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목공예

목재 건조

by 이심플투스 2023. 2. 17.
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막 잘라낸 목재에는 수분이 많이 포함되어 있다. 이런 목재의 세포벽은 포화되어 있으며, 자유수(Free Water)가 세포 구멍에 붙잡혀 있다. 목재를 건조한다는 것은 이러한 자유수와 세포벽에 결합되어 있는 많은 양의 수분을 제거하는 과정이라고 할 수 있다. 건조가 진행될수록 세포 구멍에 있던 자유수는 모두 제거되고, 세포벽에만 수분이 약간 남아 있게 되는데, 이 때를 섬유포화점이라 한다. 이 섬유포화점에 이르면 목재들은 종류에 따라 차이는 있지만 수분 함유량이 대략 30%에 이르게 된다. 세포벽에서 수분이 더 빠져나가서 수분 함유량이 이보다 더 낮아지면 수축되기 시작한다. 수분 함유량이 주변의 상대 습도와 평형을 이루게 되면 더는 수분이 빠져나가지 않게 되는데, 이때를 평형 수분 함유량(EMC)이라고 한다.

목재 내부에 응력이 발생되지 않고 팽창이나 수축 등의 문제가 일어나지 않도록 EMC가 적절한 수준에 있도록 하기 위해서는 목재 건조 과정이 무엇보다 중요하다.

천연 건조

전통적으로 사용되던 목재 건조 방법이다. 보통 판재 위에 약 25mm의 사각형 분리 막대를 450mm 간격으로 올려놓고 그 위에 다시 판재를 올려놓는 식으로 여러층을 쌓는다. 판재를 쌓은 층은 반드시 지면에서 일정한 거리 이상 떨어져야 하며, 비를 맞거나 직사광선이 들지 않는 안전한 장소에 보관해야 한다. 판재 층마다 자연적으로 공기가 순환하여 목재가 서서히 건조된다. 두께가 25mm인 경재를 건조하는 데 1년 정도가 걸리는 반면 연재를 건조하는데 걸리는 기간은 6개월 정도이다. 이 방법은 비용이 적게 들지만 상대 습도에 따라 수분 함유량을 약 14 ~ 16% 정도로밖에 줄일 수 없다. 실내에서 사용할 목재는 가마에서 더 건조를 시키거나 그 목재가 사용될 환경에서 자연적으로 더 건조되도록 한다.

인공 건조

실내에서 사용할 목재는 장소의 습도에 따라 수분 함유량이 8 ~ 10% 또는 그 이하가 되어야 한다.

인공 건조는 천연 건조된 목재의 수분 함유량을 더욱 낮추기 위해 사용되며, 불과 며칠밖에 걸리지 않는다. 바뀌가 달린 수레에 분리 막대와 함께 판재를 쌓은 다음 건조 가마 안으로 통째로 집어넣고 건조시킨다. 이때 가마 내부에서는 정밀하게 제어되는 뜨거운 공기와 증기가 적재된 판재 사이사이로 공급되며, 건조하고 있는 목재의 종류에 따라 지정된 수분함유량에 맞추어 서서히 건조가 진행된다. 공기 중에 습도보다 더 낮은 수분을 함유한 채 건조된 목재를 공기 중에 그냥 놔두면 수분이 다시 흡수된다. 따라서 그 목재를 사용하고자 하는 곳과 같은 환경에 보관해야 한다.

안정성

목재가 건조되면 수축이 일어나며, 목재가 수축되면 모양도 변한다. 일반적으로 나이테 선을 따라 진행되는 수축은 나이테와 횡단으로 일어나는 수축보다 약 두배나 크다. 따라서 비스듬히 자른 판목재에서는 너비 방향의 수축이 더 심하다. 정목재는 너비 방향으로 약간의 수축이 일어나고 두께 방향으로는 거의 수축되지 않는다. 수축은 또 비틀림을 일으키기도 한다. 비스듬하게 자른 판 목재의 동심 성장륜은 대개 모서리와 모서리 그리고 길이 방향으로 이어진다. 바깥쪽 성장륜이 안쪽 성장륜보다 더 많이 수축되기 때문에 판재가 너비 방향으로 휘어진다. 직사각형 단면은 평행사변형으로 변하고, 원형 단면은 타원형으로 변한다.

정목재에서는 성장륜이 면에서 면으로 이어지기 때문에 모든 방향에서 동일한 수축이 일어나므로 뒤틀림이 거의 없거나 전혀 없다. 이처럼 정목재는 안정적일 뿐 아니라 면이 고르기 때문에 바닥재료나 가구 제작에 많이 쓰인다.

수분 함유량 검사

목재의 수분 함유량은 오븐에서 건조시킨 무게의 비율로 구한다. 수분 함유량을 계산하는 방법은 샘플 목재 조각(판재의 가장자리보다는 중심부분에서 잘라낸 조각)의 원래 무게와 그 샘플을 오븐에서 완전히 건조시켰을 때 무게를 비교하여 측정한다. 무게 손실은 원래 무게에서 건조된 상태의 무게를 빼서 구한다. 수분 함유량을 계산하는 공식은 다음과 같다.

두개의 핀 전극이 달린 수분 측정기를 사용하면 쉽고 간편하게 수분 함유량을 측정할 수 있다. 이 측정기는 습기가 있는  목재의 저항을 측정한 뒤 그 자리에서 수분 함유량을 계산해 보여준다.

건조 속도가 판재의 모든 부분에서 같지는 않으므로 판재에 따라 여러 지점에서 측정한 값의 평균을 구한다.

 

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