남부지역 구실잣밤나무의 임분특성 및 지역별 물리·역학적 특성 Physical and Mechanical Properties of Castanopsis cuspidata var. sieboldii according to Stand Characteristics in the Southern Region of Korea원문보기
목재의 물리, 역학적 특성은 토양, 기후변화 등의 환경적 인자뿐만 아니라 임분특성에 의해서도 바뀌게 되므로 남부 세 지역의 임분특성이 목재의 재질특성에 미치는 영향과 지역별 물리, 역학적 특성 등을 비교 검토하였다. 전남, 제주도의 구실잣밤나무 임지에 대하여 임분특성과 목재재질특성을 평가 분석하였는데 이들 간에는 대부분 높은 상관관계가 나타났다. 구실잣밤나무의 기건밀도의 물리적 특성과 휨, 압축, 전단강도의 역학적 특성은 임분 특성에서 흉고직경과는 부의 상관관계를 나타내었고 표고, 배수와는 정의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 또한 물리 역학적 특성에서도 지역별로 차이가 나타났다. 본 연구의 목재 재질특성 분석결과, 남부지역의 구실잣밤나무는 난대 지역의 유용한 산림자원으로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
목재의 물리, 역학적 특성은 토양, 기후변화 등의 환경적 인자뿐만 아니라 임분특성에 의해서도 바뀌게 되므로 남부 세 지역의 임분특성이 목재의 재질특성에 미치는 영향과 지역별 물리, 역학적 특성 등을 비교 검토하였다. 전남, 제주도의 구실잣밤나무 임지에 대하여 임분특성과 목재재질특성을 평가 분석하였는데 이들 간에는 대부분 높은 상관관계가 나타났다. 구실잣밤나무의 기건밀도의 물리적 특성과 휨, 압축, 전단강도의 역학적 특성은 임분 특성에서 흉고직경과는 부의 상관관계를 나타내었고 표고, 배수와는 정의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 또한 물리 역학적 특성에서도 지역별로 차이가 나타났다. 본 연구의 목재 재질특성 분석결과, 남부지역의 구실잣밤나무는 난대 지역의 유용한 산림자원으로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
Since physical and mechanical properties of wood are affected by environmental factors such as soil and climate change, this study investigated relationships between wood quality factors and stand characteristics of Castanopsis cuspidata var. sieboldii forest in the southern region of Korea, includi...
Since physical and mechanical properties of wood are affected by environmental factors such as soil and climate change, this study investigated relationships between wood quality factors and stand characteristics of Castanopsis cuspidata var. sieboldii forest in the southern region of Korea, including Jeollanam-do Province and Je-ju island. The obtained results found very close relationships between physical and mechanical properties of wood and stand characteristics. The air-dried density and strength performance of woods showed a negative correlation with the diameter at breast height (DBH) while they were positively related to altitude and drainage of the forest site. And wood properties showed variations depending on the region. These results brought a conclusion that wood of Castanopsis cuspidata var. sieboldii in the southern region could be useful forest resources for timber production.
Since physical and mechanical properties of wood are affected by environmental factors such as soil and climate change, this study investigated relationships between wood quality factors and stand characteristics of Castanopsis cuspidata var. sieboldii forest in the southern region of Korea, including Jeollanam-do Province and Je-ju island. The obtained results found very close relationships between physical and mechanical properties of wood and stand characteristics. The air-dried density and strength performance of woods showed a negative correlation with the diameter at breast height (DBH) while they were positively related to altitude and drainage of the forest site. And wood properties showed variations depending on the region. These results brought a conclusion that wood of Castanopsis cuspidata var. sieboldii in the southern region could be useful forest resources for timber production.
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문제 정의
본 연구에서는 남부지역의 난대상록활엽수종인 구실잣밤나무의 임분특성 및 지역에 따른 목재성질을 구명함으로써 목재의 효율적인 활용을 위한 기본 자료를 제공하고 목재의 합리적인 조성을 위하여 수행하였다.
제안 방법
평균연륜폭, 기건밀도, 수축률(전건, 기건)을 지역 별로 구분하여 측정하고 지역 간 물리적 특성값에 대한 차이 유무를 알기 위해 던컨테스트를 실시하여 Table 3에 나타내었다.
휨 강도성능시험은 시험편(20 mm × 20 mm × 320 mm)을 항온항습실(온도 20 ± 1℃, 습도 65 ± 2%)에 서 2주간 조습처리한 후 실시하였다.
수축률 시험은 KS F 2203에 준하여 시험편 20 mm × 20 mm × 20 mm로 제단한 후 증류수에 포수시켜 포수 때의 치수를 측정한 후 항온항습실(온도 20 ± 1℃, 습도 65 ± 2%)에서 2주 이상 조습시킨 후 항량에 달했을 때 기건치수를 측정하였고 건조기 103 ± 2℃에서 목재 내의 수분을 완전히 제거될 때까지 건조시킨 후 전건치수를 측정하여 기건수축률, 전건수축률을 구하였다.
종압축강도와 방사방향전단강도는 한국산업규격 한국목재규격(KS)의 KS F 2206 (목재의 압축 시험 방법)와 KS F 2209 (목재의 전단 시험 방법)을 참조하여 실험을 실시하였으며 시험은 피로겸용 만능강도시험기(Shimadzu, model EHF-ED10-20L)를 이용하여 압축강도 및 전단강도 모두 하중속도(cross head speed)를 1.0 mm/min의 조건으로 시험편의 횡단면이 하중 블록의 사이에 상하로 항하도록 위치시 키고 균일한 하중이 횡단면에 가해지도록 시험을 실시하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 구실잣밤나무(Castanopsis cuspidata var. sieboldii Nakai) 시험목은 각 표준지의 임분특성에 따른 목재재질의 비교분석을 위하여 흉고직경, 수고, 배수, 표고, 임분밀도, 수령, 평균연륜폭을 고려하여 각 표준지별로 선정하였으며, 그 개요를 Table 1에 나타내었다.
sieboldii Nakai) 시험목은 각 표준지의 임분특성에 따른 목재재질의 비교분석을 위하여 흉고직경, 수고, 배수, 표고, 임분밀도, 수령, 평균연륜폭을 고려하여 각 표준지별로 선정하였으며, 그 개요를 Table 1에 나타내었다. 또한 지역별 비교를 위하여 남부지역 중 전남(완도군), 제주(서귀포시)지역에서 각각 9본과 3본씩의 변재부위 시편을 채취하여 실험을 수행하였다.
이론/모형
연륜폭의 측정은 한국산업규격(KS) 중 KS F 2202에 준하여 시험편의 횡단면에서 나이테 사이의 거리를 나이테의 수로 나누어서 구했으며, 양 횡단면을 측정하여 평균값으로 표시하였다.
연륜폭의 측정은 한국산업규격(KS) 중 KS F 2202에 준하여 시험편의 횡단면에서 나이테 사이의 거리를 나이테의 수로 나누어서 구했으며, 양 횡단면을 측정하여 평균값으로 표시하였다. 기건밀도는 KS F 2198에 의거하여 실험을 실시하고 식 (1)을 이용하여 기건밀도를 구하였다.
휨 강도성능시험은 시험편(20 mm × 20 mm × 320 mm)을 항온항습실(온도 20 ± 1℃, 습도 65 ± 2%)에 서 2주간 조습처리한 후 실시하였다. 휨 강도 성능시험은 한국산업규격(KS)의 KS F 2208에 의거하여 만능강도시험기(universal testing machine, Taeshin model TSU-2)를 이용하여, 3점 중앙집중 하중방식으로 스팬의 길이를 280 mm, 하중속도 2.5 mm/min의 조건으로 실시하여 하중과 변위의 관계에서 식 (2)를 이용하여 휨탄성계수(MOE)를 구하였고 식 (3)를 이용하여 휨강도(MOR)를 구하였다.
성능/효과
1) 구실잣밤나무의 기건밀도의 물리적 특성과 휨, 압축, 전단강도의 역학적 특성은 임분 특성에서 흉고직경과는 부의 상관관계를 나타내었고 표고, 배수와는 정의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 연륜폭은 표고, 배수와는 부의 상관관계를 나타내었고, 흉고직경과는 정의 상관관계 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다.
2) 물리적 특성의 연륜폭, 밀도, 수축률은 전남 < 제주 순으로 나타났고 역학적 특성의 휨 강도, 압축강도, 전단강도는 전남 < 제주 순으로 나타났고 던컨검정결과 모든 부분에서 유의성이 나 타났다.
구실잣밤나무의 기건밀도의 물리적 특성과 휨, 압축, 전단강도의 역학적 특성은 임분 특성에서 흉고직 경과는 부(負)의 상관관계를 나타내었고 표고, 배수와는 정(正)의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 연륜폭은 표고, 배수와는 부의 상관관계를 나타내었고, 흉고직경과는 정의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다.
Paul (1963)은 생장속도와 밀도는 일반적으로 생장속도가 높을수록 밀도가 낮지만 구실잣밤나무와 같은 환공재의 경우 생장속도가 빠를수록 목재의 밀도가 커진다고 보고하였다. 기건밀도, 기건수축률, 전건수축률의 물리적 특성은 전남이 제주보다 높게 나타났으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. Kim (1995) 은 수축률은 밀도와 관계가 높아 밀도가 커지면 수축률이 커지는 것으로 알려져 본 연구와 같은 경향을 나타내었다.
구실잣밤나무의 기건밀도의 물리적 특성과 휨, 압축, 전단강도의 역학적 특성은 임분 특성에서 흉고직 경과는 부(負)의 상관관계를 나타내었고 표고, 배수와는 정(正)의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 연륜폭은 표고, 배수와는 부의 상관관계를 나타내었고, 흉고직경과는 정의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 수고에 따라서는 연륜폭, 물리적 특성 및 역학적 특성과 유의성이 나타나지 않았다.
구실잣밤나무의 기건밀도의 물리적 특성과 휨, 압축, 전단강도의 역학적 특성은 임분 특성에서 흉고직 경과는 부(負)의 상관관계를 나타내었고 표고, 배수와는 정(正)의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 연륜폭은 표고, 배수와는 부의 상관관계를 나타내었고, 흉고직경과는 정의 상관관계를 나타내었으며 모든 부분에서 유의성이 나타났다. 수고에 따라서는 연륜폭, 물리적 특성 및 역학적 특성과 유의성이 나타나지 않았다.
구실잣밤나무의 휨 강도, 휨 탄성계수, 압축강도, 압축영률, 전단강도를 지역별로 구분하여 측정하고 지역 간 역학적 특성값에 대한 차이 유무를 알기 위해 던컨테스트를 실시한 데이터를 Table 4에 나타내었다. 지역별 역학적 특성에서 모든 강도특성에서 제주가 전남보다 높게 나타났으며 던컨검정결과 유의성도 나타났다. Won et al.
후속연구
Oh and Choi (2007), Oh and Park (2003)에 의하여 난대 기후대의 상록 활엽수림 복원 모니터링에 대한 연구 등이 진행되어 왔으나 난대상록 활엽수림에 대한 식물사회학적 연구에 치중되어 왔으며, 난대 상록 활엽수림에 대한 입지환경특성과 임목생장과의 관계에 대한 연구는 거의 전무한 상태이다. 난대림에서 생육하고 있는 난대수종을 자원화하기 위해서는 임분특성의 연구와 함께 최종산물이 될 목재의 재질변화에 대한 연구도 필수적으로 동반 수행되어야 할 것이다. 그러나 현실적으로 국내의 난대수종의 임분특성과 재질변화에 대한 연구는 대단히 미흡한 실정임으로 목재의 효율적인 활용을 위하여 임분특성을 고려한 체계적인 관리 조성이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
구실잣밤나무의 특징은?
구실잣밤나무는 제주도, 완도 등 남부해안 지역의 표고 200∼700 m의 해변과 산록에서 자생하는 상록 활엽교목으로 수고 15 m, 직경 1 m에 달하는 나무 로 잎 표면은 녹색의 윤채가 있고, 뒷면은 연한 연갈 색의 인모가 있어 관상학적으로 우수한 수종이며 병 해충에도 비교적 강한 수종으로 알려져 있다(Sin et al., 2006).
지역의 식물분포는 무엇에 의해 변하는가?
어떤 지역에서의 식물분포는 그 지역에서의 환경 조건에 의존하고 있으며, 여러 가지 환경요인 중에서 도 강수량과 온도는 식물분포를 결정하는 중요한 요 인으로 작용한다(Kim et al., 2015).
최근 구실잣밤나무 연구에 대한 경향과 한계점은?
자원식물로서 활용가치가 높은 구실잣밤 나무는 열매의 영양성분 분석이나 식의약품 소재의 활용도에 대한 연구들이 이루어졌으며(Lee et al., 2010), 최근에는 잎 추출물을 대상으로 염증성 질환 의 예방 및 치료제 개발(Ko et al., 2014)에 이용되고 있지만 목질부의 용도개발을 위한 연구는 미미한 실 정이다. Oh and Choi (2007), Oh and Park (2003)에 의하여 난대 기후대의 상록 활엽수림 복원 모니터링 에 대한 연구 등이 진행되어 왔으나 난대상록 활엽 수림에 대한 식물사회학적 연구에 치중되어 왔으며, 난대 상록 활엽수림에 대한 입지환경특성과 임목생 장과의 관계에 대한 연구는 거의 전무한 상태이다.
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