집성재 라미나용 낙엽송 재내 잔류 건조응력 변화 분석

한연중 ( Yeon Jung Han ),장윤성 ( Yoon Seong Chang ),박용건 ( Yong Gun Park ),정기영 ( Gi Young Jeong ),홍정표 ( Jung Pyo Hong ),이전제 ( Jun Jae Lee ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ) 한국목재공학회 2013 목재공학 Vol.41 No.6

본 연구에서 국산 낙엽송재의 공학목재로의 이용가능성, 특히 교호집성재 라미나로서의 이용가능성을 확인하기 위하여 열기건조 중과 건조 후 판재 내 잔류응력을 분석하였다. 연구결과를 통해 이쿼라이징 처리에 의한 함수율 동일화 효과가 증명되었고, 컨디셔닝 처리에 의한 잔류응력의 감소효과가 정량화되었다. 건조 중 목재 내 잔류응력 분석을 위하여 프롱법과 슬라이스법을 실시하였다. 프롱 제작 후 표면경화율을 측정하였고, 슬라이스의 절단 후 탄성변형량을 기준으로 표면으로부터 약 10 mm 깊이까지의 건조응력을 정량적으로 분석하였다. T10-C4와 T12-D5 열기건조 스케줄 적용 시 열기건조 중 판재 표면의 인장응력과 압축응력은 모두 2.2 MPa을 넘지 않음을 확인하였다. 낙엽송의 횡단방향 인장강도와 압축강도가 평균 2.65 MPa, 4.60 MPa인 점을 고려하면, 더욱 강한 건조스케줄 적용이 추천된다. 건조 후처리에 의해 폭굽음과 비틀림을 약 40% 줄일 수 있었다. The objective of this study was to analyse the residual stress in Larix kaempferi board during and after kiln-drying. The boards were primarily intended for using as laminar of cross laminated timber (CLT). In this study, the equivalence of moisture content by equalizing treatment was proved and reduction of residual stress by conditioning treatment was quantified. Prong test and slice test were carried out to analyse the residula stress in wood during drying. Transverse casehardening was measured immediately after making prong sample. Residual stress of four parts in wood from surface to center was analyzed quantitatively based on elastic deformation after just cutting slices from board. Tensile stress and compressive stress on the surface of board during drying did not exceed 2.2 MPa when boards were dried by kiln-drying schedule of T10-C4 and T12-D5. Because the tensile strength and compressive strength of transverse direction of Larix kaempferi lumber are 2.65 MPa and 4.60 Mpa, application of more severe drying schedule can be recommended. Cup and twist were reduced by about 40% by equalizing and conditioning treatments after drying.

데크의 논슬립가공 표면형태 변이에 따른 마찰성능 변화 평가

한연중 ( Yeon Jung Han ),이주희 ( Ju Hee Lee ),박용건 ( Young Gun Park ),최윤호 ( Yun Ho Choi ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ) 한국목재공학회 2012 목재공학 Vol.40 No.6

최근 국내에서 목질계 재료를 이용한 데크의 설치사례는 증가하는 추세이나, 상대적으로 데크의 기초 물성과 안전성에 관련된 연구는 미흡한 상황이다. 신발과 데크 사이에서 발생하는 마찰력은 보행자의 기동 능력에 많은영향을 미친다. 이러한 마찰력은 바닥재의 재료 특성, 바닥재의 요철무늬 형상, 신발 밑창의 형태, 바닥재와 신발 사이 접촉면의 습윤도 등 여러 인자에 의해 영향을 받는다. 본 연구에서는 보행안전성 평가를 위하여 데크의 요철무늬에 따른 마찰력 변화를 측정하고 미끄럼 정도를 평가하였다. 실험에 이용된 데크의 재료는 천연목재와 합성목재의 두 종류이고, 신발과 접촉하는 데크표면은 데크의 길이 방향으로 홈가공처리를 한 단일 논슬립가공 형태와 길이방향에 더불어 가로방향에 추가로 홈 가공처리를 한 이중 논슬립가공 형태 두 종류이다. 실험에 사용된 신발의 밑창 형태는 더블유형(W형)과 네모형(□형)의 두 종류를 사용하였고, 데크 표면의 함수율 상태에 따른 마찰력변화를 알아보기 위하여 대기와 평형을 이룬 건조상태와 수분습윤상태에서 측정하였다. 각각의 조건에서 마찰계수를 결정하고 각각의 인자가 마찰력에 미치는 영향을 분석하였다. Installation of deck has been on the rise in Korea recently, but there is little of research on the safety of desk. One of the major factors effecting maneuverability of a pedestrian is frictional force between an outsolo of shoe and a surface of the deck. The frictional force is influenced by many factors such as raw material variance of deck, surface convex shape of deck, outsolo petterns of shoes, and moist condition of contact surface between deck and shoes. This study focused on evaluating the effect of these factors on the frictional force. Two kinds of deck, which were made of natural wood and wood plastic composite, were used in this study. The surface convex patterns of deck were classified to single nonslip (longitudinal groove processing) and double nonslip (longitudinal and transverse groove processing). Two kinds of shoes outsole petterns, W-shape and rectangle-shape, were used in the tests. Also, the friction tests were carried out at dride surface conditional and water-adsorbed surface condition.

소나무재선충병 피해를 받은 곰솔 원목의 열처리 소요시간 예측

한연중 ( Yeon Jung Han ),서연옥 ( Yeon-ok Seo ),정성철 ( Sung-cheol Jung ),엄창득 ( Chang-deuk Eom ) 한국목재공학회 2016 목재공학 Vol.44 No.3

제주도 지역에서 소나무재선충병 피해를 받은 곰솔 원목의 이용확대를 위하여 열처리를 수행하였다. 열처리는 처리원목의 중심부가 소나무재선충의 사멸온도인 56℃를 30분간 유지하여야 한다. 곰솔 원목의 초기함수율과 말구지름은 각각 46% ∼ 141%, 180 mm ∼ 500 mm의 범위이고, 기본비중과 전건비중은 각각 0.47, 0.52이었다. 105℃ 조건에서 함수율과 말구지름에 따라 열처리에 소요되는 시간은 7.7 h ∼ 44.2 h의 범위로 측정되었다. 다양한 함수율 및 지름을 갖는 곰솔 원목의 열처리 소요시간을 예측하기 위하여 열처리 진행 중 처리목 내부의 온도분포를 유한차분법을 적용한 2차원 열전달 해석을 통하여 제시하였다. 열전달 해석을 위한 목재의 열적 특성은 함수율에 따른 열전도계수와 비열을 적용하였으며, 자연대류와 강제대류를 합한 형태의 혼합대류에 의한 혼합대류계수를 적용하였다. 실험값과 예측값의 오차는 3 ∼ 45%의 범위로 분석되었다. 곰솔 원목에서 초기함수율이 50%이고, 말구지름이 200 mm, 300 mm,400 mm인 경우, 예측된 열처리 소요시간은 각각 10.9 h, 18.3 h, 27.0 h이었다. 초기함수율이 75%일 때, 지름에 따라 각각 13.6 h, 22.5 h, 32.8 h이고, 초기함수율이 100%일 때, 지름에 따라 각각 16.2 h, 26.5 h, 38.2 h이었다. 이러한 열처리 소요시간의 예측방법에 소나무와 잣나무 등 다른 소나무재선충병 피해목의 물리적 특성을 적용하면, 함수율과 말구지름에 따른 열처리 소요시간을 제시할 수 있을 것으로 판단된다. The black pine logs damaged by pine wilt disease in Jeju-do were heat-treated to extend the utilization of domestic trees damaged by pine wilt disease. The heat-treatment of wood requires wood to be heated to 56℃ for 30 min at the core. The average moisture content and top-diameter of the black pine logs were ranged from 46% to 141% and from 180 mm to 500 mm, respectively. And the basic specific gravity and oven-dry specific gravity of the black pine logs were 0.47 and 0.52, respectively. The time required for heat-treatment at 105℃ temperature was ranged from 7.7 h to 44.2 h, depending on moisture content and top-diameter. The temperature distribution was used to predict the time required for heat-treatment of black pine log with various moisture contents and top-diameters using finite difference method. The thermal properties of wood including the thermal conductivity and specific heat in accordance with moisture content were calculated. Heat transfer coefficient for mixed convection in form of adding natural convection and forced convection was used for heat transfer analysis. The error between the measured and predicted values ranged from 3% to 45%. The predicted times required for heat-treatment of black pine log with 50% moisture content and 200 mm, 300 mm, and 400 mm top-diameter were 10.9 h, 18.3 h, and 27.0 h, respectively. If the initial moisture content of black pine log is 75%, heat treatment times of 13.6 h, 22.5 h, and 32.8 h were predicted in accordance with top-diameter. And if the initial moisture content of black pine log is 100%, heat treatment times of 16.2 h, 26.5 h, and 38.2 h were predicted in accordance with top-diameter. When the physical properties of logs damaged by pine wilt disease are presented, these results can be applicable to the heat-treatment of red pine and Korean pine logs as well.

국내 기계등급구조재의 허용응력 분석

홍정표 ( Jung Pyo Hong ),오정권 ( Jung Kwon Oh ),박주생 ( Joo Saeng Park ),한연중 ( Yeon Jung Han ),방성준 ( Sung Jun Pang ),김철기 ( Chul Ki Kim ),이전제 ( Jun Jae Lee ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.4

KS F 3020-침엽수구조용재 기준에 따라 국산 소나무(Pinus densiflora) 38 × 140 × 3600 mm 구조용 제재목 365개에 대하여 기계등급구분을 실시하고, 휨허용응력을 산출하여 현재 적용되는 KS기준허용응력과 비교 분석하였다. 휨허 용응력 계산을 위하여 5% 휨강도 하한값을 75% 신뢰수준의 비모수적 방법, 2-parameter 그리고 3-parameter Weibull 분포를 가정한 모수적 방법, 휨강도-휨탄성계수 직선회귀 방법, 총 4가지 분석방법을 사용하여 결정하였다. 기계등급 E8, E9, E10 만이 비모수적 방법의 통계 처리가 가능한 자료 수를 얻었으며, 휨강도-휨탄성계수 직선회귀 방법은 이론적으로 모든 등급에 대한 5% 하한값 결정이 가능함을 보여주었다. 결정된 등급별 휨허용응력은 기준허용응력에 비하여 모두 낮은 값을 나타내었으며 이것은 과소설계의 위험성이 있는 것으로 현행 기계등급구분체계의 문제점으로 파악되었다. 이러한 문제는 구조설계 신뢰성과 관련하여 반드시 개선되어야 할 것으로, 휨강도-휨탄성계수 조합 등급 도입이 필요할 것으로 생각되었다. 365 pieces of domestic 38 × 140 × 3600 mm Red pine structural lumber were machine graded conforming to a softwood structural lumber standard (KS F 3020). The allowable bending stresses calculated for each grade were compared with the values currently tabulated in the standard. Four calculation methods for lower 5th percentile bending stress were non-parametric estimation with 75% confidence level, 2-parameter and 3-parameter Weibull distribution fit, and bending modulus of rupture (MOR)-modulus of elasticity (MOE) regression based method. Only the data set of Grades E8, E9, and E10 were statistically eligible for the 5th percentile calculation. The MOR-MOE regression based method only was able to estimate the lower 5th percentile values theoretically for the full range of grades. The results showed that all allowable bending stresses calculated were lower than the design values tabulated in the standard. This implies that the current machine grading system has the pitfall of structural safety. Improvement in current machine grading system could be achieved by introducing the bending strength and stiffness combination grade system.

소나무 원목의 열처리에 관한 연구

엄창득 ( Chang Deuk Eom ),한연중 ( Yeon Jung Han ),신상철 ( Sang Chul Shin ),정영진 ( Yeong Jin Chung ),정찬식 ( Chan Sik Jung ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ) 한국목재공학회 2007 목재공학 Vol.35 No.6

잣나무열처리재의 흡방습성능에 미치는 영향인자 분석

장윤성 ( Yoon Seong Chang ),한연중 ( Yeon Jung Han ),엄창득 ( Chang Deuk Eom ),박주생 ( Joo Saeng Park ),박문재 ( Moon Jae Park ),최인규 ( In Gyu Choi ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ) 한국목재공학회 2012 목재공학 Vol.40 No.1

최근 만들어지고 있는 거주공간은 단열성능 향상을 통한 냉난방 에너지 절약을 위하여 더욱 기밀해지고 있다. 이로 인해 일상생활 중에 발생하는 수분의 인위적인 배출과 외부공기의 인위적인 유입이 줄어듦에 따라 건축내 장재의 자연조습기능에 대한 관심이 증대하고 있다. 본 연구에서는 열처리된 잣나무의 흡·방습성능올 평가하고 이에 영향을 미치는 인자들을 분석하였다. 상대습도 변화에 따른 평형함수율과 흡·방습률을 측정하였고, 조도(거칠기)와 미시적 표면형상. 그리고 FT-IR spectrum과 흡방습성과의 관계를 고찰하였다. 본 연구결과는 거주공간의 조습성능 정량화 평가시스템 구축을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 기대된다. A high airtightness is required for the residential spaces constructed recently to save cooling and heating energy through improving insulation performance. Because the chances to release steam formed by human activity in building and inflow of water vapor in outdoor air to residential space are reduced, the natural humidity control performance of interior materials has become more important. In this study, hygroscopic performance of thermo-physically treated wood (Pinus koraiensis) was estimated. At various relative humidity condition, the water vapor adsorption and desorption rates of wooden materials were measured as well as equilibrium moisture content. Effects of roughness and surface microstructure as physical factors and functional groups as chemical factors on the hygroscopicity were analyzed. It is expected that the results from this study and further study of measuring moisture generation in residential spaces could contribute to install a system for evaluating the hygrothermal performance of wooden building.