칠기문화재 보존에 옻칠이 사용되지만 근대화로 인해 캐슈칠과 같은 합성도료가 같이 사용되는 추세이다. 보존윤리에서는 문화재 보존 시 동일 재료가 사용되어야 한다고 명시되어있다. 따라서 칠기문화재 보존에는 옻칠과 같은 천연 도료가 사용되어야 한다. 하지만 옻칠과 캐슈칠의 성분이 유사하여 전문가들도 쉽게 구분하지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 IR과 Py-GC/MS를 이용하여 이를 분석하고 식별 키워드를 찾고자 하였다. IR 분석 결과 옻칠은 $720cm^{-1}$ 대에서 피크가 확인되었으며 캐슈칠은 $750cm^{-1}$, $720cm^{-1}$, $700cm^{-1}$ 대에서 피크가 확인되었다. Py-GC/MS 결과 두 종류의 시료에서 Benzene과 Phenol계 화합물과 알킬사슬고리에 기인하는 성분이 검출되었다. 하지만, 캐슈칠에서는 Hexanoic acid라는 성분이 검출되었고 옻칠에서는 검출되지 않았다. 이러한 분석방법을 토대로 진정성 있는 칠기문화재 보존처리 및 복원에 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

비목나무는 줄기가 곧고 직경이 40 cm까지 자라지만 아직 미사용되고 있다. 잘 알려지지 않은 수종을 이용하려면 먼저 그 수종의 열기건조스케쥴을 찾아야 한다. 비목나무의 열기건조스케쥴을 테라자와의 오븐급속건조법으로 추정하였으며, 열기건조 실험을 통해 검증하였다. 비목나무의 평균 생재함수율과 평균 생재비중은 각각 72.3%과 0.53이다. 테라자와의 오븐급속건조법을 사용하여 얻은 25 mm 두께 비목나무의 가장 안전한 건조조건은 초기건조온도 $50^{\circ}C$, 초기건습구온도차 $4^{\circ}C$, 말기건조온도 $75^{\circ}C$이다. 이러한 조건에 맞는 미임산물연구소 스케쥴은 T5-D4이다. 추정 열기건조스케쥴 T5-D4와 새로운 개량 열기건조스케쥴 T8-C5로 25 mm 판재를 건조한 결과, 모두 불가피하게 발생한 수심재터짐 이외에는 내부할렬과 틀어짐이 전혀 발생하지 않았다.

본 연구에서는 당화 공정 중 축합된 구조로 발생되는 고형 부산물인 황산리그닌(Sulfuric acid lignin; SAL)의 나노 세공 탄소 소재로의 활용 가능성을 살펴보고자 수산화칼륨 촉매를 투입하여 $750^{\circ}C$에서 1 h 동안 고온 촉매 활성화 공정을 진행하였다. 이때 타 바이오매스 시료 유래 활성탄과의 물성 비교를 위해 코코넛셸(CCNS), 소나무(Pinus), Avicel로부터 각각 같은 방법으로 활성탄을 제조하였으며 화학 조성과 결합 구조, 표면 및 기공 분포 특성을 분석하였다. 열중량 분석 결과 최종 온도 $750^{\circ}C$에서 잔존 고형분 함량은 SAL > CCNS > Pinus > Avicel 순서였으며 이 경향은 활성화 공정 후 생성된 활성탄의 수율 순서와 동일하였다. 특히, SAL 유래 활성탄은 탄소 함량이 91.0%, $I_d/I_g$ peak ratio가 4.2로 가장 높게 나타났으며 이는 높은 탄소 고정성과 더불어 비정질의 거대 방향족 구조층이 형성되었음을 의미한다. 또한 제조된 활성탄은 모두 최초 시료의 비표면적($6m^2/g$)과 기공 부피($0.003cm^3/g$)에 비해 촉매 활성화 공정 후 각각 $1065{\sim}2341m^2/g$, $0.412{\sim}1.270cm^3/g$로 크게 증가하였으며 이 중 SAL 유래 활성탄의 표면 변화율이 가장 크게 나타났다. 이후 3종의 유기 오염물질(페놀, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 카보퓨란)에 대한 제거율을 평가해보았을 때 모든 활성탄에서 표준 용액 100 ppm 대비 90 mg/g 이상의 높은 흡착 능력을 보였다. 따라서 축합된 구조인 SAL으로부터 고비표면적의 나노 세공 활성탄 제조가 가능할 뿐만 아니라 추후 유기 오염 물질 제거를 위한 카본 필터의 친환경 흡착 소재로 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 주요 바이오매스 자원의 하나인 대나무의 효율적 활용을 위한 기초자료를 수집하기 위하여, 국내산 대나무 3종(맹종죽, 솜대 및 왕대)의 해부학적 특성을 광학현미경 및 주사전자현미경으로 비교 분석하였다. 또한 X선 회절법에 의해 셀룰로오스의 결정특성을 분석하였다. 횡단면 관찰 결과, 3종 모두 유관속 I형으로 종간 동일한 형태를 보였다. 또한 횡단면의 내측부에서 외측부로 갈수록 유관속의 출현빈도가 더 높았고, 유관속을 둘러싸고 있는 유관속초의 비율도 커졌다. 구성세포 치수 측정 결과, 섬유길이는 모든 종에서 외측부의 값이 내측부의 값보다 컸으며, 내측부와 외측부 모두 왕대의 섬유길이가 가장 길었다. 섬유길이의 유의성 검정 결과 3종 모두 내측부와 외측부간에 유의성이 나타났다. 횡단면에서 측정한 도관 직경 및 유세포 직경은 맹종죽의 값이 가장 컸으며, 방사 및 접선단면에서 측정한 유세포 길이 및 폭은 맹종죽과 왕대가 유사한 값을 나타냈고, 솜대가 가장 작았다. 셀룰로오스의 결정특성 분석 결과 상대결정화도 및 결정 폭은 외측부가 내측부에 비해 다소 높았으며, 왕대의 상대결정화도 및 결정 폭이 다른 2종에 비해 다소 높았다.

본 연구에서는 해당화 부위별 열수추출물에 대한 항산화 활성을 분석하였다. 해당화의 부위별 추출물의 총 페놀성 화합물과 총 플라보노이드 함량은 잎에서 가장 높았으며, 각각 107.29, 24.28 mg/g로 나타났다. DPPH와 ABTS 라디칼 소거능은 꽃, 잎, 씨, 열매, 과육 추출물 순으로 활성이 높았으며, 꽃 추출물의 DPPH, ABTS 라디칼 소거능은 각각 $IC_{50}=0.87$, $0.27mg/m{\ell}$로 나타났다. 항산화 활성이 가장 높았던 꽃과 잎 추출물에서는 gallic acid가 각각 4.51, 0.97 mg/g로 다른 부위별 열수추출물에서보다 높았다. 해당화 부위별 열수추출물을 분획한 결과(A-F), 꽃 추출물의 C 분획물에서 높은 항산화 활성을 확인하였다. 이것은 총 페놀성 화합물과 총 플라보노이드 함량(3305.43, 878.42 mg/g)에 의한 것이며, p-value < 0.001에서 총 페놀성 화합물과 총 플라보노이드의 함량이 증가할수록 라디칼 소거능이 증가하는 상관관계 결과와 일치하였다. 따라서 해당화 열수추출물은 식품, 화장품, 의약품 산업 등에서 천연 항산화제로 사용가능할 것이다.

본 연구는 커피 생산 폐기물인 커피박의 효율적인 처리 및 재자원화 방안의 일환으로 목분과 혼합하여 고체 바이오 연료인 펠릿을 제조하고자 수행하였다. 먼저 펠릿 제조에 사용된 커피박의 화학적 조성과 연료적 특성을 조사하여 커피박의 펠릿 원료화 가능성을 조사하였다. 또한 다양한 조건에서 낙엽송 목분과 함께 펠릿을 제조한 후, 최적 펠릿 제조조건을 제시하였다. 커피박은 전섬유소, 단백질, 지방/오일로 구성되었으며, 0.7% 정도의 회분을 함유하고 있었다. 회분에 대한 정성분석 결과, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 순으로 조사되었다. 커피박의 용이한 건조 특성으로 인한 낮은 함수율과 높은 발열량 그리고 커피박/낙엽송 펠릿의 연료적 특성(함수율, 회분 함량, 겉보기밀도, 내구성)이 국립산림과학원에서 고시한 목재펠릿 품질기준의 1급을 상회하여 커피박의 펠릿 원료화 가능성을 확인할 수 있었다. 그러나 원소분석 결과, 커피박의 높은 질소 및 유황 함량으로 고등급의 펠릿 제조용 원료보다는 $NO_x$ 및 $SO_x$를 효과적으로 제거할 수 있는 포집장치를 보유한 열병합발전소용 펠릿 원료로 적당할 것으로 생각한다. 그러나 커피박 및 낙엽송을 이용하여 1급 기준을 만족하는 펠릿을 제조하기 위하여 91 wt%의 낙엽송 목분과 9 wt%의 커피박이 필요할 것으로 추산된다. 이 조건에서 제조한 펠릿의 질소함량은 0.298% 그리고 유황 함량은 0.03%로 1급 기준을 만족하며 나머지 펠릿의 품질 항목에서도 모두 1급 기준을 상회할 것으로 예상된다. 마지막으로 커피박과 낙엽송의 구매가 및 각 등급의 목재펠릿 수요에 따라 펠릿 내의 커피박과 낙엽송 목분 양을 적절히 조절하여 펠릿을 제조할 경우, 생산비용의 절감 외에 폐기물의 이용에 따른 재자원화와 쓰레기 감량을 통한 환경부담 완화에도 일조할 것으로 생각한다.

탄화보드의 신용도개발을 위하여 합판, 파티클보드, 중밀도섬유판 및 물푸레나무를 $400{\sim}1100^{\circ}C$로 탄화하여 탄화온도가 탄화보드의 표면온도에 미치는 영향을 검토하였다. 탄화보드의 표면온도는 시간이 경과함에 따라 경과시간 12분까지는 급격히 상승하다가, 그 이후에는 완만히 상승하였으며 20분 이후부터는 온도가 안정화되었다. 제조시 탄화온도가 높을수록 제조된 탄화보드의 밀도가 크고 시간경과에 따른 표면온도가 높아 밀도가 표면온도상승에 영향을 미친 것으로 판단된다. 실리콘러버히터의 표면온도보다 탄화보드의 표면온도 하강속도가 느려 탄화보드가 오랜 시간 열을 유지하였다.

본 연구에서는 주요 조림수종으로 선정된 백합나무를 이용하여 파티클보드(PB)와 배향성 스트랜드보드(OSB)를 제조하여 보드 원료로서의 가능성을 확인하였다. 두께 15 mm, 밀도 $0.7g/cm^3$의 파티클보드와 두께 10 mm, 밀도 $0.65g/cm^3$의 OSB를 제조하였으며, 파티클보드 공장에서 상용하고 있는 $E_1$ 등급의 요소 폼알데하이드 수지와 왁스, 경화제를 첨가하여 실제 생산, 유통하는 보드제품과 최대한 유사하게 제작조건을 맞추었다. 제조된 보드의 품질시험 결과, PB의 경우, 평균두께 15.8 mm, 평균밀도 $0.71g/cm^3$, 함수율은 5.8% 기준에 적합하였다. 휨강도는 KS 규격(KS F 3104)의 13형 이상($13.0N/mm^2$ 이상), 박리강도는 18형 이상($0.3N/mm^2$ 이상), 나사못 유지력은 평면에서는 18형 이상(700 N 이상), 측면 15형 이상(300 N 이상)의 품질을 만족시켰다. 그러나 휨강도가 박리강도, 나사못유지력에 비해서 낮은 강도를 나타내는데 이것은 파티클 길이/두께의 비율(Slenderness ratio)이 영향을 미친 것으로 판단된다. OSB의 경우, 평균두께 10.7 mm, 평균밀도 $0.68g/cm^3$, 함수율은 6.3%로 KS F 3104 기준에 적합하였으며, 휨강도 18형 이상($18.0N/mm^2$ 이상), 나사못유지력 18형 이상(700 N 이상), 박리강도 13형 이상($0.20N/mm^2$ 이상)의 품질을 만족시켰다.

최근 들어 늘어나고 있는 도시형 화재 사고와 건축 외장재에 따른 화재 피해 사례의 증가에 따라 난연처리기술의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 목재를 기반으로 한 건축재료의 활용에 있어서 난연처리기술은 더욱 중요하게 평가되고 있다. Intumescent 시스템은 비할로겐계 난연처리기술의 하나로, 발포와 탄화층 형성을 통하여 난연성을 구현하는 시스템이다. 본 연구에서는 Intumescent 시스템을 적용하기 위해 Ethylene vinyl acetate (EVA)를 매트릭스로 채용하여 복합재료를 제조하였다. Intumescent 시스템의 난연특성을 강화하기 위해 나노클레이를 함께 적용하였다. Intumescent 시스템과 나노클레이 기술을 함께 적용한 복합재료를 시트상의 시험편으로 가공한 후, 이를 활용하여 표면의 난연특성이 강화된 새로운 구조의 교호집성재를 제작하였다. Intumescent 시스템을 적용한 복합재료의 연소특성 평가에서 최대 열방출량이 효과적으로 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 표면에 부착된 구조에 따라 CLT는 두 단계에 걸친 연소 현상이 발생했다. 또한, 심부 연소 과정에서 최대 열방출률이 크게 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 목재의 연소과정에 있어 연소 확산지연효과가 있을 것으로 판단된다. 표면단판에 대한 난연처리기술 및 복합재료 적용 최적화 기술을 통해 보다 화재특성이 개선된 CLT 구조체 개발이 가능할 것으로 기대된다.

소경각재를 이용한 소경각재 적층목을 기둥-보 목조건축 구조재로 이용하기 위해선 장대재 제작이 가능하여야 한다. 본 연구에서는 낙엽송 소경각재의 종접합 성능평가를 실시하였다. 시험편들은 종접합 방법에 따라 6가지 형상으로 제작하였으며 인장 및 휨 강도시험으로 종접합성능을 검토하였다. 종접합 접합부의 인장시험에서 Lap 시험편의 인장강도는 Double Lap 시험편보다 양호하였으며, Scarf 시험편의 인장강도는 Hooked scarf 시험편보다 양호하였다. Rod 시험편의 인장강도는 3.6 MPa로 가장 양호하였다. 종접합 접합부의 휨 시험결과 봉형 GFRP를 삽입 접착한 시험편들은 평균 29 MPa의 휨 파괴계수가 측정되었으며, 타 접합부 시험편들은 11 MPa 이하의 휨 파괴계수 값이 관찰되었다. 봉형 GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic)를 삽입 접착한 시험편들은 인성파괴가 관찰되었고 나머지 시험편들은 취성파괴가 발생하였다. Rod + Lap 시험편의 평균 휨 파괴계수가 30.5 MPa로 종접합한 시험편 중 가장 양호한 성능을 발휘하였다. Rod + Lap 시험편의 휨 강도는 종접합하지 않은 대조군 시험편 휨 파괴계수의 66%에 해당되었다. 낙엽송 소경각재 종접합 방법으로 봉형 GFRP 삽입 접착이 가장 유효한 강도를 나타내는 것을 확인하였다.

국내산 낙엽송 소경각재의 휨 강도 성능을 예측하기 위하여 비파괴적인 지표의 검토가 필요하다. 본 연구에서는 낙엽송 소경각재(단면 $89{\times}120mm$)를 초음파법, 종진동법, 소하중법의 비파괴 방법으로 탄성계수를 측정하였다. 실측 탄성계수와 유의성이 높은 비파괴 측정 방법을 결정 후 휨 파괴계수 예측 지표로 적용하였다. 종진동법으로 측정된 탄성계수가 실측 탄성계수와 가장 높은 유의성을 나타냈다. 휨 파괴계수와 실측 탄성계수의 유의성도 매우 밀접하게 측정되었으므로 종진동법에 의한 비파괴 탄성계수로 소경각재의 휨 파괴계수를 예측하였다.

본 연구는 우리나라에서 주요 용재로 사용되고 있는 소나무의 생장지역에 따른 해부학적 특성을 조사하기 위하여 실시하였다. 지역 간 비교를 위해 태백산맥을 기준으로 영동(고성), 영서(홍천), 영남(봉화) 세 지역을 선정하였다. 같은 연도에 형성된 연륜을 사용하기 위해 연륜연대학의 크로스데이팅법으로 벌채연도를 분석한 결과, 고성, 홍천 및 봉화 산 목재의 벌채연도가 각각 2014, 2012, 2014년으로 나타났다. 분석된 벌채연도를 토대로 각 지역에서 채취된 소나무의 미성숙재(수부터 20번째 연륜까지), 심재(연륜 생성연도: 1955~1964y), 변재(연륜 생성연도: 2002~2011y)를 대상으로 가도관 길이와 직경을 측정하였다. 산지 간 가도관 길이는 미성숙재에서는 차이를 보이지 않았으나 심재와 변재부에서는 봉화, 홍천 고성 산 순으로 나타났다. 가도관 직경의 경우도 봉화 산이 높게 나타났다. 가도관 길이의 방사방향변이는 약 20년 전후에 증가하다가 안정되는 경향을 보였다. 현미경을 이용한 목재해부학적 관찰에 따르면 세 지역 모두 전형적인 소나무의 특성을 보였다.

본 연구에서는 대표적인 친환경 소재인 바이오복합재료(bio-composite)를 이용한 3D 프린터 필라멘트를 제작하였다. 바이오복합재료의 제조를 위해 매트릭스로는 생분해성 고분자인 poly lactic acid (PLA)를 그리고 충전제로는 대나무 분말(Bamboo flour)을 사용하였다. 대나무는 담양에서 생산되는 왕대, 솜대, 죽순대를 이용하였으며, 대나무 분말과 PLA의 혼합비율은 중량기준 10/90, 20/80, 30/70으로 설정하였다. 3개 죽종으로 제조한 대나무/PLA 바이오복합재료의 기본물성 평가를 위해 인장강도를 비교하였다. 그 결과, 왕대 분말/PLA의 비율이 10/90일 때의 인장강도가 7.12 MPa로 가장 높게 나타남으로써 3D 프린터 필라멘트 제작용 대나무/PLA 바이오복합재료로 가장 적합한 것으로 판단되었으며, 현미경 관찰 결과, 죽분의 함량을 더욱 낮춘 필라멘트를 제작할 필요성이 있다고 판단된다.