유재완의 목구조 건축 교실

제 목 :  유재완의 목구조 건축 교실(4) E-mail :  
작성자 :  유재완 조회수 :  9813
등록일 :  2005/2/26 (20:37)
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나무는 우리 인류의 생존에 필수적인 존재이고, 역사와 함께한 가장 친숙하고 유용한 자원이다. 전 세계적으로 남벌이 계속되지만 지속적인 조림과 산림의 관리가 잘 이루어지지 않아서 환경적 측면뿐만 아니라 목재의 공급에도 위기가 닥치고 있다.

나무의 물리적 구조는 목재의 특성을 이해하는 데 도움이 된다.

일반적으로 연질목은 경질목에 비해서 곧고 높게 성장하며, 말구와 원구의 차이가 적기때문에 목구조에 훨씬 더 많이 사용된다.

외피는 나무가 상처를 입지 않도록 보호하고 수액의 손실을 막아준다. 외피의 바로 밑에는 왕성하게 성장하는 세포들로 이루어진 형성층(cambium)이 있다. 변재(sapwood)는 물과 양분을 잎으로 전달하는 역할을 하고, 침엽수종에서는 변재가 거의 전적으로 물을 공급한다. 심재(heartwood)는 변재의 세포가 죽어서 생성되고 수지와 검(gum)을 저장한다. 이 부분은 이미 생장이 끝났으며 나무를 구조적으로 지탱하는 '등뼈'역할을 주로 한다. 심재는 변재에 비해서 함수율이 낮기때문에 건조 후에 축소가 적게 되고 부패에 더 강하다. 축과 직각을 이루는 수선(medullary ray)은 비활동기인 겨울철에 나무에 영양을 공급하는 창고 역할을 하는 세포들이다. 마지막으로 수(pith)는 묘목상태의 첫 해에 해당되는 부분으로 나무의 중심에 위치한다.

겨울에 나무는 대부분의 수액을 얼지 않도록 땅속의 뿌리에 보관하고 그렇게 함으로서 나무가 동파되는 것을 방지한다. 이 기간 동안 나무는 생장을 멈추고 봄의 따뜻한 날씨는 호르몬(hormone)을 생성하도록 만들어서 다시 수액이 공급되고 생장이 계속된다. 이 때 얇은 벽을 가진 세포들로 이루어진 옅은 색상의 넓은 띠가 생기고, 이 부분을 춘재(spring growth)라고 한다. 여름에는 높은 온도로 인해서 생장이 느려져 색상이 짙고 가는 띠가 생기는데, 이 부분을 추재(summer growth)라고 부른다. 이 춘재와 추재가 나이테를 생성하는 것이다. 원통형인 가도관 세포(tracheid cell)는 나무체적의 90~95%를 차지하고, 길이가 직경보다 100배 이상 더 크다. 이와같은 구조를 이해하면 보처럼 수평으로 사용하는 것보다 기둥과 같이 수직으로 사용할 때 나무가 더 강한 이유를 알 수 있다.

같은 무게의 나무와 강철을 비교하면 나무가 더 강하다. 그렇지만 자연상태의 나무는 질이 균일하지 않고, 강도는 수종, 나뭇결의 방향, 결점의 유무, 함수율 등에 따라서 달라진다. 나무는 섬유강도와 밀도에 따라서 강도가 변하고, 적삼목(western red cedar)보다 다글러스 퍼(Douglas fir)의 강도가 큰 것은 더글러스 퍼의 섬유강도와 밀도가 더 크기 때문이다.

나무의 옹이, 할열, 결절 등과 같은 결함은 나무의 강도에 영향을 주고, 특히 보로 사용하는 경우에는 주의를 기울여야 한다. 함수율이 높은 나무는 건조된 나무보다 잘 휘고 영구히 변형될 가능성이 더 높아서 하중이 가해지는 보에는 시간이 지나면 처짐이 생길 수 있다.

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