[나무신문 | 한국임업진흥원 시험평가팀] 목재는 특유의 좋은 향과 무늬로 사람들에게 안정감을 주어 건축자재나 인테리어 소재로 많이 이용된다. 하지만 수분상태에 따라서 곰팡이가 발생하고 할렬이 발생하기도 한다. 이와 같은 현상이 발생하는 이유는 목재는 흡습성 물질이기 때문이다.

목재는 사용 환경에 따라서 수분이 흡수 되거나 증발하는 성질을 가지고 있다. 목재수분은 물리적, 기계적 성질에 끼치는 영향이 매우 크기 때문에 함수율 변화에 의해 목재제품의 품질저하를 일으킬 수 있다. 따라서 목재제품은 사용 환경에 적합한 건조공정이 필수적이며, 목재의 안정된 사용을 위해 목재와 수분의 관계를 정확하게 파악하는 것이 중요하다.  

이번 회에서는 목재의 물성변화에 큰 영향을 주는 수분이 목재의 어느 부위에 위치하고 있는지 알아보고자 한다.

목재수분의 위치 
목재수분은 세포벽과 세포내강에 위치하고 있다. 목재의 수분은 세포내강(세포의 안쪽)이나 세포간극(세포와 세포사이) 등과 같은 빈 틈새에 액상으로 존재하는 자유수와 세포벽에 흡착되어 있는 결합수로 구분할 수 있다.

자유수와 결합수란
자유수는 세포내강과 세포간극에 존재하는 액상수분이다. 자유수는 세포벽과의 결합(그림 2)에 관계없이 물분자 상호간의 응집력에 의해서 유지된다. 이러한 성질을 가지고 있는 자유수는 결합수보다 이동이 잘 되고 쉽게 제거가 가능하다. 자유수는 목재의 물리적 성질과 기계적 성질에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있다. 그러나 자유수의 증감으로 인한 목재의 중량을 감소시키고, 목재의 열과 전기적 성질에 약간의 영향을 미칠 수 있다. 

결합수는 세포벽 내에 존재하는 수분이다. 물분자는 세포벽 물질과의 수소결합이나 분자간 인력에 의한 흡찹력으로 유지가 된다. 결합수의 상태는 단분자흡착수와 다분자흡착수 및 모세관응축수로 구별이 가능하다. 

→ 단분자 흡착수 
 세포벽을 구성하는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌 등에 존재하는 유리 수산기와 같은 친수성기에 물분자가 수소결합을 통해 단분자층으로 흡착된 것을 말한다. 
→ 다분자 흡착수 
 처음에 형성된 단분자층 결합수 표면에 물분자가 수소결합이나 분자간인력을 통해 다분자층으로 흡착한 것을 말한다. 
→ 모세관 응축수 
상대습도가 높은 경우 세포벽의 미세한 모세관에서 나타나는 모세관력에 의해 수증기가 응축되면서 흡착되는 것을 말한다.

결합수는 전체목재에 평균 28~30%까지 함유 될 수 있으며, 그 이상으로 존재하는 수분은 자유수이다. 자유수의 양의 공극량에 따라 달라지기 때문에 비중이 높은 목재에는 자유수의 양이 적으나 비중이 낮은 목재에서는 다량으로 포함 될 수 있다. 

섬유포화점(결합수 형태로만 존재)이상으로 함수율이 증가하면 자유수의 증가에 따라서 목재의 무게만 증가하게 된다. 하지만 섬유포화점 이하로 함수율이 낮아지면 결합수가 빠져나가 목재의 무게뿐만 아니라 목재의 수축이 일어나 목재의 성질이 크게 달라진다. 

수분의 영향을 받지 않고 목재를 잘 관리 할 수 있는 방법은 없을까? 목재의 수분의 영향을 최소화하기 위해서는 목재의 건조가 중요하다. 따라서 목재의 건조스케줄을 확인하고 스케줄에 맞춰 건조를 진행 하는 것이 하나의 방법이라고 할 수 있다. 

우리들의 밀접한 곳에서 많이 이용되고 있는 목재, 적절한 수분관리로 목재의 품질 향상을 기대해 본다. 

출처   
1. 목재이학_서울대학교 출판부     
2. 목재와 인류생활_서울대학교 출판부(정희석 저)    
3. 한국목재신문_목재과학카페