[나무신문 | 한국임업진흥원 시험평가실] 최근 공공시설물에 대한 국민들의 눈높이가 높아지면서 친환경 재료인 목재의 사용량이 계속 늘어나고 있는 추세다. 하지만 목재는 유기체로 미생물 및 해충 등에 의한 생물적 피해를 받기 쉽다. 따라서 목재시설물의 유지관리가 적절한 시기에 이루어지지 않으면 목재가 썩는 현상이 빠르게 진행되어 안전성 및 사용수명이 감소하게 된다.  

목재시설물을 좀 더 안전하고 오랫동안 이용하기 위해서는 관리가 필요하다. 실생활에서 목재시설물의 유지관리를 하는 것은 생각보다 어렵지 않다. 아래 표와 같이 간단한 관찰만으로 목재가 썩었는지 확인 할 수 있다.  

하지만 이러한 육안 관찰로 목재의 내부까지 얼마나 썩었는지 판단하기엔 어려움이 있다. 이와 같은 이유로 내부 썩음을 확인하기 위해서 해머 등을 이용하여, 목재를 두드려 소리의 차이로 내부 썩음을 판단하기도 하지만 이는 매우 숙련된 전문가만이 가능하다. 따라서 목재를 파괴하지 않고 목재의 내부 썩음 및 결함을 진단하는 방법이 개발되고 있으며 이를 비파괴진단법이라 한다.  

이번 회에서는 목재를 파괴하지 않고 목재의 내부가 얼마나 썩었는지 판단 할 수 있는 비파괴진단법에 대해서 알아보고자 한다. 

비파괴진단법
비파괴진단은 육안진단과 동시에 목재의 썩음 정도(부호도)를 좀 더 정밀하게 파악하기 위해 특수 장비를 이용해 실시되는 정밀진단을 말한다. 목재의 부후도 진단에서 많이 알려진 기기로는 초음파 전파속도 측정기(PUNDIT), 드릴저항측정기(Resistograph), 충격핀(PILODYN) 등으로 알려져 있다. 각 기기에는 장·단점이 있으므로 목재의 사용 환경 및 부재의 특징을 고려해 사용해야 한다. 

초음파 전파속도 측정기(PUNDIT)

초음파 전파속도 측정기는 초음파가 목재의 밀도에 영향을 받는 성질을 이용한 것이다. 측정방법은 초음파 발신기와 수신기를 목재에 밀착시켜 실시하고 발신기에서 나온 진동이 수신기까지 도달되는데 걸린 시간과 거리를 이용해 속도로 환산해 이용한다. 목재에 썩은 부분이 있는 경우, 초음파가 그 부분을 비껴 우회하기 때문에 발신기에서 수신기에 초음파가 전달되는 시간이 길어지게 되는 것이다.

초음파 전파속도는 건전한 부재일지라도 부재의 특징 및 측정방향(축 방향·반경방향·접선 방향)에 의해 차이가 나타날 수 있다. 따라서 정확한 진단을 위해서는 부재 설치 직후 초음파 전파 속도를 측정하고 몇 년 후 측정 결과가 초기 값에 비해 어느 정도 감소했는지를 알아보는 것이 좋다. 초기 값이 없을 경우에는 동일한 재료의 건전한 부분을 같은 방향으로 측정 한 값을 서로 비교해야 한다. 또한 목재표면의 썩음의 정도가 심한 경우, 측정값이 목재의 건전여부를 제대로 반영하지 못할 수 있기 때문에 탐촉자의 모양이나 크기 등이 측정값에 중요한 영향인자가 될 수 있다.

충격핀(PILODYN)

충격핀을 이용한 방법은 일정한 힘을 가지는 핀이 얼마나 목재조직에 침투하는가를 측정해 부후 정도을 추정하는 것이다.  

측정방법은 압입핀을 전용 도구로 장치에 밀어 넣은 후 장치 선단부를 목재에 단단히 밀어 넣고, 이어 힘을 가한다. 스프링에 의해 밀려 난 핀이 목재에 압입되는 깊이를 눈금에서 읽을 수 있다. 

핀의 압입깊이는 수종과 개체에 따라서도 다르기 때문에 부재에 대한 정보가 없는 경우에는 같은 부재로 부패가 의심되는 곳과 건강한 곳을 확인하여 비교하여야 한다. 하지만 이 장비는 최대 4cm 깊이 이상은 측정이 불가하여, 4㎝보다 더 깊은 내부 부후는 측정할 수 없는 단점을 가진다. 또한 핀에 의한 압입구멍 발생하고 압입구멍에 부후균이나 수분 유입 등으로 열화를 촉진시키는 원인이 될 수 있다. 따라서 측정 후 압입구멍을 막아주는 작업이 필요하다.

드릴저항측정기(Resistograph) 
일정한 속도로 회전하는 핀이 부재 내부로 들어가면서 세포의 밀도에 따라 나타나는 저항값을 측정하여 목재의 건전여부를 확인하는 방법이다. 목재 밀도에 의한 저항값을 그래프로 표현하면 저항이 큰 부위와 적은부위는 지그재그의 형태를 나타내지만 내부 썩음이 발생된 된 부분은 그래프 파형이 전체적으로 낮은 피크가 나타내게 되는 원리를 이용한다.

드릴저항기는 탐지 시 재료에 드릴구멍(약 3㎜)을 생성하므로 사용에 주의를 기울여야하며, 드릴구멍에 의한 추가적인 열화 발생에 대한 예방을 위한 대책이 필요하다.

지금까지 목재시설물 부재의 내부 썩음을 확인할 수 있는 방법에 대해 알아봤다. 목재시설물의 체계적인 관리는 사용수명을 연장시켜 불필요한 예산 절감 및 안전사고를 예방한다. 또한 목재의 장기사용으로 탄소의 저장기간을 증대시켜 온실가스 배출 감소에 크게 기여할 수 있다. 이처럼 목재시설물의 유지관리는 매우 중요하다고 할 수 있다. 

앞으로 목재의 결함(부후)을 진단하고, 부후수준별 조치 방향 설정에 따른 구체적인 유지관리, 보수가 이루어지도록 하는 관리 체계가 필요하다. 한국임업진흥원은 이와 같은 상황을 대응하기 위해서 목재시설물의 성능진단에 대한 시범사업을 진행하고 있으며, 보다 정확한 기준마련을 위해 연구용역을 수행 중에 있다.