구조용 목재부재의 성능 예측에 가장 큰 영향을 끼치는 옹이를 활용하여 유한요소 수치해석을 실시하였다. 다른 구조용 재료와 달리 목재의 경우 직교이방성을 나타내기 때문에 이를 적용하였고 옹이를 실린더 형태, 원추형 형태, 육면체 형태로 모델화 하였다. 목재 부재에 대해 실제 압축강도실험을 실시하여 그 파괴형태를 파악하고 최대강도값을 계산하였으며, 각 부재의 치수와 옹이의 크기, 위치, 개수를 반영한 수치해석 모델을 제작하여 유한요소해석을 실시하였다. 실험에서 얻어진 최대압축강도를 적용한 수치해석을 실시하여 옹이자료에 따른 각 부재의 응력분포형태를 파악하고 이를 실제 부재의 파괴형태와 비교 분석하였다. 수치해석에 소요되는 시간이나 요수 분할의 어려움, 옹이 주위의 응력 전달의 유사성 등에 기준했을 때 실린더 형태의 요소가 가장 타당하다고 판단되었다. 또한 응력 분포 모양과 변형 분포 모양을 비교한 경우 유한 요소 수치해석의 결과에서 응력이 가장 집중되는 부분과 변형이 가장 심하게 발생한 주위에서 실제 시편의 파괴나 균열이 발생함을 알 수 있었다. 이를 기초로 유한요소 수치해석법을 직교이방성과 옹이 모델링을 적절히 적용할 경우 휨응력을 받는 부재와 인장 응력을 받는 부재 등의 성능 해석에 유용한 수단으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
탄화온도 차이에 따른 목질 탄화물의 중금속 흡착성 변화를 알아보기 위하여, 신갈나무(Quercus mongolica) 목부와 낙엽송(Larix kaempferi) 수피분말을 $400{\sim}900^{\circ}C$에서 탄화하였다. 목질 탄화물의 pH는 재료의 종류와 관계없이 탄화온도의 증가와 함께 증가하여 $900^{\circ}C$의 목탄 및 수피탄은 각각 10.8, 10.4를 나다내었다. 또한 탄화 온도 증가와 함께 탄소함량비가 증가하고 동일 탄화온도에서 목탄에 비해 수피탄의 탄소함량비가 큰 경향을 보였다. 액상흡착력을 나타내는 요오드흡착력은 목탄이 수피탄보다 다소 큰 경향을 나타내었다. 이러한 특성을 지닌 목탄과 수피탄에 의한 15ppm의 Cd, Zn 및 Cu 중금속용액에 대한 흡착제거율을 조사한 바, 높은 탄화온도에서 제조된 목탄과 수피탄일수록 높은 중금속제거율을 나타내었으며, 탄화물 종류에 있어서는 목탄이 수피탄 보다 높은 중금속 제거율을 나타내는 경향이 있었다. 특히 목탄의 경우, $500^{\circ}C$ 이상에서 제조된 탄화물 0.2 g의 사용으로 거의 100%에 가까운 제거율을 나타내었다. 한편 흡착질 종류에 있어서의 제거성능에는 다소 차이가 있으며, 본 연구에서 사용한 탄화물의 흡착성은 Cu>Cd>Zn 순으로 높았다. 이는 목탄과 같은 흡착제와 흡착의 대상이 되는 흡착질과의 물리 화학적 상호관계가 흡착에 영향을 주기 때문으로 목탄의 흡착효율을 높이기 위해서는 이에 대한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
For visual inspection-based wood identification, optical microscopy techniques typically require a relatively large sample size, and a scanning electron microscope requires a clean surface. These novel techniques experience limitations for objects with highly limited sampling capabilities such as important and registered wooden cultural properties. Synchrotron X-ray microtomography (SR-µCT) has been suggested as an effective alternative to avoid such limitations and various other imaging issues. In this study, four pieces of wood fragments from wooden members used in the Manseru pavilion of Bongjeongsa temple in Andong, Korea, wereused for identification. Three-dimensional microstructural images were reconstructed from these small wood samples using SR-µCT at SPring-8. From the analysis of the reconstructed images, the samples were identified as Zelkova serrata, Quercus sect. Cerris, and Pinus koraiensis. The images displayed sufficient spatial resolution to clearly observe the anatomical features of each species. In addition, the three-dimensional imaging allowed unlimited image processing.
The objective of this research was to investigate the possibility of using rice husk flour as a partial substitute for the wood particles used as the raw material for manufacturing particleboards, by examining the physical and mechanical properties of the rice husk flour-wood particleboard as a function of the type of urea-formaldehyde resin used. Commercial wood particles and two types of rice husk flours (A type (30 ㎛), B type (300 ㎛)) were used. E1 and E2 class urea-formaldehyde resin was used as the composite binder, combined with 10 wt.% NH4Cl solution as a hardener. Rice husk flour-wood particleboards with dimensions of 27×27×0.7 (cm) were manufactured at a specific gravity of 0.7 with rice husk flour contents of 0, 5, 10, and 15 (wt.%). We examined the physical properties (specific gravity and moisture content), mechanical properties (three point bending strength and internal bonding) of the composite. In general, it can be concluded that composites made from rice husk flours are of somewhat poorer quality than those made from wood; however, blending in small amounts of rice husk flour (e.g., 5% to 10% by weight) may have no significant impact on quality.
본 연구에서는 삼나무 재색제어에 적합한 적정 열처리 조건을 구명하고, 열처리에 따른 다양한 재질변화를 평가하고자 하였다. 국산 삼나무에 대한 온도제어 열처리를 통하여, $170^{\circ}C$ 이상의 열처리 조건에서 심변재 사이의 재색차이가 줄어드는 경향을 확인하였으며, 이러한 경향은 처리시간이 증가함에 따라 더 크게 나타났다. 열처리재의 평형함수율이 무처리재에 비해 50% 정도 낮아 목재의 사용과정에서 나타나는 수분에 의한 성능저하 문제를 예방할 수 있을 것으로 기대되며, 열처리가 부후균에 대한 내후성 증가에도 영향하는 것으로 확인됨에 따라 친환경 방부처리 기술로써 열처리의 적용에 대한 본격적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 열처리재의 역학성능은 무처리재에 비해 대체로 증가하는 것으로 나타났으나, 연성이 감소함으로 인하여 충격휨흡수에너지는 크게 감소하는 결과를 보여 열처리재의 용도를 결정하는데 있어서 이러한 물성 변화가 고려되어야 할 것이다. 열처리에 의한 물성변화의 원인을 규명하기 위하여 미세구조의 변화를 관찰하였으나 특별한 차이는 나타나지 않았다. 따라서 화학성분의 변화를 분석함으로써 물성변화의 원인을 규명하는 추가적인 연구가 필요할 것으로 여겨진다.
Termites are a serious threat to wood-based products in Indonesia. This study investigated the termite resistant property of glulam made from polystyrene-modified wood. Three tropical fast-growing wood species, namely mangium (Acacia mangium), manii (Maesopsis eminii), and rubberwood (Hevea brasiliensis), were prepared for flat-sawn laminae. After getting air-dried condition, the laminae were impregnated with polystyrene using potassium peroxydisulphate as a catalyst followed by polymerization at 80℃. Polystyrene-impregnated and control glued-laminated lumbers (glulams) were manufactured, and solid wood was provided. Three wood species and three wood products with six replicates were exposed in a field in Bogor, Indonesia, for four months, and before the tests, their density and moisture content were measured. At the end of the field tests, the weight loss and protection levels of each test sample were determined. A completely randomized factorial design was used for data analysis. The weight percentage gains for mangium, manii, and rubberwood were 22.30%, 18.22%, and 10.44%, respectively. The results showed that manii belonged to low-density wood, whereas the other two woods were medium-density wood, and the moisture content was the ambient moisture content, typical of the Bogor area. Regarding weight loss and protection level, mangium was the most durable against subterranean termite attacks, followed by rubberwood and manii. Among the wood products, the polystyrene-impregnated glulam presented the highest durability, followed by the control glulam and solid wood. Therefore, mangium and rubberwood polystyrene-impregnated glulams are recommended for future product development.
Paulownia wood has been used as sound board for Korean traditional musical instruments such as Keomungo(Korean lute), Kayagum(twelve-stringed Korean harp) and Changgu(hour-glass shaped drum), etc. The acoustic properties of wood affected not only by dimensions but also by density and stiffness of wood. Due to inhomogeneity and hygroscopicity of wood. the acoustic properties of wood are inconsistent. To clarify the effect of moisture content and air dry density on acoustic properties, longitudinal vibration experiment was accomplished in 3 moisture content levels of 9.6, 11.1 and 12.5% and in 3 air dry density levels of 0.22, 0.25 and 0.28g/$cm^3$. The results were as follows: As the moisture content increased, the fundamental frequency. specific dynamic Young's modulus and sound velocity decreased, but the internal friction increased so that loss of energy increased. The values in damping of sound radiation were rapidly decreased at 12.5%. It meant that the damping of internal friction was larger than damping of sound radiation at high moisture content. As the air dry density increased, the fundamental frequency, specific dynamic Young's modulus and sound velocity increased, but the internal friction and damping of sound radiation decreased so that loss of energy decreased. And acoustic converting efficiency was hardly influenced by increasing air drying density.
This study was carried out to investigate the wood properties for development the proper uses of lesser-known tree species. The tested species are Tamiang(Hydnocarpus woodii) Bangelem (Strombosia zeylanica) and Kamasulan(Anisophyllea ferruginea) grown in Indonesia. fundamental wood properties such as anatomical, physical and chemical properties and characteristics related to wood processing were examined. The results are summarized as follows : These species are diffuse porous, interlocked grained and coarse textured wood. Exceptionally, texture of Tamiang is fine. The heartwoods of these species are not distinguished clearly to the sapwoods. These species have high specific gravity, high shrinkage, and excellent strength properties. However, Tamiang has moderate specific gravity. Sawing characteristics are poor for these species except Tamiang. Sawing characteristics is moderate for Tamiang. Drying characteristics are moderate for Tamiang and Bangelem, and Poor for Kamasulan. The surfacing characteristics by planer are moderate f3r all these species. Bending property and durability are poor. Ash content is low in Bangelem.
우리나라에서 전통주택(한옥) 및 목조건축 문화재의 구조부재로 많이 이용되는 소나무는 천연건조가 일반적이어서 건조에 많은 시간이 소요되고 건조가 불충분하면 수축에 의한 갈라짐 및 변형 등의 결함을 일으킬 수 있다. 소나무 소시험편과 대단면 시험편을 제작하여 함수율상태에 따른 수축률변화를 검토하였다. 특정 함수율 상태에서의 체적수축률을 예측할 경우, 생재상태에서 기건상태, 기건상태에서 전건상태까지의 구간으로 나누어 적용하는 것이 정밀도가 높았다. 변재의 체적수축률은 단면크기에는 상관성이 없으며, 심재는 단면이 커질수록 체적수축률이 감소하는 것으로 나타났다.
To understand transition characteristics from wood to charcoal, Quercus variabilis wood was carbonized at 200, 250, 300, 340, 540 and $740^{\circ}C$, respectively. Heating value, pH and surface property by FT-IR spectroscopy of the carbonized charcoal were investigated. Heating value and pH increased with increasing carbonization temperature from 4500 cal/g and 4.3 of the control wood to 8,000 cal/g and 9 of the charcoal carbonized at $740^{\circ}C$, respectively. From FT-IR spectroscopy, the peaks from O-H, C-H and C-O stretching disappeared during carbonization at 540 and $740^{\circ}C$. Aromatic skeletal vibration at near $1,506{\sim}1,593cm^{-1}$ was repidly increased until $540^{\circ}C$. These results suggest that the chemical and physical characteristics of wood components in cell wall can be easily changed by increasing carbonization temperature and the carbonization seem to be incomplete at temperature below $540^{\circ}C$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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