목재의 강도적 성질에는 어떤 것들이 있나요?
목재의 강도적 성질에는 어떤 것들이 있나요?
  • 김오윤 기자
  • 승인 2016.05.24 15:18
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연재 | 목재 100문 100답 68 - 한국임업진흥원 시험평가실

[나무신문 | 한국임업진흥원 시험평가실] 목재의 강도적 성질이란 목재의 크기와 형상을 변화시키려는 외력에 대한 목재가 저항하는 성질이라 할 수 있다. 목재의 강도적 성질은 세포들의 배열과 세포 배열의 방향에 따라 달라지며 같은 수종의 목재라도 생육 환경, 목재의 내·외적 인자에 따라 성질이 달라질 수 있다. 

목재는 우리 생활에서 건물의 구조재 및 데크재 등 여러 곳에서 사용된다. <표1>, <표2>와 같이 사용 목적에 따라 기준이 정해져 있는 경우에는 기준에 부합하는 목재를 사용해야 하며, 기준이 정해져 있지 않더라도 목재의 안전한 사용을 위해서는 사용 목적에 적합한 강도를 가지고 있는 사용해야 한다.

이번 회에서는 한국임업진흥원에서 수행하는 목재 강도 시험 중 인장강도, 압축강도, 전단강도, 휨강도에 대해 알아보기로 한다.

목재 강도란?
목재에 하중이 서서히 일정 속도로 가해질 때의 강도를 정적강도라고 하며 재료로서의 역학적 성질 평가의 기본적인 척도가 된다. 정적강도에는 인장강도, 압축강도, 전단강도, 휨강도 등이 있다. 

압축강도
압축강도는 압축하중 작용시의 강도를 말하며 압축강도에는 하중방향에 따라 종압축강도, 횡압축강도로 나뉜다. 

목재섬유에 대한 하중방향에 따라 섬유방향으로 하중을 가하는 것을 종압축강도라 한다. 종압축강도는 기둥, 의자 다리, 갱목 등에서 흔히 나타나는 성질로서 재질판정에 많이 활용된다. 

섬유의 직각방향으로 하중을 가하는 것을 횡압축강도라 한다. 횡압축강도는 종압축강도와는 달리 명확한 최대응력을 판단하기 어렵고, 용도면에서도 소성변형을 문제로 하는 경우가 많기 때문에 최대하중 대신 비례한도응력으로 평가하는 것이 일반적이다.

▲ <섬유방향 압축강도>
▲ <섬유직각방향 압축강도 ①>
▲ <섬유직각방향 압축강도 ②>

인장강도
인장강도는 목재에 인장하중이 작용할 때의 강도를 말한다. 목재섬유방향의 인장강도를 종인장강도, 섬유에 직각방향의 인장강도를 횡인장강도라고 한다. 종인장강도는 목재강도 중에서 가장 강하게 나타나는데 구성 섬유의 인장강도와 섬유 간 결합력에 의해 좌우된다. 

▲ <섬유방향 인장강도>
▲ <섬유직각방향 인장강도>

전단강도
외력에 의해 물체의 일부분이 그 접속면에서 미끄러지려고 할 때 이 힘에 저항하는 응력을 목재의 전단강도라고 한다. 일반적으로 압축강도나 인장강도보다 낮은 강도값을 가진다.

▲ <전단강도 시험편>

휨강도
물체가 횡하중을 지지할 수 있는 능력으로 목재에 굽힘 모멘트를 부하했을 때 파손에 이르기까지의 최대 응력을 말한다. 만곡강도 또는 곡강도라고도 하며, 시험이 용이하고 목재를 사용하는데 있어 중요한 값으로 작용하기 때문에 재질 판정기준으로 많이 사용되고 있다.  

▲ <휨강도 시험편>

출처                                   
1. 강춘원ㆍ김남훈ㆍ김병로ㆍ김영숙ㆍ변희섭ㆍ소원택ㆍ여환명ㆍ오승원,ㆍ이원희ㆍ이화형, 2008, 목재물리 및 역학, 향문사.