목재 공극 구조 특성 규명하여, 목재 이용의 과학화 이끈다
목재 공극 구조 특성 규명하여, 목재 이용의 과학화 이끈다
  • 정이레 기자
  • 승인 2020.08.25 16:52
  • 댓글 1
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강춘원 전북대학교 주거환경학과 교수
강춘원 전북대학교 주거환경학과 교수
강춘원 전북대학교 주거환경학과 교수

천연재료인 목재는 아름다운 무늬와 부드러운 질감으로 보는 이로 하여금 그 자체로 편안함을 준다. 많은 사람에게 꾸준히 사랑받는 이유일 터다. 그러나 목재의 뒤틀림, 부패, 가연성, 내수성 등 관리가 어렵다는 단점 또한 존재한다. 전북대학교 주거환경학과 강춘원 교수는 목재의 공극 구조 특성을 규명하는 연구로 목재 이용의 과학화를 앞당기고 있다.

 

목재의 공극 구조 특성 규명연구로 목재 이용 과학화의 기반 마련

강춘원 교수는 목질흡음재, 목재개질처리, 자원재활용 등의 분야에 관심을 두고 연구를 수행해왔다. 이러한 관심 분야를 바탕으로 현재 목재미세구조 분석에 의한 약품처리기술 최적화와 주거환경 개선에 관한 연구, 누름방식대패가 당김방식대패로 변화한 문화적 요인의 운동학적 검증, 그래핀/폴리(vinyl acetate-g-dially dimethyl ammonium chloride)나노 복합재 도포에 의한 고기능성 목재 개발 등의 연구 프로젝트를 수행하고 있다.

최근 강 교수는 ‘Pore Characterization in Cross Section of Yellow Poplar (Liriodendron tulipifera) Wood’ 논문으로 2020 대한민국과학기술연차대회 제30회 우수논문상을 받았다. 강 교수는 영광스러운 수상이라며, 이번 수상이 목재 이용 과학화의 계기가 되기를 바란다는 소감을 전했다. 해당 논문은 백합나무의 공극 구조 특성을 규명한 것으로, 공극종류별 함량측정 방법을 제안하고 심재, 변재 그리고 이행재의 공극종류별 함량을 측정하여 투과성과의 관계를 규명하고 있다. 목재는 수종 간, 수종 내 변이가 일어나며, 한 그루의 임목 내에서도 부위에 따른 변이가 있다. 이러한 변이는 공업 재료로서의 가치를 저하하는 주요인이다. 목재의 변이를 일으키는 주요 인자는 비중, 함수율, 미세구조, 투과성 등이다. 비중이나 함수율은 비교적 간단하게 측정 가능하지만 투과성은 측정이 곤란하다.

지금까지 목재를 건조하거나 약품을 처리할 때 투과성의 변이를 고려하지 않는 경우가 많았는데 관통공극, 맹공극, 폐쇄공극 등 공극종류 별 비율을 규명하면 투과성, 흡음율, 건조특성과 약품처리 특성 등을 예측할 수 있습니다. 목재의 공극종류 별 함량을 측정할 수 있다면 목재 이용에 획기적인 변화가 일어나는 셈이죠!”

강 교수는 자신의 논문을 통해 세 종류의 공극 (through pore, blind pore and closed pore)을 측정하는 방법을 제시했다. 우선 목재의 진비중과 공극을 포함한 겉보기비중을 토대로 전체 공극률 (total porosity)을 도출한다. 이후 목재 상태의 진비중과 분말 상태의 진비중을 각각 측정, 비교하면 폐쇄공극 (closed pore)의 양이 나온다. 목재에 특수유체를 침투시킨 상태에서 압력을 가해서 관통공극 (through pore) 속에 존재하는 유체를 밀어내고, 남은 양을 측정하면 맹공극(blind pore) 양이 된다. 강 교수는 Pycnometer, CFP 등의 몇가지 측정 장비를 이용해서 목재에 존재하는 세 가지 공극의 비율을 계산할 수 있다고 설명했다. 그 결과를 바탕으로 목재의 투과성, 건조 특성과 약품처리 특성, 흡음률 등의 물성을 추정하는 것이다. 이러한 아이디어는 강 교수 연구실에서 박사과정을 수행 중인 장은석 학생이 제안했다.

강 교수는 해당 연구를 통해 목재 가공의 시행착오를 줄이는 것은 물론 난연목재, 내수목재, 방부목재 등의 기능성목재 제조 가능성을 높이고 공극종류별 함량 측정기술의 정확도를 높여 간단하게 측정 가능한 범용장비를 제조하는 것 또한 연구목표 중 하나로 두고 있다. 그는 국내외에서 목재 연구자들이 이 방법을 이용함으로써 공업재료로서의 목재의 가치를 높이고 과학화하기를 바란다는 기대를 전했다. 관련 내용은 한국목재공학회지와 Journal of Wood Science에 논문을 게재하는 한편 지난해 말 특허 출원하였으며 향후 해외출원도 계획 중이다.

 

정직하고 성실하게 연구에 임할 것

강춘원 교수는 자신의 연구와 교육에 있어 무엇보다 꾸준히 노력할 것을 강조하였다. 공부는 노력에 따라 결과가 비례한다는 생각에서다. 그는 수많은 과학자가 조금씩 알아낸 것들이 모여 현재의 과학 문명이 이루어졌다며, 자신이 이룩한 결과가 크지 않거나 바로 결과가 나오지 않더라도 실망하지 말고 열심히 하다 보면 그런 것들이 모여 과학발전에 기여한다고 말했다.

눈앞의 결과에 일희일비하기보다 목표를 향해 꾸준히 나아간다면 반드시 그 대가를 얻을 수 있을 것입니다. 또한, 자신의 가치를 가장 쉽게 올릴 수 있는 방법이 정직하고 성실하게 사는 것이라는 생각을 제자들에게 함양시키고자 하며 저 또한 그렇게 살아가고자 합니다.”

강 교수는 많은 학문 분야의 고른 발전을 위한 제언을 전하기도 했다. 사업성 없는 연구나 실패한 연구에서 더 소중한 지식을 얻을 수도 있기에 다양한 연구주제에 대한 지원이 이루어져야 학문의 발전 가능성 또한 커질 수 있다는 것이다. 바로 수익이 발생하지 않거나 실패한 연구라 할지라도 그 수행 과정에 문제가 없고, 인과관계를 파악할 수 있다면 그 과정을 소중하게 인정해야 과학이 발전할 수 있다고 말했다.

끝으로 강 교수는 공극종류별 함량을 정확하게 측정할 수 있게 하고 목재 내부의 유체이동을 개선하여 내수목재, 난연목재, 열전도목재 등의 기능성목재를 개발, 목재 이용의 과학화에 기여하고 나아가 과학발전에 기여하고 싶다는 포부를 밝혔다. 자신의 자리에서 꾸준히 연구를 발전시켜나가는 강 교수. 그가 내놓을 연구결과들이 목재 이용의 과학화를 이끌길 기대해본다.

 

 

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강민재 2020-08-26 17:54:29
참 미래가 기대됩니다 응원하겠습니다