비평형상태에서 소나무재의 내부수분이동 및 표면방사 계수 결정

한연중(Yeonjung Han),박병수(Byung-Soo Park),강호양(Ho-Yang Kang),변희섭(Hee-Seop Byeon),이원희(Weon-Hee Lee),엄창득(Chang-Deuk Eom),여환명(Hwanmyeong Yeo) 한국산림바이오에너지학회 2008 산림바이오에너지 Vol.27 No.1

목재내부 수분의 양과 분포는 목재의 각종 물리적 및 역학적 성능을 변화시키는 주된 인자이다. 비평형상태 하에서의 목재 내부수분이동계수와 표면방사계수를 결정하는 작업은 건조 중 또는 보관 중 수시로 변하는 목재 내부 및 표면 함수율의 변화를 예측할 수 있도록 한다. 본 연구에서는 특정한 온도와 상대습도 조건에서 소나무재 내의 수분이동을 평가하였다. 온도와 목재의 평균함수율에 따른 내부수분이동계수와 목재표면 주위의 증기압에 따른 표면방사계수를 결정하였다. 내부수분이동계수는 고온조건에서 크게 나타났으며, 목재방사방향이 접선방향의 약 1.1배 값을 나타냈다. 표면방사계수는 온도가 상승하고, 표면함수율이 감소함에 따라 증가하였다. 본 연구에 의해 결정된 계수들을 이용한 수치해석적 접근은 실제 목재의 열기건조 시 목재내부의 수분분포 예측과 사용조건에 따른 목제품 내 수분함량변화 예측에 적용이 가능하다. The profile and quantities of internal moisture in wood are main factors to change the physical and mechanical properties of wood. The aim of this study is to evaluate the change of internal moisture distribution in pine wood in unsteady state. Internal moisture movement coefficient and surface emission coefficient in mass-transfer govern equation was determined to predict the internal and surface moisture content. Moisture movement in pine wood specimens was evaluated during drying at various temperature and humidity conditions. The determined internal moisture movement coefficients are dependent upon the temperature and average moisture content in wood, and the surface emission coefficients are dependent on the water vapor pressure in air adjacent to the wood surface. Internal moisture movement coefficients in the radial direction was 10% greater than in the tangential direction. Surface emission coefficient was increased with temperature increase and surface moisture content decrease. Using this numerical analysis approach, moisture content profile and quantities of internal moisture in pine wood could be predicted in drying situations.

잎갈나무와 일본잎갈나무의 해부학적, 물리·역학적 특성 비교

한연중 ( Yeonjung Han ),김민지 ( Min-ji Kim ),이현미 ( Hyun-mi Lee ),강진택 ( Jin-taek Kang ),엄창득 ( Chang-deuk Eom ) 한국목재공학회 2017 목재공학 Vol.45 No.5

잎갈나무와 일본잎갈나무의 종 구분을 위하여 해부학적 특성을 관찰하고, 재질의 특성을 밝히기 위하여 연륜폭, 가도관 길이, 밀도, 강도 등을 비교분석하였다. 수간해석와 시험편 채취를 위하여 강원도 정선군 정선읍 지역에서 생장한 잎갈나무와 일본잎갈나무를 경급별(대·중·소)로 1본씩 선발하여 벌채하였다. 잎갈나무와 일본잎갈나무의 평균 수령은 각각 74년, 51년, 평균 흉고지름은 각각 442 mm, 352 mm, 평균 수고는 각각 26.1 m, 20.8 m이었다. 두 수종의 수목해부학적 차이는 나선비후가 잎갈나무에 존재하지 않지만, 일본잎갈나무의 방사가도관에 드물게 존재한다는 점이다. 하지만 본 연구에서는 잎본잎갈나무의 방사단면에서 나선비후가 발견되지 않았다. 수고 1.2 m의 원판에서 측정된 잎갈나무와 일본잎갈나무의 연평균 직경생장은 각각 5.167 mm, 5.954 mm로 일본잎갈나무의 생장이 잎갈나무에 비하여 우수하였다. 강도측정을 위한 시험편의 물리적 특성에서 연평균 직경생장이 작은 잎갈나무가 일본잎갈나무에 비하여 만재율과 전건밀도가 크게 측정되었다. 역학적 특성은 잎갈나무가 일본잎갈나무에 비하여 2 - 7% 크게 측정되었다. 본 연구를 통하여 축적된 자료는 향후 수행될 DNA 분석을 통한 잎갈나무와 일본잎갈나무 종 구분의 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. The study aims to observe the cellular anatomical properties of Dahurian larch and Japanese larch for the species identification. In addition, other factors - the ring width, tracheid length, density, and strength - were compared and analyzed to clarify their physical and mechanical properties. To the end, three Dahurian larch trees and three Japanese larch trees by each diameter class were collected as specimens from Jeongseon-eup, Jeongseon-gun, Gangwon-do, to conduct a stem analysis. It was found that the average stand age, average diameter at breast height, and average tree height of three Dahurian larch trees and Japanese larch trees were 74 years and 51 years, 442 mm and 352 mm, and 26.1 m and 20.8 m, respectively. The cellular anatomical difference between Dahurian larch and Japanese larch can be usually found by spiral thickening, considering that it doesn`t occur in Dahurian larch at all, while rarely does in the ray tracheids of Japanese larch. However, in this study, spiral thickening was not observed in the radial section of Japanese larch. The average annual growth diameters measured at 1.2 m-height of Dahurian larch and Japanese larch were 5.167 mm and 5.954 mm, respectively. Meanwhile, arboreal growth of Japanese larch was observed to be higher than that of Dahurian larch. In the physical properties test, it was measured that the latewood proportion and oven-dry density of Dahurian larch with low annual diameter growth were higher than those of Japanese larch, while the mechanical properties of Dahurian larch wood were measured 2-7% higher than those of Japanese larch wood. The data obtained from this study are expected to be used as the basic reference for species identification between Dahurian larch and Japanese larch by DNA analysis.

생장지역별 소나무재의 물리적·역학적 특성과 상호 상관관계

한연중 ( Yeonjung Han ),이현미 ( Hyun Mi Lee ),엄창득 ( Chang Deuk Eom ) 한국목재공학회 2016 목재공학 Vol.44 No.5

충청북도 태안군 안면도와 경상북도 울진군 소광리 지역 소나무재의 물리적 특성과 역학적 특성을 측정하고, 상호 상관관계를 분석하였다. 두 지역의 5영급과 9영급 소나무에서 생장코어를 채취하여 방사방향의 연륜폭과 만재율을 측정하였다. 두 지역 모두에서 연륜폭은 수에서 수피까지 감소하는 경향을 나타냈다. 전체 평균 연륜폭은 안면도 지역에서 5영급과 9영급이 각각 2.865 mm, 1.705 mm이고, 소광리 지역에서 5영급과 9영급이 각각 4.764 mm, 2.228 mm로 안면도 지역의 값이 소광리 지역에 비하여 약 23-40% 정도 작았다. 두 지역 모두 연륜폭이 증가함에 따라 만재율은 감소하는 음의 상관관계를 보였다. 강도측정용 시험편에 대하여 소나무재의 물리적 특성과 역학적 특성의 상관관계를 단순회귀분석으로 분석하였다. 만재율과 전건밀도는 서로 양의 상관관계를 보였으며, 통계적으로 유의하였다. 만재율과 역학적 특성은 안면도 소나무재의 휨강도 시험편을 제외하고, 양의 상관관계를 보였으나 통계적으로 유의하지 않았다. 전건밀도와 역학적 특성은 두 지역 모두 양의 상관관계를 보였으나, 소광리 지역 시험편에서만 통계적으로 유의 하였다. 안면도 지역의 소나무재의 평균 압축강도와 휨강도는 각각 51.3 MPa와 80.5 MPa로 소광리 지역의 평균 압축강도와 휨강도 37.7 MPa와 63.7 MPa에 비하여 크게 측정되었다. 두 지역 간의 강도 차이는 생장조건의 차이도 있지만, 영급에 의한 연륜폭과 만재율 등의 차이에 의한 결과로 판단된다. Physical and mechanical properties of Korean red pine wood grown in Anmyeon-do, Taean gun, Chungcheongnam-do and Sogwang-ri, Uljin-gun, Gyeongsangbuk-do, Korea were measured and each relationships between them were analyzed. The ring width and latewood proportion along radial axis in Korean red pine attwo-regions were measured by collecting the growth core of stands with age class V and IX. The ring width in Korean red pine at two-regions decreased with increasing cambium age. The average ring widths in age class V and IX in Anmyeon-do and Sogwang-ri were 2.865 mm, 1.705 mm, 4.764 mm, and 2.228 mm, respectively. The ring widths in Anmyeon-do were measured from 23% to 40% smaller than Sogwang-ri. The latewood proportion was negatively related with the ring width of Korean red pine at two-regions. The relationship between physical and mechanical properties of specimens for compressive and bending strength tests were analyzed with simple regression analysis. The relationship between latewood proportion and oven-dry density were positive and statistically significant. The relationship between latewood proportion and mechanical properties was slightly positive and not statistically significant, except the specimens for bending strength test of Anmyeon-do. The relationship between oven-dry density and mechanical properties was positive. It was just statistically significant in the specimens of Sogwang-ri. The compressive and bending strengths of Anmyeon-do and Sogwang-ri were 51.3 MPa, 80.5 MPa, 37.7 MPa, and 63.7 MPa, respectively. The strength difference between two-regions was determined to due to difference of ring width and latewood proportion by age class.

목재이용 트렌드와 목재관련 생활환경에 대한 설문조사

한연중 ( Yeonjung Han ),양명선 ( Myung Sun Yang ),김지안 ( Jian Kim ),김민지 ( Min-ji Kim ),황원중 ( Won-joung Hwang ),김명길 ( Myungkil Kim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2

목재의 사회 · 교육적 가치증진을 목표로 일반인의 목재문화 체험관련 현황과 요구사항을 파악하기 위하여 설문조사를 수행하였다. 본 연구에서는 설문조사의 결과 중 목재이용에 대한 생활환경과 트렌드에 대한 내용을 분석하였다. 목재이용은 기후 · 환경문제의 해결과 신체·정서적 긍정효과로 인하여 증가할 것으로 예상되었으며, 목재가구, 목조건축, 내장재 등과 같은 일상생활과 밀접한 분야에서 확대될 것으로 조사되었다. 그러나 목재는 비싸고 관리가 어려운 재료라는 인식과 함께 목재의 이용은 산림파괴를 동반한다는 부정적 인식이 존재하였다. 주거용 재료로써 목재는 철근-콘크리트와 석재에 비하여 전통적이며 친근한 이미지를 갖고 있는 것으로 조사되었다. 앞으로 목재를 주거용 재료로 활용하고 싶다는 응답자는 86.6%이었으며, 국산재와 수입재의 구분없이 품질을 우선으로 하였다. 목조주택 거주자의 건강에 미치는 목재의 효과에 대한 긍정응답 비율은 65%이었다. 목재이용에 대한 친환경적 인식을 향상시키기 위하여 인체·환경친화성에 대한 정량화된 가치분석과 함께 적극적인 홍보가 필요하다고 판단된다.

활엽수 제재목으로 제작된 원목가구의 탄소저장 효과

한연중 ( Yeonjung Han ),이상민 ( Sang-min Lee ),손동원 ( Dong Won Son ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1

목공·DIY 교육 및 공방에서는 재료의 수급과 경제성의 문제로 수입집성판이 주로 이용되고 있으며, 교육과 체험 등에 이용되는 디자인이 집성판을 중심으로 설계되고 있다. 이에 따라 목공·DIY 현장에서는 재료의 수급이 용이하고 가격경쟁력을 갖춘 국산재를 요구하고 있지만, 국산집성판은 생산구조의 문제로 가격경쟁력을 갖추기 힘든 상황이다. 본 연구는 목공·DIY제품의 소재로써 국산 활엽수 제재목의 가능성을 제시하고자 제재목에 적합한 가구 디자인을 제시하고, 아까시나무, 층층나무, 산벚나무, 자작나무, 오리나무 등 5수종을 이용하여 테이블, 침대, 싱크대 등 10종의 원목가구를 제작하였다. 원목가구의 종류에 따라 이용된 활엽수 제재목의 수량은 차이가 있었으나, 10종의 제작에 쓰인 활엽수 제재목은 193본이었다. 제작과정에 이용된 국산 활엽수 제재목과 집성판의 경제성을 비교하고 활엽수 제재목의 체적 기준 탄소저장량을 산출하였다. 활엽수 제재목의 가격은 규격에 따라 차이가 있으나 평균 1,602,881원/㎥이었다. 이는 국산 잣나무 집성판의 가격인 3,006,584원/㎥의 53%이며, 수입된 편백, 자작나무, 스프루스 집성판의 평균 가격인 1,543,210원/㎥와 유사하였다. IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)의 활엽수 기준인 밀도 0.56 kg/㎥, 탄소계수 0.5를 적용하여 산출한 활엽수 원목가구 10종의 탄소저장량은 0.37이었으며, 이산화탄소(CO₂)저장량은 1.34 tCO₂이었다.

목재문화에 대한 인식 및 선호도 조사: Ⅱ. 목재문화에 대한 선호와 요구

한연중 ( Yeonjung Han ),이상민 ( Sang-min Lee ),김지안 ( Jian Kim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2

목재문화의 확산전략 마련을 위하여 전국의 만 19세 이상 일반인을 대상으로 목재문화에 대한 인식과 선호도에 대한 조사를 수행하였다. 조사의 주요내용은 목재문화에 대한 인식, 목재문화 이용현황, 목재 문화에 대한 선호와 요구의 3가지 대분류로 구분하였으며, 이 중 본 연구에서 분석된 목재문화에 대한 선호와 요구는 목재를 이용한 선호제품, 목재문화 체험 효과, 목재문화 영역별 참여/이용 의향, 선호하는 목재문화체험 프로그램의 진행방법, 적절한 프로그램 운영시간, 목재문화체험 프로그램 이용료 지불 의향, 목재문화체험 프로그램 선택시 고려요인, 자녀와 함께하고 싶은 목재문화체험 프로그램의 8가지 중 분류로 구분하였다. 목재를 이용하여 만들고 싶은 것은 ‘가구’라는 응답이 13.9%로 가장 높았고, ‘의자’, ‘테이블’, ‘책상’, ‘목조주택/한옥’, ‘식탁’, ‘침대’ 등의 순으로 목조주택을 제외하면 대부분 가구라는 응답이었다. 5점 척도를 기준으로 목재문화 체험의 효과는 ‘숲과 나무에 대한 지식 및 정보습득(3.98)’, ‘창의력 향상(3.92)’, ‘다양한 경험(3.91)’, ‘환경감수성 증진(3.88)’, ‘스트레스 해소(3.77)’ 등 정서적 안정 효과에 대한 응답이 대부분이었다. 목재문화의 영역별 참여 의향은 목재제품 및 다양한 행사참여에 대하여 5점 척도에서 3점 중반으로 나타났다. 목재문화체험 프로그램에 대한 응답은 ‘단기(2-4회)’의 기간과 ‘진행자 안내 프로그램’ 형식으로 ‘1-2시간’ 정도 운영하는 것을 선호한다고 조사되었다. 프로그램의 이용료는 ‘5천원-1만원’이 적절하다는 의견이 많았으며 프로그램의 선택 시에는 ‘접근성’, ‘프로그램 내용’, ‘편의성’ 등을 고려한다는 응답이 있었다. 또한 자녀들의 ‘다양한 경험’과 ‘여가활동의 질적 향상’을 위하여 ‘목재 문화행사’에 참여하고 싶다는 의견이 많았다. 목재문화체험의 활성화를 위하여 ‘전문가 육성/관리’, ‘홍보 강화’, ‘시설 및 공간 확대’, ‘학교 등 교육기관으로 확장’ 등이 추진되어야 한다는 의견이 있었다.

공공건축의 목재이용 잠재량에 따른 원목사용량 예측

한연중 ( Yeonjung Han ),양명선 ( Myung Sun Yang ),전상진 ( Sangjin Chun ),김지안 ( Jian Kim ),손동원 ( Dong Won Son ),김명길 ( Myungkil Kim ) 한국목재공학회 2023 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2023 No.1

목재이용 트렌드와 목재관련 생활환경에 대한 설문조사

한연중 ( Yeonjung Han ),양명선 ( Myung Sun Yang ),김지안 ( Jian Kim ),김민지 ( Min-ji Kim ),황원중 ( Won-joung Hwang ),김명길 ( Myungkil Kim ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2

목재의 사회 · 교육적 가치증진을 목표로 일반인의 목재문화 체험관련 현황과 요구사항을 파악하기 위하여 설문조사를 수행하였다. 본 연구에서는 설문조사의 결과 중 목재이용에 대한 생활환경과 트렌드에 대한 내용을 분석하였다. 목재이용은 기후 · 환경문제의 해결과 신체·정서적 긍정효과로 인하여 증가할 것으로 예상되었으며, 목재가구, 목조건축, 내장재 등과 같은 일상생활과 밀접한 분야에서 확대될 것으로 조사되었다. 그러나 목재는 비싸고 관리가 어려운 재료라는 인식과 함께 목재의 이용은 산림파괴를 동반한다는 부정적 인식이 존재하였다. 주거용 재료로써 목재는 철근-콘크리트와 석재에 비하여 전통적이며 친근한 이미지를 갖고 있는 것으로 조사되었다. 앞으로 목재를 주거용 재료로 활용하고 싶다는 응답자는 86.6%이었으며, 국산재와 수입재의 구분없이 품질을 우선으로 하였다. 목조주택 거주자의 건강에 미치는 목재의 효과에 대한 긍정응답 비율은 65%이었다. 목재이용에 대한 친환경적 인식을 향상시키기 위하여 인체·환경친화성에 대한 정량화된 가치분석과 함께 적극적인 홍보가 필요하다고 판단된다.

목재문화에 대한 인식 및 선호도 조사: Ⅰ. 목재문화에 대한 인식

한연중 ( Yeonjung Han ),이상민 ( Sang-min Lee ),전상진 ( Sangjin Chun ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2

목재이용을 문화로 정착시키기 위하여 국민의 목재에 대한 인식제고가 필수적이므로 목재문화에 대한 인식과 선호도를 조사하여 목재문화의 확산전략을 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 전국의 만 19세 이상 일반인을 대상으로 목재문화에 대한 인식과 선호도에 대한 조사를 수행하였다. 조사의 주요내용은 목재문화에 대한 인식, 목재문화 이용현황, 목재문화에 대한 선호와 요구의 3가지 대분류로 구분하였으며, 이 중 본 연구에서 분석된 목재문화에 대한 인식은 목재와 목재문화에 대한 연상 이미지, 목재와 가까운 느낌, 목재에 대한 인식, 목재관련 직업의 인지여부, 목재문화체험 관련 국가사업의 인지 및 참여여부의 5가지 중분류로 구분하였다. 「목재」에 대한 연상 이미지로는 ‘나무를 이용한 문화/원목/통나무’라는 응답이 31.2%로 가장 많았고, 다른 응답은 ‘가구’, ‘한옥/집/통나무집’, ‘따뜻함’, ‘친환경’, ‘건축/건축자재’, ‘자연친화적’의 순이었다. 「목재문화」에 대한 연상 이미지로는 ‘한옥/집/통나무집’, ‘전통적’, ‘가구’, ‘자연친화적’, ‘공예/목공품/공방’, ‘친환경’, ‘나무를 이용한 문화’, ‘나무로 만든 문화재’의 순으로 조사되었다. 5점 척도를 기준으로 목재에 대한 인식을 조사한 결과, ‘목재 활용은 인간의 신체에 긍정적인 영향을 준다(4.13)’, ‘목재활용은 인간의 정신에 긍정적인 영향을 준다(4.13)’, ‘목재 사용시 이산화탄소가 감소한다(3.53)’는 긍정적 의견이 있는 반면에, ‘목재를 활용하는 것은 산림을 파괴한다고 생각한다(3.31)’는 부정적인 인식도 존재하였다. 목재관련 직업에 대한 인지도는 ‘목수(인테리어/경량목구조/한옥 목수 등)’와 ‘목공기술자’ 등 기능인에 대한 응답이 각각 95.5%와 86.1%로 높게 조사된 반면에 ‘목공지도사’와 ‘목재교육전문가’ 등 교육인에 대하여 각각 31.4%와, 24.4%로 낮게 나타났다. 목재문화체험 관련 국가사업에 대한 인지도는 ‘목조건축대전’, ‘상상놀이터’, ‘목재 감성 페스티벌’, ‘아이러브 우드 캠핑’, ‘목공버스’의 순이었으나 인지율과 참여율이 모두 50%이하로 조사되었다.

의미연결망을 활용한 목재특성의 상관관계 분석

한연중 ( Yeonjung Han ),이상민 ( Sang-min Lee ),김지안 ( Jian Kim ),김명길 ( Myungkil Kim ),이성숙 ( Sung-suk Lee ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1

의미연결망 분석은 사회연결망(Social Network)에서 정의된 노드(node)의 연결관계에 초점을 맞추고 각 노드의 관련성과 상호작용을 분석하는 방법으로 최근 사회과학 분야를 비롯한 자연과학 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 의미연결망 분석기법(UCINET; Analytic Technology)을 활용하여 연결망 내 노드의 구조분석과 관련된 개념인 매개중심성을 기준으로 목재특성의 상관관계를 분석하였다. 목재특성은 KS F 1551 「목재 관련 용어-목재의 성질 및 결점」에 제시된 29개 항목의 세포구조, 13개 항목의 물리적 성질, 12개 항목의 수분특성으로 결정하였다. 세포구조, 물리적 성질, 수분 특성을 각각 1개의 집합으로 가정하고, 각 집합 내의 상관관계를 1-모드 네트워크로 분석하였다. 먼저 KS F 1551에 제시된 목재특성의 용어 정의에 다른 목재특성이 포함된 경우 서로 관계가 있는 것으로 설정하고, 목재 특성의 비방향-이진 네트워크를 분석한 결과, 세포구조에서 매개중심성은 나이테, 방사방향, 형성층의 순서로 나타났다. 물리적 성질에서는 밀도, 수축, 치수안정성의 순서로 나타났으며, 수분특성에서는 섬유 포화점, 함수율, 수분경사의 순서로 나타났다. 두 번째로 논문인용색인 데이터베이스(Web of Science DB)의 논문목록에서 주요어 빈도를 활용하여 관계를 설정하였다. 서로 다른 목재특성을 「제목-주제」로 검색한 논문목록에서 각각의 목재특성의 주요어로 포함된 빈도를 방향-계량 네트워크로 분석한 결과, 세포구조에서의 매개중심성은 세포, 미성숙재, 나이테의 순서로 나타났다. 물리적 성질에서는 함수율, 수축, 치수안정성의 순서로 나타났으며, 수분특성에서는 밀도, 수축, 치수안정성의 순서로 나타났다. 추가적으로 목재특성의 각 집합 간의 상관관계를 분석하는 2-모드 네트워크 분석을 수행할 경우, 중심성이 높은 목재특성을 도출할 수 있으며 보다 많은 목재특성의 상관관계를 분석할 수 있을 것으로 예상된다.