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문제 정의
- , 2016). 따라서 실측 탄성계수와 비파괴 탄성계수간 유의성이 양호한 비파괴 탄성계수 측정방법으로 휨 파괴계수 예측 가능성을 검토하였다.
가설 설정
- 소하중법의 비파괴 탄성계수는 식 3으로 산출하였다. 휨 강도 하중은 분당 15 mm의 속도로 가하였으며 휨 파괴 시험편 53개로 시험을 실시하였다. 실측 휨 탄성계수와(Static MOE) 휨 파괴계수(MOR)는 다음 식 4와 5로 산출하였다.
제안 방법
- 각재의 단면과 송⋅수신단자 위치에 따른 유형은 8가지이지만 각재의 상⋅하 및 좌⋅우 단면에 따른 차이를 알아보기 위하여 총 10가지 방법을 실시하였다.
- 낙엽송 소경각재(89 × 120)의 휨 강도 예측을 위한 비파괴 측정 방법의 지표를 검토하기 위해 비파괴 탄성계수와 실측 탄성계수 및 휨 파괴계수와의 관계를 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 소경각재의 비파괴 방법에 의한 탄성계수를 초음파법, 종진동법, 소하중법을 이용하여 측정하였으며, 후 파괴 시험에 의해 구해진 실측 탄성계수와의 유의성을 비교 분석하였다. 일반적으로 목재의 휨 탄성계수와 휨 파괴계수는 양의 상관관계가 존재한다(Cavalli et al.
- 비파괴 탄성계수 측정방법에 따라 산출된 탄성계수의 상관관계를 분석하였다(Fig. 5). 종진동법과 소하중법은 0.
- 실측 휨 탄성계수와(Static MOE) 휨 파괴계수(MOR)는 다음 식 4와 5로 산출하였다. 산출된 결과를 토대로 실측 탄성계수와 비파괴 탄성계수의 3가지 방법 총 4가지 방법을 휨 파괴계수와 직선회기식으로 유의성을 검토하였다.
- 소하중법과 휨 강도시험은 전단응력을 최소화하기 위하여 경간 2100 mm 하중점간 간격 700 mm의 3등분 4점하중으로 시험을 실시하였다. 소하중법은 3 kN까지 분당 5 mm로 하중을 가하였다.
- 송⋅수신단자가 소경각재 횡단면에 위치하는 직접적방법: 1유형 (Fig. 1 -Ⅰ), Flatwise-Flatwise (Fig. 1 - Ⅱ, Ⅵ, Ⅷ), Edgewise-Edgewise (Fig. 1 - Ⅳ, Ⅴ, Ⅸ), FlatwiseEdgewise (Fig. 1 - Ⅹ)에 위치하는 간접적방법: 7유형, Cross section-Flatwise (Fig. 1 - Ⅵ), Cross sectionEdgewise (Fig. 1 - Ⅶ)에 위치하는 반직접적방법 2유형으로 구분하여 측정하였다.
- 초음파로 비파괴 탄성계수를 산출하는 방법은 송신단자와 수신단자의 위치에 따라 결과 값의 편차가 존재하므로 적절한 초음파 단자의 위치 선정이 필요하다. 송신단자에서 발생한 초음파가 수신단자로 도달하는 시간을 측정한 후 식 1을 이용하여 탄성계수를 측정하였다(Fig. 1). 초음파 시험기의 송신단자와 수신단자의 위치를 Fig.
- 따라서 유의성이 양호한 직접적 측정방법 Ⅰ이 낙엽송 소경각재의 비파괴 탄성계수 산출 방법으로 적절한 것으로 사료된다. 이후 소경각재 107에 시험편의 초음파법 탄성계수는 Ⅰ 측정방법을 사용하여 낙엽송 소경각재의 비파괴 탄성계수를 측정하였다. 소경각재의 동일 선상에 단자를 위치한 상⋅하 및 좌⋅우면에 따른 평균 휨 탄성계수는 8∼11%의 편차가 존재하였으나, 변동계수가 21.
- 초음파법은 각 측정방법당 21개의 소경각재 시험편의 비파괴 탄성계수를 측정하여 타 측정방법과의 유의성을 비교 검토하였다. 이후 유의성이 양호한 초음파 측정방법으로 107개의 시험편의 비파괴 탄성계수를 측정하였다.
- 1). 초음파 시험기의 송신단자와 수신단자의 위치를 Fig. 1과 같이 측정 후 초음파 방법으로 탄성계수를 산출하였다. 각재의 단면과 송⋅수신단자 위치에 따른 유형은 8가지이지만 각재의 상⋅하 및 좌⋅우 단면에 따른 차이를 알아보기 위하여 총 10가지 방법을 실시하였다.
- 1 - Ⅶ)에 위치하는 반직접적방법 2유형으로 구분하여 측정하였다. 초음파법은 각 측정방법당 21개의 소경각재 시험편의 비파괴 탄성계수를 측정하여 타 측정방법과의 유의성을 비교 검토하였다. 이후 유의성이 양호한 초음파 측정방법으로 107개의 시험편의 비파괴 탄성계수를 측정하였다.
대상 데이터
- 평균 기건 함수율 16%, 평균 기건 비중 0.52의 국내산 낙엽송(Larix kaempferi Carr.) 소경각재(89(T) × 120(W) × 3600(L) mm)를 사용하였다.
성능/효과
- 낙엽송 소경각재(89 × 120)의 휨 강도 성능을 예측하기 위한 비파괴적인 지표로서 비파괴 종진동 측정방법으로 측정된 탄성계수의 적용이 가능함을 확인하였다.
- 낙엽송 소경각재를 휨 강도 시험을 한 결과 휨 파괴계수는 40 MPa∼78 MPa, 실측 탄성계수는 5.6 GPa∼13.5 GPa로 분포하였다.
- 비파괴 측정방법인 종진동법으로 소경각재의 탄성계수를 적용하여 소경각재의 휨 파괴계수 예측 가능할 것으로 사료된다. 낙엽송 소경각재의 기계적 비파괴 탄성계수 측정방법인 종진동법은 소경각재 휨 강도 예측에 유효한 지표로 활용이 가능할 것을 확인하였다.
- 실측 휨 탄성계수와 휨 파괴계수의 결정계수와 휨 파괴계수와 비파괴 탄성계수 측정 방법 중 종진동법의 결정계수가 거의 유사하게 산출되었다. 비파괴 측정방법인 종진동법으로 소경각재의 탄성계수를 적용하여 소경각재의 휨 파괴계수 예측 가능할 것으로 사료된다. 낙엽송 소경각재의 기계적 비파괴 탄성계수 측정방법인 종진동법은 소경각재 휨 강도 예측에 유효한 지표로 활용이 가능할 것을 확인하였다.
- 초음파로 측정한 비파괴 탄성계수는 송⋅수신 단자를 횡단면에 위치하는 직접적 측정방법이 타 측정방법과 유의성이 양호하였다. 비파괴 탄성계수 측정결과 3가지 방법 모두 실측 탄성계수와 양의 상관관계가 존재하였으며, 종진동법의 결정계수가 가장 양호한 유의성을 보였다.
- 산출결과 4가지 휨 탄성계수 모두 휨 파괴계수와 양의 상관관계를 보였다. 실측 탄성계수와 휨 파괴계수의 결정계수는 0.
- 63이었다. 실측 탄성계수와 종진동법으로 측정한 탄성계수가 가장 양호한 유의성을 나타냈다.
- 실측 휨 탄성계수와 휨 파괴계수의 결정계수와 휨 파괴계수와 비파괴 탄성계수 측정 방법 중 종진동법의 결정계수가 거의 유사하게 산출되었다. 비파괴 측정방법인 종진동법으로 소경각재의 탄성계수를 적용하여 소경각재의 휨 파괴계수 예측 가능할 것으로 사료된다.
- 정규분포 곡선을 살펴보면 직접적 Ⅰ 측정방법 및 반직접적 Ⅵ 측정방법의 비파괴 탄성계수가 평균 약 3∼4 GPa 높게 측정되었다.
- 5). 종진동법과 소하중법은 0.69, 종진동법과 초음파법은 0.7, 소하중법과 초음파법은 0.5로 종진동법이 타 측정방법과 유의성이 높았으며 종진동법과 소하중법의 유의성이 양호하였다.
- 92로 가장 양호한 유의성이 검토되었다. 초음파법과 소하중법의 결정계수는 직접적 Ⅰ 측정방법과 간접적 Ⅲ 측정방법 그리고 반직접적 Ⅶ 측정방법의 유의성이 양호하였다. 따라서 유의성이 양호한 직접적 측정방법 Ⅰ이 낙엽송 소경각재의 비파괴 탄성계수 산출 방법으로 적절한 것으로 사료된다.
- 초음파법과 실측 탄성계수의 결정계수는 0.47으로 낮은 유의성을 보였으며, 소하중법과 실측 탄성계수의 결정계수는 0.63이었다.
- 초음파법과 종진동법의 결정계수는 송⋅수신단자를 횡단면에 위치한 직접적 측정방법이 0.92로 가장 양호한 유의성이 검토되었다.
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