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1년에 한 번 6월경 결혼비행, 비 온 뒤 오전에 모습 드러내 - 목조건물 피해주는 흰개미, 요즘이 방제 최적기
- 목재 건축물에 피해를 주는 흰개미를 방제하는 데는 6월이 가장 적당한 시기인 것으로 나타났다.국립산림과학원 목재가공과 황원중 박사는 "흰개미가 제주도에서 강원도에 이르기까지 전국에 걸쳐 분포하는 것으로 조사됐다"며 이들을 상대로 조사한 결과"목재 안에서 살면서 목재를 먹이로 삼는 흰개미가 밖으로 나오는 6월경이 이들을 발견하기에 가장 좋아 방제에도 가장 효과를 볼 수 있다"고 밝혔다.우리나라에 사는 흰개미는 주로 일본흰개미(Reticulitermes speretus Kolbe)다. 일본흰개미는 목조 건축물에 피해를 입힐 뿐 아니라 장내腸內에 기생하는 원생동물들이 목재 섬유소를 분해하는 과정에서 지구온난화의 주범인 메탄가스를 발생시킨다. 어두운 목재 내부에서 생활하기 때문에 평소에는 잘 보이지 않지만 1년에 한 번, 결혼비행(짝짓기를 위해 하늘로 날아오르는 것)을 위해 목재 밖으로 나오는 요즘이 발견이 쉽다.흰개미의 결혼비행은 비가 내리고 날이 갠 다음 날 오전∼정오를 전후해 시작된다. 따라서 날개가 있는 흰개미나 결혼비행이 보인다면 주변 목재에 피해가 발생할 가능성이 높다.황 박사는 "흰개미 피해를 예방하려면 우선 목재가 젖지 않게 주의하고 목재 표면에 방제약품을 발라 흰개미가 들어가지 못하게 해야 한다"며 "이미 흰개미가 침투했다면 훈증처리로 흰개미를 박멸한 후 피해 부재를 교체하면 피해를 줄일 수 있다"고 말했다.한편 문화재청은 흰개미 방제 방법에 대해 다음과 같이 설명했다.▲훈증소독: 목조 건축물 전체를 비닐 등으로 피복하여 살충 약제를 투입 후 연기로 소독하는 방법으로 목재 속 또는 표면에 피해를 입히는 충류를 방제 ▲방충 · 방부처리: 목부재에 약품을 함침(목재에 약제를 침투시키기 작업)하거나 도포, 분무하는 방법으로 습기 및 충균에 의한 목조 건축물 피해를 예방하는 방제 ▲토양처리:건축물 기단부 혹은 주변에 살충제를 투입하는 방법으로 산림 혹은 주변에서 건물로 유입되는 흰개미를 차단하는 방제 ▲군체 제거 시스템: 건물 주변에 흰개미 모니터링 스테이션(먹이통) 설치 후 흰개미 피해가 확인된 지역을 대상으로 군체 제거용 베이트(bait, 미끼)를 설치해 흰개미 성충으로 성장을 억제하는 방법으로 흰개미군체 자체를 제거하는 방제. 정리 홍정기 기자 사진 전원주택라이프DB 170p. 포커스에 자세한 내용이 이어집니다.
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1년에 한 번 6월경 결혼비행, 비 온 뒤 오전에 모습 드러내 - 목조건물 피해주는 흰개미, 요즘이 방제 최적기
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[자재정보(2)] 최상의 목재가공 실현 우드마이저 제재기
- 목조주택과 통나무주택의 수요가 늘어나면서 나무를 제대로 다룰 줄 아는 더 많은 목수가 필요해졌다. 나무의 특성을 파악하고 수치를 정확히 계산해 절단·가공하는 일련의 작업 과정은 전문 교육을 받지 않은 사람이 하기에는 쉽지 않다. 한편 목조나 통나무주택을 지을 때 전문 목수를 고용하는 데 드는 비용도 만만치 않다. 이 문제만 해결해도 주택 건축비를 상당히 끌어내려 건축주의 부담을 덜어준다. 그 대안으로 우리에게는 아직 생소하지만 이미 110여 개 국가의 목수들에 의해 건축에 드는 시간과 비용 절감 효과를 검증 받은 우드마이저 제재기를 살펴보자.글 박연경 기자 취재협조 우드마이저 코리아 080-499-8888 www.woodmizer.co.kr미국에 본사를 둔 우드마이저(Woodmizer) 제재기는 110여 개 국가에서 3만여 명이 사용 중이다. 우리나라에서는 '마루통'에서 한국지사 계약을 맺고 수입·판매하면서, 그 존재와 가치를 인정받기 시작했다. 목조·통나무주택의 수요와 공급 곡선이 상향에 따른 자연스런 결과로 보인다.'시간이 돈이다', 시간·비용 절감우드마이저 제재기를 우리나라에 처음 선보인 '마루통'의 지성환 대표는 "작년 미국에 갔다가 제재기를 보고 '이거다' 싶어 구입해 강화도 펜션을 지을 때 처음 사용하면서 직원들 모두 놀라워했다"고 한다. "열 사람이 이틀 간 작업할 분량을 두어 시간 만에 끝마쳤는데, 그렇다고 수치가 부정확하거나 조작이 어렵지도 않았다"면서 제재기를 사용한 첫 작업을 회상했다. 직접 사용하면서 그 성능에 반한 그는 다른 빌더(Builder)들에게도 소개하고픈 맘에 다시 미국 땅을 밟았단다. 처음엔 구매자로서, 다음엔 우리나라 빌더들을 대표해 지사 설립 허가를 받기 위해서였다. 그러나 "미국 본사에서 우리나라 목조주택 수요와 목공 기술에 대해서 의문을 품었기에 며칠을 현지에 머물면서 우리나라 목조·통나무주택 현황을 알렸다"고 한다. 그러한 노력의 결과 그는 한국지사 허가를 받아냈는데 아시아 국가에서는 처음이다.그는 "나무를 처음 접할 때부터 손맛이 가장 중요하다고 생각했기에 기계의 힘을 빌려 집을 짓는다는 건 상상도 못했다"면서 "그러나 우드마이저 제재기를 접한 후 건축 시공 기간이 길어질수록 건축주나 시공사 모두 부담스러웠는데 일의 능률도 중요하다는 걸 깨달았다"고 한다. 가치관이 변화는 그렇게 우드마이저 한국지사 설립으로 이어진 것이다.현장에서 목재 제재 뚝딱!우드마이저는 25년의 역사만큼이나 쓰임새별로 다양한 제재기를 생산한다. 조립이 간단하고 이동이 편리한 '휴대용 제재기(LT10, LT15, LT22, LT40)'와 전문가와 목재공장용 '휴대용 유압 제재기(LT40H, LT40SH, LT50, LT70)' 그리고 '톱날'과 '건조가마'도 생산한다.휴대용 제재기의 경우, 밴드 톱날을 장착해 현장에서 이동 작업이 편리해 빌더뿐만 아니라 D.I.Y. 마니아에게도 적합하다. 작은 사이즈의 휴대용 제재기는 700만 원대이다. 휴대용 유압 제재기는 크기나 규모 면에서 일반인보다는 전문가와 목재공장에 적합하다. 너비 28인치 이상의 나무도 간단한 리모콘 조작으로 제재가 가능하며 본체의 균형점을 잡고자 수직으로 레일을 장착한 점도 돋보인다. 언덕에 설치해도 캔틸레버식 본체는 경사진 각도에 상관없이 완벽하게 모노레일을 따라 이동하고 2개의 레일 없이 먼지나 돌, 나무껍질에 상관없이 본체가 이동하면 작업한다. 여기에 제재목 가까이 다가갈 필요가 없기에 이용자의 안전성도 보장한다.우드마이저는 이러한 제재기와 더불어 합금강철로 만든 제재기 톱날도 생산하는데, 수명이 길고 낮은 동력에도 작동하며 전형적인 톱날보다 톱밥 먼지를 60% 정도 줄여 작업 환경 조건이 양호하다. 또한 저비용으로 주택용 목재의 함수율을 8% 이하로 건조하는 '건조가마'도 생산한다. 건조 목재는 그렇지 않은 것보다 무게가 훨씬 가볍고 못도 잘 박힌다.우드마이저 코리아에서는 고객 지원 현장 세미나와 톱날을 다시 갈아주는 서비스도 제공한다. 제품의 안전한 사용과 효율성을 높이고자 함이다. 제재기를 갖는 그 순간부터 우드마이저 단체에 소속돼 정기적으로 방행되는 우드마이저 매거진(www.woodmizer.co.kr)을 통해 각종 정보를 얻을 수 있다.田
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[자재정보(2)] 최상의 목재가공 실현 우드마이저 제재기
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[자재정보②] 단풍나무와 전통 가락이 어우러지는 곳, 국악의 성지 ‘남도 국악원’
- 대한민국의 최남단인 땅끝마을 해남과 이어지는 진도는 예로부터 남도 민요의 본고장으로 불렸다. 남도 가락의 본토임을 증명하듯 세워진 남도국악원은 국악인들의 성지와 다름없다. 7월 7일 정식 개관을 앞두고 있는 남도국악원은 미국산 하드우드인 단풍나무(American Hard Maple)의 아름다움을 그대로 느낄 수 있는 장소다. 한국 전통의 소리와 미국산 하드우드가 한데 어우러지는 남도국악원은 한적한 여귀산 자락에 자리잡아 한국의 소리와 친환경적인 미국산 하드우드 목재가 조화를 이루는 공간이기도 하다. 공연장의 품위를 높여주는 단풍나무대지 3만4260평에 연면적 2892평 규모로 조성되는 진도국악원은 공연장, 강당, 교육연구 및 관리동, 숙박동 등 총 6개 동으로 구성돼 있으며 이중 가장 중심이 되는 공연장 내부가 전량 미국산 단풍나무로 마감됐다. 공연장은 지하 1층 지상 3층 규모로 남도국악원 내 시설 중 가장 규모가 크다. 공연장 내부는 분장실, 샤워실, 탈의실, 음향, 조명조정실 등을 갖췄으며 관람좌석은 600석이다.공연장 벽면에 시공된 단풍나무 무늬목은 흔히 알고 있는 밝은 노란빛이 아니라 오렌지빛에 가까운 색을 띤다. 언뜻 보아서는 체리 같은 느낌이 드는 이 단풍나무 무늬목은 공연장 내부에 어울리게끔 착색한 것이다. 단풍나무는 옹이나 검 등 결함이 없는 자재만을 선택해 고급스러움을 더했다. 유선형으로 유연하게 디자인 된 공연장의 메인 무대는 한 척의 나룻배를 연상시킨다. 웅장한 무대는 단풍나무 원목과 무늬목의 조화를 이룬 공간이다. 곡선형 실루엣과 단풍나무의 부드러운 질감 때문에 무겁다기보다는 섬세해 보인다. 무대와는 대조적으로 직선형으로 깔끔하게 시공된 핸드레일은 단풍나무 원목을 사용했다. 무대와 핸드레일의 색상은 벽면과 마찬가지로 오렌지 빛을 띠는데 공연장 내부 조명 때문에 은은한 분위기를 자아낸다.공연장에 적합한 미국산 하드우드 최근 미국산 하드우드의 경우 스포츠센터나 문화 예술의 공연을 위한 무대, 사무실 공간이나 레스토랑 등 상업적 공간에 그 활용도가 나날이 늘어나고 있다. 특히 공연장 등 문화예술 공간에는 미국산 단풍나무(Maple)와 호두 나무(Walnut)가 가장 널리 사용 사용되고 있다. 기능성과 유용성이 우수한 단풍나무는 목재 외부의 변형이 없는 상태로 건조, 가공하여 목재가 갖고 있는 독특한 문양이 살아있으며, 색상이 밝고 깨끗해 사람들에게 안정감과 상쾌함을 준다. 가공상의 특징으로는 나무결이 촘촘하고 재질이 단단하여 내구성이 뛰어나고 착색을 통하여 다양한 무늬와 색상을 표현할 수 있다. 또한 나무의 조직 속에 특이할만한 세포층과 섬유질로 공기 주머니가 형성되어 있어 충격 흡수가 잘되고 동시에 어떤 나무에서도 볼 수 없는 놀라운 복원력이 있다. 이러한 이유로 미국산 단풍나무는 국내에서 체육관이나 공연장의 바닥재로도 특히 선호되는 수종이다. 본래의 색을 그대로 보여지도록 시공하는 것이 일반적이었기에 진도국악원의 착색 메이플은 새로운 시도라고 할 수 있다. 철근콘크리트구조로 시공된 남도국악원의 내부는 단풍나무로, 건물외부는 미국산 웨스턴 레드시더(Red Cedar)가 사용됐다. 교육연구 및 관리동에는 세미나실 및 연습실로 이루어져 있는데, 월넛 무늬목 도어를 열고 들어가면 아기자기한 연습실로 통하는데 월넛 무늬목 도어가 길게 늘어선 복도는 젠스타일로 디자인되어 절제미가 엿보인다. 목재는 천의 얼굴을 지닌 자재다. 색상이나 수종에 따라 다른 무게감이 느껴지고 차가운 분위기와 따뜻한 분위기를 동시에 연출할 수도 있다. 이중 미국산 하드우드는 가장 밝은 단풍나무부터 다소 어두운 호두나무까지 다양한 색상을 지녔다. 전세계 하드우드 가운데 국내에 가장 잘 알려진 수종들인 체리, 메이플, 오크를 비롯한 미국산 하드우드는 아름다운 무늬결과 강한 내구성, 변형의 우려가 적어 주택뿐만 아니라 공연장, 다중이용시설에서도 공간의 가치를 높여줄 필수 아이템이라고 할 수 있다. 田∴ TIP - 미국산 하드우드 (American Hardwood)란?미국산 하드우드(활엽수)는 미국 동북부 및 동남부를 중심으로 자라며 적참나무(Red Oak)와 백참나무(White Oak), 벚나무(Cherry), 단풍나무(Maple), 호두나무(Walnut), 물푸레나무(Ash), 포플러나무(Tulip wood), 오리나무(Alder) 등 30여 종 이상이 자라고 있다. 미국산 하드우드는 인테리어 내장재 및 가구, 악기 제조용 등으로 널리 사용되며 나뭇결이 곱고 미려하며, 가공 형태는 규격재 및 부재, 단판과 합판, 몰딩과 마루판 등 여러 가지다.미국산 하드우드에 대한 수요는 미국은 물론 전세계적으로 늘어나고 있지만, 미국산 하드우드의 공급이 가능한 가장 큰 배경은 오랜기간 지속해 온 환경보호에 대한 관심과 산림자원을 관리하는 체계적인 정책수립 및 실천의 뒷받침 덕분이라고 할 수 있다. 미국에서는 지난 50년 동안 약 90퍼센트 이상의 산림자원이 늘어나 미래의 목재 자원을 확보할 수 있게 되었다. 미국산 하드우드에대해 자세히 알고 싶으면 미국농무성해외농업처(Foreign Agricultural Service of U.S.D.A)의 후원 아래 운영되는 비영리 단체 미국활엽수수출협회(American Hardwood Export Council-AHEC) 한국사무소에 문의하면 된다. 이곳에서는 미국산 하드우드목재에 관한 정보와 목재가공 기술의 보급을 위해 세미나 개최, 뉴스레터 발행 및 기타 홍보활동 등을 실시하고 있다. ■ 미국활엽수수출협회 한국사무소 (02-722-385, www.afpakorea.org)
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[자재정보②] 단풍나무와 전통 가락이 어우러지는 곳, 국악의 성지 ‘남도 국악원’
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목조건축의 올바른 이해와 건축자재
- 목조주택 교실 목조건축의 올바른 이해와 건축자재 통상 목조건축이라 함은 통나무집(Log House)이라 생각하는 이들이 많지만, 사실 통나무집은 그 일부분일 뿐 목구조건축은 여러 가지 공법으로 구분돼 불려져야 한다. 일반적인 목조건축 (Wood Framing Building)은 경량목구조(Light weight Wood Building)와 기둥-보 목구조(Post & Bim Framing)로 분류되며, 통나무 건축(Log Building)은 수공식 통나무 건축(Handcraft Log)과 기계식 통나무 건축(Machine Cut Log)으로 구분된다. 목재는 인류의 발생초기부터 인간에게는 없어서는 안될 생활 도구나 건축의 재료로써 이용되어 왔으며, 앞으로도 인류가 존재할 때까지는 지구상에서 얻을 수 있는 완벽한 건축 재료로서의 역할을 이어갈 것이라고 필자는 확신한다. 이는 전통적인 목재의 특성만이 아니더라도 최근에는 건축기술과 과학의 발달로 서로 다른 재료들과 합성되어 더욱 구조적이고 고기능적인 재료들로 다시 태어나고 있기 때문이다. 또한 목재를 기초로 한 건축소재는 자연 재료로서의 친환경적인 기능은 물론 재생산되는 장점도 있어 매우 효율적인 건축재료다. 나아가 인간의 주거 환경과 건강, 노동과 교육환경 등 인간의 생활 전반에 걸쳐 높은 만족도를 주는 생활 재료로서의 가치도 높다. 이렇듯 목재는 인류 문명의 시작에서부터 지배적으로 사용된 중요한 건축재료로 내려오고 있으며, 목재기술이 발달한 지금은 균일한 자재를 매우 빠르게 가공 생산함으로써 더욱 저렴하면서도 대량생산이 가능해졌고, 기타 목건축에 필요한 각종 하드웨어의 개발과 접목으로 인해 현재 목조건축 시장의 전성기를 이끌고 있다. 우리나라에서는 십 수년 전에도 간간이 목조건축물을 볼 수 있었지만, 현재의 의미로서의 본격적인 목조주택의 보급시기는 10여년 전 부터라 할 수 있다. 아마도 전국에서 지어지는 주거 형태의 단독건물 및 각종 휴양건축물의 60~70% 이상이 목조로 지어지고 있는 것 같다. 뿐만 아니라 일반인들의 마음 속에도 ꡐ가장 살고 싶은 0순위 주택ꡑ으로 목조건축이 꼽힐 만큼 그 저변이 확대되고 있다. * 목조건축이란? 필자는 목조건축과 관련한 업무를 십 수년이나 하면서 일반적인 소비자와의 대화나 건축현장 방문을 통해서 알게 된 사실이 있다. 그것은 목조건축에 대한 일반인들의 인지도나 애정이 나날이 깊어지는데 비해 의외로 목구조에 대한 정확한 이해도가 낮다는 것이다. 현재 국내에서 지어지고 있는 목구조 건축물 중 올바른 방식대로 설계되고 시공되는 집이 의외로 많지 않은 것 같다. 이는 시공사의 잘못도 크겠지만 소비자들이 목조건축을 올바로 이해하지 못하고, 또한 목조건축의 기능을 잘못 알고 있다는 데도 기인하는 바가 크다. 이에 필자는 안타까운 마음을 금할 길이 없어 이에 대한 몇 가지 이해를 돕고자 한다. 통상 목조건축이라 함은 통나무집(Log House)이라 생각하는 이들이 많지만, 사실 통나무집은 그 일부분일 뿐 목구조건축은 여러 가지 공법으로 구분돼 불려져야 한다. 일반적인 목조건축 (Wood Framing Building)은 경량목구조(Light weight Wood Building)와 기둥-보 목구조(Post & Bim Framing)로 분류되며, 통나무 건축(Log Building)은 수공식 통나무 건축(Handcraft Log)과 기계식 통나무 건축(Machine Cut Log)으로 구분된다. 이 중 주거형태의 목건축에 널리 적용되고 있는 공법은 경량 목구조공법이다. 이 공법은 다시 플랫폼과 밸룬(Platform/ Balloon)의 두 가지 공법이 있는데, 주거용으로는 Platform 법이 가장 많이 사용되고 있다. 우리들이 알고 있는 통나무 건축공법은 펜션이나 카페 등의 상업용 건축물에서 많이 적용된다. 필자가 경량 목구조 공법에 기초하여 목조주택에 대해 정의를 내려보자면 ꡐ목조주택은 구성하고자 하는 건축물의 구조재로 목재를 활용해 건축물에 작용하는 하중을 목재 부재가 주로 담당케 하고, 건축물의 형태 및 규모에 따라 하드웨어를 활용해 상호 연결하거나 보완, 지지하는 구조를 형성하는 것이라 할 수 있겠다. 한편으로는 건축주의 기호에 따라 내외장을 마감하여 주거공간을 확보한 나무로 된 건축물로도 정의할 수 있다. 따라서 일반적으로 외부로 보여지는 목재의 접목 정도에 따라 목조주택으로 불리어 지는 것은 완전히 잘못된 것이며, 주택에 작용하는 하중을 지지하는 기능이 어느 재료가 담당하느냐에 따라 그 기준이 설정되어야 할 것이다. 목조주택의 시공법과 장점 이와 같은 경량 목구조 방식도 시공방법상 여러 형태(Mobile Home, Modular Home, Prefabricated System, Site Construction)로 분류되지만, 과학기술이 발전된 현시대에 우리나라에서 가장 많이 적용하는 공법은 미국식 2“×4” 이다. 이는 2“×4” 가로 2인치(Inch), 세로 4인치(Inch) 두께의 각재를 구조재로 활용해 구조를 형성하는 방식을 이야기한다. 이 각재는 목재가공 공장에서 2“×4” 이나 2“×6” 등의 일정규격에 맞춰 생산한 각재다. 이렇게 구조가 만들어지면 그 위로 구조용 덮판(Structural Wood Panel, Ply Wood, O.S.B Board)을 하드웨어의 정해진 모듈(4인치)에 맞춰 16' 또는 24' 간격으로 시공하게 된다. 이후 샛기둥(Stud), 장선(Joist), 서까래(Rafter) 사이의 중공을 단열재(Insulation)로 충진하고 지붕(Roof)을 마감(Asphalt Shingle 및 기타)하면 기본적인 주택의 형태가 된다. 외벽은 구조용 판넬 위에 습기를 방지하기 위해 방습지(House Wrap)를 바른 후에 외부마감재(Siding)로 마감한다. 이 때 외부 마감재는 건축주의 기호에 따라 다양하게 선택할 수 있는데, 집의 기본 구조에 큰 영향을 주지는 않지만 외관을 결정하는 중요한 요소임은 틀림없다. 내벽은 집 내부의 벽을 마감하는 것을 의미하는데, 보통 불에 타지 않으며 물이 새는 것을 방지할 수 있는 석고보드(Gypsum Wall Board)를 많이 사용한다. 그 위로 Dry Wall 방식의 내벽마감재(루바, 도배, 칠)로 마감하는 게 보통이다. 여기에 접목되는 목재는 균일한 구조적 성능을 지니기 위해 엄격한 품질관리를 해 자재별로 등급화가(목재 공인 마크)되어 있다. 이렇게 구조화되고 마감된 경량 목구조 방식의 주택은 우리 인간에게 질 높은 주거 공간의 확보를 보장해준다. 목구조 주택의 장점을 요약해보면 ▶우선 목구조주택은 가변성과 응용성이 있다. 목재는 가공하기 쉬운 특성이 있다. 따라서 다양한 형태로 만들어 질 수 있어 주택을 다양한 모양으로 지을 수 있다. ▶내구성과 안전성도 무시할 수 없는 특성. 목재는 딱딱하지도, 무르지도 않은 특성이 있어 주택의 하중을 충분히 견딜만한 강도를 유지하면서도 적당히 가공하면 탄성도 갖고 있으므로 쉽게 부러지지도 않는다. ▶ 목구조 집은 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻한 장점이 있는 등 에너지의 활용면에서도 유리하다. ▶통기성이 뛰어나고 천연재료이므로 인체에 무해한 건강주택인 것도 장점이다. 이외에도 방음효과가 뛰어나고 적당히 가공하면 의외로 내화성도 좋아 생각보다는 그렇게 화재에 위험하지 않다. 공사비가 절감되는 것도 무시할 수 없는 장점이다. 다음호에는 건강한 목조주택의 시공을 위한 공법상의 건축방법이나 소비자의 입장에서 점검되어야 할 사항들에 대해 언급한다. 田 글 쓴이 김양수는 지난 88년부터 목조주택을 짓기 시작했으며, 관련신문과 잡지에 다수의 기고 경력이 있다. 현재 한국목조건축협회 이사이자 한솔목조주택(주) 대표이사로 재직 중이다. 한솔목조주택(주)(051-583-8697)
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목조건축의 올바른 이해와 건축자재
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목재와 수분(Wood and Water) Ⅷ
- 전문가를 위한 강좌 목재와 수분(Wood and Water) Ⅷ 목재를 공업재료로 취급하는 임산공학분야에 최근 들어, 가공기술의 발전에 따른 고온영역에 있어서의 목재의 수분 및 열처리에 관한 관심이 고조되고 있다. 특히 이 가운데에서도 목재의 압축성형가공, 고속건조 등의 고도의 가공기술이 목재의 고부가가치화와 목재 및 목질재료의 치수안정화 등, 목질계제품의 고품질화를 목표로 대내외적인 연구개발이 이루어지고 있다. 이들의 연구결과는 목질계소재에 대한 화학약품의 사용억제 및 이로인한 비용절감, 나아가 친환경제품의 생산에 의한 환경오염 방지로 이어지기 때문에 더욱 중요하다고 할 수 있겠다. 조습을 위한 목재양은 얼마나 필요한가? 목재를 벽장재료의 일부로 사용하여 실내의 조습을 위한 두께(유효두께)는 얼마나 될까? 실험실단위에서 과 같은 헴록을 재료로 시험편수를 많이 준비하여 변화하는 온습도 분위기하에서 일정시간간격으로 수분이동방향으로의 함수율을 측정하였다. 측정은 그림의 중앙부분을 톱으로 절단한 후, 손대패를 이용하여 신속하게 두께방향의 함수율 분포를 구하였다. 실내의 온습도 변동곡선인 는 24시간 주기의 일례를 나타내고 있지만, 우리들의 일상생활을 3일, 10일, 1개월, 1년 주기로 변동한다는 가정하에 각각 프로그램하였다. 그 결과, 목재의 중심층(두께17∼18.5㎜부분의 평균)과 목재표층(두께 0.7㎜이하 영역의 평균함수율) 및 평형함수율도표로부터 구한 함수율을 에 나타내었다. 표층과 중심층에서는 진폭이 다르게 나타났다. 표층과 공기중의 평형함수율의 실제는 거의 같아야 하지만 여기서는 차이가 큰 것처럼 보이는데, 대패질한 목재두께가 0.7㎜이기 때문에 생긴 오차라 판단된다. 그러나 전체적으로는 싸인(sin)이나 코사인(cos)과 같은 조화함수의 진동형을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 그래서 조화진동형으로 근사시켜 표층 이외의 부위도 조화진동의 형태로서 함수율이 경과하는 것으로 간주하여 진폭과 위상차를 산출하였다. 그 결과, 1일 주기인 경우, 진폭비가 0.1이 되는 두께는 약 3㎜이다. 위상이 직선적으로 변화하는 영역을 보면, 역시 두께 약 3㎜로 볼 수가 있겠다. 즉, 실내의 온습도가 1일주기로 변화하는 열류, 수증기류는 약 3㎜까지 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 주기가 다른 경우의 깊이는 조화함수의 진폭을 나타내는 비례계수로부터 산출된다. 진폭비 0.1까지의 두께를 유효두께라고 한다면, 다양한 온습도 변동의 주기에 대하여 유효두께를 구할 수 있다. 참고로 문화재 수장고의 내벽의 두께는 2∼4개월의 주기에 대응하여 25㎜이상의 두꺼운 판재를 사용하도록 권장하고 있다. 벽장재의 조습원칙 건물에서의 조습원칙을 요약하면 다음과 같다. ① 대량으로 급격하게 발생한 수증기는 배출한다. ② 시간적, 공간적으로 온도차를 만들지 않는다. ③ 온도차를 완만하게 하기 위한 단열시공을 한다. ④ 수증기의 이동을 방지하기 위한 방습층을 만든다. ⑤ 통풍에 의해 체류공기를 해소시킨다. ⑥ 갇힌 수증기를 희석시키기 위한 환기를 실시한다. 방습벽장의 설계시, 비닐벽지의 투습저항에 필적하기 위한 값으로서는 판재의 경우 약 20㎜, 합판 약 10㎜, 파티클보드 약 40㎜의 두께가 필요하다. 즉 이런 목질바탕재를 사용하면 방습층이나, 경우에 따라서는 단열층이 없어도 벽내의 투습 걱정은 없다. 그러나 아직 단언하기는 어렵지만, 바탕재에 적절한 두께의 목질보드를 사용하면 벽내 결로의 걱정없이 동시에 조습능력이 있는 내장벽을 만들 가능성이 있는 것만은 분명하다고 하겠다. 형상기억소재인 목재의 소성가공과 치수고정 목재속의 물을 활용한 가공방안 목재를 공업재료로 취급하는 임산공학분야에 최근들어, 가공기술의 발전에 따른 고온영역에 있어서의 목재의 수분 및 열처리에 관한 관심이 고조되고 있다. 특히 이 가운데에서도 목재의 압축성형가공, 고속건조 등의 고도의 가공기술이 목재의 고부가가치화와 목재 및 목질재료의 치수안정화 등, 목질계제품의 고품질화를 목표로 대내외적인 연구개발이 이루어지고 있다. 이들의 연구배경으로는 열연화작용에 의한 목재마루판재 제조를 위한 압축목재 생산, MDF제조를 위한 섬유제조, 원목으로부터 비틀림이 없는 판재의 생산, 건조결함의 원인인 건조응력의 제거 및 기타 목질계 재료의 원료제조에 적용할 수 있는 등, 이 분야에 있어서 매우 중요한 위치를 점유하고 있기 때문이다. 이들의 연구결과는 목질계소재에 대한 화학약품의 사용억제 및 이로인한 비용절감, 나아가 친환경제품의 생산에 의한 환경오염 방지로 이어지기 때문에 더욱 중요하다고 할 수 있겠다. 목재는 수분과 열의 작용에 의하여 연화되면 작은 힘으로도 큰 변형을 얻기 쉬워지는데 이러한 현상을 목재의 가소화 현상이라고 한다. 이 가소화 현상은 다양한 목재가공분야, 특히 목재의 소성가공에 있어서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 목재의 압축가공이나 휨가공(토네의 의자)은 그 대표적인 예라고 할 수 있을 것이다. MDF제조시 리파이너를 이용하여 목섬유를 제조하는데, 그 공정에 있어서 가능한한 손상이 적은 섬유를 얻기 위해서는 목재섬유를 결합하고 있는 리그닌을 부드럽게 하는 작업이 우선 가장 중요하다고 할 수 있다. 목재소재 가공시의 가장 큰 문제점은 수분에 의한 할렬과 뒤틀림 등의 치수 불안정성 및 탄소성재료로서 가공변형후의 형상회복이라고 할 수 있다. 따라서 이런 관점에서 공업용소재로서의 활용을 목적으로 목재소재를 최적의 제조 조건 하에서 가공, 이용하기 위해서는 수분과 열의 작용원리의 파악과 그 기구해석이 필수 불가결하다고 하겠다. 열연화에 영향하는 목재 구성성분 를 보면, 목재 구성성분의 함수율과 온도에 의한 연화정도를 잘 알 수 있다. 세포벽의 주요골격구조를 담당하고 있는 셀룰로스는 함수율이나 온도의 영향을 받지 않음을 잘 알 수 있다. 그러나 당성분인 헤미셀룰로스는 함수율의 증가에 따라 연화온도가 단조감소하는 경향을 나타내고 있으며, 세포벽간의 접합체역할을 하고 있는 리그닌 역시 함수율의 증가에 따라 헤미셀룰로스보다는 보다 낮은 온도에서 연화되어 감소하고 있는 경향을 나타내고 있다. 이런 열연화거동의 변화는 리파이너로써 목재를 전단력에 의해 섬유화시킬 때 중요한 사항이 되는데, 실질적으로 산업체에서는 약 160℃의 열처리조건을 적용하고 있다. 여기서 셀룰로스가 일정한 값을 나타내는 이유로는 약 50%정도를 차지하는 결정영역에 수분침투가 어려워 전건상태 및 포수상태에서의 연화온도는 거의 변화가 없다고 할 수 있다. 따라서 나머지 주요성분인 헤미셀룰로스와 리그닌이 열연화에 직접적인 관련이 있어 보이며, 문헌에 의하면 단리 성분의 열연화 측정결과 세포간층에 있는 고농도 리그닌의 미크로브라운 운동이 주된 원인으로 분석되고 있다. 생재상태의 목재를 고온으로 수증기처리함에 따라 나타나는 현저한 탄성계수의 저하는 리그닌의 용융 및 연화 등에 의해 세포간 결합력이 크게 저하되었기 때문으로 판단된다. 또한 열과 더불어 수분의 기여도도 매우 크다고 할 수 있는데, 건조목재와 포수목재를 고온하에서 열처리하게 되면 구성성분의 분해소실에 의한 중량감소량이 수분이 있는 경우에만 급하게 증가함을 나타내고 있다. 이와같이 열연화 특성이 수종에 따라 다양한 사실로부터, 목재의 가소화에는 수분과 온도의 차이에 의한 매트릭스성분의 가소화 차이 및 목리나 미크로피브릴의 배열상태와 같은 마크로한 목재의 구조적 인자가 상호 조합되어 있는 것으로 알려져 있다. 고온에서의 평형함수율과 열연화 지금까지 고온상태에서의 평형함수율은 100℃이하에서의 측정값을 외삽하여 계산에 의해 단순하게 구하였다. 일예로, Stamm이 1기압 상태에서 시트카 스프루스로서 측정한 평형함수율(EMC)은, 온도 20∼100℃에서 포화상태에서 온도가 높을수록 낮아질 것으로 예측하고 있다. 여기서 주의해야 할 점은, 상대습도(RH) 90∼100% 범위의 EMC 값은 상대습도 90%이하에서의 EMC-RH관계를 RH 100%까지 외삽하여 구한 결과라는 점이다. 대다수의 수분흡착등온선을 해석한 수분흡착식은 응축에 의한 수분보유분을 고려하지 않고 있기 때문에 일반적으로 외삽에 의해 구해지는 상대습도 100% 부근에서의 EMC값은 낮아지게 된다. 만약 목재내부에 응축이 생긴다고 가정한다면, EMC는 보다 높게 평가될 것이다. 즉 100℃이상의 고온에서의 수분흡착에 있어서는 응축수의 기여를 고려하지 않으면 안됨을 실험에서 확인할 수 있었다. 그 결과를 보면, 포화상태와 불포화상태 모두 고온·고압의 조건하에서 평형함수율은 고온, 1기압하에 있어서보다 높아지는 것으로 나타났다. 또한 처리조건에 있어서는, 열처리시간이 길고 온도가 높아짐에 따라 함수율은 점점 더 높아지는 경향을 나타내었다. 열처리 개시 후 6시간 경과시점에서, 120℃에서 함수율변화가 거의 없이 약 30%, 140℃에서 약 40%, 160℃에서는 50∼60%에 달하며, 온도가 높을수록 동일 처리시간에서 함수율이 점점 높아졌다. 일반적으로 고온수증기처리 조건하에서는 추출성분과 헤미셀룰로스가 감소하며, 추출성분의 감소에 의해 섬유포화점이 높아진다는 보고가 있다. 따라서 심재부는 추출성분이 많기 때문에 변재부보다도 실질부의 감소량이 더 많아질 것이다. 또 이러한 조건하에서는 헤미셀룰로스와 리그닌이 연화된다고 보고되고 있다. 세포벽 내부의 수증기압의 상승이 이들 목재 성분의 변화를 촉진하고 셀룰로스 미크로피브릴간의 일시공극 등이 확대된다고 한다면, 수분응축은 더 잘 일어나기 쉽고, 수분흡착량도 증가하게 될 것이다. 이것이 고온습윤 상태에서의 열처리과정에 있어서, 결과적으로는 목재연화나 생장응력의 제거를 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 이론적으로 포화수증기 조건에서는 온도가 상승할수록 수증기압력의 증가와 더불어 절대습도의 양이 급상승하기 때문에, 목재의 평형함수율도 절대습도에 비례하여 1기압하에서의 조건과는 비교가 안될 정도로 매우 높을 것으로 추정된다. 따라서 160℃에서의 평형함수율은 150℃까지의 함수율의 연장선상에 위치해야 할 것으로 판단된다. 그럼에도 불구하고 160℃조건에서 함수율의 급격한 저하는 가수분해에 의한 실질중량의 감소량이 수분흡착에 의한 중량증가량보다 더 많이 일어났기 때문인 것으로 생각할 수 있다. 따라서 이 온도영역에 있어서 수분흡습에 관련한 목재 구조의 변이점이 존재하고 있음을 시사하고 있다. 수분이 존재하는 조건에서 목재를 고온에서 열처리를 하게 되면, 높은 온도와 압력 및 수분의 작용에 의해 치수안정화 등과 같은 수증기열처리에 의한 목재의 성능에 큰 변화가 일어날 수 있는 이유가 여기에 있는 것이 아닌가 생각된다. 소성 가공의 원리 목재를 플라스틱과 같이 압연, 사출성형하듯 다룰 수는 없을까? 그렇게 함으로써 목재소재를 플라스틱이나 금속재료와 같이 공업용소재로서 사용하고 있는 우리주변의 모든소재를 목재소재로 대체할 수 있는 방법은 없겠는가? 플라스틱은 상온에서는 단단하지만 열을 가하면 부드러워져서 변형하기 쉽다. 예를들면 수도관과 같은 염화비닐제품은 가열하면 고무와 같이 물렁물렁해지는데, 이것은 염화비닐을 구성하고 있는 분자가 서로 움직이기 쉽게 되기 때문이다. 그러나 목재는 가열만 해서는 부드러워지지 않는다. 그런데 물을 많이 함유하고 있는 상태에서 가열하면 많이 부드러워져서 쉽게 움직이게 된다. 목재봉의 양쪽끝 지점을 붙잡고 중앙에 힘을 가하면, 휘게 되는데, 이때 나무의 안쪽부분은 압축되고 바깥쪽부분은 늘어난다. 가장 많이 수축되는 부분은 아래 중앙부분이며, 가장 많이 늘어난 부분은 그 바같면이다. 목재는 파괴되지 않고 어느 정도까지 줄어들거나 늘어날 수 있을까? 너도밤나무를 사용한 실험결과, 실온에서 함수율 17%의 목재와 약 100℃, 함수율 33%의 목재를 부서질때까지 비교하면, 과 같이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다. 함수율 17%인 기건재는 인장파괴 변형율이 1%, 압축파괴 변형율이 5%정도인데 대하여, 함수율 33%인 고함수율재는 인장파괴변형율이 2%, 압축파괴변형율이 35%이상으로, 특히 압축파괴 변형율이 매우 크게 된다. 이 실험사실을 응용하면, 목재를 크게 압축변형시킬 수가 있다. 목재가 늘어나는 쪽에 인장대철을 붙여 일체화시켜 휘게 되면, 대철이 늘어나 목재가 파괴되지 않는다. 그런데 크게 휘어도 힘을 제거하면 원래상태로 되돌아가 버리면 곡목부재가 될 수 없다. 이와같이 형상기억소재인 목재를 어떻게하든 변형상태를 그대로 고정해야만 실용화가 가능할 것이다. 열을 가해 녹인 플라스틱은 식히면 굳어진다. 목재는 실험결과, 힘을 가한 상태에서 건조하게 되면, 변형을 고정할 수 있음을 알게 되었다. 모형비행기의 날개에 대나무를 쓰는데 불을 이용하여 휘는 것이 보통이다. 대나무의 온도가 올라가 수분이 증발할 때 대나무는 휘어져서 고정된다. 목재의 곡목가공도 대나무와 똑같다고 할 수 있다. 목재를 고함수율상태에서 가열하기 위해서는 삶거나 증기로 찌는 방법 이외에, 불을 사용하거나 고주파 또는 마이크로파를 사용하는 방법도 있다. 목재를 파괴하기까지 잡아당기면 2%밖에 늘어나지 않는데, 압축한 때에는 35%나 수축하는 것은 왜 그런지 고정된 부분을 현미경으로 관찰해 보면, 세포벽에 많은 주름이 있음을 알 수 있다. 결국 소성가공이란 목재를 구성하고 있는 세포벽을 열과 물로써 가소화하여 전체의 형태를 변화시킨 것이라고 할 수 있다. 소성가공은 어떤 나무에서나 가능한 것이 아니며, 소성가공이 용이한 수종으로는 인성이 큰 활엽수재가 적당하다고 알려져 있다. 변형율 크기를 볼 것 같으면, 뽕나무, 느릅나무 등이 변형율 20%이상, 느티나무, 참나무가 20%, 너도밤나무, 단풍나무가 17%정도이며, 침엽수재의 편백, 삼나무 등은 3∼10%로서 소성가공이 곤란한 것으로 알려져 있다. 이와 같은 소성가공의 용이함과 목재의 강도, 탄성계수 사이에는 일정한 상관관계가 있고, 비탄성계수가 작은 것일수록 소성가공이 쉽다는 것을 최근 알게 되었다. 田 글 이원희
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목재와 수분(Wood and Water) Ⅷ
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목재와 수분 (Wood and Water) II
- 목재와 수분 (Wood and Water) II -------------------------------------------------------------------------------- 생재를 대기 중에 방치하면 목재 중의 수분은 증발되어 감소된다. 목재 내부의 작은 부분에 대하여 생각해 보면 먼저 감소되는 것은 세포내강이나 세포간극 등의 공극에 액상으로 존재하는 자유수이며, 자유수가 완전히 증발될 때까지 세포벽에 존재하는 결합수는 감소되지 않는다. 결합수의 감소는 자유수가 없어질 때 시작되며, 대기의 상태에 상응하는 평형함수율에 도달하면 수분증발이 끝난다. 이 과정에서 세포공극에 있는 자유수는 완전히 증발되고 결합수의 증발이 시작되려는 시점, 즉 세포공극에 자유수는 존재하지 않고 세포벽은 결합수로 포화되어 있을 때를 섬유포화상태(fiber saturated condition)라 할 수 있고 이때의 함수율을 섬유포화점(fiber saturation point, FSP)이라고 한다. -------------------------------------------------------------------------------- 목재는 평소에도 숨을 쉬고 있다고 말해진다. 이것은 목재가 주위의 분위기의 변화에 응하여 흡습하기도 하고 방습하기도 하기 때문이다. 주위의 분위기를 결정하는 것은 온도와 습도이다. 생재상태에 있는 목재를 일정한 온도와 상대습도 상태의 대기중에 두게 되면 수분이 주위의 분위기에 대응하여 자연방출되기 시작하여 중량이 감소되어 어느 시점에 이르면 더 이상 감소하지 않고 일정한 무게에 달하게 된다. 기건상태 이러한 상태에서는 흡습량과 방습량이 같아지므로 목재는 수분평형상태에 있게 되는데, 이때의 함수율이 평형함수율(equilibrium moisture content, EMC)이라고 한다. 마찬가지로 건조목재를 습도가 높고 온도가 낮은 조건에서 방치하면 주위의 수증기를 흡수하여 함수율이 증가하게 되고 장기간 후에는 역시 수분평형상태에 도달하여 일정한 무게를 유지하게 된다. 전자의 경우 방습 평형함수율(desorbed EMC), 후자의 경우 흡습 평형함수율(adsorbed EMC)이라고 부르며 일반적인 평형함수율 개념은 전자를 의미한다. 목재가 평형상태(condition of equilibrium)에 도달한 후의 흡습과 방습현상은 매우 미미한 정도이며 평형시 양자간의 수분이동량은 동일하다. 목재의 평형함수율은 공기 중의 온도와 습도에 의하여 결정되며, 모든 수종에서 거의 같지만 평형에 도달하는 것이 방습에 의한 것이가 흡습에 의한 것인가에 따라 달라진다. 그런데, 실제로 목재를 사용할 때 대기의 온도와 습도는 계절·장소·기후 등에 따라 다르며 항상 변화되고 있다. 따라서, 목재가 이 변화하는 대기의 온도와 상대습도 하에서 평형상태를 이루고 있을 때를 기건상태(air dried condition)라 하고, 이때의 함수율과 목재를 각각 기건함수율(moisture content in air dry), 기건목재(air dried wood)라고 한다. 기건함수율은 일종의 평형함수율이며 우리 나라의 서울·대전·광주·경주·춘천·진주 지방에서 소나무, 미송, 신갈나무, 레드라왕을 대상으로 4년간 조사한 전국의 평균 기건함수율은 방습의 경우 평균 14.2%(최저 12.3%, 최고 15.7%)이고, 흡습의 경우 13.2%(최저 11.3%, 최고 14.7%)이다(趙 등 1975). 중부지방의 기건함수율은 남부지방보다 약간 높으며, 연중 기건함수율의 변동은 4월이 최저이고, 8월이 최고이다. 목재를 실내에 두면 실외에 방치하였을 때보다 4% 정도 함수율이 낮아진다. 또한, 목재의 성질이 함수율에 따라 변하기 때문에 목재의 성질을 동일한 함수조건에서 비교하기 위해서는 기준이 되는 함수율을 정할 필요가 있다. 이러한 함수율을 표준함수율[법정함수율; standard moisture content, normal moisture content]이라고 하고, 보통 구미에서는 12%를 규정하고 있으며 일본에서는 평균 기건함수율에 해당하는 15%를 사용하고 있다. 전건상태 목재를 100∼105℃를 유지하는 건조기(dry oven)에서 항량에 달할 때까지 건조하여 수분을 완전히 제거한 상태를 전건상태(전건상태, oven dried condition)라고 하며, 이때의 목재를 전건재(oven dried wood)라고 한다. 전건재는 실용적 측면에서 무수라고 가정하고 있는데, STAMM에 의하면 0.5% 이하의 수분이 구조수로서 목재 중에 존재하고 있다고 한다. 섬유포화점 생재를 대기 중에 방치하면 목재 중의 수분은 증발되어 감소된다. 목재 내부의 작은 부분에 대하여 생각해 보면 먼저 감소되는 것은 세포내강이나 세포간극 등의 공극에 액상으로 존재하는 자유수이며, 자유수가 완전히 증발될 때까지 세포벽에 존재하는 결합수는 감소되지 않는다. 결합수의 감소는 자유수가 없어질 때 시작되며, 대기의 상태에 상응하는 평형함수율에 도달하면 수분증발이 끝난다. 이 과정에서 세포공극에 있는 자유수는 완전히 증발되고 결합수의 증발이 시작되려는 시점, 즉 세포공극에 자유수는 존재하지 않고 세포벽은 결합수로 포화되어 있을 때를 섬유포화상태(fiber saturated condition)라 할 수 있고 이때의 함수율을 섬유포화점(fiber saturation point, FSP)이라고 한다. 섬유포화점은 세포벽이 수분을 흡착할 수 있는 최대한도 즉, 결합수가 최대로 함유될 수 있는 점을 의미하며, 일반적으로 함수율 25∼35%(평균28%)의 범위이다. 따라서 섬유포화점은 결합수와 자유수의 분기점이 된다. 섬유포화점은 수종에 따라 다르며 southern yellow pine 29%, sitka spruce 28%, redwood 22%, western redcedar 18%, teak 18%, rosewood 15% 등이다 또한, 비중이 크거나 세포벽이 치밀하면 섬유포화점은 낮아진다. Feist와 Tarkow(1968)은 slash pine 춘재의 섬유포화점은 41%이고 추재는 35%로 보고하였다. 목재의 추출물은 세포벽을 팽윤시키고 수분의 배제에 기여하므로 추출물이 많은 목재의 섬유포화점은 낮다. 또한, 목재온도가 상승하면 물분자의 동적에너지가 증가되면서 보다 많은 물분자가 증발되어 방출되므로 섬유포화점은 0.1%/1℃씩 낮아진다. 섬유 포화점은 직접 측정하지 않고 다음과 같이 함수율과 목재의 물리적 또는 기계적 성질의 변화곡선으로부터 구하는 경우가 많다(中戶, 1961). 1) 함수율과 용적팽창율과의 관계도를 그리고, 직선부를 연장하여 함수율축과의 교점으로 구한다. 2) 함수율 감소에 따른 수축의 시점으로부터 구한다. 3) 목재의 전기전도도의 대수와 함수율과의 관계곡선에서 변곡점의 값으로 구한다. 4) 휨강도·종압축강도·전단강도 등의 탄성계수 또는 파괴계수와 함수율과의 관계곡선에서 변곡점의 값으로 구한다. 5) 함수율과 미분흡착열(습윤열)과의 관계곡선을 그리고, 미분흡착열이 0이 되는 함수율을 구하여 추정한다(李, 1977). 6) 흡습등온선을 포화수증기압(상대습도 100%)로 외삽하여 구한다(STAMM, 1964). 이상의 방법은 어느 것이나 넓은 함수율 범위에서 측정할 필요가 있다. 또한, 다음 방법에 의하여 섬유 포화점을 직접 구할 수도 있다. 7) 다량체 배제법(polymer exclusion method): 시료를 생재상태로 하여 수용성폴리머의 수용액, 예를 들면 폴리에틸렌 글리콜(polyethylen glycol)의 수용액에 담근다. 수용액의 농도는 시료 중의 자유수가 가해진 것만큼 감소되므로 그 전후의 농도차로부터 시료 중의 자유수를 계산할 수 있다. 또한, 원심분리에 의하여 자유수를 제거하는 방법(PEREM, 1954), 그리고 냉동에 의하여 자유수를 결빙시켜 구하는 방법(WISE, 1946)도 종전에 사용되었다. 포수상태 세포벽과 모든 공극을 포함하여 목재 내부 전체가 수분으로 완전히 포화되었을 때를 포수상태(water saturated condition)라 부르고 ,이때의 함수율을 그 목재의 최대함수율(maximum moisture content), 포수상태에 있는 목재를 포수재(water saturated wood, water-log)라고 한다. 포수상태는 입목의 경우에도 드문 현상이며 목재를 장기간 수중에 저목했을 때 나타난다. 소나무류가 포수재가 되려면 수중에서 보통 몇 년이 걸리지만 활엽수재는 보다 쉽게 포수재가 되어 물속에 가라앉는 경향이 있다. 최대함수율은 목재가 팽윤하여도 세포내강의 공극 변화가 거의 없는 것으로 가정하여 전건재의 공극률로부터 다음과 같은 KOLLMANN의 이론식으로 구할 수 있다. 또한, 포수상태의 목재에서 물이 차지하는 용적비율에 의하여 다음과 같은 TIEMANN의 실험식으로 구할 수도 있다. 계산에 의하면 위 두식의 차이는 0.2∼0.6% 정도에 불과하다. 또한 이와는 다르게 진비중, 용적밀도, 섬유포화점, 전건비중으로부터 전건목재가 흡습하여 최대함수율을 이론식으로 구할 수 있는데, 팽윤율이 흡습한 물의 양과 같다고 가정할 때, 다음 식을 얻을 수 있다. 세포벽속의 결합수는 어떻게 존재할까? 단분자층 흡착수 세포벽내의 미셀(micell)표면이나, 비결정영역의 분자표면에 존재하는 목재의 친수성 성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스와 약간의 친수성을 띠고 있는 리그닌 등의 -OH기, -O-기 및 -COOH기(이것을 수착점[sorption site]이라고 함) 특히 양적으로 가장 많은 -OH기에 물분자가 수소결합하여 내부표면(internal surface) 위에 단분자층(monomolecular layer)을 형성하고 있는 수분이다. 목재함수율 5∼6% 이하에서 존재하는 수분으로, 외견밀도(apparent density)가 1.3g/㎤로서 물보다 매우 크고, 흡착등온선에 있어서 상대습도 20∼25% 이하에 존재하는 수분이다. 다분자층 흡착수 최초에 형성된 단분자층 흡착수의 표면에 반데르발스의 힘(Van der Waals’ force)이나 정전기적인 힘 즉 수소결합에 의하여 다분자층으로 흡착된 수분으로서, Stamm에 의하면 상대습도 20(25)∼90% 사이에서 또는 함수율 범위5(6)∼20(27)% 사이에서 나타나며, 생재상태에서 물분자의 흡착층은 6∼7층으로서 섬유포화점에서의 외견밀도는 1.13정도이다. 한편, 상대 습도가 90% 이상되면 모관응축수가 생긴다. 모관응축수 다공질의 물질에서는 상대습도가 높아지면 모세관 응축현상이 일어난다. 따라서, 목재는 다공체이기 때문에 높은 상대습도에 있어서는 세포벽의 미세한 모세관 내에서 모관인력에 의해 수증기가 응축되면서 모세관 벽에 흡착되어 목재수분이 된다. 이 때문에 흡착등온선이 고습도 영역(90∼99%)에서 급상승하는 것으로 생각되고 있다. 모세관 응축현상의 원인은 凹面의 액체 메니스커스(meniscus) 위에서의 수증기압이 수평면에서의 그것보다도 낮고, 더욱이 곡률반경이 작을수록 그 저하가 현저하기 때문이며, 그 관계는 다음의 Kelvin식에서 알 수 있다. 한편, 세포벽 중의 모세관은 ㉠ 팽윤제의 침입에 의하여 형성되고 이탈시에 소멸되는 일시모관과, ㉡ 벽공벽의 소공 및 세포벽 내의 비결정령역에 존재하는 영구모관(건조상태에서도 존재함)이 있다. 그런데, 세포벽의 비결정 영역에 존재하는 영구모관은 그 지름이 20∼300Å으로 공극율은 0.2∼0.6%에 불과하며, 이들 공극은 세포벽에 흡착된 결합수의 영향을 받아 좁아지므로 이 모관에 의한 응축은 무시해도 좋을 만큼 작다. 따라서, 세포벽에서의 모관응축은 주로 벽공벽의 소공에서, 그리고 상대습도90%(함수율 20∼27%) 이상일 때 생긴다. 아래표는 여러 가지 상대습도에서 모세관이 수증기를 흡착할 때의 응축반경의 크기를 나타낸다. 구조수 구조수(water of constitution)는 세포벽을 직접 구성하는 요소이며 세포벽의 구조적 성질(organic nature)을 유지하는 수분이다. 자유수와 결합수는 목재의 화학적 구조를 변화시키지 않고 제거할 수 있으나 구조수는 목재의 자연적 상태를 더 이상 유지할 수 없을 정도로 세포벽의 화학적 조성을 변경시켜야만 분리되는 일종의 화학적 수분이다. 따라서, 구조수는 수분의 증감과 재질변화 등에는 관련되지 않으며 실용상 중요한 의의는 없다. 목재 속에 물의 양은 어떻게 알 수 있나? 목재의 함유수분 측정은 원칙적으로 ㉠ 목재 중의 수분을 분리하는 방법(전건법·추출법), ㉡ 목재 중의 상대습도를 측정하는 방법(습도법), ㉢ 목재의 전기적 성질을 이용하는 방법(전기식 수분계) 등이 있는데, 연구실에서는 주로 전건법으로, 현장에서는 전기식 수분계로 측정한다. 전건법 전건법(oven-drying method)은 세계 여러 나라에서 규정하고 있는 함수율의 표준 측정 방법으로서 먼저 초기중량을 측정한 다음 100∼105℃로 조절한 건조기(dry oven) 내에서 항량에 달할 때까지 건조하여 전건중량을 측정하고 식에 따라 계산하는 방법으로 비교적 정확한 함수율을 구할 수 있다. 항량에 이르는 시간은 목재비중, 초기함수율, 시험편의 크기에 따라 다르며 일반적으로 4∼24시간이 소요된다. 시험편이 전건되었으면 무수염화칼슘 또는 실리카겔(silica gel)이 든 데시케이터(desiccator)에 넣어 실온까지 냉각시킨 후(작은 시험편은 칭량병을 이용함) 전건중량을 측정한다. 이 방법은 함수율을 측정하기 위한 시료용 木片을 절단해야되고 측정시간이 다소 길며 수지나 정유 등의 휘발성분이 있는 수종은 이 성분이 수분으로 계산되므로 실제의 함수율보다 1∼3% 정도 높게 측정되는 경향이 있다. 추출법 목재 중에 수지나 정유와 같은 휘발성분을 다량 지니고 있는 경우나 크레오소오트와 같은 휘발성 방부제를 처리한 목재는 앞에서 설명한 바와 같이 전건법으로 함수율을 측정하면 그만큼 수분이 과대 평가되므로 이러한 경우에는 추출법에 의하여 함수율을 측정하는 것이 좋다. 이 방법은 먼저 건조되지 않은 목재로부터 톱밥(20∼100g)을 채취하여 증류플라스크(500∼1000㎖)에 넣고 비수용성용제(120∼130㎖)를 넣어 혼합한 다음 수분증발에 의한 냉각이 없을 때까지 가열한다(보통 4∼24시간). 비수용성 용제로는 kerosene, toluene b.p. 110℃, xylene b.p. 139℃, trichloroethylene b.p.118.5℃ 등이 사용된다. 시료로부터 추출된 물, 휘발성분 및 용제는 역류냉각기에서 냉각되어 물은 측정용 용기에 가서 측정되고, 휘발 성분과 용제는 플라스크에 되돌아간다. 시료가 적으면 측정오차가 커질 염려가 있고 많으면 증류장치가 커야되는 불편이 있다. 이러한 점을 보완하기 위하여 다음의 반응을 이용한 Karl Fischer 적정법은 보다 정확하지만, 측정 방법이 간단하지 않다. 전기적 방법 목재의 전기적 성질을 이용하여 만든 전기식 수분계(electrical moisture meter)로 목재의 함수율을 신속하게 측정할 수 있는 방법이지만 목재의 수분량이 매우 낮거나 높을 때는 전건법보다 몇 %의 오차가 생긴다. 전기식 수분계는 소형의 휴대용 장비이며 목재를 절단하지 않고 현장에서 즉시 함수율을 측정할 수 있으므로 전건법보다 정밀도는 떨어지지만 목재가공분야에서 널리 사용되고 있다. 1)저항식 수분계 저항식 수분계(resistance-type moisture meter)는 목재의 직류 비저항의 대수가 목재의 함수율과 선형관계에 있는 것(그림 3-13 참조)을 이용한 수분계로서 함수율 측정 범위는 7∼25%이고, 정도는 약 1%이다. 전기저항식 수분계의 특징은 다음과 같다. ㉠ 전력선의 침투가 깊지 않기 때문에, 목재의 평균함수율 측정이 곤란하다. ㉡ 수종이나 비중에 의한 차이는 적지만 온도의 영향이 심하므로 보정할 필요가 있다. ㉢ 섬유포화점 이상의 함수율은 측정할 수 없다. ㉣ 함수율 6%이하에선 전기적으로 불안정해 오차가 커진다. ㉤ 전극이 뾰족한 침상일 경우에는 깊게 삽입하여 측정 방향을 일정하게 할 필요가 있다. 2)유전율형 수분계 유전율형 수분계(dielectric-constant type moisture meter)는 목재의 유전율 또는 유전손실이 함수율과 선형관계에 있는 것을 이용하여 만든 수분계로서 측정 범위는 0∼30%이다. 유전률형 수분계의 특징은 다음과 같다. ㉠ 섬유포화점 이상의 함수율도 어느 정도 측정할 수 있다. ㉡ 전력선의 침투가 크므로 목재의 평균함수율 측정이 가능하다. ㉢ 도장목재나 수분경사가 있는 목재에서도 어느 정도 사용할 수 있다. ㉣ 온도에 의한 차이는 적지만 비중의 영향이 심하므로 보정할 필요가 있다. 3) 유전률 손실형 수분계 유전율 손실형 수분계(dielectric-loss type moisture meter)는 저항식 수분계와 유전율형 수분계의 중간적 특징을 지니고 있으며, 측정오차가 비교적 크지만 10% 이하의 낮은 함수율도 측정할 수 있다. 습도법 일반적으로 목재의 함수율은 공기 중의 습도와 평형되고 있다. 따라서, 습도법(hygrometric method)은 목재 내부에 구멍을 뚫고 그 내부의 습도를 측정하여 목재의 함수율을 추정하는 방법이다. 습도법에는 목재습도계(wood hygrometer) 또는 지시종이(indicator paper)가 사용되며 목재습도계로 함수율을 측정할 수 있는 범위는 3∼25%이다. 또한, 지시종이는 공기습도에 따라 색상이 변하는 염화코발트(CoCl2)를 처리한 것으로서 물기가 없는 지시종이의 빛깔은 희미한 청색(pale blue)을 나타내는데, 습기를 흡수함에 따라 색상이 변한다. 지시종이를 이용할 때에는 먼저 목재에 구멍을 뚫고 그곳에 염화코발트 종이를 삽입해 두면 색상이 변하는데, 이때 함수율 3%의 단계로 구분된 표준색계의 색상과 비교하여 함수율을 추정한다. 이 방법으로 함수율을 측정할 수 있는 범위는 6∼23% 정도이다. 흡수계수법 X선이나 γ선 등의 방사선은 목재를 투과한다. 이때 목재에 흡수되는 선량의 정도가 목재가 가지고 있는 물의 양에 의해 달라지는 것을 이용한 것이다. 田 글 이원희 (경북대학교 임산공학과교수) [글쓴이 이원희는 경북대 농업생명과학대학 임산공학과 교수로 목재 물리학이 전문 분야다. ‘숲과 자연환경 해설’이란 저서를 비롯해 목재에 대한 다양한 연구보고서를 발표했고, 각종 학술회의 및 학술지에서도 활발하게 활동해 오고 있다. 최근 발표된 ‘목재와 수분’이란 주제의 전문인을 위한 연구 발표 자료를 정리해 연재한다.
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목재와 수분 (Wood and Water) II
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목재와 수분 (Wood and Water)Ⅰ
- 목재와 수분 (Wood and Water)Ⅰ -------------------------------------------------------------------------------- 목재소재의 성능을 변화시키는 것으로서는 온도와 습도 등의 기후인자가 있으며, 이 중에서도 수분의 영향이 가장 크다고 할 수 있겠다. 물은 생물체의 일상생활에 있어서 없어서는 안될 요소 중의 하나이지만, 적당한 양이 필요하나 목재와 같은 생물소재에 있어서는 재료의 성능을 더욱 나쁜 쪽으로 변화시키는데 일익을 담당하고 있다고 할 수 있다. 생선이나 식료품은 ‘신선한 것’이 대단히 중요한 요소 중의 하나이지만 목재가 ‘신선한’것은 수분함량이 높고 그대로 제품화하면 차츰 건조됨에 따라 길이가 변화하여 뒤틀리거나 갈라지게 된다. -------------------------------------------------------------------------------- 주위의 모든 생활소재를 목재로 흔히 사람을 그 재능에 맞는 자리에 앉히는 일을 ‘적재적소(適才適所)’라고 하는데, 목재를 대상으로 한 ‘적재적소(適材適所)’로 불리우는 것은 목재를 선택하여 물건을 만드는 것이 매우 중요한 일이기 때문으로 해석된다. 목재를 물리적으로 이용하는 면에 있어서 지금까지 연구를 진행해 왔고, 또 연구를 하면서 항상 느끼는 일이지만 개인적인 외침은 “내 주위의 모든 소재를 목재로 대체하자”라는 것이다. 금속이나 플라스틱, 무기질재료는 흔히 그 편리함에 안주하여 일상적으로 아무 생각없이 사용하는 것이 일반적이다. 고도성장에 따른 문화적인 생활가치를 중히 여기면서 점차적으로 목재소재에 대한 일반인들의 인식도가 달라지고 있는 현시점에서 왜 목재소재를 금속이나 플라스틱, 무기질 재료 등과 같은 용도로는 사용할 수가 없는가? 나의 연구테마는 이런 단순한 의문으로부터 출발한 것이라고 단언할 수 있다. 즉, 목재소재는 생물소재인 유기물로서 다양한 세포로 구성되어 있고, 그 세포들을 이루는 근본 물질이 배향성을 가지는 이유로 인하여 목재는 생장하는 구조방향에 따라 물리적 성질이나 역학적 성질이 다른 특성을 지니고 있다. 이것이 목재내부인자로서 목재소재의 단순사용을 어렵게 하는 첫째 이유라 말할 수 있다. 둘째는 외부인자로서 목재소재의 성능을 변화시키는 것으로서는 온도와 습도 등의 기후인자가 있으며, 이 중에서도 수분의 영향이 가장 크다고 할 수 있겠다. 물은 생물체의 일상생활에 있어서 없어서는 안될 요소 중의 하나이지만, 적당한 양이 필요하나 목재와 같은 생물소재에 있어서는 재료의 성능을 더욱 나쁜 쪽으로 변화시키는데 일익을 담당하고 있다고 할 수 있다. 생선이나 식료품은 ‘신선한 것’이 대단히 중요한 요소 중의 하나이지만 목재가 ‘신선한’ 것은 수분함량이 높고 그대로 제품화하면 차츰 건조됨에 따라 길이가 변화하여 뒤틀리거나 갈라지게 된다. 또한 통풍이 나쁜 상태에서 장기간 방치하게 되면 곰팡이나 부후가 일어난다. 이것은 목재 속의 습도가 높아 수분이 빠지지 않고 세균의 생육조건에 적당한 상태가 되기 때문이다. 나아가 목재 가공품을 도장하거나 접착하는 경우에 있어서도 수분함량이 높으면 마무리가 잘 이루어지지 않는다. 따라서 건조재를 사용하여 가공하거나 집을 짓는 일은 매우 현명한 일이며, 목재소재의 수분제어, 즉 건조기술의 중요함은 말할 필요가 없는 것이다. 즉, 생물재료인 목재는 물을 마시면서 살아온 탓에 벌채 후에도 물을 만나면 흡수하고, 건조하면 물을 뱉어내는 성질을 가지고 있다. 따라서 목재에서 증감된 물의 양만큼 목재체적은 늘어났다 줄어들었다 하는 것이다. 이와 같이 재료의 길이가 물의 영향으로 시시때때로 변화한다면 문제가 될 수밖에 없는 것이다. 간단한 일례로 몇 년전 대구시근교의 목재도장공장에서는 가격이 비싼 두껑달린 인장을 생산한 일이 있었는데, 둥근원형의 인장두껑이 시간이 지남에 따라 계란형 등의 부정형의 원형으로 변하여 판매할 수 없다는 것이었다. 이것 역시 수분이란 녀석의 소행에 지나지 않는 것으로서 수분관리를 제대로 하지 못한 것 때문이다. 따라서, 목재산업의 고부가화의 방안은 목재소재든 목재제품이나 목질재료계 제품을 구분하지 않고, 모두 정확한 수분관리를 어떻게 하는가에 달려있다고 할 수 있다. 목재소재에 포함되어 있는 수분을 어떻게 잘 다스려서 트러블이 없게 하는 것이 목재가공현장에서의 근본적인 품질결함을 없애는 방안중의 하나라고 해도 과언이 아닐 것이다. 이와 같이 사용상에 있어서 문제나 결함을 발생시키지 않는 수분관리기술이야말로 우리주변의 모든 소재를 목재소재로서 대체할 수 있는 지름길이 될 것이다. 산림에 생육하는 입목은 생리적 기능을 유지하기 위하여 항상 다량의 수분을 보유하고 있다. 이러한 함유수분은 입목이 그대로 고사하거나 또는 원목벌채, 제재절삭, 건조, 기타 칩제조 등의 가공과정을 거치면서 대기 중으로 증발하게 된다. 목재내의 수분증발, 즉 목재가 건조되면서 치수 및 물리적 성질도 변화하게 되고, 따라서 목재의 함유수분은 목재의 몸무게(비중)와 더불어 목재의 모든 물리적 또는 역학적 성질에 영향을 미치는 중요한 인자이며 목재를 가공하거나 이용할 때 수분의 영향을 충분히 고려해야 한다. 세포벽 속에는 결합수, 세포공극 속엔 자유수 나무는 원래 물과 깊은 연관관계가 있다. 왜냐하면 나무는 생육시 수목의 몸 속에서 수분의 통로였기 때문이다. 수목은 광합성에 필요한 물을 뿌리로부터 빨아 올려 잎까지 보내고 있다. 물의 통로는 뿌리에서 잎까지 긴 경우에는 80m도 되며, 도중에 기포가 생겨도 물의 흐름이 멈추지 않도록 복잡하고도 교묘한 모세관으로 구성되어 있다. 이 모세관부분이 목재인 것이다. 더구나 목재는 주체로 되어있는 구성성분이 탄수화물이기 때문에 물분자를 수소결합이라고 하는 비교적 강한 힘으로 붙어있게 할 수 있다. 수소결합이란 다음과 같다. 물분자의 구조는 산소원자에 수소원자 2개가 붙어서 이등변삼각형의 모양을 이루고 있다. 이 삼각형의 정점은 정전기적으로 중성이 아닌, 수소원자는 프라스(+), 산소원자는 마이너스(-)로 대전되어 있다. 한편 목재의 탄수화물에는 많은 수산기나 산소원자가 있어, 이 마이너스로 대전되어 있는 산소원자에 물분자의 수소나 수산기의 수소를 매개체로 하여 전기적으로 인력이 작용하는 것이다. 수소결합하고 있는 물을 결합수라고 하고, 수소결합하지 않고 있는 물을 자유수라고 불러 구분하고 있다. 따라서 자유수는 세포내강이나 세포벽의 틈사이에 있는 물로서 목재내 비어있는 공간속에 존재하는 물이라 할 수 있다. 이와는 달리 결합수는 목재의 세포벽에 결합해 있는 물로서 목재의 치수를 변화시키거나 목재의 성질을 바꾸기 때문에 목재와 한몸이 되어 일체화된 상태기 때문에 목재 그 자체라고 볼 수 있는 것이다. 그래서 목재=세포벽+물+공기 라고 하는 등식이 성립한다. 여기서 공기는 세포내강이나 세포벽 속의 틈 속에 있는 공기를 말한다. 한편, 목재의 물리적 또는 기계적 성질은 결합수의 양에 따라 현저한 영향을 받는다. 즉, 목재의 강도, 체적 또는 탄성계수 등은 건조상태로부터 섬유포화점까지는 결합수의 양에 따라 변화되지만, 그 이상의 함수율 범위에서는 거의 일정하다. 그러나, 열이나 전기에 대한 성질은 섬유포화점을 경계로 하여 그 상하의 함수율 범위에서 함수율에 의한 변화의 정도가 다르다. 따라서, 이 한계가 되는 함수율은 실제적으로 매우 중요한 의미를 지니고 있다. 물은 수증기나 얼음으로 변하는데, 얼음과 같은 고체일 경우 물분자는 수소결합과 분자간인력에 의하여 규칙적으로 배열되어 있어 분자간의 배치가 변하지 않고 정지되어 있다. 액체로 되면 물분자는 수소결합이나 다른 분자간 인력에 의하여 여러 개가 모여 비교적 자유롭게 운동한다. 그리고, 수증기 상태에서는 이미 수소결합은 존재하지 않고 물분자가 자유롭게 운동한다. 그런데, 0℃ 일 때의 얼음은 융해열(heat of fusion) 1.435kcal/mol과 100℃일 때의 물의 증발열(heat of evaporation) 9.719kcal/mol은 각각 응집상태의 차이를 나타내는 퍼텐셜 에너지(potential energy)이다. 자유수는 액체이며 물과 동일하게 취급할 수 있다. 그러면 결합수는 어떤 퍼텐셜 에너지를 가지고 있을까? 지금 섬유포화점 이하의 목재를 일정한 조건으로 건조하면 건조 속도는 함수율이 낮아짐에 따라 감소되고, 미분흡착열은 이와 반대로 증가된다. 따라서, 결합수의 퍼텐셜 에너지는 함수율에 의존하고 있다. SKARR는 결합수, 보통 물 및 수증기의 포텐셜 에너지의 차이를 물의 기화열·미분흡착열 및 세포벽에서 1g의 물을 증발시키는데 필요한 열량을 사용하여 표현할 수 있다고 설명하였다. 이 결과에 의하면 섬유포화점에서 흡수되는 수분은 자유수와 똑같은 포텐셜 에너지를 가지고 있다고 한다. 즉, 결합수는 수증기나 보통 물보다 퍼텐셜 에너지가 낮은 상태에 있으며, 그 정도는 함수율이 높아짐에 따라 감소되고, 섬유포화점에서 보통 물과 같게 된다. 이와 같은 사실은 결합수는 흡착현상에 의하여 세포벽 중에 흡착되고, 함수율이 낮아질수록 목재실질과 강하게 결합하고 있는 것을 의미하고 있다. 이와 같은 현상은 물분자가 목재 실질과 결합하면 용적이 수축되며, 결합수의 평균 비중은 전건상태에 근접할 경우 물의 약 1.3배에 달한다. 목재가 가지고 있는 물의 양 이제 물이 목재의 일부임을 잘 알게 되었다. 그래서 목재 속에 물을 어느정도 가지고 있는가를 항상 주의깊게 살피지 않으면 안 된다. 여기서 목재가 가지고 있는 물의 양을 나타내는 값으로서 함수율이라고 하는 말을 자주 듣게 되는데, 이것을 수식으로 정의하여 나타내면 다음과 같다. 즉, 함수율이란 목재속에 함유된 물무게를 수분을 제거한 목재만의 무게로 나눈 중량비의 백분율값이다. 이 식으로 정의한 값에 따라 목재를 다양하게 분류하여 부르게 된다. 예를들어, 목재무게 100g인 목재가 물을 100g 함유하고 있다면 함수율 100%이며, 물을 50g 함유하고 있다면 함수율 50%로서, 일반적으로 함수율 50%, 100%라고 하는 것은 생재상태의 목재라고 부른다. 목재 속에 들어있는 물의 상태와 종류 목재는 수분의 함유량에 따라 구분하고 있는데, 수분함유량이 많은 생립목일 때를 기준한 생재상태, 대기중에서 상당히 건조된 기건상태, 수분이 완전히 제거된 전건상태로 대별하며, 기타 포수상태와 섬유포화상태가 존재한다. 생재 상태 벌채직후 건조하지 않은 상태의 목재를 말한다. 따라서 목재의 세포벽이 수분으로 완전포화되어 있고 세포내강과 세포간극 등의 공극 중에도 일부 액상의 수분이 존재하는 상태를 생재상태(green condition)라고 하며, 입목 또는 벌채 직후와 수중저목 중인 목재에서 관찰된다. 생재상태의 목재를 생재(green wood)라 하고 이때의 함수율을 생재함수율(moisture content of green wood)이라고 한다. 목재의 생재함수율 기준은 이용측면에서 볼 때 원목이 절단되어 수분이동이 정지된 시점 즉 벌채직후의 함수율로 정의하고 있으며 실제적으로 임지에 서있는 입목의 함수율과 동일한 값이라고 볼 수 있다. 1) 생재함수율의 변이 목재의 생재함수율은 수종, 수령, 개체 별로 다르며 동일개체 내에서도 심재와 변재, 수고부위, 수간과 가지 등 생장부위에 따라 다를 뿐만 아니라 지리적 입지와 계절에 따라서도 변이를 나타낸다. ① 수종 생재함수율은 수종에 따라 많은 차이를 보이며 대부분 수종의 평균 생재함수율은 30%∼200% 범위에 속한다. 일반적으로 비중이 큰 수종일수록 생재함수율은 작은 경향을 나타낸다. ② 수령 수령이 많아지면 심재율이 증가하고 아울러 비중도 커지기 때문에 대체로 생재함수율은 감소한다. 이러한 현상은 침엽수에서 현저하다. 동일수목일지라도 유령목의 생재함수율은 노령목보다 높고, 특히 심재가 아직 형성되지 않은 미성숙재의 생재함수율은 성숙재보다 훨씬 높다. ③ 생장부위 심재와 변재간, 또는 수고부위별로도 생재함수율의 차이가 나타나며 그 정도는 수종에 따라 다르다. 미송의 심재는 37%에 불과하며 변재함수율 115%의 1/3 정도이고 western red cedar 변재의 생재함수율은 249%에 달한다. 일반적으로 침엽수재의 생재함수율은 변재가 심재보다 높은 반면에, 활엽수재는 일정한 경향이 없으며, 조재의 생재함수율은 만재보다 높은 것이 일반적이다. 침엽수와 활엽수간에는 변재의 경우 침엽수재의 생재함수율이 활엽수재보다 높은데 이는 침엽수재는 활엽수재보다 비중이 작고 수분 통도조직의 차이 때문으로 알려져 있으나 심재의 경우는 뚜렷하지 않다. PECK에 의한 미국산재의 조사에서도 침엽수재 27종은 모두 변재 함수율(평균 149.8%)이 심재 함수율(평균 55.4%)보다 높았다. 그러나, 활엽수재에서는 변재 함수율(평균 82.7%)이 심재 함수율(평균 81.4%)보다 높은 수종은 34수종 중 14종이었다. 수간 내에서의 침엽수재의 생재함수율의 분포를 보면 다음 그림과 같다. 한편 수고부위별 생재함수율의 변이에 대하여 일반적으로 침엽수는 수간의 상부로 갈수록 현저한 증가를 보이나 활엽수의 경우는 다양한 양상을 보인다. 변재와 심재간에 생재함수율 차이가 뚜렷한 수종일수록 수간 상부에 변재율이 많고 생재함수율도 높아진다. 우리나라산 소나무, 잣나무 및 리기다소나무의 생재함수율은 수고부위가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 나타내고 있다. 수간전체의 평균 생재함수율과 유사한 수준의 생재함수율을 나타내는 수고부위는 소나무와 잣나무의 경우 지상고(地上高) 3.2m이고 리기다소나무는 지상고 5.2m였다. 활엽수재의 생재함수율의 변이는 수고부위가 높아짐에 따라 매우 완만하거나 감소하는 경향을 나타낸다. 우리나라산 신갈나무, 들메나무 및 층층나무 등은 수고가 높아짐에 따라 생재함수율이 감소하고 박달나무와 고로쇠나무의 생재함수율은 수간의 중간부위가 기부나 상부보다 크다. 또한 redwood, hemlock, sequoia, western red cedar의 근주원목(butt log)은 생재함수율이 커서 물에 가라앉는 사례가 있으나 수간의 상부에서 채취된 원목은 뜬다. ④ 지리적 입지 동일수종에서도 원목의 산지에 따라 생재함수율은 다를 수 있다. 일반적으로 생재함수율은 습한 입지(wet site), 해안지방 및 저지대에서 자란 나무가 건조입지(dry site), 내륙지방, 및 고산에서 자란 나무보다 높다. ⑤ 계절 변재의 수분통도량은 계절에 따라 달라지며 계절에 따른 수종별 생재함수율의 변이도 각각 다르게 나타난다. 수목은 생장기간 중인 봄과 여름에는 가을과 겨울보다 수분함유량이 높을것으로 생각되지만 근거가 없으며 실제로 수목의 생재함수율과 벌채계절간에 일정한 경향은 없다. 대체적으로 loblolly pine과 너도밤나무는 계절에 따라 큰 차이를 나타내지 않지만, 싹이 틀 때 함수율이 증가한 후 여름에 감소하고 낙엽기에 들어 증가 또는 감소하는 수종들도 있다. Clark(1957)는 캐나다산 yellow birch의 생재함수율은 4월말에 최고(90%)에 달하고 9월에 최소(50%)임을 보고하였고 southern pine과 aspen의 생재함수율은 여름보다 겨울에 높다. 2) 세포공극내 빈 공간속의 함수율과 최저함수율 생재에 있어서는 다음과 같은 함수율을 생각할 수 있다. ① 세포공극 함수율 세포공극의 용적에 대한 자유수가 차지하는 용적의 비율, 즉 자유수가 차지하는 용적율을 세포공극 함수율이라고 한다. 따라서 생재함수율을 알면 세포공극에 자유수가 얼마나 들어있는지를 계산할 수 있다. 한편, 생재의 세포공극률은 생재비중을 이용하면 계산할 수 있으므로 세포공극 전체의 용적에 대한 자유수가 차지하는 용적의 비율인 세포공극 함수율(Mc), 즉 자유수 용적률을 보면 다음과 같다. ② 최저함수율 벌채된 생재를 수운(水運)하거나 또는 수중저목할 때 용적중(생재중량/생재용적)이 1보다 커지면 물속에 가라앉게 되는데 이러한 원목을 싱커(sinker)라고 부른다. 이때 물속에 가라앉을 수 있는 한계점의 함수율을 최저함수율(lowest moisture content; Ms)이라고 하며, 생재비중(Sg=Wo/Vg)을 이용하여 다음과 같이 산출할 수 있다.田 ■글 이원희 (경북대학교 임산공학과 교수)
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목재와 수분 (Wood and Water)Ⅰ
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목재의 종류Ⅱ
- 목재의 종류Ⅱ -------------------------------------------------------------------------------- 캐나다의 록키 산맥이나 핀란드의 삼림지대는 그야말로 산림의 바다라는 말이 실감 날 정도로 침엽수가 많다. 끝없이 펼쳐진 침엽수 행렬은 여행객들의 탄성을 자아내기에 부족함이 없으며 산야의 리조트와 눈 덮인 침엽수 사이에 고요히 선 통나무집들은 그 자체만으로도 훌륭한 관광자원으로서의 역할을 해내고 있다. 이 같은 풍경을 연출해 낼 수 있는 것은 국가적인 차원에서 지원이 이뤄지기에 가능한 것이며 대부분의 산림 선진국들은 일정한 면적을 벌목 할 경우 그에 상응하는 면적에 나무를 심고 묘목을 생산하도록 제도적으로 강제 규정을 마련해 놓고 있다. 이외에도 나라에 따라서는 일정규모 이상의 묘포장을 갖추고 묘목생산과 조림용 판매실적에 따라 연간 벌목할 수 있는 수량을 제한하고 있는 곳도 적지 않다. -------------------------------------------------------------------------------- ■ 글 싣는 순서 통나무주택의 종류 2중 벽 단열 수공식과 기계식 통나무주택 목재의 종류Ⅰ,Ⅱ 유럽풍의 목구조 주택 통나무집의 기초공사 통나무주택의 결합구조 통나무 벽체 쌓기 통나무주택의 단열 산림 선진국들에서는 벌목이나 나중을 위한 식목이 별도로 이뤄지고 있다. 하지만 이렇게 조성된 숲일지라도 너무 과도하지 않게 순차적으로 벌채가 이뤄져 자연에 미치는 위해(危害)를 최소화시키고 있다. 또한 제도적 시스템을 완벽히 갖춰 무한한 산림자원을 후세에 물려 줄 수 있도록 장기적인 안목을 바탕으로 정책이 이뤄지고 있다. 이렇듯 잘 갖추어진 제도가 바탕되기에 ‘마르지 않는 샘물’을 후세에게 넘겨줄 수 있는 밑거름이 되고있는 것이다. 이것은 나무야말로 ‘자라는 녹색의 황금(green gold)’이라는 사실을 너무도 잘 알고 있기 때문이며 이는 지구의 허파로 불리는 최대 산림지역 아마존이 무차별적인 남벌로 인해 황무지화 되어 가는 가슴아픈 모습과 너무나 대조적이다. 통나무집 상담을 하다 보면 가끔 나무를 외국에서 수입한다는 말에 거부감을 가지는 이들이 있는데, 이는 국내에서 생산한 나무를 써야 애국이라고 생각하기 때문인 듯 싶다. 하지만 나무라는 것이 한 두 해 만에 자라는 것도 아니고 또한 무작정 나무만 심는다고 해결되는 것도 아니며 혹 어느 정도의 수목을 확보한다 해도 제지나 목재가공 등 주변산업이 밑바탕 되지 않으면 결코 산림선진국의 대열에 합류할 수 없다는 점을 감안한다면 단기간에 해결하기에는 많은 어려움이 따를 수밖에 없다. 우리나라의 경우는 목재산업과 그에 관련된 산업 시스템이 턱없이 부족하며, 안타까운 이야기지만 아직까지 목재로 쓸만한 수종으로 이뤄진 숲을 그리 많이 보유하고 있지 못한 것이 현실이다. 원목의 품질과 건강주택 통나무집을 짓는 많은 이유 중 단연 으뜸으로 꼽히는 것이 바로 건강이다. 사실 통나무집이 건강에 어느 정도 도움을 주는지에 대해 과학적인 근거를 토대로 수치화 해 놓은 것은 없지만 통나무집에서 생활하는 천식환자의 증상이 호전된다거나 갖가지 알레르기 증상이 완화되고 또, 피부 트러블이 줄어든다는 것 등은 많은 이들의 체험을 통해 이미 잘 알려진 사실이다. 또한 이 같은 육체적 효과 외에도 정서적 안정과 정신 건강을 통해 가족 간의 화목과 자녀들의 정서순화에 크게 도움이 된다는 사실도 빼놓을 수 없는 부분이다. 나무는 습도와 온도의 변화에 따라 시시각각 변하는 미세한 조절 기능을 통해 자신이 지니고 있던 생명 요소를 방출시키는데, 우리가 느끼는 나무의 향이 바로 그것이며 통나무집에서의 생활이 생명의 기운과 함께 하는 건강생활의 보금자리가 되는 이유 역시 여기에서 찾을 수 있다. 이처럼 통나무집이 가지고 있는 많은 효능을 만끽하기 위해 무엇보다 중요시해야 할 것이 바로 집의 기본이 되는 목재의 선택이다. 나무는 벌목의 시기에 따라서도 많은 차이를 보이지만 무엇보다 죽은 나무를 벌목한 것과 생나무를 벌목한 것에서는 매우 큰 차이를 보인다. 나무도 엄연한 생명체로서 여느 동물들과 마찬가지로 동면기간을 거치게 되고 동면기간인 겨울 동안에는 생존을 위해 스스로 바이탈 에너지(Vital energy)를 저장하게 되는데, 이것이 바로 나이테를 이루는 주성분(resin)이다. 죽은 나무(stand dying)에서는 몇 가지 특징을 찾아 볼 수 있다. 우선 나무가 죽게되는 가장 큰 이유로는 극심한 가뭄이나 홍수로 인해 생장 여건이 바뀌어 버리는 환경의 변화와 해충이나 바이러스에 의한 질병의 감염을 들 수 있으며 이렇게 죽은 나무는 벌목이 될 때까지 자연 건조가 이루어져 건조비용이 들지는 않지만 나무 역시 여느 생명체들과 마찬가지로 죽는 순간까지 삶을 유지하기 위해 사력을 다한다. 이 때문에 그 자체의 바이탈 에너지(Vital energy)를 다 소진해 버려 향이 나지 않고 쉽게 상하게 되는 단점을 지니게 되는 것이다. 하지만 값이 비교적 유리하고 건조상태가 좋다는 이유로 죽은 나무로 제작된 통나무집이 많이 공급되고 있는 것은 바람직한 일이라 할 수 없다. 나무의 품질과 나이테 통나무집의 품질을 결정하는 요소에는 여러 가지가 있지만 그 출발은 무엇보다 주재료인 나무의 품질에서부터 비롯된다. 우리는 나무의 나이테에서 성장과 멈춤의 흔적을 확인할 수 있을 뿐 아니라, 이 나이테를 통해 많은 이들이 관심을 갖는 나무의 품질 역시 살펴 볼 수 있다. 일반적으로 추운 지방에서 자란 나무는 병충해가 적고 건강한 나무로 알려져 많은 이들이 선호하는 수종 중 하나인데, 이 역시 나이테를 통해 쉽게 구별할 수 있다. 우선 나이테의 밀도를 보면 얼마나 빨리 자란 나무인가를 가늠 할 수 있으며 따뜻한 지방의 것인지 추운 지방의 것인지도 알 수 있다. 이는 콘크리트에 많은 철근을 넣어 강도와 탄력을 증가시키듯, 나이테의 밀도가 높을수록 나무의 강도와 탄력성이 높아져 튼튼하며 이처럼 나이테가 조밀한 나무일수록 잘 상하지 않아 수명이 오래가는 것이다. 이와 같이 나이테는 나무의 비밀을 푸는 열쇠이기도 하지만, 겨울을 견뎌 온 나이테는 나무 자체의 생명 물질(resin)을 보관하는 창고의 역할을 하기도 한다. 치밀한 나이테는 나무의 골격을 이루며 튼튼하고도 탄력 있는 이상적인 건축 재료가 되며 이와 함께 생명 물질(Vital energy)을 공기 중에 방출시켜 우리가 숨을 쉴 때 함께 호흡해 우리의 건강에 적잖은 영향을 미치게 되는 것이다. 많은 사람들이 통나무집을 가지고 싶어하는 이유가 바로 여기에 있으며, 이는 통나무집의 많은 장점 중 일부분에 불과하다. 조밀한 나이테를 가진 북극지방 가까운 곳의 나무가 선호되는 이유 역시 여기에서 찾을 수 있다. 다시 정리를 하면 좋은 나무를 제대로 선정하는 첫걸음은 나이테를 살펴보고 옹이의 밝고 선명한 색을 확인하는 것임을 반드시 기억해야 한다. 통나무집의 수명은 철근 콘크리트 집보다 10여 배나 오래가며, 시멘트의 독성이 아닌 건강물질을 호흡하는 건강주택이기에 그 기본이 되는 나무의 선택이 무엇보다 중요함을 명심해야 한다. 田 ■글 정인화(발미스코리아 통나무주택 대표) 홈페이지 www.valmis.wo.to
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목조주택의 구조 설계 및 시공관리 Ⅰ
- 목조주택의 구조 설계 및 시공관리 Ⅰ -------------------------------------------------------------------------------- 주택은 그 내부에 사람이 거주하는 공간이며 거주자들의 생명과 재산으로 보존하는 가장 가치 있는 자산이라고 불 수 있기 때문에 안전의 확보 문제는 아무리 강조하여도 지나치지 않다. 따라서 주택의 설계 및 시공자는 주택 거주자의 생명과 재산을 지킨다는 자부심과 함께 책임을 느껴야 하며 자신이 설계하고 시공하는 주택의 안전을 확실히 보장하기 위하여 최선의 노력을 기울여야 할 것이다. -------------------------------------------------------------------------------- ■ 연재순서 1. 한국형 목조주택에 대한 연구 2. 목조 주택의 구조 설계 및 시공 관리 Ⅰ,Ⅱ 3. 국산 목조주택의 표준 모델 경골목조건축 공법은 약 1백50년 전에 미국에서 개발되어 수많은 시행착오와 연구를 거치면서 발전되어 온 공법이다. 초기에는 양질의 목재를 원목형태로 이용한 통나무 건축이 주를 이루었으나 사회가 안정되고 점차 목재가공 기술과 기계가 발전되면서 보다 많은 양의 주택을 경제적인 가격으로 지을 수 있는 대책이 필요하게 되었다. 이러한 목적을 위하여 개발된 것이 경골목조건축 공법으로 이는 목재의 가공기술 발전과 함께 철 못의 대량 생산에 의하여 점차 일반화되어 왔다. 사용되는 자재나 시공 방법도 모든 것이 표준화되었으며 간단한 도표나 쉽게 기억할 수 있는 형태의 표준화로 누구나 이 공법을 이해하고 적용할 수 있는 수준까지 발전되었다. 이 공법은 우리나라에도 80년대 후반부터 보급되기 시작하였다. 사실 경골목조건축 공법은 전문가들만이 설계 및 시공을 할 수 있도록 전문화된 건축업계에 일종의 혁명과도 같은 의미를 지닌다고 할 수 있다. 왜냐하면 이 공법은 전문가가 아니더라도 누구나 쉽게 이해할 수 있으며 노력을 통하여 쉽게 전문가가 될 수 있도록 표준화가 가장 높은 수준으로 이루어진 공법이기 때문이다. 누구나 표준 공법만 알면 이를 바로 자신의 건축에 적용할 수 있으며 이를 따름으로해서 구조적 안전성까지 자연스럽게 확보할 수 있다. 현재 우리나라에서 이루어지고 있는 목조주택의 설계 및 시공은 주로 몇몇 업체들의 경험에 의존하거나 외국에 설계를 의뢰하고 있는 실정이다. 이는 아직까지 목조주택의 설계에 적용할 수 있는 우리나라의 설계 기준이 없기 때문이며, 국내 실정에 맞는 자료가 없기 때문이라고 할 수 있다. 이러한 문제의 해결을 위하여 현재 건설교통부 및 대한건축학회가 공동으로 목구조설계기준 제정 작업을 하고 있으며, 이 작업에 본 연구의 책임자를 비롯하여 임산 관련 연구자들과 업체들도 함께 참여하고 있다. 목구조설계기준의 제정에 발 맞추어 우리나라에서도 앞으로 목조주택의 건축이 점차 활기를 띠게 될 것으로 생각되며, 이러한 시기에 한국형 목조주택의 표준 모델을 개발하여 업계에 제시하는 것은 매우 중요한 의미를 지닌다고 할 수 있다. 여기서는 목조주택 구조설계의 기본 원리에 대하여 설명하였다. 목조주택의 구조설계 목조주택은 주요 구조부가 목재로 이루어진 주택을 의미한다. 따라서 목조주택에서는 주택에 작용하는 여러 가지 하중들이 주택의 주요 구조부를 구성하는 목재부재들과 목재 접합부를 통하여 전달, 분산 및 지지된다. 목구조는 콘크리트 구조물에 비하여 유연한 구조에 속한다. 다시 말하면 비교적 큰 변형이나 진동을 자체적으로 흡수하는 성질을 가지고 있기 때문에 콘크리트 구조물처럼 어느 순간에 급격하게 무너져 내리는 사태의 발생 가능성이 낮다고 할 수 있다. 비록 목조주택에서는 건축 후 바로 나타나는 변형이 적을지라도 장기적으로 하중이 작용하는 상황과 주변 환경의 온도 및 습도가 변화되면 변형이 서서히 증가하는 크리프(crep)현상을 나타낸다. 따라서 등급과 치수, 함수율 등이 부적절한 목재를 주택의 구조부재로 사용하게 되면 장기하중 하에서의 과도한 변형으로 건축 후 상당 시간이 흐른 다음엔 하자나 과도한 변형 이 발생하는 원인이 될 수 있다. 구조물에 작용하는 하중의 종류, 크기, 방향, 성질 등을 종합하여 각 부재에 작용하는 인장, 압축, 휨 및 전단 응력의 크기를 계산하고 이를 견딜 수 있는 수종, 치수, 및 등급을 결정하게 된다. 이와 같은 구조계산의 적용을 위하여 먼저 구조용 목재의 수종, 등급 및 치수별 강성 및 강도에 대한 정확한 자료가 필요하고 사용되는 목재의 성질을 확인할 수 있는 등급구분 규정과 그 규정의 정확한 적용이 필요하다. 구조용 목재에서 올바른 품질의 확인이 필요한 이유는 바로 이와 같은 구조계산의 적용에 의한 안전의 확보를 위한 것이라고 할 수 있다. 1. 목조주택의 구조 특성 주택이 하중을 지지하는 원리에 따라서 크게 기둥-보 구조(column - beam system)와 상자형 구조(box system)로 구분할 수 있다. 기둥-보 구조는 큰 치수의 기둥과 보로 구성되어 있으며 이들 수평 및 수직부재들이 하중을 지지하거나 전달시키고 기둥과 보사이의 접합부가 수평하중에 의하여 발생하는 휨 모멘트에 대한 저항 능력을 제공한다. 상자형 구조는 벽식구조 (wall system)라고도 하며 특별히 굵은 치수의 기둥이나 보가 없이 바닥, 지붕 및 벽 등의 면이 하중을 지지 또는 전달시키는 기능을 갖는다. 구조물에 작용하는 하중은 크게 수직 하중과 수평 하중으로 분류할 수 있다. 수직하중은 중력의 작용에 의하여 위에서 아래쪽으로 작용하는 하중으로 건물, 사람, 가구, 기구 및 기타 물건의 무게와 눈에 의한 하중 등이 여기에 속한다. 수평하중은 지면과 평행하게 옆으로 작용하는 하중으로서 바람과 지진에 의한 하중을 의미한다. 목조주택은 작용하는 수직하중을 지붕으로부터 벽과 바닥을 거쳐 기초구조로 전달하고 최종적으로 지반에 분산하여 전달시킴으로써 효율적인 수직하중 저항구조를 이룰 수 있다. 수평하중에 대하여는 건물 전체로 보았을 때 마치 하나의 외팔보와 같이 하중을 지지하며 최종적으로 외팔보의 지점에 해당되는 기초 구조에서 모멘트와 수평하중을 지지하고 지반에 분산시키는 수평하중 저항구조를 이루게 된다. 2. 수직하중 저항구조 수직하중은 위에서 아래로 작용하는 하중이므로 건물에서 가장 위쪽의 부재에 작용하는 하중을 먼저 계산하고 점차 아래로 이동시키면서 하중의 크기를 계산하게 된다. 기둥-보 구조에서는 지붕의 작은 수평보 사이를 덮개 재료(sheathing) 또는 갑판(decking)이 덮고 있는데 이들 덮개 재료에 작용하는 하중이 수평보에 전달된다 . 지붕의 작은 수평보로는 서까래(rafter), 장선(joist), 보강재(stiffner), 보조도리(subpulin)등을 들 수 있다. 이 작은 수평보들은 양끝에서 중간 크기의 보에 의하여 지지되는데 들보(beam), 장선(joist), 중도리(purlin) 등이 여기에 속한다. 마지막으로 중간 수평보들은 큰보(girder)에 의하여 지지되며 큰보는 기둥(column)에 의하여 지지를 받는다. 기둥의 하중은 기초구조 또는 지정(footing)으로 전달되고 그 아래의 잡석 다짐을 통하여 지반에 분산된다. 수직하중 저항 구조에서는 덮개 재료가 충분한 강성을 유지하면서 작용하는 하중을 수평부재에 골고루 분산시키는 역할을 수행하여야하고 수평부재는 작용하중에 의한 휨 응력과 전단응력을 견디면서 과도한 변형의 발생 없이 양쪽 끝의 지점에 하중을 전달시켜야 한다. 기둥이나 샛기둥 같은 수직부재는 작용하는 압축 응력을 견뎌야 하며, 옆으로 휘는 좌굴의 발생 없이 하부구조로 하중을 전달하여야 한다. 위깔도리나 밑깔도리와 같은 받침구조는 상부에서 작용하는 하중에 대한 횡지압강도(횡압축강도)가 중요한 고려인자이다. 일반적으로 수직하중 저항구조에서 접합부는 부재를 제 위치에 고정시키는 역할을 하며 구조적으로 중요성을 갖지 않지만 그림 (b)와 같은 걸침 구조에서는 접합부의 설계가 중요하다. 과 같이 수직부재와 수평부재가 만나는 경우에는 (a)와 같은 받침구조가 바람직하며 높이 제한과 같은 여러 가지 요인에 의하여 수직부재의 측면에 수평부재를 부착하여야 하는 경우에는 (b)와 같이 접합 철물(hangers)을 사용하여야 한다. 3. 수평하중 저항구조 건물의 수직하중 저항구조는 장기 하중에 의하여 서서히 변형이 증가하는 크리프 변형의 경우를 제외하고 일반적으로 건축 중 또는 건축 후 빠른 시간 내에 그 안전성이 나타난다. 그러나 수평하중 저항구조는 건물의 건축 후 태풍, 허리케인, 지진 등의 자연 재해가 발생하기 전까지 그 안전성의 평가가 어려운 실정이다. 다시 말해 건물의 수평하중 저항구조가 불안정한 경우 자연재해가 발생하기 전까지 그 안전성의 평가가 어렵다는 것이다. 건물의 수평하중 저항 구조가 불안정한 경우에 자연 재해가 닥치게 되면 건물의 과도한 변형이나 구조적 붕괴가 급속히 진행되기 때문에 건물 거주자의 생명이나 재산 보호를 위해서 수평하중 저항구조의 안전성 확보는 매우 중요한 과제라고 할 수 있다. 건물의 수평하중 저항구조는 그 기본 원리에 따라서 와 같이 크게 세 가지로 분류할 수 할 수 있다. 4. 접합 구조 구조물은 일반적으로 외부에서 작용하는 하중을 효과적으로 지지할 수 있도록 설계된 물체를 의미한다. 목구조의 경우에는 목재 부재 사이에 서로 파거나 자르고 다듬어서 끼워 맞추는 형식의 맞춤 접합구조와 부재끼리 맞대 놓고 외부에서 철물을 사용하는 철물 접합구조가 사용될 수 있다. 목구조에서는 수직하중 저항구조와 수평하중 저항구조를 효과적으로 구성하기 위하여 적절한 접합구조의 사용이 필수적이다. 따라서 목구조의 설계자들은 목구조를 구성하는 여러 가지 부재들에 대한 설계와 함께 부재사이의 접합부에 대한 설계를 반드시 고려하여야 한다. 5. 설계 하중 건물에 대한 구조계산에서 제일 첫 번째 단계는 건물에 작용하는 하중의 종류, 크기, 방향 등을 결정하는 것이다. 이러한 설계하중에 근거하여 구조부재 또는 접합부의 치수, 등급, 구조등이 결정되기 때문에 설계하중의 계산은 매우 중요한 작업이라고 할 수 있다. 설계하중은 주로 UBC(Uniform Building Code)의 제 23장에서 다루고 있으며 ANSI/ASCE 7-95, ‘건물 및 기타 구조물에 대한 최소설계하중’에서도 자세한 계산 방법을 제시하고 있다. 우리나라에서는 ‘건축물의 구조기준 등에 관한 규칙’의 제 2장에서 설계 하중의 계산을 다루고 있다. 1) 영역 영역은 해당구조부재에 하중을 전달하는 것으로 생각되는 면적이라고 정의될 수 있다. 큰보, 장선 등의 수평부재에 대한 영역은 양쪽에 인접한 부재들과의 거리 절반에 해당하는 영역나비(tributary width)에 부재 길이의 곱으로 계산될 수 있다. 2) 수직 하중 수직하중에는 고정하중(dead load), 활하중 또는 적재하중 (live load) 및 눈하중(snow load) 등이 포함된다. 고정하중은 구조물 자체의 무게와 함께 구조물에 영구적으로 부착된 모든 시설 및 재료의 무게를 포함한다. 활하중은 짧은 기간동안 구조물에 작용하는 하중으로 지붕활하중과 바닥 활하중으로 구분할 수 있다. 눈하중은 적설에 의한 하중으로 지역에 따라 크기가 달라진다. ·고정 하중 고정하중은 구조물을 구성하는 모든 재료와 구조물에 영구적으로 부착되는 모든 시설의 무게를 포함한다. 여기에 포함되는 항목으로 서까래, 장선, 기둥 등의 뼈대 부재와, 덮개재료, 단열재, 외장재, 내장재, 파이프, 자동소화시설, 냉방장치 물탱크 등을 들 수 있다. 일반적으로 건물의 고정 하중은 단위 면적당 무게로 계산된다. 사용되는 부재의 사양에 따른 정확한 무게는 일반적인 재료인 경우에는 건축관련 참고서적에서 구할 수 있으며, 특별한 재료가 사용되는 경우에는 그 재료의 제조업체로부터 참고자료를 구할 수 있다. 설계자들은 설계과정에서 건물의 각 부위에 사용되는 재료에 대하여 정확히 알고 있어야 하며 이러한 지식으로부터 산출된 고정하중의 값이 정확한지 또는 다른 일반적인 경우와 비교하여 과다하거나 너무 작지는 않은지 항상 확인하여야 한다. ·활하중 활하중은 건물이나 구조물의 사용 또는 그 내부에 거주함으로써 발생하는 수직 하중을 말한다. 활하중은 가구, 사람, 건축장비, 건축 인력 등의 무게를 포함한 바닥활하중과 건축 또는 수리에 관련된 사람, 장비 및 자재의 무게와 화분이나 사람같이 건물의 수명중에 위치를 옮기는 하중인 지붕활하중으로 구분된다. 일반적으로 주거용 건물의 경우에는 200kg/m2의 바닥활하중과 100kg/m2의 지붕활하중을 기본으로 하고 있다. ·눈하중 설계 눈하중(SL)은 다음식에 의하여 계산한다. SL=P ×Zs ×Cs 여기서 P = 눈의 평균 단위 중량 (적설깊이 1cm당 kg/m2) Zs = 수직 최심 적설 깊이 (cm) Cs = 지붕의 경사도 및 형상에 따른 계수 ·비하중 지붕의 배수시설은 해당 지역의 강우량을 충분히 감당할 수 있도록 설계되어야 한다. 경사각이 1.2。미만의 평지붕일 경우에는 지붕 위에 물고임에 의한 변형의 증가와 이로 인한 불안정에 대한 분석이 필요하다. (3) 수평 하중 수평하중에는 바람과 지진에 의한 하중이 포함된다. 수평하중은 건물의 측면에서 지면과 평행하게 힘을 작용시키며 건물은 마치 기초 부분이 고정 지점인 외팔보와 같은 형태로 수평하중의 영향을 받는다. 여기서 만약 건물의 각 구조부들이 수평하중을 지지하기에 충분한 강성과 강도를 지니고 있지 못했다면 건물은 과도한 찌그러짐 변형(racking)을 나타내거나 붕괴될 것이다. ·바람하중 (풍하중) 설계 풍압 또는 설계 바람하중은 건물의 주된 바람하중 저항구조나 건물의 각부 구조 또는 외장 재료의 설계에 적용되며 다음 식에 의하여 계산한다. P=pA ×p=Cq 여기서 P = 바람하중(kg) p = 풍압 (kg/ m2) A = 건축물의 유효 수압 면적 (m2) C = 풍력계수 q = 설계속도압 (kg/ m2) ·지진하중 지진은 수평하중의 원인 중에서 바람과 함께 가장 중요한 요인으로 꼽히고 있다. 그러나 우리나라에는 지진이 거의 없고 소규모 건물에서는 지진의 위험도가 높지 않으며 목조주택은 지진에 대한 저항능력 및 진동을 흡수, 분산 및 감쇄시키는 능력이 뛰어나므로 크게 문제 되지 않는다. 4) 토양 및 정수압 지하실이나 벽 또는 이와 유사한 지하층의 수직구조를 설계할 경우에는 인접한 토양에 의한 수평하중이 고려되어야 한다. 여기서 추가로 고정되거나 움직이는 물체에 의한 하중의 추가가능성도 고려되어야 할 것이다. 인접한 토양의 일부 또는 전체가 자유수면 아래에 있는 경우에는 부력에 의하여 감소되는 토양의 무게와 총정수압을 함께 고려한 계산이 이루어져야 한다. 5) 하중 조합 건물에 작용하는 설계하중들은 각각 단독으로 작용하는 것이 아니고 몇가지 하중들이 동시에 작용할 수 있으며 그러한 경우에 건물은 안정성에 위협을 받게 된다. 그러므로 구조설계에서의 외력은 각각의 설계하중을 단독으로 취급하기보다는 동시에 발생할 가능성이 많은 하중조합들을 평가하여 그 중에서 가장 위험도가 높은 하중조합을 결정하도록 한다. 6)구조 설계의 원리 구조설계는 전통적으로 허용응력설계법(ASD: allowable stress design)에 기초하여 이루어져 왔다. 그러나 근래에 이르러 신뢰성설계(reliability-based design)와 극한설계(limits design)등의 개념이 새롭게 대두되면서 이러한 방법들이 하중-저항계수설계법(LRFD: load and resistance factor design)으로 정립되기에 이르렀다. 그러나 아직까지 목조건축은 허용응력설계법에 의하여 구조설계가 이루어지고 있다. 허용응력 설계법(ASD) 허용응력설계법의 기본은 외력에 의하여 구조부재 또는 결합부에 발생하는 응력이 해당부재나 결합부의 허용응력보다 커지지 않도록 구조를 조정하거나 부재의 선택, 배치 등의 결정을 하는 작업을 의미한다. 목구조 설계 기준 경골목조건축공법에 의하여 건축된 목구조물에 대해서는 일정 규모 이하인 경우에 구조설계를 하지 않아도 되도록 하고 있다. 이는 관례적으로 이러한 공법에 의하여 건축된 건물이 별도의 구조계산 없이 건축되어도 안전하다는 것이 입증되었기 때문이다. 목구조설계기준이 건설교통부에서 확정 및 고시된 후에는 목조주택의 구조설계가 필요할 경우 이를 참고하면 될 것이다.田 ■ 글 이윤영(한국목조건축협회 부회장·초원주택 대표 031-666-5423)
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[HAPPY D.I.Y. LIFE] 손쉽게 뚝딱! 반제품으로 완성하는 등받이 의자 만들기
- '아, 나도 만들고 싶다'. 누군가 손수 예쁘게 만들어 놓은 가구를 보면 절로 이런 생각이 든다. 그럴 때 손재주가 없다고, 재료를 어디서 구하나 하고 걱정할 필요가 없다. 가구 반제품을 판매하는 곳이 늘어 이젠 마음만 먹으면 누구나 D.I.Y. 마니아가 될 수 있다는 사실. 그런 의미에서 이번 호에서는 D.I.Y. 초보자를 위해 톱이나 망치를 들지 않고도 조립과 마감 칠만 손수하면 멋진 의자가 완성되는 방법을 알려준다. 정리 서상신 기자 사진 및 취재협조 호경자(네이버블로그 '하얀미소' http://blog.naver.com/smileho05)Refrom mania현재 수원직업전문학교에서 리폼/D.I.Y. 강사로 활동 중인 호경자 씨. 그녀가 운영하는 블로그는 2008년 3월 인터넷 포털 사이트 Daum 카페포커스에 '집 꾸밈의 1인자'로 선정되었을 만큼 최고의 인기를 누리고 있다. 어디 그뿐인가. EBS 살림의 여왕(홈패션의 달인), MBC 뷰티풀 라이프(나비장 만들기), SBS 생방송투데이(티벳장 만들기) 등에 출연한 화려한 경력의 소유자다.등받이 의자를 만들기 위해 제일 먼저 할 일은 반제품을 구입하는 것. 반제품을 구입할 수 있는 곳으로 목재가공 전문회사인 '나무이야기(namuiyagi.com)'를 추천한다. 나무이야기는 팔걸이 의자, 등받이 의자, 사각 의자 등 다양한 가구 반제품을 판매하고 있으며 다른 가구 반제품 회사와 달리 삼나무(Cedar)를 사용한다. 삼나무는 견고하여 가구로 사용하기에 적합하며 물에 강하면서도 스프루스(Spruce)보다 저렴한 것이 특징이다. 또 나무이야기는 목재의 건조과정(2~3달)을 잘 지킨 좋은 원목을 사용하여 나무의 질이 우수한 것으로 정평이 나 있다.우리집 정원에 어울리는 의자, 만들어볼까먼저 '등받이의자-1025' 제품을 구입해 부품을 꺼내 확인하고 가조립을 한다. 벤치의 등받이가 될 부분의 갈빗살을 끼워 의자 형태를 만든다. 다리를 연결하기 전 장부 홈에 있는 찌꺼기를 끌이나 일자드라이버로 깔끔히 긁어내고 본드를 쏘아준 후 조립하면 된다. 준비물'나무이야기(namuiyagi.com)'의 '등받이의자-1025'(14만 8000원), 본드, 끌, 드라이버, 스테인(라임워시, 라임그린, 향나무, 빈티지 와인, 오일) 붓, 헝겊, 무광 바니쉬HOW TO MAKE Ⅰ01 다리-상판 연결하기 다리를 조립한 후 등받이와 일체형인 상판을 얹고 피스로 조립한다. 피스는 사선으로 박히도록 구멍이 나 있기에 외부로는 보이지 않는다. 구멍 속으로 피스를 넣고 전동공구나 십자드라이버를 이용해 각 부품을 연결해주면 간단히 의자 형태가 된다. 02 의자에 색깔 입히기내추럴 감각이 살아나는 의자를 원한다면, 스테인을 묽게 칠하고 밋밋하지 않게 산뜻한 의자를 원하면 두 가지 이상의 색상을 쓸 수 있다. 내추럴한 느낌이 들도록 등받이와 다리는 화이트로, 앉는 부분은 투명색으로 칠해보자. 먼저 등받이와 다리에 칠할 듀파 라임워시 스테인을 준비한다. 라임워시 스테인은 백색을 띠며 자신의 취향에 따라 색상을 선택할 수 있다. 물을 섞은 스테인을 가볍게 칠하고 어느 정도 마르면 다시 한 번 더 가볍게 칠한다. 가볍게 칠하기 위해서 스테인에 물이 든 스프레이를 2~3번 뿌려준다. 물을 섞지 않을 경우는 한 번만 칠해주면 된다. 나뭇결이 살아있을 정도로 칠하고 두꺼워지지 않도록 주의한다. 이때 보다 옅은 색상을 연출해 최대한 나뭇결을 살리고 싶다면 물을 더 많이 혼합하거나 손에 힘을 빼고 슬슬 칠해주자. 03 나뭇결 살리기 1의자 앉는 부분은 본덱스 오일 스테인(향나무 738)으로 자연스러움을 살려보자. 스테인을 묽게 칠해 나뭇결을 한층 돋보이게 하는 방법은 붓이 아닌 헝겊을 이용하는 것. 헝겊에 오일 스테인을 묻힌 후 손끝에 약간의 힘을 실어 쓱쓱 문지른다. 04 나뭇결 살리기 2나뭇결이 많이 보이거나 옹이가 있는 부분은 다른 색의 스테인으로 몇 번 더 색을 덧입혀주면 한 가지 색보다 더 멋스러운 모양이 나온다(사진은 본덱스 수용성 스테인 라임그린과 스테인 착색제 빈티지 와인). 나무를 뒤집어 안쪽을 제외한 테두리 부분까지 꼼꼼하게 칠한다.Tip페인트와 스테인, 차이가 뭘까?페인트는 도료塗料로 색을 입히는 도구이고, 스테인은 착색제로 재료에 색을 먹이는 도구이다. 나무는 액체를 매우 잘 흡수하는 성질을 가지고 있어 스테인을 바르면 최소 1㎜에서 최고 8㎜까지 나무 속으로 스며든다. 나무를 습기나 곰팡이로부터 보호하고 나무의 호흡을 도움으로써 나무 원래의 성질을 그대로 유지하도록 도와준다. 또한 냄새가 없고 마감작업을 깔끔하게 할 수 있는 것도 스테인의 장점.HOW TO MAKE Ⅱ05 페인팅 완성하기등받이 부분을 라임워시 스테인으로 한 번 더 칠한 후 완전히 건조시킨다. 충분히 건조시켜야 원하는 색상이 나오며 샌딩 작업이 쉽다.06 샌딩 작업(사포질)라임워시 스테인을 칠한 부분을 가볍게 샌딩 작업하면 나뭇결이 자연스럽게 드러난다(사진에서 등받이 가로 부분이 샌딩한 후, 세로 부분이 샌딩 하기 전). 07 샌딩 완성샌딩 결과에 따라 제품의 완성도가 달라진다는 것을 명심하고 열심히 해보자. 08 바니쉬로 마무리! 무광 바니쉬에 약간의 물을 섞은 후 2번 칠해준다. Tip쓱싹~쓱싹~ 올바른 샌딩의 법칙!나뭇결이 자연스럽게 드러나도록 하기 위해 페인트가 완전히 건조되었을 때 사포로 샌딩 작업을 한다. 이때 거친 질감을 원하느냐 고운 질감을 원하느냐에 따라 사포 입자의 굵기를 선택할 수 있다. 숫자가 작을수록 거친 사포. D.I.Y.용으로는 120방에서 220방 사이의 사포를 주로 사용한다. 가루가 많이 발생하므로 실외에서 하는 것이 좋고 작업 후 먼지는 물기 짠 걸레로 닦아준다.
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[HAPPY D.I.Y. LIFE] 손쉽게 뚝딱! 반제품으로 완성하는 등받이 의자 만들기
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【NEWS】 목구조물 흰개미 피해 막으려면 3월 말 방제 적기
- 흰개미 피해 목재와 결혼비행을 위해 목재 밖으로 나온 흰개미 무리 국립산림과학원, 흰개미 생태 분석을 통해 조기 방제 시기 발표기후변화로 고온다습한 환경의 흰개미 등 방제기술 보급 최근 기후변화로 한반도의 기온이 상승하면서 고온다습한 환경을 좋아하는 흰개미의 개체수도 급격히 증가해 목재 구조물의 안전을 위협하고 있다. 산림청 국립산림과학원은 “흰개미 결혼비행이 3월 말부터 시작된다”며 “짝짓기를 위해 흰개미가 목재 밖으로 나오는 이 기간이 목조건물 피해를 막기 위한 조기 진단 및 방제의 적기”라고 밝혔다.흰개미는 목구조물의 재료인 목재의 주성분인 셀룰로오스 성분을 섭취하며 종족을 번식 및 유지하는 곤충의 일종으로 나무구멍으로 침투해 안쪽에서부터 목조 건물을 갉아먹어 ‘목조문화재의 저승사자’라 불린다. 국내에서 발견되는 흰개미는 전국에 분포하는 일본흰개미(Reticulitermes speretus Kolbe)와 금강유역을 중심으로 분포하는 칸몬흰개미(Reticulitermes kanmonensis Takematsu)가 있고, 날씨가 따뜻해지면 흰개미가 활동을 시작해 번식한다. 3∼6월 발견하기 쉬운 날개가 있는 흰개미(왼쪽; 실제현장, 오른쪽;확대 흰개미) 남부지역에선 빠르면 3월 말부터 흰개미가 짝짓기를 위한 결혼비행을 시작하며, 경기·강원지역은 6월까지도 이뤄지므로 보다 효율적인 방제를 위해서는 번식하기 전인 이른 봄에 열화진단 및 안전진단을 실시하여 유지관리 및 예방처리를 시작해야 한다.국립산림과학원은 그동안 흰개미 피해로부터 목구조물의 안전을 지키기 위해 흰개미 방제를 위한 목재용 유제와 흰개미 방제용 트랩 기술을 개발하고 목조건축물의 흰개미 방어체계를 위해 지속적인 연구를 진행하고 있으며, 기술이전을 통해 신기술이 현장에 보급되도록 힘써왔다. 목재에 피해를 주고 있는 일본흰개미의 병정개미(왼쪽)와 일개미(오른쪽) 2017년도 ‘세계방역대회(FAOPMA)’, ‘2018 서울한옥박람회’에 전시되어 호평을 받은 바 있는 흰개미 방제법은 국립산림과학원 목재가공과 목재보존실에서 개발한 ‘시스템적인 흰개미 방어 체계 구축’의 일환으로 직각삼각형의 형태로 목구조물에 이질감 없이 부착·설치해 흰개미를 유인하고 흰개미가 좋아하는 수분 상태를 장기간 유지할 수 있는 방식으로, 국내기업에서 기술이전을 받아 상품화했다.국립산림과학원 목재가공연구과 손동원 과장은 “목구조물의 안전을 위해서는 정기적인 피해 진단을 통해서 흰개미 피해를 조기에 발견하는 것이 중요하다”며, “앞으로도 흰개미 피해 발견을 위한 진단 방법과 방제법 등을 지속적으로 홍보하고 관련 연구를 해나갈 계획”이라고 전했다. 흰개미 방제용 트랩 외형(왼쪽) 및 시판용 흰개미 방제용 트랩 “캐치맨트랩”(오른쪽) 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr
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【NEWS】 목구조물 흰개미 피해 막으려면 3월 말 방제 적기
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【NEWS & ISSUE】 목조건물 안전 위협하는흰개미, 결혼비행하는 번식기에 퇴치
- 흰개미 방어 체계 산림청 국립산림과학원은 “흰개미 번식이 3월 말부터 시작된다”면서, “결혼비행을 위해 목재 밖으로 나오는 이 기간이 목조건물 피해를 막기 위한 조기 진단의 적기”라고 밝혔다. 결혼비행을 위해 밖으로 나오는 흰개미 흰개미는 번식시기에 ‘결혼비행’을 위해 날개를 달고 목재 안에서 밖으로 나오는데, 이 시기에 목조건물에 흰개미가 살고 있는지를 쉽게 확인할 수 있다. 날개가 달린 일본 흰개미 국내에서 발견되는 흰개미는 전국에 분포하는 일본흰개미(Reticulitermes speretus Kolbe)와 금강유역을 중심으로 분포하는 칸몬흰개미(Reticulitermes kanmonensis Takematsu)가 있다.남부지역에선 빠르면 3월 말부터 흰개미가 결혼비행을 시작하며, 경기·강원지역은 6월까지 이뤄진다. *흰개미_목조건물의 뼈대인 목재의 주성분인 셀룰로오스 성분을 섭취하며 종족을 번식 및 유지하는 해충의 일종*결혼비행_흰개미가 종족번식을 위해 몸체를 흑갈색으로 바꾸며, 길이가 같은 두 쌍의 날개가 생기면 공중에서 짧은 시간 비행하며 짝짓기를 하는 행위 흰개미 피해 목재 흰개미는 나무구멍으로 침투해 안쪽에서부터 목조건물을 갉아먹어 ‘목조문화재의 저승사자’라 불린다.최근 기후변화로 한반도의 기온이 상승하면서 고온다습한 환경을 좋아하는 흰개미의 개체수도 급격히 증가해 목재구조물의 안전을 위협하고 있다.국립산림과학원은 그동안 흰개미 피해로부터 목구조물의 안전을 지키기 위해 흰개미 방제용 시트와 트랩 기술을 개발하고 시스템적 흰개미 방어체계를 구축했으며, 기술이전을 통해 신기술이 현장에 보급되도록 힘써왔다. 목재가공연구과 손동원 과장 “흰개미에 의한 피해를 예방하기 위해서는 정기적인 피해 진단을 통해서 피해를 조기에 발견하는 것이 중요하다. 앞으로도 흰개미 피해 발견을 위한 진단 방법과 방제법을 홍보하고 관련 연구를 지속적으로 해나갈 계획이다.” 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr
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【NEWS & ISSUE】 목조건물 안전 위협하는흰개미, 결혼비행하는 번식기에 퇴치
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락고재 안영환의 한옥 예찬 _ “한옥은 명품입니다”
- 4년 전 내로라하는 20명의 독일 건축가들이 락고재에 묵은 적이 있었다. 그들은 각국을 돌며 세계의 건축을 탐색하는 이들이었다. 별채에서 한창 대화를 나누던 그들은 나를 중심으로 빙둘러 앉으며 물었다. "도대체 왜 이렇게 편안한 걸까요?"그 푸른 눈들을 만나기 전까지 나는 한국인의 DNA에 한옥을 편하게 여기는 특유의 정서가 있는 줄 알았다. 그런데 그 게 아닌 듯했다. 그 후로 한옥의 매력에 더 깊이 빠져들었다. - 안영환글 박지혜 기자 사진 백희정 기자 취재협조 ㈜락고재 054-857-3410 www.rkj.co.kr 안동 하회마을에는 민박 대신 호텔이라는 수식어를 붙인 한옥 숙박업소가 있다. 바로 락고재갪古齋. 그만큼 콘텐츠와 서비스에 자신 있다는 뜻이다. 락고재가 국외에까지 이름을 알린 것은 2003년 서울 북촌 한옥마을 락고재를 개방하면서부터다. 당시만 해도 서울 한복판에서 한옥을 구경하는 일은 특별할 것도 내세울 것도 없었다. 한옥에서 자보고 체험하기 위해 일부러 시간을 내고 많은 비용을 들이게 될 줄도 몰랐다. 그러나 지금은 20만~30만 원 호텔에 버금가는 숙박료를 지불하고 한옥에서 휴식한다. 뒤안길에 쓸쓸하던 한옥이 고급 호텔 못지않은 대접을 받게 됐다.한옥을 브랜드화하고 가치를 격상시키는 데 락고재는 톡톡히 제 몫을 했다. 그리고 그것을 이끈 장본인은 안영환(54세) 락고재 대표다. 건축 기술 전수를 통해 한옥을 계승하는 이가 있는가 하면 안 대표처럼 한옥을 상업화함으로써 한옥의 가치를 국내외에 퍼뜨리는 이가 있다. 그는 한옥과 대중이 서로 만날 수 있게 이어주는 다리 역할을 한다."한옥에 대한 관심은 20년 전 서울 마포 구옥 철거 현장에서 시작됐어요. 보통 집도 아닌 마포 황부자가 살던 집이었어요. 그 집은 추위를 견디기 위해 기존 마감 위에 겹겹이 외피를 감싸고 있었는데 철거하다 보니 한옥 뼈대가 드러났어요. 그 선線에 반한거지요."안 대표는 그렇게 한옥을 그의 사업 영역 안으로 가져왔다. 1994년 고택체험여행 상품을 개발했고 2003년 한옥 숙박업을 경영하기 시작했으며 한옥을 지어 한정식당을 열었다. 지난해 목재가공유통업을 시작해 한옥 건축 분야에까지 발을 넓히고, 올해 3월에는 안동 한옥학교를 열었다. 끊임없이 한옥에 노크하다안 대표는 그의 한옥 이야기를 술술 풀어놓는다."서울 락고재를 계획할 당시 한옥의 현대화에 대해 고민했어요. 예전 진단학회 근거지였던 130년 된 한옥을 리모델링하면서 한옥의 단점인 욕실 사용의 불편함을 해결했어요. 바로 한옥 방 수납공간인 반침을 개조해 현대식 욕실을 넣은 거지요."그리고 두 번째 시도는 서울 명동 콘크리트 건물 위에 한옥을 올린 것. 한정식당 진사댁은 도심에서 그것도 비좁은 골목 안에 한옥이 들어섰다는 것만으로 사람들의 입에 오르내리는 명물이 됐다. 3층 콘크리트 건물을 3층만 헐고 2층 위에 30평 한옥을 개축한 것인데 한옥을 올린 후 무려 매출이 3배나 뛰었다고 한다. 예약도 3층 한옥부터 마감된단다.한옥 식당은 음식 값을 아래층보다 더 비싸게 받는데도 이처럼 더 선호되는 것은 맛도 맛이지만 사람들이 한옥을 좋아해서 그런 것 같다고 안 대표는 말한다. 그리고 하회마을 락고재다. 경북 안동 풍천면 하회리에 위치한 하회마을은 조선시대 주거문화와 마을 모습을 잘 보존하고 있어 중요민속문화재 122호로 지정됐고 지난해에는 유네스코 세계문화유산으로 등재된 귀중한 민속자료다. 마을에 속한 것을 마음대로 고치거나 훼손할 수 없다. 그런데 안동 락고재가 리모델링이 아닌 신축한 한옥이라니 놀랍다. 다르게 표현하면, 조선시대 한옥을 제대로 재현했다는 소리다.2년 전문을 연안동 락고재는 건축허가에 꽤 많은 노력을 들였다. 문화재청심의 통과가 쉬운 일이 아니기 때문이다. 조선후기 가옥 형태를 따른다는 조건으로 심의를 거쳤고 그 대신 편리한 현대 주거양식에 맞춰 내부 길이를 칸당 30㎝ 늘이고 서울 락고재처럼 욕실을 방 안에 드리되 욕조를 설치한 보다 넓은 욕실로 만들었다. 애초 초가를 계획한 건 아니었다. 하회마을 가옥 배치 상 마을 입구에 초가가 늘어서 있는 전통을 따라야 했기에 선택의 여지가 없었다. 사실 사람들은 한옥을 짓는다 하면 기와집을 지으려 하지 초가를 지으려 하지 않는다. 그 이유 중 하나는 해마다 지붕을 교체하는 불편이 따르기 때문이다. 짚으로 이엉을 엮어 지붕을 덮는데 요즘은 이엉 엮는 일도 어려워졌다. 기술자가 귀할 뿐 아니라 현재 보편화된 개량종 벼는 길이가 짧아 지붕 재료로 쓸 수 없다는 것. 재래종도 기계로 베면 길이가 짧아지므로 낫으로 베야 한다.안대표가 문화재마을에 건물을 신축할 수 있었던데는 내력이 있었다."하회마을은 600여 년 전 류운룡·성룡 형제 대代부터 번창한 풍산류씨 씨족마을인데 그 전에 우리 선조인 광주 안씨가 이곳에 일가를 이뤘다고 해요. 그리고 우연히 문서를 살피다 고조할아버지께서 조선 선조 때 재상 류성룡을 향사한 서원인 병산서원屛山書院원장을 지낸 사실을 알게 됐어요. 문화재청 심사위원들이 이러한 사실을 참작해 어렵사리 건축 허가를 받을 수 있었어요. 그런 역사적 사실이 뒷받침되지 않았으면 어려웠을 거예요."류성룡의 12대 손이자 탤런트 류시원의 아버지 류선우 씨와 친분을 쌓은 안 대표는 류 씨의 하회마을 집 담연재를 고택체험여행의 중심으로 삼기도 했다.그의 한옥사업 네번째시도는 전통누각의 현대화다. "한옥은 처마가 길게 뻗어 나와 200평 대지에 건폐율 20%만 넘어가면 답답해 보여 실내가 좁아지게 된다"는 안 대표는 개방감 넘치는 한옥 공간을 고민하다 누각을 떠올렸다. 기둥을 복층으로 세우고 1, 2층에 유리 접이문을 달아 누각의 느낌을 살리면서 현대 공간의 편리함을 접목했다. 한옥 보급 확대를 위한 안동 한옥학교"지난 18년 동안은 한옥 사업을 위한 준비 기간인 것 같아요. 이제부터 시작이에요"라는 안 대표는 지난해 목재가공유통 사업을 등록하고 본격적으로 한옥 건축에 뛰어들었다. 현재 12명이 교육 받고 있는 락고재 부설 안동한옥학교는 한옥의 저변 확대라는 대의적 명분도 있고 한옥 건축현장 인력 공급에 유연하게 대처하기 위한 목적도 있다. 다른 한옥학교에 비해 교육기간이 6개월로 긴 편인데 과정을 수료하면 3개월 인턴 과정을 제공한다."한옥 한 채 지으려면 평당 1,000만 원 내외 부릅니다. 일반 주택의 두 배 혹은 그 이상이지요. 한옥이 널리 보급되기 위해선 건축비를 내려야 하는데 기계 가공과 모듈화도 한 방법이겠으나 인건비가 비싸다는 점도 무시 못해요. 그래서 인력 양성 사업을 시작하게 됐습니다. 교육생들은 수료 후 인턴십의 특전을 얻게 돼 한옥 현장에 투입됩니다. 인턴 목수는 경험을 쌓을 수 있어 좋고 공급자와 건축주는 인건비를 낮출 수 있어 서로 윈-윈 할 수 있습니다."문화재 관리국 수리 기능자(대목수) 제 3053호이자 건축목공기능사, 전통한옥시공기술자인 황칠봉 씨가 락고재의 한옥 교육 및 건축을 총괄한다. 일주일에 5일 진행되므로 1개월 50만 원의 교육비는 거의 숙식비로 들어가는 셈이다.안 대표의 한옥 사업은 그 끝을 말할 수 없을 것 같다. 올해도 벌써 알려진 곳만 두 곳 착공 준비 중이다. 그 중 하나가 하회마을 외곽 상업지구에 조성할 한옥 호텔. 2700평 부지에ㅁ ㄷ 등 다양한 형태의 초가와 기와집을 조화롭게 건축할 예정으로 두바이 칠성급 호텔 못지않은 고급콘텐츠를 담을 예정이다. 타 문화권 고객을 배려해 거실만큼은 입식, 최첨단 시스템을 적용할 방침이다. * 풀어내기에 그리 만만치 않은 한옥이라는 한 가지 테마로 락고재라는 성을 이룬 그에게, 성공비결이 뭐냐고 물었다. " 맨땅에 헤딩하라."일초의 주춤거림도 없이 단호하게 말해 귀가 쫑긋 솟는 줄 알았다."노매드Nomad(유목민) 정신이 나를 긍정으로 이끄는 힘이에요. 이것저것 재지 않고 거칠 것 없이 일을 진행하다 보니 성공했다 소리 듣게 된 거지요."그의 호號는 몽중夢中이다. 도를 닦던 몽중이라는 호를 가진 선배가 "너야말로 드리머Dreamer"라며 물려준 이름. 호가 그를 대변하는 듯 그는 꿈을 말하는 데도 주저없다. 한옥콘도를 세우는 것이 앞으로 이룰 꿈이다."한옥이야말로 명품 관광산업입니다"라고 재차 강조한 몽중 안영환의 단호한 목소리에서 전통은 지키는 것을 넘어 퍼뜨릴 때 그 가치가 빛을 발함을 새삼 느낀다.
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락고재 안영환의 한옥 예찬 _ “한옥은 명품입니다”