KR20130036478A - 목재의 반자동 투과성 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 관한 것으로서, 목재 시료내의 공기 유동량을 측정하는 유량계를 길이(수축)방향이 반경(방사)방향의 경우보다 동일 압력차에서도 유동량이 크기 때문에 길이방향 투과성은 측정범위가 큰 유량계를 사용하였고 투과성이 낮은 반경방향 시료는 작은 측정범위의 유량계를 사용하도록 하여 좀더 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 하고, 목재 시료 양단에 걸리는 압력차이를 차압계를 이용하여 자동으로 계산하여 투과성 자료를 좀더 쉽고 빠르게 구하도록 하고, 자동 공기 조임식 시료 고정 지그를 이용해 투과성 측정 소요 시간을 줄임과 아울러 정확한 자료를 얻을 수 있도록 하며, 압력 탱크 내에 공기압을 일정하게 유지시키고, 투과성을 측정하기 위한 장치 내의 압력을 압력 조정기 및 미세 압력 조절 밸브들을 통해 일정하게 유지해 주어 좀더 정확하고 재현성 있는 데이터를 얻을 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

목재의 반자동 투과성 측정 장치{SEMI-AUTOMATICAL INSTRUMENT DEIVCE OF PERMEABILITY FOR WOOD}
본 발명은 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 목재 수종에 따른 이방성 특성에 대한 투과성을 좀더 정확하고 재현성 있게 측정할 수 있도록 하는 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 목재를 활용하기 위해서는 적절한 방부처리가 요구되며, 이를 위해 다양한 목재 방부 처리 방법이 개발되어 왔다.
하지만 목재의 적절한 방부처리도를 달성하기 위한 방부처리 과정은 목재들이 가지는 이방성뿐만 아니라 목재 수종에 따른 서로 다른 특성들 때문에 매우 어려운 과정 중 하나에 속하며 특히, 다양한 수종들을 방부 처리하기 위하여 압력, 온도, 시간 등을 고려하여 알맞은 방부 처리 공정을 선정하는 것은 매우 어렵다.
한편, 여러 처리 수종들의 방부 처리 정도에 대한 자료는 일반적으로 산업적인 경험이나 투과성에 대한 연구 결과로부터 얻어져 왔다.
그러나, 과거 목재 투과성 측정 과정은 감압과 마노메터(manometer) 액주 압력계를 사용하여 측정하기 때문에 정확하고 재현성 있게 투과성 측정하기가 매우 어려웠다.
특히, 감압 방식의 목재 투과성 측정 과정은 충분한 진공을 얻지 못하면 액주 압력계의 압력차를 구하기 매우 어려웠다. 또한, 투과성이 양호한 변재부와 투과성이 불량한 심재부를 측정하는 장치 간에 차이가 발생하여 교차 측정 시 측정 장치의 구조 변경이 필요하게 되어 하여 측정소요 시간이 길어지게 되는 단점을 갖는다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 목재 수종에 따른 이방성 특성에 대한 투과성을 좀더 정확하고 재현성 있게 측정할 수 있도록 하는 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목재의 반자동 투과성 측정 장치는 목재의 길이 방향 또는 직경 방향을 따라 채취되는 원통형의 목재 시료; 상기 목재 시료를 끼워 고정하도록 하는 시료 고정 지그; 상기 시료 고정 지그 상측에 설치되어 가압 로더를 이용해 상기 목재 시료를 상기 시료 고정 지그 내측으로 가압 고정시키는 시료 가압 실린더; 상기 시료 가압 실린더에 의해 가압된 상기 목재 시료가 상기 시료 고정 지그 내에 밀폐된 상태로 압착 고정되게 상기 목재 시료의 외주면을 감싸 고정하는 시료 고정 홀더; 압력 탱크 내에 기설정된 공기압을 유지시키는 에어 컴프레셔; 상기 압력 탱크와 상기 시료 가압 실린더의 상기 가압 로더를 연결하는 제1 공압 배관 상에 설치되어, 상기 목재 시료의 투과성 시험을 위해 상기 압력 탱크로부터 공급되는 공기가 상기 가압 로더를 통해 상기 목재 시료를 투과하도록 공기 압력을 조절하는 시료 투과 압력 조절기; 상기 시료 투과 압력 조절기와 상기 가압 로더 사이의 상기 제1 공압 배관 상에서 분지되어 상기 시료 가압 실린더를 연결하는 제2 공압 배관 상에 설치되어, 상기 목재 시료를 가압 고정하도록 상기 시료 가압 실린더를 가동시키기 위해 공급되는 공기의 공기압을 조절하는 시료 고정 압력 조절기; 상기 시료 고정 지그로부터 상기 목재 시료를 투과한 공기를 배출하도록 연장 설치되는 제1 공기 배출 배관 상에 설치되어, 상기 목재의 길이 방향을 따라 채취된 상기 목재 시료를 투과해 배출되는 제1 공기량을 측정하는 제1 유량계: 상기 시료 고정 지그와 제1 유량계 사이의 상기 제1 공기 배출 배관으로부터 분지되는 제2 공기 배출 배관 상에서 설치되어, 상기 제2 공기 배출관을 통해 상기 목재의 반경 방향을 따라 채취된 상기 목재 시료를 통하여 배출되는 공기량을 측정하는 제2 유량계;를 포함하고, 상기 제1 유량계와 상기 제2 유량계는 서로 다른 측정 범위를 가지고 형성되며, 상기 제2 유량계가 상기 제1 유량계보다 더 작은 측정 범위를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 시료 고정 지그는 원형 평단면을 가지고 하측으로 갈수록 폭이 좁아지게 시료 고정홈이 형성되고, 상기 시료 고정 홀더는 상기 목재 시료가 끼워진 상태로 상기 시료 고정홈에 끼워져 압착 고정되도록 상기 시료 고정홈에 대응되게 중공형의 원뿔단 형상으로 이루어지며 또한, 실리콘 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에어 컴프레셔와 상기 제2 공압 배관의 분지부 사이의 상기 제1 공압 배관 상에 설치되어, 공기 중에 포함된 이물질 및 수분을 제거하도록 에어 필터가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 시료 투과 압력 조절기와 상기 시료 가압 실린더의 상기 가압 로더 사이의 상기 제1 공압 배관 상에 설치되어, 상기 시료 투과 압력 조절기에서 공급된 공기가 조절된 공기압을 유지하며 상기 가압 로더를 통해 상기 목재 시료에 공급될 수 있도록 하는 시료 투과 압력 조절 밸브;를 더 포함할 수 있고, 상기 시료투과 압력 조절 밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시료 고정 압력 조절기와 상기 시료 가압 실린더 사이를 연결하는 상기 제2 공압 배관 상에 설치되어, 상기 시료 가압 실린더의 상기 가압 로더에 의한 상기 목재 시료의 가압력을 측정하는 시료 가압 게이지가 더 구비될 수 있다.
또한, 제2 공기 배출 배관 분지부와 상기 제1 유량계 사이의 제1 공기 배출 배관 상에 설치되어, 상기 목재 시료 내에 공기가 주입되면서 초기에 걸린 공기 압력이 유지되도록 함과 아울러 상기 제1 유량계를 통과해 배출되는 배출 공기량을 측정할 수 있도록 조절하는 제1 미세 압력 조절 밸브가 더 구비될 수 있다.
또한, 제1 공기 배출 배관과 상기 제2 유량계 사이의 제2 공기 배출 배관 상에 설치되어,
상기 목재 시료 내에 공기가 주입되면서 초기에 걸린 공기 압력이 유지되도록 함과 아울러 상기 제2 유량계를 통과해 배출되는 배출 공기량을 측정할 수 있도록 조절하는 제2 미세 압력 조절 밸브가 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제1 유량계의 측정 범위는 0.01cc/min 내지 500cc/min 이내이고, 상기 제2 유량계의 측정 범위는 0.01cc/min 내지 20cc/min 이내인 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 따르면, 목재 시료내의 공기 유동량을 측정하는 유량계를 길이(수축)방향이 반경(방사)방향의 경우보다 동일 압력차에서도 유동량이 크기 때문에 길이방향 투과성은 측정범위가 큰 유량계를 사용하였고 투과성이 낮은 반경방향 시료는 작은 측정범위의 유량계를 사용하도록 하여 좀더 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 따르면, 목재 시료 양단에 걸리는 압력차이를 차압계를 이용하여 자동으로 계산하여 투과성 자료를 좀더 쉽고 빠르게 구하도록 하고, 자동 공기 조임식 시료 고정 지그를 이용해 투과성 측정 소요 시간을 줄임과 아울러 정확한 자료를 얻을 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 따르면, 압력 탱크 내에 공기압을 일정하게 유지시키고, 투과성을 측정하기 위한 장치 내의 압력을 압력 조정기 및 미세 압력 조절 밸브들을 통해 일정하게 유지해 주어 좀더 정확하고 재현성 있는 데이터를 얻을 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 목재의 반자동 투과성 측정 장치의 목재의 시료 고정 홀더의 작동 상태를 도시한 개략도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 사용되는 길이 방향 채취 목재 시료와 반경 방향 채취 시료를 도시한 사진이다.
도 4는 목재 시료의 투과성 측정 위한 이론적 배경을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 실시예의 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 이용해 측정된 활엽 수재들의 길이방향 투과성 및 반경반향 투과성 나타낸 도표이다.
도 6은 도 5의 활엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이다.
도 7은 도 5의 활엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이다.
도 8은 본 실시예의 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 이용해 측정된 침엽 수재들의 길이방향 투과성 및 반경반향 투과성 나타낸 도표이다.
도 9는 도 8의 침엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이다.
도 10은 도 8의 활엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1의 목재의 반자동 투과성 측정 장치의 목재의 시료 고정 홀더의 작동 상태를 도시한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시에의 목재의 반자동 투과성 측정 장치(1)는 필수적으로 시료 고정 지그(20), 시료 가압 실린더(30), 시료 고정 홀더(40), 에어 컴프레셔(50), 시료 투과 압력 조절기(70), 시료 고정 압력 조절기(80), 제1 유량계(90) 및 제2 유량계(100)를 포함하여 구성된다.
시료 고정 지그(20)는 목재 시료(10)를 끼워 고정하도록 시료 고정홈(21)이 구비된다.
본 실시예에서 목재 시료(10)는 투과성 시험을 위한 목재의 길이 방향 또는 직경 방향을 따라 채취되는 원통형 시료로 이루어지는 것을 예시한다.
도 3의 (a) 및 (b)는 목재의 반자동 투과성 측정 장치에 사용되는 길이 방향 채취 목재 시료와 반경 방향 채취 시료를 도시한 사진이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 투과성 시험을 위한 목재 시료(10)의 준비는 내경 12mm인 플러그 컷터(plug cutter)를 장착한 프레스 드릴(press drill)을 이용하여 원통형으로 채취하며, 채취된 목재 시료(10)들은 최종적으로 투과성이 측정될 장소에 보관하여 기건시키도록 한다.
또한, 목재 시료(10)의 길이는 길이방향 즉, 길이 방향의 투과성 측정용 목재 시료(10a)인 경우의 30mm이고, 반경방향 즉, 반경 방형의 투과성 측정용 목재 시료(10b)인 경우 20mm가 되도록 양측 단부를 절삭하여, 이 절삭면이 투과성 측정시 공기의 유동 방향과 직각이 되도록 한다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 상기한 시료 고정 지그(20)의 시료 고정홈(21)은 목재 시료(10)가 후술하는 시료 고정 홀더(40)에 끼워져 결합된 상태로 시료 가압 실린더(30)에 의해 가압되며 밀폐된 상태로 압착 고정되게 원형 평단면을 가지고 하측으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되는 것이 바람직하다.
시료 가압 실린더(30)는 에어 컴프레셔(60)에 의해 기설된 압력을 유지하도록 가압 공급된 공기를 이용해 상기 시료 고정 지그(20) 상측에 설치되어 가압 로더(31)로 상기 목재 시료(10)를 상기 시료 고정 지그(20)의 시료 고정홈(21) 내측으로 가압 고정시키도록 구성된다.
시료 고정 홀더(40)는 상기 시료 가압 실린더(30)에 의해 가압된 상기 목재 시료(10)가 상기 시료 고정 지그(20) 내에 밀폐된 상태로 압착 고정되게 상기 목재 시료(10)의 외주면을 감싸 고정하도록 구성된다.
본 실시예에서 시료 고정 홀더(40)는 상기 목재 시료(10)가 끼워진 상태로 상기 시료 고정홈(21)에 끼워져 압착 고정되도록 상기 시료 고정홈(21)에 대응되게 중공형의 원뿔단 형상을 가지고 실리콘 재질로 형성되는 것을 예시한다.
에어 컴프레셔(60)는 압력 탱크(10) 내에 기설정된 공기압을 일정하게 유지시키도록 공기를 가압하여 공급하는 역할을 한다.
본 실시예에서 압력 탱크(50)는 대략 10L 용량을 가지는 스테인레스 재질로 이루어지며, 에어 컴프레셔(60)에 의해 유지되는 압력 탱크(50)내 공기압은 3 kgf/cm2 인 것을 예시한다.
한편, 압력 탱크(50)로부터 상기 시료 투과 압력 조절기(70) 또는 시료 고정 압력 조절기(80)로 공급되는 공기 중에 포함된 이물질 및 수분을 제거하기 위한 에어 필더(160)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
시료 투과 압력 조절기(70)는 상기 압력 탱크(50)와 상기 시료 가압 실린더(30)의 상기 가압 로더(31)를 연결하는 제1 공압 배관(210) 상에 설치되어, 상기 목재 시료(10)의 투과성 시험을 위해 상기 압력 탱크(50)로부터 공급되는 공기가 상기 가압 로더(31)를 통해 상기 목재 시료(10)를 투과하도록 공기 압력을 조절한다.
본 실시예서 시료 투과 압력 조절기(70)는 디지털 방식의 압력 조절기로 이루어지며, 0.01 kgf/cm2 내지 3 kgf/cm2 의 압력 범위 내에서 조절 가능하게 구성되는 것을 예시한다.
한편, 상기 시료 투과 압력 조절기(70)와 상기 시료 가압 실린더(30)의 상기 가압 로더(31) 사이의 상기 제1 공압 배관(210) 상에 투과 압력 조절 밸브(110)가 더 설치되는 것이 바람직하다.
상기 투과 압력 조절 밸브(110)는 상기 시료 투과 압력 조절기(70)에서 제어되어 공급된 공기압을 일정하게 걸어 상기 가압 로더(31)를 통해 상기 목재 시료에 투과하도록 조절하는 역할을 수행한다. 여기서, 투과 압력 조절 밸브(110)는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것이 바람직하다.
시료 고정 압력 조절기(80)는 상기 압력 탱크(50)와 상기 시료 투과 압력 사이의 상기 제1 공압 배관(210) 상에서 분지되어 상기 시료 가압 실린더(30)를 연결하는 제2 공압 배관(220) 상에 설치되어, 상기 목재 시료(10)를 가압 고정하도록 상기 시료 가압 실린더(30)를 가동시키기 위한 공기의 압력을 조절하도록 구성된다.
본 실시예에서 시료 고정 압력 조절기(80)는 상기한 시료 투과 압력 조절기와 마찬가지로 디지털 방식의 압력 조절기로 이루어지며, 5kgf/cm2 내지 6kgf/cm2범위 이내에서 시료 고정 실린더(30)로 공급되는 가동 유체인 공기의 압력 범위를 조절하도록 하는 것을 예시한다.
또한, 상기 시료 고정 압력 조절기(80)와 상기 시료 가압 실린더(30) 사이를 연결하는 상기 제2 공압 배관(220) 상에 시료 가압 게이지(120)가 더 설치될 수 있다.
상기한 시료 가압 게이지(120)는 상기 시료 가압 실린더(30)의 상기 가압 로더(31)에 의한 상기 목재 시료(10)의 가압력을 측정하도록 한다.
제1 유량계(100)는 상기 시료 고정 지그(20)로부터 상기 목재 시료(10)를 투과한 공기를 배출하도록 연장 설치되는 제1 공기 배출 배관(230) 상에 설치되어, 상기 목재(10)의 길이 방향을 따라 채취된 상기 목재 시료(10(a))를 투과한 후 배출되는 공기 유량을 측정하도록 구성된다.
그리고, 제2 유량계(90)는 상기 시료 고정 지그(20)와 제1 유량계(100) 사이의 상기 제1 공기 배출 배관(230) 상에서 분지되는 제2 공기 배출 배관(240) 상에서 설치되어, 상기 제2 공기 배출관(240)을 통해 상기 목재의 반경 방향을 따라 채취된 상기 목재 시료(10(b))를 통하여 배출되는 공기량을 측정하도록 구성된다.
여기서, 상기 제1 유량계(100)와 상기 제2 유량계(90)는 서로 다른 측정 범위를 가지고 형성되며, 상기 제2 유량계(90)가 상기 제1 유량계(100)보다 더 작은 측정 범위를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 상기 제1 유량계(100)의 측정 범위는 0.01cc/min 내지 500 cc /min 이내이고, 상기 제2 유량계(90)의 측정 범위는 0.01cc/min 내지 20cc/min 이내인 것을 예시한다.
또한, 제1 공기 배출 배관(230) 및 상기 제2 공기 배출 배관(240) 상에는 목재 시료(10)의 투과성 실험을 위해 초기에 걸어 놓은 공기 압력이 일정하게 유지되도록 함과 아울러 상기한 제1 및 제2 유량계(90, 100)를 통해 배출되는 공기량을 측정하도록 조절하기 위한 제1 및 제2 미세 압력 조절 밸브(130, 140)들이 설치된다.
상기한 제1 미세 압력 조절 밸브(140)는 제2 공기 배출 배관(240) 분지부와 상기 제1 유량계(100) 사이의 제1 공기 배출 배관(230) 상에 설치되고, 제1 미세 압력 조절 밸브(130)는 제2 공기 배출 배관(240) 분지부와 상기 제2 유량계(90) 사이의 제2 공기 배출 배관(240) 상에 설치된다.
그리고 목재 시료(10) 양단에 걸리는 압력차이는 측정하도록 연결 배관(250)상에 차압계(150)를 설치하여, 이들 사이에 걸리는 압력차가 자동적으로 계산되도록 한다.
이하, 상기한 목재의 반자동 투과성 측정 장치(1)를 이용한 목재의 길이방향 및 반경반향 투과성 측정 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 목재 시료의 투과성 측정 위한 이론적 배경을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 목재 시료(10)에 투과성 측정은 Darcy의 법칙에 의해 압력 구배(pressure gradient)에 대한 단위면적당 유동률로 정의된다.
목재와 같은 공극성 고체를 통한 유체 유동은 압력 구배와 목재의 투과성에 정비례한다.
따라서, 목재 시료의 투과성은 아래 수학식 1을 통해 구할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, K는 투과성(darcy, cm2-cp/sec-atm)이고, Q는 유동률(cc/min)이며, P'는 목재 시료에 걸리는 압력((P1+P2)/2)이고, Pa는 대기압이며, ΔP는 목재 시료 양단에 걸리는 압력차(P1-P2)이고, u는 질소의 점도(0.0178cp)이며, A는 목재 시료의 횡단면 면적(cm2)이고, L은 목재 시료의 길이이다.
따라서, 상기한 본 실시예의 목재의 반자동 투과성 측정 장치(1)를 이용한 목재 시료의 투과성 측정 과정은 먼저, 에어 컴프레셔(60)를 이용해 압력 탱크(50) 내에 공기 압력이 3kgf/cm2를 유지하도록 한다.
도 3과 같이 채취한 목재 시료(10) 외측에 실리콘 재질의 시료 고정 홀더(40)를 끼워 고정한 후 시료 고정 지그(20)의 시료 고정홈(21)에 끼우고, 시료 고정 압력 조절기(80)를 이용해 시료 가압 실린더(30)로 압력 조절된 공기를 공급하여 가압 로더(31)가 목재 시료(10)를 가압하여 시료 고정홈(31) 내에 밀폐 고정시키도록 한다.
목재 시료(10)의 투과성을 측정하기 위한 장치 내부 압력은 투과 압력 조절압력 밸브(110)를 이용하여 2kgf/cm2로 일정하게 유지해 주고, 목재 시료(10) 양단에 걸리는 압력차이는 차압계(150)를 이용하여 자동으로 계산되도록 한다.
목재 시료(10) 내에 기설정된 압력의 공기가 주입되면서 초기에 걸린 공기 압력이 저하되는 것을 방지하도록 제1 및 제2 미세 압력 조절 밸브(130, 140)를 조절하여 유입되는 공기의 양을 조절하여 압력을 제어하였다.
목재 시료(10) 내의 공기 유동량을 측정하는 유량계는 길이방향이 반경방향보다 동일 압력차에서도 유동량이 크기 때문에 길이방향 투과성은 측정범위가 큰 제1 유량계(100)를 사용하였고, 투과성이 낮은 반경방향 투과성은 측정범위가 작은 제2 유량계(90)를 사용하여 측정하도록 한다.
이하, 도 5 내지 도 7을 통해 본 실시예에 따른 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 이용해 활엽수재 각 수종의 길이방향과 반경방향 투과성을 측정한 결과를 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 실시예의 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 이용해 측정된 활엽 수재들의 길이방향 투과성 및 반경반향 투과성 나타낸 도표이고, 도 6은 도 5의 활엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이며, 도 7은 도 4의 활엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이다.
도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 활엽수 각 수재들에 대한 투과성 측정 결과 길이방향 투과성이 반경방향 투과성보다 최소 약 20배에서 4,500배까지 높은 것으로 측정되었다.
길이방향 투과성의 경우, Dellenia-2가 6.123 Darcy로 가장 큰 것으로 나타났고, 다음으로 Apitong-1이 5.420 Darcy로 높게 측정되었다. White oak와 Burckella의 경우 0.015와 0.008 Darcy로 투과성이 낮게 측정되었고, Calophyllum, Malas, Kempas의 투과성은0.999~1.380으로 측정되었다.
반경방향의 투과성의 경우, 0.0004~0.0053으로 길이방향 투과성에 비하여 매우 작게 나타났으며, 수종별 투과성간의 차이도 길이방향 투과성 보다 낮은 것으로 나타났다.
Dellenia 수종은 반경방향 투과성도 가장 높게 측정되었다. 이방성 물질인 목재는 유동 방향에 따라 유동량의 뚜렷한 차이를 보이고, 길이방향 유동은 측방향인 접선방향이나 반경방향 보다 훨씬 큰 것을 알 수 있었다.
도 8 내지 도 10을 통해 본 실시예에 따른 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 이용해 침엽수재 각 수종의 길이방향과 반경방향 투과성을 측정한 결과를 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 실시예의 목재의 반자동 투과성 측정 장치를 이용해 측정된 침엽 수재들의 길이방향 투과성 및 반경반향 투과성 나타낸 도표이고, 도 9는 도 8의 침엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이며, 도 10은 도 8의 활엽 수재의 종류에 따른 길이방향 투과성을 비교하여 도시한 그래프이다.
도 8 내지 도 10를 참조하여 설명하면, 침엽수 각 수재들에 대한 투과성 측정 결과 길이방향 투과성은 반경방향 투과성보다 최소 약 7배에서 190배까지 높은 것으로 측정되었다.
침엽수의 방향별 투과성의 차이는 활엽수 보다는 훨씬 작게 측정되었다. 길이방향 투과성의 경우, Hemlock이 0.368 Darcy로 가장 큰 것으로 나타났다.
활엽수의 가장 투과성이 좋은 Dellenia-2에 비하여 1/16인데, 이는 대형 도관의 영향이다. Alaska hemlock과 Spruce 그리고 Larch는 투과성이 낮게 측정되었다(0.013~0.053 Darcy). Red pine, Red cedar 그리고 Douglas-fir의 길이방향 투과성은 0.101~0.194로 측정되었다
반경방향의 투과성의 경우는 0.0004~0.013으로 길이방향 투과성에 비하여 낮게 측정되었고, 수종별 투과성간의 차이도 길이방향 투과성 보다 낮은 것으로 나타났으며, 활엽수와 같이 방향별 유동성의 차이는 큰 것을 알 수 있다.
이처럼, 본 실시예의 목재의 반자동 투과성 측정 장치는 목재 시료내의 공기 유동량을 측정하는 유량계를 길이(수축)방향이 반경(방사)방향의 경우보다 동일 압력차에서도 유동량이 크기 때문에 길이방향 투과성은 측정범위가 큰 유량계를 사용하였고 투과성이 낮은 반경방향 시료는 작은 측정범위의 유량계를 사용하도록 하여 좀더 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 목재 시료 양단에 걸리는 압력차이를 차압계를 이용하여 자동으로 계산하여 투과성 자료를 좀더 쉽고 빠르게 구하도록 하고, 자동 공기 조임식 시료 고정 지그를 이용해 투과성 측정 소요 시간을 줄임과 아울러 정확한 자료를 얻을 수 있도록 한다.
또한, 압력 탱크 내에 공기압을 일정하게 유지시키고, 투과성을 측정하기 위한 장치 내의 압력을 압력 조정기 및 미세 압력 조절 밸브들을 통해 일정하게 유지해 주어 좀더 정확하고 재현성 있는 데이터를 얻을 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 투과성 측정 장치 10: 목재 시료
20: 시료 고정 지그 21: 시료 고정홈
30: 시료 가압 실린더 31: 가압 로더
40: 시료 고정 홀더 50: 압력 탱크
60: 에어 컴프레셔 70: 시료 투과 압력 조절기
80: 시료 고정 압력 조절기 90: 제2 유량계
100: 제1 유량계 110: 투과 압력 조절 밸브
120: 시료 가압 게이지 130: 제2 미세 압력 조절 밸브
140: 제1 미세 압력 조절 밸브 150: 차압계
160: 에어 필터 210: 제1 공압 배관
220: 제2 공압 배관 230: 제2 공기 배출 배관
240: 제1 공기 배출 배관

Claims (10)

  1. 목재의 길이 방향 또는 직경 방향을 따라 채취되는 원통형의 목재 시료;
    상기 목재 시료를 끼워 고정하도록 하는 시료 고정 지그;
    상기 시료 고정 지그 상측에 설치되어 가압 로더를 이용해 상기 목재 시료를 상기 시료 고정 지그 내측으로 가압 고정시키는 시료 가압 실린더;
    상기 시료 가압 실린더에 의해 가압된 상기 목재 시료가 상기 시료 고정 지그 내에 밀폐된 상태로 압착 고정되게 상기 목재 시료의 외주면을 감싸 고정하는 시료 고정 홀더;
    압력 탱크 내에 기설정된 공기압을 유지시키는 에어 컴프레셔;
    상기 압력 탱크와 상기 시료 가압 실린더의 상기 가압 로더를 연결하는 제1 공압 배관 상에 설치되어, 상기 목재 시료의 투과성 시험을 위해 상기 압력 탱크로부터 공급되는 공기가 상기 가압 로더를 통해 상기 목재 시료를 투과하도록 공기 압력을 조절하는 시료 투과 압력 조절기;
    상기 시료 투과 압력 조절기와 상기 가압 로더 사이의 상기 제1 공압 배관 상에서 분지되어 상기 시료 가압 실린더를 연결하는 제2 공압 배관 상에 설치되어, 상기 목재 시료를 가압 고정하도록 상기 시료 가압 실린더를 가동시키기 위해 공급되는 공기의 공기압을 조절하는 시료 고정 압력 조절기;
    상기 시료 고정 지그로부터 상기 목재 시료를 투과한 공기를 배출하도록 연장 설치되는 제1 공기 배출 배관 상에 설치되어, 상기 목재의 길이 방향을 따라 채취된 상기 목재 시료를 투과해 배출되는 제1 공기량을 측정하는 제1 유량계:
    상기 시료 고정 지그와 제1 유량계 사이의 상기 제1 공기 배출 배관으로부터 분지되는 제2 공기 배출 배관 상에서 설치되어, 상기 제2 공기 배출관을 통해 상기 목재의 반경 방향을 따라 채취된 상기 목재 시료를 통하여 배출되는 공기량을 측정하는 제2 유량계;를 포함하고,

    상기 제1 유량계와 상기 제2 유량계는 서로 다른 측정 범위를 가지고 형성되며,
    상기 제2 유량계가 상기 제1 유량계보다 더 작은 측정 범위를 갖도록 형성되는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 시료 고정 지그는 원형 평단면을 가지고 하측으로 갈수록 폭이 좁아지게 시료 고정홈이 형성되고,
    상기 시료 고정 홀더는 상기 목재 시료가 끼워진 상태로 상기 시료 고정홈에 끼워져 압착 고정되도록 상기 시료 고정홈에 대응되게 중공형의 원뿔단 형상으로 이루어지는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 시료 고정 홀더는 실리콘 재질로 이루어지는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 에어 컴프레셔와 상기 제2 공압 배관의 분지부 사이의 상기 제1 공압 배관 상에 설치되어,
    공기 중에 포함된 이물질 및 수분을 제거하도록 에어 필터가 더 구비되는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 압력 탱크와 상기 시료 투과 압력 조절기 사이의 상기 제1 공압 배관 상에 설치되어,
    상기 시료 투과 압력 조절기에서 공급된 공기가 조절된 공기압을 유지하며 상기 가압 로더를 통해 상기 목재 시료에 공급될 수 있도록 하는 시료 투과 압력 조절 밸브;를 더 포함하는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.

  6. 제5항에서,
    상기 시료투과 압력 조절 밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 시료 고정 압력 조절기와 상기 시료 가압 실린더 사이를 연결하는 상기 제2 공압 배관 상에 설치되어,
    상기 시료 가압 실린더의 상기 가압 로더에 의한 상기 목재 시료의 가압력을 측정하는 시료 가압 게이지가 더 구비되는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  8. 제7항에서,
    제2 공기 배출 배관 분지부와 상기 제1 유량계 사이의 제1 공기 배출 배관 상에 설치되어,
    상기 목재 시료 내에 공기가 주입되면서 초기에 걸린 공기 압력이 유지되도록 함과 아울러 상기 제1 유량계를 통과해 배출되는 배출 공기량을 측정할 수 있도록 조절하는 제1 미세 압력 조절 밸브가 더 구비되는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 공기 배출 배관과 상기 제2 유량계 사이의 제2 공기 배출 배관 상에 설치되어,
    상기 목재 시료 내에 공기가 주입되면서 초기에 걸린 공기 압력이 유지되도록 함과 아울러 상기 제2 유량계를 통과해 배출되는 배출 공기량을 측정할 수 있도록 조절하는 제2 미세 압력 조절 밸브가 더 구비되는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 유량계의 측정 범위는 0.01cc/min 내지 500cc/min 이내이고,
    상기 제2 유량계의 측정 범위는 0.01cc/min 내지 20cc/min 이내인 것을 포함하는 목재의 반자동 투과성 측정 장치.
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