주었다. 목재의 평형함수율은 목재의 수축 및 팽윤과 관련이 있다는 것을 고려할 때 월별 평형함수율의 편차가 큰 지역에서는 평균평형함수율을 고려하여 목재의 건조를 실시해야 할 것으로 보인다.
본 연구는 지역 및 계절 변화에 따른 목재의 평형함수율을 조사하기 위해 수행되었다. 국내 73개 장소에서 30년(1981~2010) 동안 축적된 기상자료와 Hailwood-Horrobin 방정식을 이용하여 목재평형함수율을 계산하였으며 계산된 목재평형함수율의 변화 추이를 조사하였다. 평년값(30년 평균값)을 사용하여 계산된 목재평형함수율은 대구가 11.5로 가장 낮았으며 흑산도가 15.8로 가장 높은 것으로 나타났다. 계절별로 살펴보았을 때 여름(6월, 7월, 8월)이 15.3으로 가장 높았으며 가을(9월, 10월, 11월) 13.7, 겨울(12월, 1월, 2월) 12.2, 봄(2월, 3월, 4월) 12.0의 순서로 평형함수율이 낮은 것을 알 수 있었다. 월별 목재평형함수율은 4월이 11.6으로 가장 낮았으며 7월이 16.1로 가장 높은 것으로 나타났다. 지역에 따른 월별 평형함수율의 편차는 제주가 3.0으로 가장 작았으며 흑산도가 8.7로 가장 큰 값을 보여주었다. 목재의 평형함수율은 목재의 수축 및 팽윤과 관련이 있다는 것을 고려할 때 월별 평형함수율의 편차가 큰 지역에서는 평균평형함수율을 고려하여 목재의 건조를 실시해야 할 것으로 보인다.
This research was carried out to investigate equilibrium moisture content (EMC) of wood in outdoor locations in Korea. EMC was calculated using Hailwood-Horrobin equation for 73 different locations in Korea using the 1981 to 2010 climate normal data obtained from the Korea Meteorological Admnistrati...
This research was carried out to investigate equilibrium moisture content (EMC) of wood in outdoor locations in Korea. EMC was calculated using Hailwood-Horrobin equation for 73 different locations in Korea using the 1981 to 2010 climate normal data obtained from the Korea Meteorological Admnistration (KMA). Daegu showed the lowest values of EMC (11.5), and the highest EMC values (15.8) was found in Heuksando. Considering the season effect, summer (June, July, August) showed the highest values 15.3, followed by autumn (September, October, November) 13.7, winter (December, January, February) 12.2, and spring (February, March, April) 12.0. Monthly EMC showed the lowest values 11.6 in April and July showed the highest EMC values 16.1. The smallest changes in monthly EMC were found in Jeju island and Heuksando showed the largest values 8.7. A proper wood drying based on average EMC is more required in the regions with larger variation in EMC.
This research was carried out to investigate equilibrium moisture content (EMC) of wood in outdoor locations in Korea. EMC was calculated using Hailwood-Horrobin equation for 73 different locations in Korea using the 1981 to 2010 climate normal data obtained from the Korea Meteorological Admnistration (KMA). Daegu showed the lowest values of EMC (11.5), and the highest EMC values (15.8) was found in Heuksando. Considering the season effect, summer (June, July, August) showed the highest values 15.3, followed by autumn (September, October, November) 13.7, winter (December, January, February) 12.2, and spring (February, March, April) 12.0. Monthly EMC showed the lowest values 11.6 in April and July showed the highest EMC values 16.1. The smallest changes in monthly EMC were found in Jeju island and Heuksando showed the largest values 8.7. A proper wood drying based on average EMC is more required in the regions with larger variation in EMC.
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문제 정의
본 연구는 국내 73개 지역 및 계절 변화에 따른 목재평형함수율을 조사하여 목재의 수축 팽창과 관련된 기초자료를 제공하기 위해 수행되었으며 다음과 같은 결론을 도출할 수 있다.
따라서 목재가 사용되는 최종 장소의 평형함수율을 인지할 수 있다면 건조 또는 제조공정 동안에 목재의 함수율을 평형함수율에 도달하도록 건조함에 의하여 수분의 변화에 의해야기되는 문제점을 해결하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구는 국내 축적된 기상 자료를 활용하여 지역 및 계절별 목재의 평형함수율을 구하고 이들의 변화 경향을 알아보기 위하여 수행되었다.
가설 설정
또한 목재의 건조방법, 추출물의 양 등 여러 인자에 의해 영향을 받게 되는데 목재를 이용하는 측면에서 볼 때 이러한 차이를 모두 고려하는 것은 불가능하다(Wangaard 1967). 따라서 대기 중의 상대습도와 온도를 이용하여 예측된 평형함수율을 목재가 그 조건에 방치되었을 경우 도달하게 되는 실제 평형함수율이라고 가정하여 사용하게 된다(Rasmussen 1988). Hailwood-Horrobin 방정식이 평형함수율을 예측하기 위하여 일반적으로 사용된다.
대상 데이터
1981년부터 2010년까지의 국내 상대습도와 온도 자료를 기상청 웹사이트에서 다운받았으며 평년값(30년 평균값)을 사용하여 목재의 평형함수율을 계산하였다. 국내에서는 현재 약 80개 지역에서 기후자료가 측정되고 있지만 64개 지역에서만 30년 이상의 온도 및 기후자료가 축적되어 있다.
이론/모형
국내에서는 현재 약 80개 지역에서 기후자료가 측정되고 있지만 64개 지역에서만 30년 이상의 온도 및 기후자료가 축적되어 있다. 기후와 관련된 자료는 일반적으로 평년값(30년 평균)을 사용하는 것을 고려하여 본 연구에서도 64개 장소에서 관측된 온도 및 상대습도의 평년값을 이용하여 목재평형함수율을 Hailwood-Horrobin 방정식에 의해 계산하였다.
성능/효과
1. 국내 목재평형함수율의 전체 평균값은 13.3%로 나타났다.
2. 계절별로 살펴보았을 때 여름이 15.3으로 가장 높았으며 가을 13.7, 겨울 12.2, 봄 12.0 순으로 낮아지는 것을 알 수 있다.
3. 월별 목재평형함수율은 4월이 11.6으로 가장 낮았으며 7월이 16.1로 가장 높은 평형함수율을 보여주었다.
4. 지역에 따른 월별 평형함수율의 편차는 제주가 3.0으로 가장 작았으며 흑산도가 8.7로 가장 큰 것으로 나타났다.
계절별로 살펴보았을 때의 평형함수율은 여름(6월, 7월, 8월)이 15.3%로 가장 높은 값을 보였으며 가을(9월, 10월, 11월) 13.7%, 겨울(12월, 1월, 2월) 12.2%, 봄(2월, 3월, 4월)이 12.0%의 순으로 나타났다. 봄에 평형함수율이 제일 낮은 곳은 대구로 10.
(1982)은 국내 평형함수율이 4월에 가장 낮으며 8월에 가장 높은 것으로 보고한 바 있다. 다섯 개 지역에서 4년에 걸친 실험을 통하여 평형함수율을 계산한 것과 7월과 8월의 평형함수율 차가 0.5%인 것을 고려하면 본 연구의 결과와 큰 차이는 없는 것으로 판단된다.
0%의 값을 보여주었다. 지역에 따른 월별 평형함수율의 편차는 제주와 부안이 3.0%로 가장 작은 값을 보였으며 흑산도가 8.7%, 내륙지방에서는 부산이 8.3%의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 목재의 평형함수율은 목재의 수축 및 팽윤과 관련이 있다는 것을 고려할 때 특히 월별 평형함수율의 편차가 큰 지역에서는 평균 평형함수율을 목표함수율로 하여 목재를 건조하는 것이 바람직하다고 하겠다.
후속연구
평형함수율은 목재의 수축과 팽윤의 발생 정도에 대한 기본 정보를 제공한다. 따라서 목재가 사용되는 최종 장소의 평형함수율을 인지할 수 있다면 건조 또는 제조공정 동안에 목재의 함수율을 평형함수율에 도달하도록 건조함에 의하여 수분의 변화에 의해야기되는 문제점을 해결하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구는 국내 축적된 기상 자료를 활용하여 지역 및 계절별 목재의 평형함수율을 구하고 이들의 변화 경향을 알아보기 위하여 수행되었다.
목재의 평형함수율은 목재의 수축 및 팽윤과 관련이 있다는 것을 고려할 때 특히 월별 평형함수율의 편차가 큰 지역에서는 평균 평형함수율을 목표함수율로 하여 목재를 건조하는 것이 바람직하다고 하겠다. 비록 계산된 평형함수율이 예측된 값이기 때문에 실제 사용되는 목재의 평형함수율이라고 말할 수는 없지만, 본 논문에서 제시된 평형함수율은 목재의 건조와 관련된 일반적인 지침을 제공할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
목재의 평형함수율 예측을 위해 일반적으로 사용하는 방정식은?
따라서 대기 중의 상대습도와 온도를 이용하여 예측된 평형함수율을 목재가 그 조건에 방치되었을 경우 도달하게 되는 실제 평형함수율이라고 가정하여 사용하게 된다(Rasmussen 1988). Hailwood-Horrobin 방정식이 평형함수율을 예측하기 위하여 일반적으로 사용된다. 이 방정식은 목재의 물리⋅화학적 특성을 고려하지 않기 때문에 수착이력현상이나 추출물에 의한 평형함수율의 변화 등을 설명하지는 못하지만 사용이 간편하고 평균적인 평형함수율 값을 제공한다고 간주된다.
평형함수율이란 무엇인가?
목재의 함수율은 목재 주변의 대기조건과 밀접한 관련을 가지고 있다. 목재가 일정한 대기 조건에 장기간 방치되면 목재로부터 증발되는 수분과 목재로 응축되는 수분의 양이 같아지는 동적평형상태에 도달하게 되는데 이때의 목재함수율을 평형함수율(Equilibrium Moisture Content)이라고 말한다(Forest Products Lab 1987; Hailwood and Horrobin 1946). 흡습성 물질인 목재는 평형함수율에 도달할 때까지 대기 중에 존재하는 수분을 흡착 또는 탈착하게 되는데 이 과정에서 목재의 크기가 변하게 된다.
국내의 목재 평형함수율의 지역별⋅수종별 차이는 어떻게 나타났는가?
(1981)에 의해 수행되었는데, 이들은 소나무, 미송, 신갈나무 및 레드라왕을 대상으로 국내 6개 지방(서울, 춘천, 대전, 경주, 진주, 광주)의 평형함수율을 비교하였으며 평형함수율은 지역별⋅수종별 차이가 있음을 보고한 바 있다. 이 연구에 따르면 평형함수율은 중부지방(서울, 춘천, 대전)이 남부지방(경주, 진주, 광주)보다 크고, 4월에 최저치 8월에 최고치가 관측되었으며, 수종별로는 소나무, 미송, 신갈나무, 레드라왕의 평형함수율이 각각 14.8%, 13.7%, 14.0%, 14.2%였다고 보고하였다.
참고문헌 (8)
Forest Products Laboratory. 1987. Wood handbook: Wood as an engineering material. Agriculture Handbook 72. (Rev.) Washington, DC: U. S. Department of Agriculture. 466p.
Hedlin, C.P. 1967. Sorption isotherms of twelve woods at subfreezing temperatures. Forest Products Journal 17 (12): 43-48.
Hailwood, A.J., Horrobin, S. 1946. Absorption of water by polymers: analysis in terms of a simple model. Transaction of the Faraday Society 42B: 84-102.
Jo, J.M., Kang, S.G., Shim, C.S., Jung, H.S. 1982. Annual Equilibrium Moisture Content of Wood in Korea. Journal of The Korean Wood Science and Technology 10 (2): 3-11.
Rasmussen, E.F. 1988. Dry Kiln Operators Manual. Hardwood Research Council. Forest Products Laboratory, U.S. Department of Agriculture., ed.
Simpson, W.T. 1973. Predicting equilibrium moisture content of wood by mathematical models. Wood and Fiber 5 (1): 41-49.
Simpson, W.T. 1998. Equilibrium moisture content of wood in outdoor locations in the United States and Worldwide. Research Note FPL-RN-0268, Forest Products Laboratory, U. S. Department of Agriculture.
Wangaard, F.F., Granados, L.A. 1967. The effect of extractives on water-vapor sorption by wood. Wood Science and Technology 1: 253-277.
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