KR20100066412A - 훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 훈연 열처리 방법은, 목질 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스와 원적외선 증식용 세라믹을 적열시켜 얻어지는 열을 피처리 목재들이 배치된 열 처리실로 공급하여, 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 훈연 열처리 방법이고, 열처리실 내에 수산화칼륨 가스를 공급하는 가스 공급단계, 피처리 목재들을 60℃ 내지 80℃에서 열처리하는 제1 열처리단계, 피처리 목재들을 130℃ 내지 150℃에서 열처리하는 제2 열처리단계, 피처리 목재들을 건조시키는 건조 단계, 피처리 목재들의 함수율을 측정하는 함수율 측정단계, 측정된 피처리 목재들의 함수율을 기준함수값과 비교하는 비교단계, 피처리 목재들의 함수율이 기준함수값보다 작거나 같을 경우, 열처리의 종료 신호를 외부로 표시하는 표시단계를 포함한다.
훈연 열처리, 연소가스, 원적외선 증식용 세라믹, 함수율

Description

훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치{SMOKING HEAT TREATMENT METHOD AND SMOKING HEAT TREATMENT DEVICE}
본 발명은 훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 목재는 보온성이나 단열성 또는 흡습성 등 우수한 특성을 가지고 있는 반면, 타기 쉬운 결점을 가지고 있기 때문에 건축 부재로써는 건축 기준법이나 소방법 등의 규제를 받고 있고 있을 뿐만 아니라, 사용상의 수 많은 제한을 받고 있다. 건축물에 있어서는 철, 콘크리트 또는 석고보드 등을 사용하지 않을 경우, 화재에 따른 막대한 피해가 우려되며, 이에 따라 건축 부재로써 철, 콘크리트 또는 석고보드 등의 무기물의 사용이 의무화되어 있다.
또한, 목재를 훈연 열처리하는 것은, 목재의 폐재 또는 톱밥 등을 연료로 하여 그 열과 연기로 목재를 그을려 나무의 생장응력에 따른 이상을 경감시키고, 아울러 건조를 촉진시키는 방법으로 직접 가열식이라고 불리는 건조법의 한가지이다.
그러나, 종래의 훈연 열처리 방법에 있어서, 열 처리실 내부의 온도 및 습도 조절이 곤란하고, 연기 순환의 불균일에 따라 목재 표면에 생기는 건조 얼룩이 생기는 문제점이 있다. 또한, 이로 인하여 훈연 열처리의 효율이 감소하여 안정적이 고 균일한 훈연 열처리를 계속 수행할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 훈연 열처리 장치의 열처리실 내부에 수산화칼륨 가스를 공급하여 열처리실 내부에 배치된 피처리 목재의 함수율을 낮추고, 그 함수율 값이 낮추어진 피처리 목재를 제1 및 제2 열처리 단계를 수행하는 것에 의하여, 피처리 목재의 함수율을 보다 신속하게 낮출 수 있고, 나아가 훈연열처리 효율을 향상시킬 수 있는 훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 피처리 목재를 훈연 열처리시 함수율을 측정하여 그 기준값과 비교하여 외부로 표시하여 주는 것에 의하여, 피처리 목재의 훈연 열처리의 효율을 향상시켜 그 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 훈연 열처리 공정을 반복하여주는 것에 의하여, 훈연 열처리시 피처리 목재의 표면에 나타나는 그을음으로 인한 목재 표면의 배색을 조절할 수 있는 훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
청구항 1에 관한 발명인 훈연 열처리 방법은, 목질 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스와 원적외선 증식용 세라믹을 적열시켜 얻어지는 열을 피처리 목재들이 배치된 열 처리실로 공급하여, 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 훈연 열처 리 방법이고, 열처리실 내에 수산화칼륨 가스를 공급하는 가스 공급단계, 피처리 목재들을 60℃ 내지 80℃에서 열처리하는 제1 열처리단계, 피처리 목재들을 130℃ 내지 150℃에서 열처리하는 제2 열처리단계, 피처리 목재들을 건조시키는 건조 단계, 피처리 목재들의 함수율을 측정하는 함수율 측정단계, 측정된 피처리 목재들의 함수율을 기준함수값과 비교하는 비교단계, 피처리 목재들의 함수율이 기준함수값보다 작거나 같을 경우, 열처리의 종료 신호를 외부로 표시하는 표시단계를 포함한다.
청구항 2에 관한 발명인 훈연 열처리 방법은, 목질 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스와 원적외선 증식용 세라믹을 적열시켜 얻어지는 열을 피처리 목재들이 배치된 열 처리실로 공급하여, 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 훈연 열처리 방법이고, 피처리 목재들을 60℃ 내지 80℃에서 열처리하는 제1 열처리단계, 피처리 목재들을 130℃ 내지 150℃에서 열처리하는 제2 열처리단계, 열처리실 내에 수산화칼륨 가스를 공급하는 가스 공급단계, 피처리 목재들을 건조시키는 건조 단계, 피처리 목재들의 함수율을 측정하는 함수율 측정단계, 측정된 피처리 목재들의 함수율을 기준함수값과 비교하는 비교단계, 피처리 목재들의 함수율이 기준함수값보다 작거나 같을 경우, 열처리의 종료 신호를 외부로 표시하는 표시단계를 포함한다.
청구항 3에 관한 발명인 훈연 열처리 방법은, 청구항 1 또는 청구항 2에 관한 발명인 훈연 열처리 방법에 있어서, 피처리 목재들의 함수율이 소정의 기준함수값보다 클 경우, 제1 열처리단계부터 다시 반복하는 과정을 더 포함한다.
청구항 4에 관한 발명인 훈연 열처리 방법은, 청구항 1 또는 청구항 2에 관한 발명인 훈연 열처리 방법에 있어서, 연소가스는, 수증기(H2O), 탄소가스(C), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 포름 알데히드(HCHO), 페놀(phenol), 폴리페놀(polyphenol) 중 어느 하나를 포함한다.
청구항 5에 관한 발명인 훈연 열처리 장치는, 목질 연료가 투입되고, 연소기구를 통하여 상기 목질 연료를 연소시켜 연소가스를 발생시키는 연소실, 그 내부에 다수의 원적외선 증식용 세라믹을 배치하여 원적외선을 발생시키는 원적외선 발생실, 연소가스와 원적외선을 공급하여 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 열 처리실, 열 처리실 내의 피처리 목재들의 함수율을 측정하고, 측정된 함수율 값과 기준함수값을 비교하는 제어실을 포함하고, 열처리실에 연결되고, 열처리실 내부로 수산화칼륨 가스를 공급하는 가스 공급실이 설치되어 있다.
청구항 6에 관한 발명인 훈연 열처리 장치는, 청구항 5에 관한 발명인 훈연 열처리 장치에 있어서, 열 처리실에 연결되어 열 처리실 내의 온도를 조절하는 환풍기를 더 포함한다.
청구항 7에 관한 발명인 훈연 열처리 장치는,청구항 5에 관한 발명인 훈연 열처리 장치에 있어서, 열 처리된 피 처리 목재들을 건조시키는 건조실을 더 포함하고, 제어실은, 건조실 내의 피처리 목재들의 함수율을 측정하고, 측정된 함수율 값과 소정의 기준값을 비교한다.
청구항 8에 관한 발명인 훈연 열처리 장치는,청구항 5 내지 청구항 7에 관한 발명중 어느 하나인 훈연 열처리 장치에 있어서, 제어부를 통하여 비교된 비교결과값을 표시하여주는 표시장치를 더 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 훈연 열처리 방법 및 훈연 열처리 장치에 의하면, 훈연 열처리 장치의 열처리실 내부에 수산화칼륨 가스를 공급하여 열처리실 내부에 배치된 피처리 목재의 함수율값을 낮추고, 그 함수율 값이 낮추어진 피처리목재를 제1 및 제2 열처리 단계를 수행하고 있기 때문에, 피처리 목재의 함수율을 보다 신속하게 낮출 수 있고, 나아가 훈연 열처리의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피처리 목재를 훈연 열처리시 함수율을 측정하여 그 기준값과 비교하여 외부로 표시하여 주는 것에 의하여, 피처리 목재의 훈연 열처리의 효율을 향상시켜 그 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 훈연 열처리 공정을 반복하여주는 것에 의하여, 훈연 열처리시 피처리 목재의 표면에 나타나는 그을음으로 인한 목재 표면의 배색을 조절할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
우선, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기 전에, 훈연 열처리에 의한 목재의 생장응력 제거의 원리에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
훈연 열처리는, 목재의 폐재를 연료로, 그 열과 연기로 목재를 그을려 나무의 성장응력에 따른 이상을 경감시키고, 아울러 건조를 촉진시키는 방법으로 직접가열식이라고 불리는 건조법의 한가지로서, 그 훈연 열처리로 목재의 결점인 휨과 변형, 쪼개짐의 원인이 되는 성장인력을 완화시켜주는 방법이다.
또한, 훈연 열처리는 열을 전달하는 세가지 형태를 모두 사용하여 피처리 목재를 건조시키는 것으로서, 훈연 열처리 방법에서 사용되는 열은 전도 및 대류에 방사(즉, 복사)를 더하여 가열처리된 것과 효율성 떨어지는 공기 대신에 화로 내부의 열 매체로서 연소가스를 사용한다. 여기서, 전도는 열이 물체의 내부를 통해 고온에서 저온으로 전해져 가는 현상이고, 대류는 기체나 액체 등의 유체에 의해 열을 전달하는 현상으로, 간접적으로 목재 내부를 건조시키는 방법이며, 방사는 열원으로부터 직접, 물체에 대해 전자파로 열을 전달하는 현상이다.
한편, 훈연 열처리의 분위기를 구성하고 있는 화로 내부의 주요한 요소인 공기와 물, 그리고 연료가 되는 나무를 불완전연소시켜 발생하는 그을음의 성분인 카 본의 물리적 성질 속에서 비열과 열전도도를 각각 비교해보기로 한다. 훈연 열처리에 사용되는 화로 내부를 구성하는 주요한 요소의 비열이 가장 큰 순서로 나열하면, 물, 목재, 공기, 탄소이다. 즉, 목재 중의 수분함유량을 백분율로 나타낸 함수율을 사용하여 설명하자면, 함수율 100%이상의 순수한 목재는 훈연 열처리 과정에서 화로 내부 온도가 상승할 때, 목재 속 물의 비열이 높기 때문에, 목재온도의 급격한 상승을 억제하는 역할을 한다. 한편, 화로 내부에 부유하는 탄소의 비열은 공기보다 작기 때문에, 공기만 있는 경우보다 화로 내부 온도를 상승시키는 데에는 효과적인 작용을 한다. 즉, 공기만 있는 경우보다, 탄소와의 혼합기체인 쪽이 축열(蓄熱)에 관한 에너지 손실을 줄일 수 있다. 다음으로 열전도를 비교하면, 탄소의 열전도도는 100℃의 공기의 약 125배, 물의 약 24배이다. 그 때문에, 화로 내부의 혼합기체 안에 탄소량이 많으면 많을수록 물증기량이 많을 때처럼, 공기만 있는 경우보다 열전도율이 커지게 된다.
훈연 열처리시 연기에 포함되어있는 탄소로부터 방사된 전자파로서 탄소의 흑체 복사열로서의 열방사를 사용하고, 이를 통해 그 탄소와 타르가 화로 내부에 두껍게 침착, 부착된 상태가 된다. 또한, 훈연 열처리 과정에서 생긴 연소가스의 안에서는 처리된 목재의 성분과 이 혼합 가스들의 성분들 사이에서 여러 가지 반응이 물리적 화학적으로 일어난다. 이를 통해, 훈연 열처리 방법은 물의 흡방출에 따른 목재의 치수변화를 막고, 동시에 방부/곰팡이 억제/방충 효과를 가진다.
한편, 목재의 결점인 휨과 변형, 쪼개짐의 원인은 목재가 성장해 가는 과정에서 형성된 성장응력이다. 자연의 바람이나 눈등의 외력으로부터 스스로를 보호하 기 위해 나무줄기 안에 비축된 저항력으로, 스스로의 무게를 지탱하기 위한 이유도 있는데, 벌채되어, 제재되면 그 응력에서 해방되어 휘거나 쪼개지는 것이다. 그 성장응력은 나무의 종류나 지역(기후 및 위치조건 등의 생육환경), 성장정도, 나무의 모양, 뿌리의 상태 등에 따라 차이가 발생한다. 동일한 나무의 종류에서는 줄기의 바깥둘레 부분의 성장응력의 크기는 거의 동일하다고 할 수 있기 때문에, 직경이 작은 원목 정도를 제재한다고 하면 그 변형은 더욱 커지게 된다.
성장응력이 발생하는 메커니즘은 여러 가지가 있지만, 그 중 한가지는 각각의 세포로의 내부응력의 발생원인이 되는 세포벽의 셀룰로오스 미크로피프릴(전자현미경으로 사상의 형태로 보여지는 셀룰로오스분자의 집합단위의 정확한 표현. 본문에서는 이후 셀룰로오스로 표현.)의 기울기에 의해 발생하는 일그러짐과 그 셀룰로오스의 모양을 고정하는 리그린이 침착하는 것에 의한 일그러짐의 고정에 따른 것이다. 또한, 나머지 한가지는 나무 줄기 안의 세포의 팽압도 포함한 함수(含水)율의 분포변동에 따른 것이다. 여기서, 성장응력은 이 하나 하나의 세포의 일그러짐이 조직전체의 일그러짐으로 가산되어, 나무 전체의 내부응력을 형성한다. 그 때문에, 본래 이 두 가지 요소는 별개의 것이 아니라, 성장응력에 대해 상호적으로 서로 영향을 미치는 것으로 보여, 어느 쪽이든 한 쪽을 제거해도 불충분하다. 따라서, 생 원목의 훈연 열처리시, 목재 안의 온도가 올라가면 열에 의해 목재 안의 수분 분자운동이 격렬해져서 자유수(自由水)와 함께 각 성분에 붙어있던 결합수(結合水)의 일부도 움직이기 시작한다. 물이 수증기가 되어 부피가 증가해 팽창하고, 세포도 부풀게 된다. 이 사이에 리그린과 헤미셀룰로오스의 일부는 충분한 습윤상태 로 열연화를 일으켜 세포벽이 움직이기 쉬워진다. 그 결과, 세포벽 안의 셀룰로오스에서 발생한 일그러짐을 고정하는 리그린의 구속은 제거되거나 완화되고, 각각의 세포에 고정되어 있던 일그러짐이 감소한다. 이 결과, 목재 전체의 성장응력에 기인한 변형은 경감되는 것이다.
이하, 상기와 같은 훈연 열처리에 의한 목재의 생장응력 제거원리를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리 장치 및 훈연 열처리 방법 순으로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리 장치의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리장치를 사용하여 훈연 열처리된 목재의 심재 및 변재의 함수율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리 장치는, 공기 흡입구(101), 목질 연료(102), 연료 투입구(103), 로스테르(rooster, 104), 고밀도 용암 등의 재질으로 되는 원적외선 증식용 세라믹스(ceramics)재(105), 열풍을 통과시키는 열풍로(106), 훈연 열처리 장치를 덮어 주변환경으로 지키는 지붕(107), 열처리실(127, 이하 처리로라 한다.)측 원적외선 증식실(122)의 벽면(108), 노벽체를 구성하는 콘크리트제의 박스 칼바트(boxculvert)(109), 처리로(127)내의 열을 밖에 놓아주지 않도록 하는 단열재(110), 처리로(127)내의 열을 원적외선에 효율적으로 변환하는 세라믹스 보드(ceramics board, 111), 처리로(127)내의 온도를 조절하기 위한 환풍기(113), 환풍기(113)의 회전에 의하여 처리로(127)의 열풍을 외부에 배출하는 풍로관(114), 레일(rail, 미도시)등이 설치되 어 이동되는 가대(116) 위에 위치된 피처리 목재(115), 가대(116) 내에 설치되어 피처리 목재(115)의 무게를 측정하는 다수의 중량감지센서(117), 처리로(127) 내에 수산화칼륨 가스를 공급로(131)를 통하여 공급하기 위한 가스공급실(130)을 포함한다. 또한, 목재의 사이에 열의 전달을 하기 위해 피처리 목재(115) 간에 넣어지는 가로대(미도시), 피처리 목재(115)를 반입 또는 반출하는 부문(미도시)을 포함한다.
또한, 처리로(127) 측면으로 열리는 열풍을 통과시키기 위하여 다수 개로 형성된 바람구멍(120), 연소된 불똥이 처리로(127)내에 들어가지 않도록 설치되는 백금망 또는 스테인리스(stainless)망(121)을 포함한다. 또한, 원적외선 증식실(122) 내부에 고밀도 용암 등의 원적외선 증식용 세라믹(ceramic)재(123)를 충전하여, 고효율의 원적외선이 발생하고, 피처리 목재(116)에 효율적으로 방사되도록 구성된다. 또한, 연소용 로스테르(rooster, 124), 내화 벽돌(125), 연소실(128)을 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에에 따른 훈연 열처리 장치를 이용하여 피처리 목재의 벽공벽을 파괴하고, 파괴된 피처리 목재를 건조하는 방법을 간략하게 설명하기로 한다.
우선, 처리로(127)의 부문을 열고, 가대(116)위에 쌓아진 피처리 목재(115)를 반입하고, 환풍기(113)를 회전시키면서, 목질 연료에 착화한다.
그런 다음, 가스공급실(130)에 저장된 수산화칼륨 가스를 처리로(127) 내부에 공급하여, 1차적으로 수산화칼륨(KOH) 가스로 하여금 피처리 목재(115)의 수분 을 흡수시켜 함수율을 낮춘다.
그런 다음, 로스테르(104)상에 있는 세라믹스(ceramics)(105)를 적열시킨다. 원적외선을 포함한 열풍은 열풍도(106)를 통과한 후, 원적외선 증식실(122) 속의 세라믹스(ceramics)(123) 등의 빈틈을 통과한다.
그런 다음, 처리로(127)의 바람구멍(120)을 통과하여 처리로(127)에 반입되고, 이후 처리로(127) 내에 설치된 온도 센서(sensor)(미도시)를 통하여 처리로(127)의 온도를 원하는 온도 범위에 조절하여 피처리 목재(115)를 가열한다. 이때, 처리로(127)를 원적외선 증식용의 세라믹(ceramic) 또는 밀도의 높은 용암 등(123)에 축열시키는 것에 의하여, 목질 연료의 연소에 의한 열의 불균일을 감소시킬 수 있는 한편, 연료가 보급하지 않아도 처리로(127) 내의 온도를 상승시키는 것이 가능하다.
따라서, 통나무 조각 등의 목질 연료를 공급하여 공기 흡입구의 벌어짐을 다소 작게 한 상태에서, 피처리 목재들을 60℃ 내지 80℃에서 소정의 시간동안 제1 열처리하고, 다시 한번 목질 연료를 공급하여 피처리 목재들을 130℃ 내지 150℃에서 소정의 시간동안 제2 열처리하여주게 된다.
이와 같이, 처리로(127) 내에는, 목질 연료에 의한 연소 가스(gas)로 충만되고, 처리로(127) 내에는 60℃ 내지 80℃와 130℃ 내지 150℃의 온도를 반복하여 준다. 여기서, 목질 연료의 연소에 의하여 발생된 연소가스는, 수증기(H2O), 탄소가스(C), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 포름 알데히 드(HCHO), 페놀(phenol), 폴리페놀(polyphenol) 중 어느 하나를 포함한다. 이때, 피처리 목재(115)에 입혀진 수산화칼륨과 연소가스인 이산화탄소(CO2)가 반응하여, 탄산칼륨이 생성된다. 이렇게 생성된 탄산칼륨에 의하여, 피처리 목재(115)의 표면에는 염료 성분이 자연스럽게 발라지게 되는 효과가 있다.
또한, 소정의 시간은 제1 열처리와 제2 열처리를 하루 동안 균등하게 나누어 실시하고, 이 과정을 보통 2 내지 3회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 열처리 및 제2 열처리를 2일 내지 3일 정도의 기간을 소요하여 열처리하여준다. 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리 장치의 지붕을 개폐하거나, 훈연 열처리 장치의 일 측에 별도의 인공 건조실(미도시)을 장착하여 1일 내지 2일 정도의 건조 과정을 거칠 수도 있다.
또한, 열 처리실 내의 피처리 목재들의 함수율을 측정하고, 측정된 함수율 값과 소정의 기준 함수값을 비교하는 제어실(200)을 더 포함하여, 제어실(200) 내부의 제어장치(210)를 통하여 열처리된 피처리 목재들의 함수율을 측정하여 소정의 기준함수값과 비교하는 과정을 거친 다음, 피처리 목재가 소정의 기준 함수값보다 작은 함수율을 가지게 되면, 훈연 열처리 장치의 외부로 피처리 목재들을 꺼내어 준다. 여기서, 함수율이란, 아래 수식 [1]과 같이, 목재 중의 수분량을 백분율로 나타낸 것으로, 건조 전의 피처리 목재의 무게와 건조 후의 피처리 목재의 무게의 차이를 건조 전의 피처리 목재의 무게로 나눈 값을 백분율로 표시한 값이다. 즉, 가대(116)내에 다수 개로 설치되어 피처리 목재(115)의 무게를 측정하는 중량감지 센서(117)를 통하여 피처리 목재들의 함수율 값을 측정하여 미리 설정된 기준함수값과 비교한다.
수식 [1]
함수율(%) = (m1-m2)/m1 * 100
여기서, m1은 표준상태, 즉 건조 전의 피처리 목재의 무게이고, m2는 건조 후의 피처리 목재의 무게이다.
또한, 훈연 열처리 장치의 일 측에 장착된 표시장치(210), 즉 PC 등의 모니터 장치를 통하여 피처리 목재들의 현 함수율을 표시하여 주고, 그 PC에 연결된 제어장치(220)에 미리 설정된 프로그램에 의하여 소정의 기준함수율값과 비교하여 그 결과를 표시장치(210)에 표시하여준다. 예를 들어, 기준 함수율 값을 20%로 설정하면, 현 피 처리목재들의 함수율 값이 20%이거나, 그 이하일 때에는 표시장치의 화면의 배색을 변경시켜주거나, 다른 음향발생장치(미도시) 등에 의하여 경보음을 울려주게 된다. 이를 통하여, 사용자는 훈연 열처리 장치에서 열처리된 피처리 목재들을 외부로 꺼내서 사용하게 된다.
한편, 본 발명에서는, 처리로(127) 내에 수산화칼륨 가스를 공급하여, 피처리 목재(115)에 수산화칼륨 가스가 입혀지도록 하는 것을 열처리단계 이전에 수행되는 것을 일 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 피처리 목재(115)의 열처리를 먼저 수행한 후에 처리로(127) 내에 수산화칼륨 가스를 공급할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리장치를 사용하여 훈연 열처리된 목재의 심재 및 변재의 함수율을 설명하자면, 수산화칼륨 가스공급, 열처리 및 건조 단계를 거친 피처리 목재의 변재 및 심재의 함수율과 건조 단계만을 거친 피처리 목재의 변재 및 심재의 함수율 변화를 나타내는 것이다.
이와 같이, 수산화칼륨 가스공급, 열처리 및 건조 단계를 거친 피처리 목재는, 그 함수률이 20%이하로 내려가는데 걸리는 시간이 건조 단계만을 거친 피처리 목재들보다 적게 걸린다는 알 수 있다. 이때, 적은 시간을 가지고 기준함수율에 도달할 수 있게 됨으로써, 피처리 목재의 신뢰도가 향상될 수 있다. 여기서, 피처리 목재의 수심 가까이 위치한 부분인 심재부위와 표피 가까이에 위치한 변재부위를 비교한 것으로, 본 발명의 일 실시예에서 소요되는 소정의 시간은 피처리 목재의 변재부위를 그 예로 하는 것이다. 따라서, 피처리 목재의 심재 부분을 그 예로 하면, 열처리 및 건조 단계에 소요되는 시간은 달라질 수 있음은 자명하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 훈연 열처리 방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 훈연 열처리 방법은, 목질 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스와 원적외선 증식용 세라믹을 적열시켜 얻어지는 열을 피처리 목재들이 배치된 열 처리실로 공급하여, 상기 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 훈연 열처리 방법이고, 가스공급단계(S100), 제1 열처리 단계(S200), 제2 열처리 단계(S300), 건조 단계(S400), 함수율 측정단계(S500), 비교단계(S600), 표시단계(S700)를 포함한다. 여기서, 연소가스는, 수증기(H2O), 탄소가스(C), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 포름 알데히드(HCHO), 페놀(phenol), 폴리페놀(polyphenol) 중 어느 하나를 포함한다. 즉, 상기 물질들은, 목재가 열분해 되는 과정에서 생성되는 것으로, 150℃이내의 열적분위기 속에서 혼재하고 있는 상태이다. 여기서, 연소가스에 포함된 화학성분들은, 아세틸화나 포르말화, WPC화에 필요한 모든 성분이 포함되어 있다. 이 성분들과 목재가 연소가스 안에서 기상반응(氣相反應)을 일으켜, 자연스럽게 화학처리가 일어난다고 볼 수 있다. 그 결과, 훈연 열처리 재료는 측정안정성이 향상되는 것과 함께, 방충/방부/곰팡이 억제의 효과를 기대할 수 있다.
가스공급단계(S100)는, 수산화칼륨 가스를 처리로 내부에 공급하여, 1차적으로 수산화칼륨(KOH) 가스로 하여금 피처리 목재의 수분을 흡수시킨다. 이때, 수산화 칼륨은, 대기 중에서 수분을 흡수하는 성질을 가지는 물질로서, 피처리 목재에 입혀지게 되면, 피처리 목재의 수분을 흡수하여 그 함수율을 낮춘다. 또한, 수산화칼륨과 연소가스인 이산화탄소(CO2)가 반응하면, 탄산칼륨이 생성된다. 이렇게 생성된 탄산칼륨에 의하여, 피처리 목재의 표면에는 염료 성분이 자연스럽게 발라지게 되는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서는, 가스공급단계(S100)가 열처리단계 이전에 수행되는 것을 일 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 피처리 목재의 열처리를 먼저 수행한 후에 처리로 내에 수산화칼륨 가스를 공급할 수도 있다.
제1 열처리 단계(S200)는, 피처리 목재들을 60℃ 내지 80℃에서 소정의 시간동안 열처리한다.
제2 열처리 단계(S300)는, 피처리 목재들을 130℃ 내지 150℃에서 소정의 시간동안 열처리한다. 여기서, 제1 열처리 단계(S200) 및 제2 열처리 단계(S300)에서 사용되는 원적외선의 파장은 훈연 열처리 과정에서의 화로 내부온도 영역 60~150℃에서는 9.89~6.85미크론으로, 이것은 원적외선(5~1000미크론의 파장. 1미크론은 1000분의 1mm)의 영역에 속하는 전자파이다. 이 전자파의 열방사(흑체 방사열)이 원목에 직접 작용해서 재료의 온도를 높이는 작용을 한다.
건조 단계(S400)는, 피처리 목재들을 훈연 열처리 장치 내부 또는 훈연 열처리 장치의 일 측에 설치된 인공건조실에서 열처리된 피처리 목재들을 건조시킨다.
함수율 측정단계(S500)는, 열 처리실 내의 피처리 목재들의 함수율을 측정한다. 함수율 측정단계(S500)는, 다수의 중량감지센서에 의하여 측정된 피처리 목재의 무게를 수학식 [1]을 이용하여 피처리 목재들의 함수율 값을 측정할 수 있다.
비교단계(S600)는, 함수율 측정단계(S500)에서 측정된 피처리 목재들의 함수율을 소정의 기준함수값과 비교한다.
표시단계(S700)에서는, 피처리 목재들의 함수율이 소정의 기준함수값보다 작거나 같을 경우, 열처리의 종료 신호를 외부로 표시한다. 한편, 피처리 목재들의 함수율이 소정의 기준함수값보다 클 경우, 제1 열처리단계(S200) 및 제2 열처리단계(S300) 및 건조단계(S400)를 반복한다. 여기서, 훈연 열처리 공정을 반복하여주는 것에 의하여, 훈연 열처리시 피처리 목재의 표면에 나타나는 그을음으로 인한 목재 표면의 배색을 조절할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리 장치 및 훈연 열처리방법에 따르면, 훈연 열처리 장치의 열처리실 내부에 수산화칼륨 가스를 공급하여 열처리실 내부에 배치된 피처리 목재의 함수율값을 낮추고, 그 함수율 값이 낮추어진 피처리목재를 제1 및 제2 열처리 단계를 수행하고 있기 때문에, 피처리 목재의 함수율을 보다 신속하게 낮출 수 있고, 나아가 훈연 열처리의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 피처리 목재를 훈연 열처리시 함수율을 측정하여 그 기준값과 비교하여 외부로 표시하여 주는 것에 의하여, 피처리 목재의 훈연 열처리의 효율을 향상시켜 그 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 훈연 열처리 공정을 반복하여주는 것에 의하여, 훈연 열처리시 피처리 목재의 표면에 나타나는 그을음으로 인한 목재 표면의 배색을 조절할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리 장치의 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈연 열처리장치를 사용하여 훈연 열처리된 목재의 심재 및 변재의 함수율을 설명하기 위한 그래프.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 훈연 열처리 방법의 순서를 설명하기 위한 도면.

Claims (8)

  1. 목질 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스와 원적외선 증식용 세라믹을 적열시켜 얻어지는 열을 피처리 목재들이 배치된 열 처리실로 공급하여, 상기 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 훈연 열처리 방법이고,
    상기 열처리실 내에 수산화칼륨 가스를 공급하는 가스 공급단계;
    상기 피처리 목재들을 60℃ 내지 80℃에서 열처리하는 제1 열처리단계;
    상기 피처리 목재들을 130℃ 내지 150℃에서 열처리하는 제2 열처리단계;
    상기 피처리 목재들을 건조시키는 건조단계;
    상기 피처리 목재들의 함수율을 측정하는 함수율 측정단계;
    상기 측정된 피처리 목재들의 함수율을 기준함수값과 비교하는 비교단계; 및
    상기 피처리 목재들의 함수율이 상기 기준함수값보다 작거나 같을 경우, 상기 열처리의 종료 신호를 외부로 표시하는 표시단계
    를 포함하는 훈연 열처리 방법.
  2. 목질 연료를 연소시켜 발생하는 연소가스와 원적외선 증식용 세라믹을 적열시켜 얻어지는 열을 피처리 목재들이 배치된 열 처리실로 공급하여, 상기 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 훈연 열처리 방법이고,
    상기 피처리 목재들을 60℃ 내지 80℃에서 열처리하는 제1 열처리단계;
    상기 피처리 목재들을 130℃ 내지 150℃에서 열처리하는 제2 열처리단계;
    상기 열처리실 내에 수산화칼륨 가스를 공급하는 가스 공급단계;
    상기 피처리 목재들을 건조시키는 건조 단계;
    상기 피처리 목재들의 함수율을 측정하는 함수율 측정단계;
    상기 측정된 피처리 목재들의 함수율을 기준함수값과 비교하는 비교단계; 및
    상기 피처리 목재들의 함수율이 상기 기준함수값보다 작거나 같을 경우, 상기 열처리의 종료 신호를 외부로 표시하는 표시단계
    를 포함하는 훈연 열처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피처리 목재들의 함수율이 소정의 기준함수값보다 클 경우, 상기 제1 열처리단계부터 다시 반복하는 과정을 더 포함하는,
    훈연 열처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연소가스는, 수증기(H2O), 탄소가스(C), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 포름 알데히드(HCHO), 페놀(phenol), 폴리페놀(polyphenol) 중 어느 하나를 포함하는,
    훈연 열처리 방법.
  5. 목질 연료가 투입되고, 연소기구를 통하여 상기 목질 연료를 연소시켜 연소가스를 발생시키는 연소실;
    그 내부에 다수의 원적외선 증식용 세라믹을 배치하여 원적외선을 발생시키는 원적외선 발생실;
    상기 연소가스와 상기 원적외선을 공급하여 상기 피처리 목재들 내부의 벽공벽을 파괴하는 열 처리실; 및
    상기 열 처리실 내의 상기 피처리 목재들의 함수율을 측정하고, 상기 측정된 함수율 값과 소정의 기준값을 비교하는 제어실을 포함하고,
    상기 열 처리실에 연결되어 상기 열 처리실 내로 수산화칼륨 가스를 공급하는 가스 공급실이 설치되어 있는, 훈연 열처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열 처리실에 연결되어 상기 열 처리실 내의 온도를 조절하는 환풍기를 더 포함하는, 훈연 열처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열 처리된 피 처리 목재들을 건조시키는 건조실을 더 포함하고,
    상기 제어실은, 상기 건조실 내의 상기 피처리 목재들의 함수율을 측정하고, 상기 측정된 함수율과 기준함수값을 비교하는,
    훈연 열처리 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어실을 통하여 비교된 비교결과값을 표시하여주는 표시장치를 더 포함하는,
    훈연 열처리 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101343656B1 (ko) * 2013-07-24 2014-01-24 신재언 방부목재 및 이의 제조방법
CN105904562A (zh) * 2016-05-04 2016-08-31 剑河县章氏古典家具有限公司 一种红木古典家具的制作生产方法
KR20180116955A (ko) * 2017-04-18 2018-10-26 서울대학교산학협력단 과열수증기를 이용한 생재 건조-열처리 공정

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU702960B2 (en) * 1994-10-12 1999-03-11 Minoru Ando Pit membrane-broken wood
JP3320057B2 (ja) * 2000-03-15 2002-09-03 鋭次 足立 木材の乾燥方法および乾燥装置
JP4131365B2 (ja) * 2001-08-20 2008-08-13 株式会社くんえん 木材の保存処理方法および保存処理木材
JP2005324524A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Yoshiki Iwata 木材の防腐・防蟻処理方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101343656B1 (ko) * 2013-07-24 2014-01-24 신재언 방부목재 및 이의 제조방법
CN105904562A (zh) * 2016-05-04 2016-08-31 剑河县章氏古典家具有限公司 一种红木古典家具的制作生产方法
KR20180116955A (ko) * 2017-04-18 2018-10-26 서울대학교산학협력단 과열수증기를 이용한 생재 건조-열처리 공정

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