월간 전원주택라이프

유해물질 저감하는 친환경 마감재 천연 흙을 주원료로 아토피 원인인 폼알데하이드 등 유해물질 저감 기능이 뛰어난 친환경 기능성 벽재 'Z:IN ECO 공기를 살리는 숨타일'이다.내부에 미세 기공이 균일하게 형성돼 있어 10㎡당 약 1L의 수분을 흡수·방출할 정도로 습도 조절 기능이 우수하며 화장실, 음식물 쓰레기 등의 생활 악취 감소에도 효과적이다. 일본 건자재시험센터 테스트에서 흡습량 100g/㎡, 방습량 80g/㎡ 이상 최고 등급 성능을 인정받는 등 기존 시장을 주도했던 일본산 수입 제품과 대비해 우수한 품질을 확보했으며 가격도 10% 이상 저렴하다.'공기를 살리는 숨타일'과 같은 친환경 기능성 벽재는 이미 일본, 유럽 등에서 효과를 인정받아 폭넓게 사용되고 있으며 우리나라에서도 아파트, 공동주택 등 주거 공간을 비롯해 병원, 학교 등에서 수요가 증가하고 있다. 특히 12월부터 신축 및 리모델링 주택에 흡방습, 항곰팡이 성능 등을 권장하는 '청정건강주택 건설기준'이 적용되면서 곰팡이, 진드기 등의 피해를 현격히 줄일 수 있는 친환경 기능성 벽재의 사용이 급증할 것으로 예상된다.LG하우시스 장식재사업부장 배동호 상무는 " '공기를 살리는 숨타일'은 하루 중 80% 이상을 실내에서 생활하는 현대인들이 좀 더 건강하고 쾌적한 환경에서 살 수 있도록 도와주는 자연 소재 벽재로 시장 트렌드에 발맞춰 매출이 급성장할 것"이라고 말했다.한편, LG하우시스는 올 한 해 동안 광촉매 기능을 포함한 '공기를 살리는 벽지'를 비롯해 창문을 열지 않고도 환기가 되는 '공기를 살리는 자동 환기창', 옥수수 주원료 천연 소재 마루 '공기를 살리는 지아마루' 등의 제품을 출시한 바 있다. 정리 홍정기 기자 자료제공 LG하우시스 Z:IN 문의 080-005-4000 www.z-in.com

녹색 바람이 건설업계에 거세게 불고 있다. 정부가 2025년부터 신축 건물에 한해 '제로에너지'를 의무화할 예정이라고 밝히자 대형 건설사들은 너나 할 것 없이 에너지 절감 주택 개발에 여념이 없는 모습이다. 지난해 오픈한 삼성물산의 '그린투모로우Green Tomorrow'주택은 68가지 에너지 절감 관련 기술 및 시스템을 적용하고 국내 건물 최초로 LEED 최고 등급을 획득했다는 점에서 주목된다.글 한송이 기자 사진제공 및 자료협조 삼성물산 손수근 과장 02-2145-6439 경기도 용인시 동백지구 내 지어진 그린투모로우는 에너지를 100% 자급자족하는 건축물이다. 삼성물산에서 자체 개발한 친환경 자재 및 기술을 적용하고 태양광, 풍력발전 등 신재생에너지 설비를 대거도입했다. 지난해 에너지관리공단에서 지은 과천 제로에너지하우스에 이은 공식적으로 두 번째 제로에너지하우스다.400.0㎡(121.2평) 단층으로 지어진 이 건물은 우선 내부로 자연광을 최대한 끌어들이도록 향을 배치했다. 고성능 단열재를 설치한 벽체와 창호는 기밀성을 높여 난방비를 절감한다. 또한 효율이 높은 가전기기 및 전기 설비를 적용해 기존 주택 대비 전력 소비를 약 56% 줄였다. 나머지 44%는 태양광 발전 등 신재생에너지 설비로 대체해 화석에너지 사용을 제로화했다.그린투모로우는 지난 2009년 9월 29일 국내 최초로 미국 그린빌딩협의회가 주관하는 친환경건축물인증제도 'LEED'최고 등급인 플래티넘 인증을 획득함으로써 그 성능을 입증받았다. ▲ 패시브 디자인 ▲ 친환경 인테리어 ▲ Retrofit 디자인 ▲ 에너지 시뮬레이션 ▲ LCCO₂평가 등이 인증 항목이다. 패시브 디자인 건물 계획 단계부터 대지의 특성 및 기후환경에 대한 이해를 통해 자연 에너지 활용도를 높이고 에너지 사용량을 최소화하는 디자인. 건물의 배치, 열성능, 자연채광, 자연환기 등을 고려해 건물 에너지 부하를 저감한다.친환경 인테리어 외부 자연을 있는 그대로 살리며 최대한 실내로 끌어들이고자 했다. 외장재, 실내 마감재, 가구, 소품은 모두 재사용, 재활용, 빠른 생장주기 자재, 친환경 자재를 사용했다.Retrofit 디자인 운영단계 성능 개선을 위해 건축, 기계, 전기 요소의 유지관리 및 교체가 용이하도록 고려한 디자인 기법.에너지 시뮬레이션 이 프로그램은 건물의 형태, 특성에 따라 냉난방 부하를 분석하고 건물 외피나 설비시스템을 최적화해 건물 에너지 성능을 향상시킨다. 요소기술의 최적 적용안 도출과 객관적 성능 검토를 위해 설계안과 표준모델(국내 법규 기준)의 에너지 소비량을 비교한다.LCCO₂평가 건물의 시공, 운영, 폐기 등 전 과정에 걸쳐 투입된 에너지 사용량에 따른 CO₂배출량을 원단위로 환산해 평가한다. 설계 단계에서 건물 LCCO₂평가를 통해 CO₂저감을 위한 대안 제시가 가능하다. 삼성물산 관계자는 "국내 친환경 건축 기술 발전을 위해 9개월의 공사기간과 완공 후 수집한 친환경 건축에 대한 실측 데이터와 노하우를 업계 및 학계 등에 공개할 예정"이라며 일반 주택대비 상승한 건축비에 대해서는 "향후 기술 효율성 제고와 단가하락, 본격적 친환경 주택 시장이 형성될 경우 2015년까지 일반주택 공사비의 10% 상승 범위 내에서 시공 가능할 것"이라고 밝혔다. 그린투모로우 A부터 Z까지! 최대한 끌어올린 단열, 환기 성능그린투모로우는 값비싼 최첨단 기술 도입에만 치중하지 않았다. 우리 주변에서 얻을 수 있는 자연의 에너지를 실상에서 이용할 수 있도록 설계한 것이 핵심 포인트. 특히 태양 빛과 열을 최대한 활용해 에너지 사용을 대폭 절감했다. 이를 위해 향을 정남향으로 배치하고 집은 좌우로 긴 장방형 구조로 설계했다. 복도 천장에도 창문을 내고 빛을 반사시켜 내부를 비추는 광덕트를 집 안 곳곳에 설치해 조명으로 활용한다.내부로 들어온 빛과 열 역시 치밀하게 설계된 고단열 자재 및 기술을 통해 주요 에너지원으로 활용된다. 단열재로 적용된 진공단열보드는 가정용 냉장고 단열을 위해 개발된 것으로 기존 단열재에 비해 성능이 뛰어나다. 창호는 3중창을 시공하고 현관에는 이중 외피 시스템을 적용해 빠져나가는 열을 최소화시켰다. 이중 외피 시스템 두 개의 유리 사이에 설치한 블라인드로 실내 유입 일사를 차단하고 외피 사이 중공 층을 외부와의 완충공간으로 활용해 단열성능과 환기성능을 향상시킨다.슈퍼 단열(진공 단열 보드, 에어로젤) 진공 단열 보드는 단열재료(심재)를 외피로 봉합하고 진공상태로 유지해 두께가 얇으며 열전달 차단 성능을 개선한 단열재다. 에어로젤은 나노 사이즈의 이산화규소를 실로 성형한 고체 상태 입자로 가볍고 단열 성능이 우수하다.* 열전도율 : 진공단열보드(0.0045W/mK), 에어로젤(0.015W/mK)에어 플로우 윈도우 시스템 창호 주변 여름철 일사로 데워진 공기나 겨울철 차가운 공기를 외부로 배출시키는 시스템. 온도 센서에 연결된 전동 블라인드와 배기팬을 가동해 냉난방에너지를 저감시키고 온열 쾌적성을 향상 시킨 설비형 이중외피다.열회수형 환기장치 낸낭방 시 환기에 의한 에너지 손실을 줄이기 위해 실온에 가깝게 외기를 도입하는 장치. 회전형 열교환 타입으로 열회수율은 약 87%이며 CO₂센서에 의한 실내공기질 관리를 실시한다.자연 환기 맞통풍이 가능하도록 실과 창호를 배치해 자연환기를 최대한 이용한다. 실내 쾌적성을 높이고 냉방부하 저감을 기대할 수 있다.* 전체 창호면적 대비 개폐 창호면적 약 36% 바닥면적 대비 개폐 창호면적 약 8.6% 에너지 자급자족 설비 및 시스템에너지 손실을 줄이는 대표적 시스템은 직류전원(DC) 배전 기술이다. 교류전원을 직류전원으로 변환하는 과정을 생략해 손실 에너지를 최소화한다. LED 조명등전기기구와단열욕조, 절수형양변기는효율적에너지 사용을 가능케 한다. 궁극적으로는 신재생에너지가 그린투모로우 내 이용되는 에너지의 대부분을 생산한다. 지붕형 태양광 발전(BIPV), 블라인드형 태양광 발전, 염료감응형 태양광 발전 등을 설치했고 소형풍력발전기는 야간에 태양광 발전을 대체한다. 연간 약 2MWh의 집열이 가능한 태양열 급탕설비는 연중 온수를 공급하고 지열시스템이 건물의 냉난방을 맡는다. 직류(DC) LED 조명기구 연색성이 좋은 고효율 LED 광원과 광손실이 최소화된 등기구를 적용했다. 직류용 LED 드라이버를 사용해 교류용 드라이버에서 생기는 교류/직류 변환 손실을 제거하고 에너지 효율을 향상시킨다.직류(DC) 구내배전 시스템 건물에 직류 전원을 직접 공급하는 기술로 발전에서 배전까지 직교류 변환 횟수를 줄여 전력 손실을 저감한다. 가전제품, LED 조명 및 각종 설비기기 등에 적용시 효율이 향상된다.* 정격 전압 300V, 시설 용량 25kW(n+1)블라인드형 태양광 발전 태양전지를 블라인드 형태로 만들어 전력 생산과 일사 차단 기능을 한다.* 용량 : 100Wp, 다결정 실리콘 반도체 타입.염료감응형 태양광 발전 유리에 광감응 염료를 넣어 제작한 태양전지. 가시성이 있어 외부 조망이 가능하고 흐린 날, 직사광선이 비치지 않는 곳, 인공조명으로도 전기를 생산할 수 있다는 장점이 있다.저온 바닥난방 45℃ 이하 온수로 바닥을 데우는 저온 난방 기술로써 재생 에너지인 지열 히트펌프를 연계한 것이 특징. 코일배관을 조밀하게 배치해 발열 효율을 향상시키고 난방 에너지를 절감한다.구내 배전용 리튬이온 전지 태양광 발전 시 잉여전력을 충전하고 발전이 되지 않을 때 전원 공급이 가능한 축전지다. 동일 용량의 납축전지 대비 소형이며 친환경적이다.지열 이용 도로 융설 시스템 도로나 보도에 방열관을 매설해 지열(15℃)을 이용하거나 지열 히트펌프에서 생산된 온수(45℃)를 방열관에 통과시켜 도로 표면에 열을 공급한다. 강설 시 눈을 녹이고 결빙을 방지한다.* 3RT, 150m 천공 친환경 자재로 그린홈 최적화에너지 절감과 함께 제로에너지하우스에서 중시되는 것이 탄소 감축이다. 그린투모로우에는 폐목재와 대나무, 코르크 등 생장 주기가 짧은 친환경 자재로 만든 가구를 배치했고 우수와 오폐수를 정수해 각종 용수로 활용한다. 마감재도 전부 이산화탄소 발생을 막는 것으로 시공했다. 6가크롬 저감 콘크리트와 기존 아연도 강판제 덕트 대비 이산화탄소 발생량을 75%까지 줄인 AL코팅 골판지 덕트, 바이오 융합 마감재 등이 그 예다. 패키지 중수처리 시스템 생활하수를 외부 순환식 MBR(Membrane Bio Reactor) 시스템으로 처리해 화장실 용수, 청소 용수로 재이용하는 시스템. 자동화해 운전이 용이하고 유지 관리비가 저렴하며 처리 효율 향상을 위해 고효율 멤브레인(막)을 적용했다. 악취, 소음, 해충 등 유해 환경을 차단한다.* 처리 용량 : 1ton/day골판지 알루미늄 코팅 덕트 골판지 파형의 중공구조로 기계적 강도와 단열 성능을 확보하고, 덕트 내외부의 얇은 알루미늄 코팅으로 습기를 차단한다. 보온재로 시공한 아연도 강판 덕트 대비 배출되는 CO₂를 감축한다.6가크롬 저감 콘크리트 LCD 폐유리 재활용 시멘트를 사용해 환경에 유해한 6가크롬 농도를 낮춘 콘크리트.* 시멘트 공장 생산 실험 시 LCD(1.5%) 첨가에 의해 6가크롬 농도를 9~13mg/㎏에서 최소 6.5mg/㎏으로 감소시켰다.바이오기술 융합 마감재 콩, 옥수수, 식물성 기름 등 생물자원을 원료로 하고, 효소 등 바이오 공정기술을 이용한 친환경 마감재다. 제조 시 필요한 화석원료를 저감하고 외부 대기환경으로 CO₂방출을 줄인다.습도조절 마감재 미세 다공의 흡습과 방습 기능으로 실내 습도를 조절한다. 표면 결로를 방지하고 유해가스 흡착 성능이 우수하다.* 흡습량 : 203.1g/㎡, 방습량 : 198.9g/㎡

디톡스 다이어트, 디톡스 화이트닝, 디톡스 요리 등 몸속의 독소를 빼내는 갖가지 방법이 소개되고 있다. 디톡스 건강법은 몸 안의 독소를 약물이나 수술을 통하지 않고 치료하는 자연 요법이라고 한다.새로 장만한 집이 건강해야 우리 몸도 건강해질 수 있는 건 당연한 이치. 포름알데히드를 뿜어내는 가구와 마감재, 유해가스로 오염된 주방, 곰팡이와 박테리아가 살고 있는 욕실을 해독하는 것. 조금 까다롭지만 가족의 건강을 위해 지켜야 할 것들이다. 다이어트를 하듯, 피부를 가꾸듯, 이제 집을 해독하는 데 관심을 가져보기 바란다. 정리 편집부 자료제공 성원BNT 1833-9899 www.seongwonbnt.com디톡스홈을 위한 친환경 마감재 ‘새집엔’새집증후군으로 아토피성피부염과 천식을 앓는 환자의 비율이 점차 늘어나고 있다. 새 집 마련에 마음이 부풀기에 앞서 새집증후군은 어떻게 할지 하는 걱정이 앞선다. 집뿐만 아니라 많은 시간을 보내는 학교나 사무실 등도 여기에서 예외는 아니다. 새집증후군은 건축자재에서 발생하는 오염물질이 주원인으로 꼽힌다. 이에 따라 친환경 건축 마감재에 대한 관심이 고조되고 있다. 새집에 입주한 후, 온몸에 붉은 반점이 나고 비염, 아토피성피부염, 두드러기, 천식, 심한 두통, 기관지염 등 각종 질병에 시달린다면 ‘새집증후군(Sick House Syndrome)’을 의심해 봐야 한다. 새집증후군은 집이나 건물에 사용하는 건축자재나 벽지에서 나오는 유해물질로 트리에틸렌, 벤젠, 포름알데히드와 같은 유해물질을 사람이 호흡하는 과정에서 발생되는 이상 증상이다. 이상 증상에는 두통, 피로감, 호흡곤란, 알레르기 비염, 눈의 자극감, 아토피 피부염을 유발시키거나 악화시키는 증상이 있다.친환경 집을 위한 작은 실천새집증후군을 방지하는 방법 중 첫째는 환기. 환기는 꾸준히 하루에 3회 1~2시간 정도 하는 게 가장 좋지만, 미세먼지나 황사가 많은 날은 피하는 게 좋다. 두 번째는 베이크 아웃(Bake-out). 방법은 우선 바깥으로 통하는 문과 창문을 모두 닫는다. 오염물질이 많이 빠져나올 수 있도록 실내에 있는 수납가구의 문과 서랍을 전부 연다. 가구에 종이나 비닐이 씌워진 경우에는 벗겨낸다. 그리고 실내 온도를 35∼40℃ 정도로 올려 6∼10시간을 유지한다. 그다음 문과 창문을 모두 열어 1∼2시간 정도 환기시킨다. 이렇게 난방과 환기를 3∼5번 정도 반복한다. 또 다른 방법으로는 실내 온도를 35∼40℃로 맞춘 후 72시간을 그대로 두었다가 5시간 동안 환기시킨다. 이렇게 하면 실내의 오염물질이 현저하게 줄어든다. 주의할 점은 실내 온도를 올릴 때 난방시스템이 과열되지 않도록 해야 한다. 또 베이크 아웃을 하는 동안 실내에 노인이나 어린이, 임산부 등이 출입하지 않도록 한다. 베이크 아웃을 마친 후에도 문과 창문을 자주 열어 계속 환기하는 것이 좋다 만약 이러한 방법으로도 안심할 수 없다면, 만져서 기분 좋고 따뜻한 느낌의 친환경 자연 소재인 규조토를 마감재로 선택하는 것이다. 규조토에 대해 생소한 독자분이 많을 것이다. 규조토는 규(珪), 흙 중의 왕이라 일컬어질 만큼 그 기능과 능력이 우수하다. 기공(공기구멍)이 많다고 알려진 숯보다 5,000배 이상 많은 기공을 갖고 있어, 그 기능과 능력이 뛰어나다. 〈위아래 사진〉 겨울철 결로는 집 안 온도와 실외 온도 차이로 인해 실내에 머물고 있는 수분이 차가운 콘크리트 벽에 붙어 물방울이 맺히는 현상이다. 이러한 습기가 벽지에 가로막혀 통풍이 되지 않고 폐쇄된 공간을 만든다. 또한, 따뜻한 실내 온도와 더불어 최적의 곰팡이 서식 조건을 만든다. 이때 규조토와 일라이트 천연 마감재로 천장과 벽면 전체를 미장하면 실내 공기 중의 수분을 규조토가 흡습하고 습도를 조절해 결로를 방지할 수 있다. 위 사진은 규조토를 현미경으로 확대한 모습. 규조토는 단세포 식물성 플랑크톤인 규조류의 화석으로, 크고 작은 다양한 구멍이 있는 초다공성물질이다. 숯보다 5,000배 이상 초미세 공간 구조를 가진 가벼운 흙이기 때문에 강한 흡착력을 가지며 자신의 부피 절반가량의 수분을 흡수한다. 새집증후군, 규조토 마감재가 대안예로, 담배 냄새가 나는 옷을 규조토 마감재로 처리한 방에 걸어두면, 다음날 담배 냄새가 말끔히 사라진 옷을 입을 수 있다. 앞서 말한 벤젠이나 포름알데히드 같은 유해물질도 효과적으로 흡착, 분해시키는 능력을 갖고 있는 게 이 규조토라는 흙이다. 최근 들어 새집증후군 방지와 개선에 효과가 있는 규조토가 더욱 각광받는 이유는 유해물질이 없는 건축 마감재로 탈취 및 흡착, 분해 기능은 물론 곰팡이와 진드기의 서식을 방지하기 때문이다. 특히 탁월한 단열 성능까지 갖춰 결로 방지뿐만 아니라 새집증후군에도 효과가 좋아 친환경 주택이나 패시브하우스 등에 널리 사용하는 추세이다. 환경부 국립환경과학원 국내 기능성 건축자재 실태 조사 결과에서도 황토와 숯에 비해 규조토가 포름알데히드 흡착 및 습도조절 기능이 월등히 뛰어나다는 것을 확인할 수 있다. 조사 결과에 따르면, 규조토를 원료로 한 제품이 흡착 효율이 92%로 높게 나타난 반면 황토 숯 38%, 숯 75%, 화산석 69%에 그쳤다. 또한 흡습량 39.5~55.7g/㎡, 방습량 31.9~47.2g/㎡로 황토 숯 제품의 흡습량 29.1g/㎡, 방습량26.2g/㎡보다 높은 것으로 조사됐다. 일반적으로 흡착 기능과 흡방습 기능이 높을수록 새집증후군 예방 효과가 크다. 최근 성원 BNT에서 개발한 마감재가 주목받는 이유도 이러한 흡착 및 방습 기능이 높은 규조토와 일라이트를 주성분으로 하고 있기 때문이다. 수많은 기공으로 유해물질(VOC) 흡착 분해 및 조습 기능, 탈취 기능을 갖고 있는 규조토와 돌비늘이라 하여 화장품과 아토피 방지 제품 등에 사용하는 일라이트(견운모)를 주성분으로 한 마감재로 새집증후군과 아토피의 고통에서 벗어나 보자. 일라이트 (Illite)특성1. 물속의 부유물질을 흡착하고 음이온을 띠기 때문에 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발해 물을 깨끗하게 한다.2. 특정 방사성 물질에 대한 흡착/분해 능력이 뛰어나다. 3. 물/토양/대기 중에서 각종 중금속 및 유독가스를 흡착 탈취 분해한다.4. 세포를 활성화시키고, 면역을 증강시킨다. 5. 수중에서 다량의 용존 산소를 발산하며, 물 분자를 활성화한다.6. 일라이트 자체에서 음이온을 다량 발생하며, 40℃에서 93%의 원적외선을 방사한다.7. 바이러스/박테리아/곰팡이 등의 정균 작용을 한다.8. 피부에 묻어있는 각종 중금속/유기물질/독성물질 등을 흡착 분해한다.9. 탄성이 좋고 덩어리지지 않으므로 부착성이 뛰어나다.친환경 마감재 '새집엔’ 으로 쾌적한 실내 환경 만들기 ‘집에 들어서는 순간 쾌적함을 느끼기 위해서는 환기를 자주 시키고, 무엇보다 겨울철 결로와 곰팡이 예방을 위해 깔끔한 ‘청소’가 필수다. 겨울철 건강관리를 위해 더욱 친환경적이고 전문적이지만, 아주 간단하게 바르는 마감재로 시공하는 법을 귀띔한다.작업 전 준비물규조토 일라이트 마감재(새집엔), 곰팡이 방지 하도제(펀지 프로텍터), 조색 염료, 롤러, 붓, 혼합판, 비닐, 마스킹 테이프 준비 작업장갑, 토시 등을 착용한 다음, 얕게 패인 곳은 퍼티로 처리하고, 갈라진 곳은 그라인딩 후 매쉬 테이프로 틈을 이은 뒤 퍼티로 가려준다. 스위치나 바닥면, 창틀, 문틀 등에 묻지 않도록 테이프로 감싸준다. 하도 작업곰팡이가 자랐던 곳이나 곰팡이가 자랄 수 있는 곳에 펀지 프로텍터를 발라주고 충분히 말리면, 벽에서부터 피어오르는 곰팡이에 대해서는 일단 안심해도 된다. 1~2회 이상 붓질을 반복해서 발라주거나 미장용 흙손으로 바르면 된다. 조색 작업골라 놓은 수성 조색제를 조금씩 첨가하면서 원하는 색을 만든다. 천연 소재인 만큼 색이 분리될 수 있으니 혼합 용기에서 15~20분 정도 충분히 섞이도록 혼합한다. 다소 뻑뻑하더라도 절대 물을 섞지 않도록 하자. 새집엔 시공붓이나 롤러를 사용해 꼼꼼하게 두세 차례 반복해서 골고루 발라준다. 덜 건조된 상태에서 추가로 바르면 도장면이 일어나거나 덩어리가 발생할 수 있으니 완전히 건조한 다음 다시 작업하는 게 좋다. 시공 후에 남은 새집엔은 뚜껑을 잘 닫아 두었다가 생활 오염 등이 발생했을 경우 잘 저어서 사용하면 언제든지 다시 사용할 수 있다. 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr잡지구독 신청 www.countryhome.co.kr:454/shop/subscription.asp

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.