Quantification of knots in dimension lumber using a single-pass X-ray radiation

Oh, Jung-Kwon,Shim, Kugbo,Kim, Kwang-Mo,Lee, Jun-Jae Springer-Verlag 2009 Journal of wood science Vol.55 No.4

실대재 실험을 통한 국산 낙엽송 규격구조재의 압축 성능

김철기 ( Chul-ki Kim ),심국보 ( Kugbo Shim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1

국립산림과학원에서는 국산 규격구조재의 실대재 실험을 통해 얻어진 설계값을 검토하여, 국산재의 신뢰성을 높이고 효율적으로 사용하기 위한 연구를 수행하고 있다. 그 일환으로 2019년부터 길이 3,600 mm 이상의 제재목 또는 집성재의 압축 성능을 좌굴 없이 평가할 수 있는 장비를 구축하여 활용하고 있다. 본 논문에는 단면적의 크기가 38×89 mm이고 길이가 3,600 mm인 낙엽송 육안등급구분 규격구조재에 대하여 압축 성능을 평가한 결과와 ASTM D 198에 제시된 바와 같이 회전반경(radius of gyration)이 길이의 17배 이하인 제재목(단면의 크기가 38×89 mm이고 길이 200 mm)에 대한 압축 성능과 비교한 결과가 제시되어 있다. 길이가 3,600 mm인 낙엽송 제재목의 1등급, 2등급, 3등급의 기준 허용 응력은 12.06, 11.56, 10.45 MPa인 반면, 길이가 200 mm인 낙엽송 제재목의 기준 허용응력은 15.22, 12.61, 11.08 MPa으로 나타나 목재의 크기가 클수록 강도 성능이 떨어지는 크기 효과(size effect)를 확인할 수 있었다. 길이가 3,600 mm인 낙엽송 제재목에 대해 실험으로 얻어진 기준 허용응력과 건축구조 기준에 제시된 낙엽송 제재목의 압축 기준 허용응력을 비교하였을 때, 실험값이 기준값에 비하여 1등급은 34%, 2등급은 93%, 3등급은 199% 높아 현재 건축구조기준 내에서 국산 규격구조재의 성능을 과소 평가함을 확인하였다. 이상의 결과와 함께 국산 주요 구조용 수종과 제재목 크기, 하중 종류에 따른 역학적 성능 데이터베이스를 구축하여 건축구조기준 설계값 개정 및 목구조 설계법 개발에 활용할 예정이다.

품질 표시된 목재제품 지불의향에 영향을 미치는 요인 분석

이진아(Jin-A Lee),심국보(Kugbo Shim),최용석(Yong-Seok Choi),안병일(Byeong-il Ahn) 한국농업경제학회 2017 農業經濟硏究 Vol.58 No.4

This study analyzes consumers willingness to pay on the wood products of which quality are indicated. As a result of the analysis, it is found that the more reliable the quality of the wood products, the less likely it is to purchase quality-indicated wood products at a higher price. In addition, it is found that a firm that has larger number of employees has the probability of paying higher willingness to pay for the quality-indicated wood products. It is estimated that the firms that use domestic wood products more than imported ones and those that have higher annual sales tend to purchase more often the quality-indicated wood products than those with no quality indication.

SIP를 활용한 구조벽의 전단내력성능평가

김철기 ( Chul-ki Kim ),박태경 ( Taekyeong Park ),심국보 ( Kugbo Shim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2

높은 에너지 성능이 기대되는 SIP(Structural Insulated Panel) 벽체에 대한 구조 성능에 대한 연구가 미흡하여 SIP는 국내 목조건축 시장에서는 널리 이용되고 있지 않다. 이에 본 연구에서는 SIP 벽체의 길이, 접합부 종류에 따른 전단내력성능에 대한 연구를 수행하였다. SIP 벽체의 길이가 증가함에 따라 전단내력성능은 증가하는 것을 확인하였으며, 접합부 종류에 따른 전단내력성능은 차이가 없음을 확인하였다. 벽체의 길이가 1.2 m 일 때 전단강도는 약 8.5 kN/m이었으며, 길이 2.4 m인 벽체에 비하여 약 70%의 성능을 발휘하였다. SIP 벽체의 주된 파괴는 윗깔도리에서 발생하였다. 벽체의 길이가 2.4 m 일 때 전단강도는 경골 벽체 설계값을 상회하였으며, 열교 등을 고려할 때 벽체 간 접합부는 SIP 샛기둥을 사용하는 block spline을 사용하는 것이 바람직하다고 판단되었다. 추후 윗깔도리 보강 방법 등의 연구를 통해 SIP 벽체의 건축구조기준을 마련하여 기후 위기에 대응하고자 한다.

준정적 반복 하중 하의 접합부 성능을 활용한 CLT 전단 내력 성능 예측

김철기 ( Chul-ki Kim ),박태경 ( Taekyeong Park ),심국보 ( Kugbo Shim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

2000년대 초반 구조용 직교 집성판(CLT)에 대한 연구를 기반으로, 전 세계적으로 저층 중심의 목조 건축에서 중·고층 목조 건축 시장으로 확대되고 있다. 우리나라는 2010년대에 시작한 CLT에 관한 연구를 기반으로 2층에서 5층의 목조 건축물들의 축조, CLT 품질기준 KS 제정 등의 성과를 이뤘으나, 중·고층 CLT 건축 실현을 위한 연구는 여전히 미흡한 상황이다. 특히 중·고층 건축에서 요구하는 수평하중에 대한 저항 성능(전단 저항 성능)에 관한 추가적인 연구가 필요하다. 이에 정적 하중(인장 하중)과 준정적 반복 하중(ISO 16670 프로토콜)으로 얻어진 접합부 강성을 이용하여 CLT 전단 내력 성능을 예측하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저, 홀드다운 및 브라켓 접합부를 각각 2개 설치한 CLT 벽체에 대해 준 정적 반복 하중을 가하여 항복 변위와 전단 항복 내력을 평가하였다. 이 때 CLT 벽체의 항복 변위와 내력은 각각 34.8 mm, 43.23 kN이었다. 정적 하중과 준정적 반복 하중 하에서의 홀드다운의 강성은 각각 10.0, 4.9 kN/m이었으며, 같은 조건에서 브라켓의 강성은 각각 2.9, 1.6 kN/m이었다. 벽체의 모서리를 지점으로 회전하면서 CLT 벽체가 수평하중에 저항한다고 가정하여 정립한 전단 내력 성능 예측식, 실험을 통해 얻어진 항복 변위, 접합부 강성을 이용하여 전단 내력을 예측하였을 때, 79.64(정적 하중에서의 접합부 강성 이용), 40.39(준정적 하중에서의 접합부 강성 이용) kN으로 나타났다. 정적 하중에서의 접합부 성능은 반복 하중에 의한 강성의 저하를 반영하지 못하였기 때문에 실제 항복 내력보다 큰 값을 나타냄을 확인할 수 있었다. 반면 준정적 하중에서의 접합부 강성을 이용함으로써 실제값과 예측값의 비가 1.07로 나타나 높은 정확도로 예측할 수 있음을 확인하였다.

구조용 PB를 적용한 경골벽체의 전단성능에 관한 연구

김철기 ( Chul-ki Kim ),이민 ( Min Lee ),김광모 ( Kwang-mo Kim ),심국보 ( Kugbo Shim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2

우리나라 목조건축 시장은 지속적으로 성장하여, 2011년 이후 연간 1만여 동이 꾸준히 착공되고 있다. 그러나 목조건축의 대부분은 수입재를 사용하는 경골 목조건축에 국한되어 있어, 수입재를 대체할 수 있는 방안에 대한 연구가 필요하다. 이에 국립산림과학원에서는 구조용 PB를 개발하여 경골 목조건축에서 구조용 판상재로 사용되는 수입 OSB를 대체하고자 한다. 구조용 PB를 적용한 경골 벽체의 전단 성능을 평가하기 위하여 크기 2.44(길이)×2.44(높이) m 벽체를 제작하였다. 벽체에서 골조는 육안 등급 2등급의 2×6 SPF 제재목을 사용하였으며, 스터드 간격은 406, 610 mm로 하여 2 종류의 벽체를 제작하였다. 벽체의 판상재로 구조용 PB와 OSB를 벽체 하나 당 2개씩 판상재 내부와 외곽에 각각 300, 150 mm 간격으로 8d 못을 박아 설치하였다. 전단 성능은 준정적 하중(ISO 16670 프로토콜)을 가하여 얻어진 하중이력곡선을 이용하여 평가하였다. OSB 벽체의 경우, 스터드 간격 406, 610 mm에서 전단 내력은 9.6, 7.9 kN/m로 나타났다. 구조용 PB 벽체의 경우, 스터드 간격 406, 610 mm에서 전단 내력은 8.5, 8.6 kN/m로 확인하였다. 동일한 벽체 구성에서 건축구조기준 내 허용 전단 내력은 7.1 kN/m로 실험한 벽체 모두 상회하였다. 스터드 간격 610 mm에서 OSB 벽체에 비하여 구조용 PB벽체의 전단 내력이 높게 나타났는데 이는 구조용 PB를 사용한 못 접합부의 전단 내력이 높기 때문이라고 사료된다. 다만 스터드 간격 406 mm에서는 전단 내력의 증가를 확인할 수 없었는데, 이는 벽체 외곽의 접합부에서 접합부 최대 내력에 도달하기 전에 파괴가 발생하였기 때문이라고 판단된다. 추후 구조용 PB의 못 접합부에 대한 연구를 통해 구조용 PB 벽체의 전단 내력 성능을 향상시킬 수 있는 방안을 마련하고자 한다.

D-04 : Melamine-Urea-Formaldehyde Resin Adhesives for Bonding Glued Laminated Timber Under Radio Frequency Heating

( Byung-dae Park ),( Min-kug Hong ),( Keon-ho Kim ),( Kugbo Shim ) 韓國木材工學會 2016 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.-

Performance of Melamine-Urea-Formaldehyde Resin Adhesives at Various Melamine Contents for Bonding Glued Laminated Timber Under High Frequency Heating¹

Min-kug Hong,Byung-dae Park,Keon-ho Kim,Kugbo Shim 한국목재공학회 2017 목재공학 Vol.45 No.4

This work attempted to manufacture glued-laminated timber (Glulam) bonded with melamine-urea-form-aldehyde (MUF) resin adhesives at various melamine contents from 20% to 50% under high frequency (HF) heating for a very short time. Two preparation methods were employed to prepare MUF resin adhesives with different melamine contents: one-batch method of synthesizing MUF resins in a single batch, and two-batch method of mixing urea-formaldehyde (UF) resin with melamine-formaldehyde (MF) resin that had been synthe-sized separately. As the melamine content increased, the gelation time and peak temperature of MUF resins decreased. The adhesion performance of plywood showed that the one-batch MUF resin adhesive with 50% mel-amine content only satisfied the standard requirement of water resistance. Thus, the one-batch MUF resin adhe-sive with 50% melamine content was applied for bonding wood lamina from four softwood species such as Japanese larch, Korean red pine, Korean pine and Japanese cedar to manufacture Glulam under HF heating. All Glulam samples bonded with the one-batch MUF resin adhesives with 50% melamine content except those from Korean Red Pine satisfied the requirement in water soaking or boiling water delamination test as an exterior grade Glulam. The presence of rosin in Korean Red Pine was believed to be responsible for its poor adhesion. These results showed that the one-batch MUF resin adhesives with 50% melamine content provided acceptable water resistance with exterior grade Glulam manufactured under HF heating.

목섬유 단열재를 적용한 목조벽체의 내화피복설계

김세종 ( Sejong Kim ),김민지 ( Minji Kim ),김광모 ( Kwangmo Kim ),심국보 ( Kugbo Shim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

최근 목구조의 규모제한이 폐지되면서 중대형 목조건축 시장이 확대될 것으로 기대된다. 그러나 5층 이상 건축의 경우 2시간 내화구조가 필요하지만 목구조는 2시간 내화구조가 없어 모두 고비용 장시간의 내화구조 인정절차를 받아야 한다. 본 연구에서는 내화구조 인정절차를 간소화하기 위해 철골구조에서 사용하는 폼형 내화피복도료와 같이 목구조에도 내화를 전적으로 담당하는 내화피복설계를 적용해보고자 하였다. 내화피복설계가 가능하려면 구조부인 목구조가 화염에 의한 구조적 손실이 없어야 한다. 따라서 본 연구에서는 화재에 버티는 방화석고보드 외에 목구조의 표면을 화염으로부터 보호하기 위한 목섬유단열재를 적용하여 내화피복에 의한 2시간 내화성능을 확보하고자 하였다. CLT 벽체의 일반적인 내화피복방식은 방화석고보드에 유리섬유를 적용하는 방식이다. 개선된 피복방식으로 방화석고보드에 목섬유를 적용하여 표준화염조건에서 2시간 내화시험을 진행하였다. 기존 유리섬유를 활용한 내화피복 방식은 내화성능은 확보하였지만 구조부가 일부 탄화되어 내화피복설계는 적용할 수 없는 것으로 나타났다. 반면, 19㎜방화석고보드 2매와 30㎜목섬유단열재를 적용한 CLT 벽체는 2시간 내화성능을 발휘하면서 목재 표면의 구조적 손상이 나타나지 않아 내화피복설계 가능성을 확인하였다.

Bonding Performance of Adhesives with Lamina in Structural Glulam Manufactured by High Frequency Heating System

Keon Ho Kim,Se Jong Kim,Sang Yun Yang,Hwanmyeong Yeo,Chang Deuk Eom,Kugbo Shim 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.5

The bonding performance of two types of wood adhesives, namely phenol-resorcinol-formaldehyde (PRF) resin and melamine-urea-formaldehyde (MUF) resin for glued laminated timber manufactured by high frequency (HF) heating was evaluated. The HF heating system consists of HF oscillator with dielectric heating system for curing adhesives, and hydraulic press system for clamping glued laminated timber. The designed frequency and output power of the HF system was as 5 MHz and 60 kW, respectively. To verify dielectric heating mechanism under HF oscillation, the heat loss factors of laminae and adhesives were measured. The results show that it is possible to selectively heat adhesives for their curing due to the remarkably higher loss factor of the adhesives than those of wood laminae. The temperature of adhesive in the bonding line reached up to the set temperature within a few seconds by high frequency oscillating, which advanced the curing of adhesive afterwards. The bonding performance, such as shear strength of bonding line, water soaking delamination, and boiling water soaking delamination of PRF resin met the requirement of Korean Standard (KS), however the MUF resin did not meet the KS requirement of boiling water soaking delamination. These results indicate that the HF heating system is successful to manufacture glued laminated timbers with PRF resins to meet the bonding requirements.