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목재의 역학완화와 물성(Mechanical relaxation and physical properties of wood)

전문가 제언: □ 완화현상은 열평형상태로부터 약간 벗어난 상태에서 평형상태로 접근하는 과정을 나타낸다. 열평형상태는 어떤 계의 외부변수를 일정하게 하고, 충분한 시간이 경과된 후에 외부와 평형에 도달한 상태다.

□ 완화현상을 설명하기 위해 필요한 계 내부의 질서도는 자체적으로 측정할 수 없지만, 질서도를 매개로 하는 실측 가능한 물리량으로 반응을 알고, 질서도에 관한 정보도 시간변화를 통해 간접적으로 알게 된다.

□ 물로 포화된 목재의 완화거동은 그 이전 열처리에 의해 특별한 영향을 받는다. 목재와 같은 천연생물 재료의 완화거동 메커니즘은 상세하게 해석되지 못하므로, 현재에는 유사한 고분자 재료와 비교할 수 있다.

□ 물로 포화된 목재의 특별한 완화거동은 가열로 유연해진 고분자사슬을 급랭시켜 유지되는 평형상태와 비교할 때, 열처리 후 냉각속도와 정치시간에 따라 자유체적이 보다 큰 상태로 동결된다. 이 현상은 60℃ 이하에서는 일어나지 않으므로 목재의 리그닌이 관계한다고 유추된다.

□ 물로 포화된 목재를 가성소다 수용액으로 처리하면, 섬유방향의 수축을 일으키나, 그 농도 범위는 10~15%로 좁다. 수축요인은 미소섬유의 변화로 확인되지만, 완화거동 측정만으로 그 메커니즘을 해석할 수 없다.

□ 완화거동과 팽윤에 영향을 미치는 인자는 측쇄의 종류와 무관하게도 입체적이고, 자유체적이 완화거동에 변화를 가져온다. 화학처리로 열가소성을 나타내는 한 가지 원인은 측쇄도입에 의한 자유체적에 있다.

□ 방습 또는 흡수과정에서 완화거동은 함수율이 일정한 상태에 비해 현저하다고 하며, 이러한 기계적 유연성 효과에 대해서 아직까지 해명되지 않았으며, 그 메커니즘에 대해서도 명확한 결론이 없다.

□ 무정형 고분자의 완화현상으로 목재의 역학 완화현상을 해석하는 데는 무리가 있으며, 목재의 완화거동을 해석하기 위해서는 고차구조와 분자사슬의 구조 등 양자를 고려하여야 한다.

저자: Nakano, T
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