목재의 특성과 구조

목재의 특성과 구조

 

나무는 신이 만들어 인간에게 선물한 최고의 재료라 해도 과언이 아닐 만큼 우리생활 속에서 없어서는 안될 재료입니다. 나무는 뿌리, 줄기, 가지 등 3부분으로 나뉘는데 목재로 이용되는 부분은 나무의 줄기가 해당됩니다. 목재란 여러 가지 이용 목적에 의해 나무를 베어내고 깎아내는 작업을 거친 나무를 목재라고 부릅니다. 묘목이 자라서 숲을 이루면 나무를 베는 작업을 하는데, 이 작업을 벌목이라고 합니다. 이 때 벌목한 나무는 제재소로 보내서 우리의 생활에 필요한 여러 가지 물건을 만들기 위한 반듯하고 깨끗한 목재로 변하게 됩니다.

우리의 생활주변에 가장 흔하게 대할 수 있는 것은 나무로 만들어진 제품입니다. 작게는 무심히 쓰고 내버리는 메모지 한 장에서 크게는 살고 있는 집에 이르기까지… 이런 다양한 목재의 쓰임을 살펴 보면 그 곳에서 목재의 특성을 발견할 수 있습니다. 

- 목재의 장점 : 무늬가 아름답다, 가볍고 튼튼하다, 부드럽고 따뜻한 느낌을 준다, 열이나 전지를 잘 전하지 않는다, 가공하기가 쉽다.
- 목재의 단점 : 썩기 쉽다, 불에 잘 탄다, 재질이 고르지 못하다, 뒤틀리기 쉽다, 갈라지기 쉽다.

수목의 횡단면(나이테가 직각이 되도록 잘라낸 단면)을 보면 제일 바깥 부분에 수피가 있고, 그 안쪽에 형성층이 있는데 형성층은 수목에서 가장 중요한 점질 조직입니다. 
이 형성층의 활동은 봄에 가장 활발하며 여름과 가을철에는 둔해집니다. 따라서 봄에 이루어진 목질부는 비교적 연약하고 여름과 가을철에 이루어진 부분을 치밀합니다. 여기에서 전자를 춘재, 후자를 추재라 하고, 추재와 춘재 사이에는 연륜 즉, 나이테가 형성됩니다.

나무는 따뜻한 봄부터 초여름에 이르는 시기에는 왕성한 생장으로 인하여 세포벽이 얇고 크기가 큰 형태의 세포가 형성되어, 비교적 재질이 연하고 옅은 색을 띠는 춘재(springwood, earlywood)가 만들어 집니다. 그러나 늦여름에서 서늘한 가을에 이르는 시기에는, 동면을 준비하는 시기라 생장을 멈추기 때문에 왕성한 생장을 이루지 못합니다. 그래서 이 시기에는 벽이 두껍고 편평한 소형의 세포가 형성되어, 비교적 재질이 단단하고 치밀하면서 짙은 색을 띠는 추재(summerwood, latewood)가 만들어집니다. 이렇듯 수목의 생장기간 중에 성장의 뚜렷한 차이가 있을 때 수를 중심으로 하여 동심원 모양의 층이 생기는데, 이를 생장륜이라 부르며 생장기간이 1년인 경우에 생기는 동심원의 생장륜을 나이테라고 합니다. 목재에는 단풍나무, 나왕, 티크, 마호가니 등과 같이 연륜이 뚜렷이 나타나는 목재도 있으며, 일반적으로 연륜은 활엽수보가 침엽수가 정확하게 나타납니다.

대부분의 나무는 연속적인 생장을 이루기보다는 오히려 주기적인 생장을 이룹니다. 줄기와 뿌리 모두 비대생장을 통해 나무의 키가 크고 굵기가 굵어지게 되는 것입니다. 생장중인 나무의 나이테의 경우에는 나무줄기의 중심부 사이의 형성층 수를 측정하여 그 부위에서의 나이를 결정합니다. 그러나 모든 생장층이 반드시 1년에 단 1개만 형성되는 것은 아닙니다. 

1) 온대지역 
온대지역의 생장 주기는 계절의 변화와 관련성이 있습니다. 봄과 여름에 가장 왕성한 생장을 이루다가 그 후 부분적인 동면을 가게 되기 때문입니다. 온대지역의 수목의 경우 계절에 따른 생장의 형태가 일정하게 나이테로 나타나고 일반적으로 나이테가 정상적으로 1년에 단 1개만 형성됩니다. 그러나 때때로 기온의 변화 및 가뭄 기간과 같은 기후의 변화에 따라 형성층의 활동이 위축되거나 중단될 때에는 가짜 나이테(위연륜)가 형성되기도 합니다. 그리고 한 나이테 내에서도 계절에 따라 세포 크기와 모양 및 세포벽의 두께에 차이가 나타나는데, 이것이 바로 앞에서 설명한 춘재와 추재입니다. 

2) 열대지역
열대지역은 온대 지역에서처럼 계절적인 변화에 영향을 덜 받기 때문에 그 생장기간이 더 긴 경향이 있습니다. 그러나 항상 연속적이진 않습니다. 열대지역의 나무의 나이테는 동면이라는 연속성보다는 우기와 건기의 반복에 의해 형성되므로 1년에 여러개가 발달하거나 전혀 발달되지 않는 경우도 있습니다. 이 지역의 활엽수재는 다양한 종류의 세포로 구성되어 나이테 세포배열에 있어 침엽수재보다 심한 변이성을 나타냅니다.

나무줄기의 겉부분(변재)은 세포의 조직으로 구성되어 있으므로 양분을 저장하고 수액을 이동시키게 된다. 시간이 흘러 나무가 성장함으로 인해 변재를 구성하고 있는 세포는 양분을 저장하고 수액을 이동시키는 기능이 상실되고, 죽은 세포로 이루어진 변재 안쪽의 부분을 심재(heartwood)라고 한다. 일반적으로 변재의 재색은 심재에 비교하여 보통 옅은 색을 나타내지만 심재는 짙은 색을 나타내고 있으므로, 수목을 가로로 잘라 내어 그 단면을 관찰해 보면 바깥 부분은 옅은 색을 나타내고, 그 안쪽 부분은 짙은 색을 나타내게 된다

옹이란 나무가 자라는 동안 자연의 영향이나 생물의 피해를 받아 생기는 결점이다. 목재 내에 존재하는 가지의 잔부(殘部)로서 옹이에 의해 조직의 배열이 국부적으로 이그러져 목재강도가 저하되고 건조시 틀어지기 쉬우며 가공하기 어렵다. 나뭇가지의 생장이 왕성할 때 생기는 옹이를 산옹이(生節; live knot)라 하며 나뭇가지가 고사하여 형성층의 활동이 정지되었을 때 생기는 옹이를 죽은 옹이(死節; dead knot)라 한다