[나무신문 | 한국임업진흥원 시험평가팀] 습도가 높은 장마철에 목재로 이루어진 문이나, 창문틀이 쉽게 안 닫히거나, 건조한 봄에는 목재가 수축해 그 모양이 비틀린 경우를 볼 수 있다. 이와 같은 현상이 반복되면, 결국에 목재 표면의 도막이 벗겨지는 현상이 일어나게 된다. 이와 같은 현상이 일어나는 이유는 무엇일까? 바로 목재의 수축과 팽윤현상 때문이다. 일반적으로 목재는 섬유포화점 이하에서 결합수가 감소하면 수축(shrinking)하고, 결합수가 증가하면 팽윤(swelling)하게 된다. 즉, 목재 내 결합수의 양에 따라서 수축과 팽윤이 일어나게 되는 것이다. 

이번 회에서는 목재의 수축과 팽윤의 원인과 영향인자에 대해서 알아보고자 한다.  

목재의 수축과 팽윤의 원인
목재 세포벽의 수축은 결합수 분자가 셀룰로오스(Cellulose)와 헤미셀룰로오스(Hemicellulose) 분자들에서 이탈해 세포벽의 두께가 수축하면서 목재도 수축하게 된다. 이때 세포내강의 지름은 거의 일정하게 유지가 된다. 반대로 목재는 수분을 흡습하면 팽윤하는데, 세포내강 자체는 거의 일정하게 유지되거나 팽윤 또는 수축하게 된다. 

목재의 용적팽윤시, 세포내강의 치수변화는 다음의 이유와 같다. 첫 번째로 세포벽이 세포내강의 방향으로 팽윤하면 세포내강 용적이 감소하는 내향팽윤(Internal swelling)이 일어나게 되고 목재의 용적팽윤은 작아지게 된다. 두 번째는 세포벽이 외부로 향해 팽윤하고 세포내강은 거의 일정하게 유지되는 외향팽윤(external swelling)이 나타나게 된다. 세 번째는 세포내강도 세포벽과 같이 외부로 팽윤하는 것으로 목재의 용적은 더욱 커지게 된다. 

수축률과 팽윤율 
수축률 
목재의 수축률은 일반적으로 수축 전 치수와 수축 후 치수를 이용해, 아래와 같은 식으로 계산한다. 

수축률은 선수축률과 용적수축률로 구분할 수 있다. 선수축률은 일반적으로 측정하는 목재의 3방향에 대해서 측정을 하며 목재의 방향에 따라 섬유방향 수축률, 방사방향 수축률, 접선방향 수축률이 있다.

팽윤율 
목재의 팽윤율은 수분을 흡습함에 따라 길이 또는 용적이 늘어나는데, 목재의 팽윤율은 아래와 같은 식으로 계산한다. 

팽윤율도 수축률과 같이 목재의 3방향에 대해서 측정이 이루어진다. 

수축과 팽윤의 영향인자 
목재의 수축과 팽윤은 수분의 감소, 목재비중, 목리방향, 연륜각도, 목재성분, 건조속도 등 여러 인자에 의해 영향을 받는다. 일반적으로, 목재의 비중이 클수록 수축이 큰 것으로 알려져 있으며, 목재의 3방향에 따라서도 수축률과 팽윤율이 다른 것을 알 수 있다. 또한 목재를 구성하는 추출물의 성분은 수종마다 차이를 가지고 있다. 이 추출물들은 수분의 흡습을 막고, 결합수가 제거가 되어도 추출물에 의한 팽윤작용이 일어나기 때문에 추출물을 다량으로 함유하는 수종의 목재 수축은 작은 것으로 알려져 있다. 

목재의 수축과 팽윤은 우리 생활에 밀접한 관계가 있다. 그만큼 실생활에서 목재사용에 어려움을 끼치는 부분이기도하다. 실생활에서 대기환경에 따른 목재의 수축과 팽윤은 피할 수 없는 문제이지만 적절한 건조스케줄에 따라 건조된 목재를 이용한다면 변형을 예방할 수 있다. 

출처   
1. 목재이학_서울대학교 출판부   2. 한국목재신문