Wood Doctor에서: 목재 및 습기 교육

유진 웬거트 박사 저 – 저작권이 있는 자료입니다.
Wagner Meters의 허가를 받아 사용됨

목재와 목재 제품은 건조 과정을 거쳤더라도 주변 환경과 수분 균형을 이루기 위해 항상 수분을 얻거나 잃습니다.

즉, 목재는 습도가 높은 곳에서는 수분을 얻고, 건조한 곳에서는 수분을 잃습니다. 목재가 수분을 얻으면 부풀고 수분을 잃으면 수축한다는 사실을 알게 되면, 이러한 수분의 증가와 감소는 매우 중요해질 수 있습니다.

또한, 수분 함량이 너무 높거나 낮으면 목재 기계와 접착제가 제대로 작동하지 않습니다.

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목재의 수분 함량과 주변 환경과의 평형은 목재 주변 공기의 상대 습도에 의해 결정됩니다. 이는 목재가 제재목이고, 제조 과정에서 운송 또는 보관 중인 미완성 부품이든, 니스와 같은 코팅으로 마감 처리되어 사용 중이든 마찬가지입니다.

온도는 수분 함량에 큰 영향을 미치지 않으므로 목재의 수축이나 팽창도 크게 영향을 미치지 않습니다. 이처럼 온도에 민감하지 않은 것이 알루미늄이나 플라스틱과 같은 다른 건축 자재에 비해 목재의 장점 중 하나입니다.

더 진행하기 전에, 상대 습도와 수분 함량 사이의 중요한 관계를 살펴보겠습니다. 공기 중 평균 상대 습도가 주어졌을 때, 목재가 평형을 이루는 평균 수분 함량이 존재합니다.

예를 들어, 공기 중 상대 습도가 30%일 경우, 이 상태로 보관된 목재는 결국 6%의 함수율을 달성하게 됩니다. 이 최종 평형 값에 도달하려면 몇 시간, 며칠, 몇 주, 심지어 몇 달이 걸릴 수 있습니다.

시간은 여러 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어, 나무 조각의 크기(두꺼울수록 더 오래 걸립니다), 나무의 결 방향(목리 방향)과 결이 짧을수록, 주변 공기 온도(더울수록 더 오래 걸립니다), 코팅이 되어 있다면 코팅된 나무에 더 오래 걸립니다.

공기 중의 수분을 평형 수분 함량 또는 EMC라고 합니다.

상대 습도가 30%인 예에서 공기의 EMC는 6%입니다.

목재 제조업체나 사용자는 상대 습도와 해당 EMC의 4가지 주요 값을 잘 알고 있어야 하며, 실제로 기억해 두는 것이 현명할 것입니다.

처음 두 가지 EMC(6%~9%)는 각각 상대 습도 30%~50%에 해당합니다. 이 수치는 북미 대부분 지역에서 냉난방이 설치된 사무실과 가정의 일반적인 실내 습도 기준이므로 매우 중요합니다. 이 수치는 생목재 또는 건조목재뿐만 아니라, 원목, 제조 부품, 캐비닛, 가구, 목공품에도 적용됩니다.

추운 날씨에는 실내 온도가 6% EMC보다 더 건조할 수 있습니다. 먼지 배출 시스템이 있고 쾌적함을 위해 공기를 가열하는 제조 시설의 경우, 가습을 하지 않는 한 공장 내부 온도도 6% EMC보다 더 건조한 경우가 많습니다. 반면, 습도가 높은 여름철, 특히 에어컨이 없는 경우 가정, 사무실, 제조 시설의 온도가 9% EMC를 초과할 수 있습니다.

창고, 난방이 되지 않는 창고, 심지어 공사 중인 난방이 되지 않는 주택을 포함하여 미국 대부분 지역에서 비로부터 보호되는 외부 노출 공간의 경우 공기 평균 EMC는 12%로 상대 습도는 65%에 해당합니다.

해안 지역, 마이애미, 뉴올리언스, 시애틀, 그리고 섬 지역, 자메이카와 일본의 EMC는 더 높습니다. 실내에서는 최대 12%, 실외에서는 최대 16%까지 EMC가 발생할 수 있습니다.

코팅되지 않은 목재는 코팅된 잘 가꿔진 목재보다 수분 함량이 더 빨리 변합니다. 하지만 코팅은 수분 함량 변화를 늦출 뿐입니다. 코팅된 목재는 수분 함량 변화가 매우 느린 경우가 많습니다. 즉, 매우 건조하거나 매우 습한 짧은 기간 동안에도 코팅되지 않은 목재만큼 뚜렷하게 나타나지 않습니다.

또 다른 기본 개념은, 가마 건조는 수분 함량이 변하지 않는 목재 제품을 제공하지 않는다는 것입니다. 모든 목재는 습도가 변하면 수분 함량이 변합니다. 가마 건조는 목재의 수분 함량을 원하는 수준으로 낮추는 빠르고 품질 좋은 기술일 뿐입니다. 가마 건조된 목재가 제대로 건조되었더라도, 이 목재로 만든 부품과 구성품이 제대로 취급되지 않고 수분을 다시 흡수하게 되면, 건조한 제조 공장 환경이나 고객의 건조한 집이나 사무실에서 후속 수축이 발생할 수 있습니다.

EMC 측정과 수분 함량에 대해서는 잠시 후에 논의하겠습니다. 하지만 그 전에 수분 함량에 대한 우리의 중요한 우려의 이유를 몇 가지 살펴보겠습니다.

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목재의 수분 함량과 주변 환경과의 평형은 목재 주변 공기의 상대 습도에 의해 결정됩니다. 이는 목재가 제재목이고, 제조 과정에서 운송 또는 보관 중인 미완성 부품이든, 니스와 같은 코팅으로 마감 처리되어 사용 중이든 마찬가지입니다.

온도는 수분 함량에 큰 영향을 미치지 않으므로 목재의 수축이나 팽창도 크게 영향을 미치지 않습니다. 이처럼 온도에 민감하지 않은 것이 알루미늄이나 플라스틱과 같은 다른 건축 자재에 비해 목재의 장점 중 하나입니다.

더 진행하기 전에, 상대 습도와 수분 함량 사이의 중요한 관계를 살펴보겠습니다. 공기 중 평균 상대 습도가 주어졌을 때, 목재가 평형을 이루는 평균 수분 함량이 존재합니다.

예를 들어, 공기 중 상대 습도가 30%일 경우, 이 상태로 보관된 목재는 결국 6%의 함수율을 달성하게 됩니다. 이 최종 평형 값에 도달하려면 몇 시간, 며칠, 몇 주, 심지어 몇 달이 걸릴 수 있습니다.

시간은 여러 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어, 나무 조각의 크기(두꺼울수록 더 오래 걸립니다), 나무의 결 방향(목리 방향)과 결이 짧을수록, 주변 공기 온도(더울수록 더 오래 걸립니다), 코팅이 되어 있다면 코팅된 나무에 더 오래 걸립니다.

공기 중의 수분을 평형 수분 함량 또는 EMC라고 합니다.

상대 습도가 30%인 예에서 공기의 EMC는 6%입니다.

목재 제조업체나 사용자는 상대 습도와 해당 EMC의 4가지 주요 값을 잘 알고 있어야 하며, 실제로 기억해 두는 것이 현명할 것입니다.

처음 두 가지 EMC(6%~9%)는 각각 상대 습도 30%~50%에 해당합니다. 이 수치는 북미 대부분 지역에서 냉난방이 설치된 사무실과 가정의 일반적인 실내 습도 기준이므로 매우 중요합니다. 이 수치는 생목재 또는 건조목재뿐만 아니라, 원목, 제조 부품, 캐비닛, 가구, 목공품에도 적용됩니다.

추운 날씨에는 실내 온도가 6% EMC보다 더 건조할 수 있습니다. 먼지 배출 시스템이 있고 쾌적함을 위해 공기를 가열하는 제조 시설의 경우, 가습을 하지 않는 한 공장 내부 온도도 6% EMC보다 더 건조한 경우가 많습니다. 반면, 습도가 높은 여름철, 특히 에어컨이 없는 경우 가정, 사무실, 제조 시설의 온도가 9% EMC를 초과할 수 있습니다.

창고, 난방이 되지 않는 창고, 심지어 공사 중인 난방이 되지 않는 주택을 포함하여 미국 대부분 지역에서 비로부터 보호되는 외부 노출 공간의 경우 공기 평균 EMC는 12%로 상대 습도는 65%에 해당합니다.

해안 지역, 마이애미, 뉴올리언스, 시애틀, 그리고 섬 지역, 자메이카와 일본의 EMC는 더 높습니다. 실내에서는 최대 12%, 실외에서는 최대 16%까지 EMC가 발생할 수 있습니다.

코팅되지 않은 목재는 코팅된 잘 가꿔진 목재보다 수분 함량이 더 빨리 변합니다. 하지만 코팅은 수분 함량 변화를 늦출 뿐입니다. 코팅된 목재는 수분 함량 변화가 매우 느린 경우가 많습니다. 즉, 매우 건조하거나 매우 습한 짧은 기간 동안에도 코팅되지 않은 목재만큼 뚜렷하게 나타나지 않습니다.

또 다른 기본 개념은, 가마 건조는 수분 함량이 변하지 않는 목재 제품을 제공하지 않는다는 것입니다. 모든 목재는 습도가 변하면 수분 함량이 변합니다. 가마 건조는 목재의 수분 함량을 원하는 수준으로 낮추는 빠르고 품질 좋은 기술일 뿐입니다. 가마 건조된 목재가 제대로 건조되었더라도, 이 목재로 만든 부품과 구성품이 제대로 취급되지 않고 수분을 다시 흡수하게 되면, 건조한 제조 공장 환경이나 고객의 건조한 집이나 사무실에서 후속 수축이 발생할 수 있습니다.

EMC 측정과 수분 함량에 대해서는 잠시 후에 논의하겠습니다. 하지만 그 전에 수분 함량에 대한 우리의 중요한 우려의 이유를 몇 가지 살펴보겠습니다.

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이미 언급했지만, 매우 중요해서 다시 한번 강조할 필요가 있습니다. 북미 지역 대부분의 사무실과 가정의 평균 내부 EMC는 6~9%이고, 상대 습도는 30~50%입니다. 때로는 미국 북부의 한겨울이나 건조한 남서부의 여름처럼 가정이나 사무실이 더 건조할 수 있습니다. 반면, 남부 또는 서부 해안 지역의 가정이나 사무실은 더 습할 수 있습니다.

제조 시설에 반입되는 목재, 제조 과정 중 목재 제품, 그리고 보관 및 설치 중 제품의 적정 수분 함량은 최종 사용 시 EMC(Electrical Conservation)에 따라 달라집니다. 목재가 조금이라도 너무 젖어 있으면 수축이 발생하고, 이러한 수축 문제는 일반적으로 팽창 문제보다 더 심각합니다. 또한 일반적인 가정이나 사무실은 EMC 6~7%, 상대 습도 28~38%보다 훨씬 건조한 경우가 드물기 때문입니다.

실내 인테리어 제품용 목재, 부품 및 구성품의 일반적인 평균 수분 함량은 6%에서 7%입니다. 전자식 상대 습도 표시기는 전자 제품 매장에서 30달러 미만에 구입할 수 있습니다. 따라서 목재 제품이 제조, 보관, 설치 또는 사용되는 모든 위치에서 정확한 습도 및 관련 EMC를 쉽고 비교적 저렴하게 측정할 수 있습니다.

대부분의 실내 공간에서 목재의 평균 수분 함량은 6~7%이지만, 목재는 가변적인 재료이기 때문에 두 개의 목재가 완전히 동일할 수는 없습니다. 따라서 동일한 EMC에 노출된 개별 목재의 수분 함량은 1% 미만의 미세한 차이가 항상 발생합니다.

일반적으로 목재의 수분 함량과 공기의 EMC(온도 계수)의 이상적인 차이는 2%입니다. 하지만 허용 가능한 변동 폭은 제조되는 제품과 제품의 수분 함량 변화에 대한 민감도에 따라 달라집니다.

더 나은 함수율 균일성을 얻으려면 가마 건조 과정에서 더 많은 노력이 필요하고, 건조 목재를 취급할 때 보관하는 과정도 더 좋아야 합니다. 이는 목재와 구성 요소의 가격을 상승시킵니다. 하지만 불합격품 발생 위험을 줄이는 것은 추가적인 비용과 관리를 감수할 만한 가치가 있습니다.

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함수율 관리의 핵심은 가마 작업에서 시작됩니다. 목재가 가마 건조되면, 원치 않는 변화와 함수율을 방지하기 위해 적절한 EMC(온도 조건)에 보관해야 합니다. 대부분의 상업용 건조 작업은 적절한 함수율로 건조하고 적절한 EMC 또는 상대 습도에 보관합니다.

수분 함량을 제어하는 ​​두 번째 단계는 제조 공장에서 첫 번째 단계보다 훨씬 더 중요합니다. 가마 건조된 목재는 가공 부품으로, 그리고 처음 도착했을 때 제조된 목재 부품은 수분 함량의 원치 않는 변화를 방지하기 위해 적절한 EMC(온도 및 습도) 관리 시스템에 보관해야 합니다. 부품은 목재보다 훨씬 작기 때문에 부피당 표면적이 더 넓고 목재보다 결이 더 많이 드러납니다.

따라서 공기의 EMC가 부품의 수분 함량과 같지 않으면 부품의 수분 함량이 목재보다 훨씬 빠르게 변합니다. 또한 부품과 부품은 원목보다 훨씬 더 가치가 높기 때문에 부품과 부품의 적절한 보관은 목재 보관보다 경제적으로 더 중요합니다.

목재 부품의 수분 함량을 제어하는 ​​데 중요한 요소는 제조 시설의 EMC(전자파 적합성)를 제어하는 ​​것입니다. 제조 시설의 EMC는 고객의 집이나 사무실의 EMC와 매우 가까이 있어야 합니다. 이를 위해 제조 시설의 공기에 수분을 추가하는 작업이 필요할 수 있습니다. 하지만 공장의 습도를 제어하더라도 부품이나 부품을 처음 수령했을 때 제대로 보관하지 않으면 수분 문제를 해결할 수 없습니다.

또 다른 중요한 문제는 고객의 집이나 사무실에 완제품을 보관하는 것입니다. 완제품은 난방이 되지 않는 건물이나 창고 외부나 창고에 절대 보관해서는 안 됩니다. EMC(전자파 적합성)가 너무 높습니다. 또한 건설 중인 건물에서는 EMC가 건물이 사용 중일 때보다 일시적으로 훨씬 높을 수 있습니다. 이 경우, 보관된 목재 ​​제품은 처음에는 수분을 회복하지만, 건물이 사용 중일 때는 수분을 빠르게 잃어 뒤틀림, 균열 및 기타 수분 결함이 발생합니다.

실내의 목표 EMC는 쉽게 관리할 수 있습니다. EMC와 공기의 상대 습도를 낮추는 가장 쉬운 방법, 즉 "공기를 건조시키는" 방법은 실내에 열을 가하는 것입니다. 일반적으로 아침 최저 기온보다 약 섭씨 -25도(화씨 -7도) 정도 높은 실내 온도는 XNUMX%의 EMC를 발생시키는데, 이는 적절한 목표 EMC 값으로 간주됩니다.

작은 목재 보관 공간의 EMC는 보관 공간을 밀폐하고 소형 가정용 제습기로 상대 습도를 조절하여 제어할 수 있습니다. 이 방법은 목재의 함수율이 이미 적정 수준일 때만 효과가 있습니다. 제습기의 전력이 부족하여 목재를 더 건조할 수 없습니다.

마찬가지로, 실내에 상당한 외부 공기 누출이 없어야 합니다. 이러한 DH 관리 보관 공간은 습한 환경에서 진행 중인 제품이나 완제품을 보관하여 원치 않는 습기 재증발을 방지하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이러한 보관에는 약간의 노력이 필요하지만, 그 대가로 고객 불만 없이 더 나은 품질의 제품을 얻을 수 있습니다.

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목재 구성 요소의 함수율을 모니터링하여 불필요한 수분 증가나 손실이 발생하지 않도록 해야 합니다. 함수율이 눈에 띄게 변하면 목재를 적절한 함수율로 회복하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 실제로 함수율이 맞지 않는 목재를 가공하는 것은 시간과 비용을 크게 낭비하는 것입니다.

제조 공정 전반에 걸쳐 적절한 취급을 통해 이러한 문제가 발생하지 않도록 할 수 있습니다. 목재 구성품, 부품, 심지어 최종 제품조차도 수분 함량이 5% 미만으로 너무 건조하면 이전 품질로 복원하기 어렵습니다.

가장 좋은 방법은 예상 EMC보다 약 1% 정도 높은 방에 나무를 두는 것입니다. 방에는 공기를 순환시켜 나무 표면에 전달하기 위한 팬 여러 대가 있어야 하며, 수분 함량이 조절될 때까지 몇 주 이상 기다려야 합니다.

너무 젖은 목재 부품이나 구성품은 종종 성공적으로 재건조될 수 있습니다. 하지만 완제품을 성공적으로 재건조하는 것은 어렵습니다. 높은 수분 함량이 열악한 보관 조건 때문이라면, 일반적으로 목재를 필요한 수분 함량보다 EMC가 1~2%p 정도 더 높은 따뜻한 방에 두는 것이 좋습니다. 약간의 열을 가하면 건조 속도가 빨라집니다. 목재는 외층이 적절한 수분 함량에 도달하는 데 필요한 시간뿐만 아니라 중심부가 적절한 수분 함량에 도달할 때까지 이 방에 두어야 합니다.

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우리는 목재의 수분 함량에 대해 논의했지만, 아직 수분 함량의 정의는 제시하지 않았습니다.

목재 함수율의 엄격한 정의는 목재 조각에 포함된 수분의 무게를 오븐 건조 중량과 비교한 값입니다. 함수율은 항상 백분율(%)로 표시되므로, 답에 100을 곱합니다.

나무 조각의 무게를 측정한 후, 화씨 215도(섭씨 12도)에서 36시간에서 XNUMX시간 동안 오븐에서 건조하여 나무가 완전히 마를 때까지 건조합니다. 그리고 오븐 건조 후 다시 무게를 측정합니다.

두 무게의 차이는 건조 전 목재에 존재했던 수분의 양입니다. 최종 무게는 오븐 건조 중량입니다.