KR20160084136A

KR20160084136A - 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20160084136A
Application number: KR1020150000658A
Authority: KR
Inventors: 김용국
Original assignee: (주) 토모우드
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2016-07-13
Also published as: KR101664373B1

Abstract

본 발명은 목재의 변형에 따른 건조 결함이 극소화되도록 하고 건조 초기와 후기에 목재 내부와 외부의 함수율 차이나 주변 환경의 급격한 변화에 의해 목재가 할열되거나 뒤틀리는 것이 원활히 방지되도록 하며 건조시에 목재 내부의 살균 및 소독이 원활히 이루어지도록 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치에 관한 것으로, 본 국산 목재 건조 장치는 전면에 도어를 가지고, 중앙에 다수의 관통공을 가지는 대차가 구비되며, 상기 대차에 적층된 상태로 실린 목재를 밀폐된 상태로 수용하는 건조챔버와; 상기 건조챔버의 내부에 설치되고, 상기 목재를 건조시키는 열을 발생시키는 히터와; 상기 건조챔버의 내부에 설치되고, 상기 건조챔버의 내부의 공기를 순환시키는 공기순환팬과; 상기 건조챔버와 연통되게 연결되는 연결관을 통해 상기 건조챔버의 외부에 설치되고, 상기 건조챔버의 내부의 공기를 외부로 배출시켜 상기 건조챔버의 내부에 진공을 형성하는 진공펌프와; 상기 건조챔버와 연통되게 연결되는 증기주입관을 통해 상기 건조챔버의 외부에 설치되고, 상기 목재의 증숙 및 예열을 위해 증기를 생성하여 상기 증기주입관을 통해 상기 건조챔버의 내부에 증기를 주입하는 증기발생기와; 상기 건조챔버의 하부에 설치되는 전원공급기와, 상기 관통공에 대응하여 상기 건조챔버의 하부에 다수개로 구비되고 상기 전원공급기에 연결되어 전원이 공급되면서 마이크로파를 발생시키는 마그네트론과, 상기 마그네트론에 일단이 연결되고 타단이 상기 건조챔버를 관통하여 상기 관통공의 하부에 대응되는 도파관을 가지는 마이크로파발생부와; 상기 건조챔버에 설치되는 습도계와 연결되고, 상기 습도계를 통해 상기 건조챔버 내부의 습도 정보를 입력받아 건조되는 목재의 함수율을 연산하며, 상기 목재가 설정된 함수율로 건조되도록 상기 히터와 마이크로파발생부의 작동을 제어하는 컨트롤러를; 포함한다.

Description

함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DRYING DOMESTICALLY PRODUCED WOOD USING CHECK OF WATER CONTENT}

본 발명은 목재를 건조하는 국산 목재 건조 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목재의 건조 시에 발생하는 목재의 변형에 따른 건조 결함이 극소화되도록 하고 건조 초기와 후기에 목재 내부와 외부의 함수율 차이나 주변 환경의 급격한 변화에 의해 목재가 할열되거나 뒤틀리는 것이 원활히 방지되도록 하며 건조시에 목재 내부의 살균 및 소독이 원활히 이루어지도록 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 목재는 벌목시 수분함량이 상대적으로 높다. 벌목한 목재를 그대로 이용하여 제품을 만들게 되면 시간이 지남에 따라 제품의 변형이 초래된다. 따라서, 벌목한 목재는 적절한 건조과정을 필요로 한다.

목재의 건조방법으로는 천연 건조와 열기 건조가 있는데, 천연 건조는 건조장에 목재를 쌓아두고, 대기의 온도, 습도와 바람을 이용하여 건조하는 방법으로 시설비가 적게 들고 작업이 비교적 간단하지만, 건조 소요 시간이 길고 넓은 건조장이 필요하며 기건(氣乾) 함수율 이하로는 건조할 수 없는 단점이 있다. 한편, 열기 건조는 건조실의 온도, 습도와 풍속 등의 건조 조건을 인공적으로 조절하여 건조하는 방법으로 건조 소요 시간이 상대적으로 짧고, 기건 함수율 이하로 건조할 수 있는 이점이 있다.

목재가 건조 과정을 거치게 되면, 함수율이 대폭 낮아지면서 수분 흡수력이 낮아지고, 목재를 구성하는 성분 중 세균의 먹이가 되는 헤미셀룰로오스가 분해되어 부패균이 서식하기 어렵게 된다. 이처럼, 목재의 건조는 목재의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있다. 최근에는 목재를 건조하여 여러 가지 다양한 용도로 사용하고 있다.

목재를 건조하기 위한 종래의 장치로는, 예를 들어, 전기 히터를 직접 건조챔버의 내에 설치하여 내부공기를 가열하는 장치나, 연소장치로부터 열을 얻는 열풍기를 통하여 가열한 공기를 건조챔버의 내로 주입하는 장치나, 연소장치에서 열매체를 가열한 후에 이를 건조챔버의 내로 주입하여 건조챔버 내의 공기를 간접 가열하는 장치나, 과열증기를 건조챔버의 내로 주입하는 장치나, 전극판을 통해 전극을 걸어 고주파로 가열하는 장치 등이 있다.

한편, 국산 목재에서 최근에 발명되고 있는 소나무 재선충은 매개충인 솔수염하늘소에 의해 전파되는 식물기생선충으로서 현재 적합한 방제약이 없고 매개충에 대한 천적도 없어 한번 감염되면 감염 1년 만에 99.9%의 소나무를 고사시킨다. 소나무 재선충병은 1905년 일본에서 최초로 발견되었으나 1972년에야 원인해충이 소나무 재선충으로 판명되어 현재는 일본전역의 소나무림 대부분이 고사된 상태로 알려졌다. 이후, 국제교역의 증대로 아시아 전역을 비롯하여 세계로 확산되고 있다.

중국에서는 1982년 남경지역에서의 발병 확인된 이후 점차 확산되고 있으며, 대만에서는 1985년에 발병되어 고유의 유구송이 거의 전멸되는 피해를 입은 것으로 알려졌다. 우리나라에서는 1988년 부산 금정산에서 처음 보고되어 10여년 만에 경북지역까지 확산되었다. 소나무재선충병의 박멸 및 확산방지를 위하여 산림청에서는 매년 막대한 예산과 인력을 투입하고 있으나 해마다 피해지역과 고사목의 수는 증가하고 있는 상황이다.

재선충은 1 ㎜ 이하의 크기를 가지며, 25℃에서 1세대 경과 소요 일수는 4~5일에 불과하다. 1쌍이 20일 후면 20만 마리로 증식하여, 기주식물의 가도관을 막아 수분상승을 차단하고, 독소인 셀룰라아제(Cellulase)를 분비하여 조직을 파괴시켜 기주식물을 고사케 한다. 소나무 속의 재선충은 솔수염하늘소의 유충을 통해 번데기를 거쳐 솔수염하늘소 몸속으로 이동하여 다른 소나무로 전염된다. 이렇게 솔수염하늘소는 자력이동 능력이 없는 재선충을 기주식물에 옮겨주고, 재선충은 소나무를 고사하게 하여 솔수염하늘소의 산란처를 제공해 주는 특수한 공생관계에 있다.

거의 30년간 소나무재선충병의 방제를 위하여 매개충인 솔수염하늘소를 주 타겟으로 많은 연구를 수행하였으나 생물학적 접근을 이용한 소나무재선충에 직접적인 저해제 개발은 매우 미흡한 수준이다.

현재 소나무재선충병의 방제방법으로 제안되고 있는 것으로는, 벌채 및 훈증에 의한 방제법, 벌채 및 파쇄에 의한 방제법, 벌채 및 소각에 의한 방제법 등이 있다. 이 중, 벌채 및 훈증에 의한 방제법은 소나무재선충병에 의한 피해목을 벌채하여 쌓은 후 메탐소디움(metamsodium) 등의 훈증제를 사용하여 방제하는 방법이다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

종래의 목재 건조 장치에 의해 건조되는 목재는 건조 초기에 목재의 내부와 외부의 함수율 차이 및 주변 온도의 차이, 즉 주변 환경의 급격한 변화에 쉽게 적응하지 못해 목재의 표면이 많이 갈라지는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 목재 건조 장치에 의해 건조되는 목재는 그 내부와 외부의 함수율이 유사하거나 동일하게 건조되지 못하고, 특히 목재 내부의 건조가 원활하게 이루어지지 못하여 건조 후에 할열되거나 표면에 균열이 발생하거나 사용중에 할열되거나 뒤틀리려 변형되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 목재 건조 장치는 목재의 내부가 원활히 건조되지 못하여 목재의 내부에 재선충과 같은 해충이나 균들이 잔존하여 사용시에 다른 목재를 감염시키는 등의 문제점이 있었다.

즉, 재선충 살충제인 메타소디움은 고가이며 사람과 가축 등에 유해할 수 있다는 단점이 있다. 벌채 및 파쇄에 의한 방제법은 소나무재선충병에 의해 고사한 나무를 벌채하고 6 mm 이하의 두께로 분쇄하여 솔수염 하늘소 유충이 살 수 없도록 하는 방법이다, 벌채 및 소각에 의한 방제법은 소나무재선충에 의해 고사한 나무를 쌓은 다음 태우는 방법이다. 재선충과 매개충의 유충이 칩입된 피해목이나 고사목은 주로 산에 위치하기 때문에, 위의 방법에 의해 방제를 하기 위해서는 분쇄를 위한 기계가 있는 곳 또는 소각로가 설치된 곳까지 벌채한 나무를 운반하여야 하나 운반 과정에서 매개충의 유충과 재선충이 다른 나무로 전파될 위험이 있게 된다.

또한, 소각의 경우에는 산불 때문에 방제시기가 극히 제한적이고 임지에서 태울 경우에는 열해목이 발생하여 주위의 소나무를 죽이는 문제가 있다. 무엇보다도 상기 방제법들은 소나무재선충병에 의한 피해목을 훈증, 파쇄 또는 소각 처리함으로써 소나무재선충의 추가 확산을 방지하는 것에 목적을 둔 사후적 방제방법으로서, 이미 재선충에 감염된 수목을 처리하는 방법일 뿐 소나무 재선충병을 예방하거나 감염된 소나무를 치료하고 소생시키는 방법이 아니라는 데 근원적인 문제가 있다.

직접적으로 소나무 재선충을 타겟으로 하는 방제법은 살아있는 소나무에 예방약을 수관주입하는 방법밖에 없는 실정이다.

공개특허 제1996-0024197호 "목재의 건조방법 및 건조장치"(1996. 07. 20)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 목재의 건조 시에 발생하는 목재의 변형에 따른 건조 결함이 극소화되도록 하고 건조 초기와 후기에 목재 내부와 외부의 함수율 차이나 주변 환경의 급격한 변화에 의해 목재가 할열되거나 뒤틀리는 것이 원활히 방지되도록 하며 건조시에 목재 내부의 살균 및 소독이 원활히 이루어지도록 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 방법 및 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 밀폐케이스를 통해 마그네트론을 밀폐되게 구비하여 장비가 원활히 보호될 수 있도록 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 마그네트론을 냉각시켜 건조챔버의 열기와 마그네트론 자체의 열기에 의한 마그네트론의 수명 단축이나 고장이 원활히 방지되도록 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치"는, 전면에 도어를 가지고, 중앙에 다수의 관통공을 가지는 대차가 구비되며, 상기 대차에 적층된 상태로 실린 목재를 밀폐된 상태로 수용하는 건조챔버와; 상기 건조챔버의 내부에 설치되고, 상기 목재를 건조시키는 열을 발생시키는 히터와; 상기 건조챔버의 내부에 설치되고, 상기 건조챔버의 내부의 공기를 순환시키는 공기순환팬과; 상기 건조챔버와 연통되게 연결되는 연결관을 통해 상기 건조챔버의 외부에 설치되고, 상기 건조챔버의 내부의 공기를 외부로 배출시켜 상기 건조챔버의 내부에 진공을 형성하는 진공펌프와; 상기 건조챔버와 연통되게 연결되는 증기주입관을 통해 상기 건조챔버의 외부에 설치되고, 상기 목재의 증숙 및 예열을 위해 증기를 생성하여 상기 증기주입관을 통해 상기 건조챔버의 내부에 증기를 주입하는 증기발생기와; 상기 건조챔버의 하부에 설치되는 전원공급기와, 상기 관통공에 대응하여 상기 건조챔버의 하부에 다수개로 구비되고 상기 전원공급기에 연결되어 전원이 공급되면서 마이크로파를 발생시키는 마그네트론과, 상기 마그네트론에 일단이 연결되고 타단이 상기 건조챔버를 관통하여 상기 관통공의 하부에 대응되는 도파관을 가지는 마이크로파발생부와; 상기 건조챔버에 설치되는 습도계와 연결되고, 상기 습도계를 통해 상기 건조챔버 내부의 습도 정보를 입력받아 건조되는 목재의 함수율을 연산하며, 상기 목재가 설정된 함수율로 건조되도록 상기 히터와 마이크로파발생부의 작동을 제어하는 컨트롤러를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치"의 상기 마이크로파발생부는, 상기 마그네트론과 도파관을 밀폐되게 둘러싸면서 수용하도록 상기 건조챔버의 하면에 설치되는 밀폐케이스를, 더 포함하고, 상기 건조챔버는, 그 내부면에 마이크로파를 반사시키는 반사재가 도포되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치"의 상기 마이크로파발생부는, 상기 밀폐케이스에 적층되게 구비되는 냉각관과, 냉각수가 유동 가능하도록 상기 냉각관의 일단과 타단이 연결되고 내부에 수용된 물을 냉각시키는 냉각기와, 상기 밀폐케이스의 외부로 상기 냉각관의 관로상에 설치되고 냉각수를 유동시키는 물펌프를, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 방법"은, 건조챔버의 내부로 목재를 탑재한 상태에서 상기 건조챔버를 밀폐시키고 증기발생기를 가동시켜 상기 건조챔버의 내부에 증기를 주입하여 상기 목재를 증숙하면서 예열하는 목재 증숙 및 예열 단계와; 상기 목재의 증숙이 완료되면 상기 증기발생기의 가동을 중지시키고 상기 건조챔버의 내부의 증기와 공기를 진공펌프를 통해 외부로 배출시키면서 상기 건조챔버의 내부에 진공을 형성하는 증기 배출 및 진공 형성 단계와; 상기 건조챔버의 내부로 진공의 형성이 완료되면 상기 건조챔버의 내부에 있는 히터와 공기순환팬을 가동시켜 상기 건조챔버의 내부를 가열하여 상기 목재의 외면을 건조시키는 목재 외면 건조 단계와; 상기 히터의 가동을 중지시키고 마이크로파발생부를 가동시켜 상기 건조챔버의 하부에서 상기 건조챔버의 내부로 상기 목재를 향해 마이크로파를 조사하여 상기 목재의 내부를 건조시키는 목재 내부 건조 단계와; 상기 건조챔버에 설치된 습도계를 통해 상기 건조챔버의 내부에서 상기 목재의 건조 전의 습도를 미리 측정하고, 상기 건조챔버의 내부의 현재 습도를 측정하며, 상기 목재의 건조 전의 습도와 상기 건조챔버의 현재 습도를 비교 분석하여 상기 목재의 현재 함수율을 연산하는 함수율 연산 단계와; 상기 공기순환팬이 계속 가동되는 상태에서 상기 목재 외면 건조 단계, 상기 목재 내부 건조 단계, 및 상기 함수율 연산 단계를 반복적으로 수행하여 상기 목재가 원하는 함수율에 도달할 때까지 상기 목재의 외면과 내부의 건조를 번갈아 수행하는 반복 수행 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 목재의 건조 시에 발생하는 목재의 변형에 따른 건조 결함이 극소화되고, 건조 초기와 후기에 목재 내부와 외부의 함수율 차이나 주변 환경의 급격한 변화에 의해 목재가 할열되거나 뒤틀리는 것이 원활히 방지되며, 건조시에 목재 내부의 살균 및 소독이 원활히 이루어지고, 그에 따라 건조 목재의 불량률이 극소화되면서 해충 감염으로부터 목재의 사용상의 안전성이 현저히 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 밀폐케이스를 통해 마그네트론을 밀폐되게 구비하여 장비가 원활히 보호될 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 마그네트론을 냉각시켜 건조챔버의 열기와 마그네트론 자체의 열기에 의한 마그네트론의 수명 단축이나 고장이 원활히 방지되는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 국산 목재 건조 장치의 개략적인 정단면도,
도 2는 도 1의 요부 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 국산 목재 건조 장치의 개략적인 측단면도,
도 4는 도 3의 요부 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 국산 목재 건조 방법을 보인 단계도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 국산 목재 건조 장치의 개략적인 정단면도이고, 도 2는 도 1의 요부 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 국산 목재 건조 장치의 개략적인 측단면도이고, 도 4는 도 3의 요부 확대도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 국산 목재 건조 장치는 중공 원통형의 건조챔버(10)와, 상기 건조챔버(10)의 내부에 설치되는 히터(20)와, 상기 건조챔버(10)의 내부에 설치되는 공기순환팬(30)과, 상기 건조챔버(10)에 연결되는 진공펌프(40)와, 상기 건조챔버(10)에 설치되는 증기발생기(50)와, 상기 건조챔버(10)의 하부에 설치되는 마이크로파발생부(60)와, 제반 기기를 제어하는 컨트롤러(70)를 포함한다.

상기 건조챔버(10)는 중공된 원통형의 압력용기 형태로 구비되고 전면에 도어(11)를 가지며 중앙에 다수의 관통공(12a)을 가지는 대차(12)가 구비되는 것으로, 상기 대차(12)에 적층된 상태로 실린 목재를 밀폐된 상태로 수용하는 역할을 한다.

상기 도어(11)는 상기 건조챔버(10)의 전면을 개폐할 수 있도록 하는 것으로, 상기 도어(11)의 개방한 상태에서 목재를 상기 건조챔버(10)의 내부로 진입시킨 후에 상기 도어(11)를 닫고 상기 건조챔버(10)를 밀폐시키게 된다.

상기 대차(12)는 상기 건조챔버(10)의 바닥면에 설치된 레일을 따라 수평으로 이동하면서 상기 건조챔버(10)의 외부에서 내부로 혹은 상기 건조챔버(10)의 내부에서 외부로 대량의 목재(W)를 간편하게 이송시킬 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 상기 대차(12)는 그 중앙에 일정한 간격으로 관통되게 상기 관통공(12a)이 형성되는데, 상기 관통공(12a)은 상기 마이크로파발생부(60)에서 발생된 마이크로파가 상기 대차(12)를 관통하여 상기 대차(12)에 실린 상기 목재(W)에 조사될 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 건조챔버(10)는 그 내부면에 마이크로파를 반사시키는 반사재가 도포되는 것이 바람직한데, 이는 상기 건조챔버(10)의 내측 하부에서 상부측으로 상기 마이크로파발생부(60)에 의해 조사되는 마이크로파가 상기 건조챔버(10)의 내부면에서 반사되어 상기 목재(W)에 다시 주입될 수 있도록 하기 위한 것이다. 여기서, 상기 반사재는 예를 들면 알루미늄 분말이나 알루미늄 박판일 수 있고, 알루미늄 분말은 내열성 접착제와 혼합되어 도포되고 알루미늄 박판은 내열성 접착제로 상기 건조챔버(10)의 내부면에 부착된다.

상기 히터(20)는 상기 건조챔버(10)의 내부에 설치되는 것으로, 상기 목재(W)를 건조시키는 열을 발생시키는 역할을 한다. 상기 히터(20)는 전열기를 포함하는 다양한 가열기가 사용될 수 있다. 여기서, 상기 히터(20)는 상기 목재(W)의 외면의 수분을 가열하여 상기 목재의 외면을 건조시키는 역할을 한다.

상기 공기순환팬(30)은 상기 건조챔버(10)의 내부에 설치되는 것으로, 상기 건조챔버(10)의 내부의 공기를 순환시켜 상기 히터(20)에 의해 생성된 열이 상기 목재에 원활하면서 균일하게 전달될 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 상기 공기순환팬(30)은 대체로 상기 건조챔버(10)의 내부에 다수개가 설치된다.

상기 진공펌프(40)는 상기 건조챔버(10)와 연통되게 연결되는 연결관(41)을 통해 상기 건조챔버(10)의 외부에 설치되는 것으로, 상기 연결관(41)을 통해 상기 건조챔버(10)의 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출시킴으로써 상기 건조챔버(10)의 내부에 진공을 형성하는 역할을 한다.

즉, 상기 진공펌프(40)는 상기 건조챔버(10)의 내부에 있는 불필요한 기체를 외부로 배출시키는 역할을 하면서 상기 건조챔버(10)의 내부를 필요에 따라 진공 상태로 만드는 역할을 한다. 이와 같이 상기 건조챔버(10)의 내부가 진공 상태가 되면 상기 히터(20)에 의해 상기 목재(W)가 가열될 때 상기 목재(W)의 내부의 수분이 상대적으로 신속하고 용이하게 외부로 배출될 수 있게 된다.

상기 증기발생기(50)는 상기 건조챔버(10)와 연통되게 연결되는 증기주입관(51)을 통해 상기 건조챔버(10)의 외부에 설치되는 것으로, 상기 목재(W)의 증숙 및 예열을 위해 증기를 생성하여 상기 증기주입관(51)을 통해 상기 건조챔버(10)의 내부에 증기를 주입하는 역할을 한다.

이와 같이 상기 증기발생기(50)에 의해 상기 건조챔버(10)의 내부로 증기가 주입되면 상기 목재(W)가 증기에 의해 증숙(삶겨짐)되면서 상기 목재 자체가 예열되어 상대적으로 높은 온도인 건조 온도에 의해 건조될 때 급격한 압력이나 온도의 변화에 따른 목재의 건조 초기의 할열이나 뒤틀림이 원활히 방지된다.

상기 마이크로파발생부(60)는 상기 건조챔버(10)의 하부에 설치되는 전원공급기(61)와, 상기 관통공(12a)에 대응하여 상기 건조챔버(10)의 하부에 다수개로 구비되고 상기 전원공급기(61)에 연결되어 전원이 공급되면서 마이크로파를 발생시키는 마그네트론(62)과, 상기 마그네트론(62)에 일단이 연결되고 타단이 상기 건조챔버(10)를 관통하여 상기 관통공(12a)의 하부에 대응되는 도파관(63)을 포함한다.

상기 마이크로파발생부(60)는 상기 전원공급기(61)를 통한 전원의 공급에 의해 상기 마그네트론(62)이 마이크로파를 발생시키고 이렇게 발생된 마이크로파가 상기 도파관(63)을 통해 상기 관통공(12a)을 지나 상기 대차(12)에 적재된 상기 목재의 하부에 조사됨으로써, 마이크로파에 의해 상기 목재(W)의 내부를 가열하여 상기 목재의 내부를 건조시키는 역할을 한다.

아울러, 상기 마이크로발생부(60)는 마이크로파를 통해 상기 목재의 내부의 수분을 가열하게 되고, 그에 따라 상기 목재의 내부에 잔존하는 해충이나 균이 제거되어 상기 목재가 전체적으로 손쉽게 살균 소독된다.

상기 전원공급기(61)는 다수개의 상기 마그네트론(62)에 일정한 전원을 동시에 공급할 수 있는 공지의 전력분배기이다. 상기 마그네트론(62)은 전원의 공급에 의해 마이크로파를 발생시키는 공지의 전자부품이다. 상기 도파관(63)은 상기 마그네트론(62)에 의해 발생된 마이크로파를 이동시키는 공지의 것이다.

이와 같이 본 목재 건조 장치는 상기 히터(20)에 의해 상기 목재(W)의 외면을 건조시키고 상기 마이크로파발생부(60)에 의해 상기 목재(W)의 내부를 건조시켜 상기 목재(W)의 외면과 내부의 함수율 차이에 의한 건조 중 및 사용 중의 할열이나 뒤틀림을 방지시켜 품질이 매우 우수한 건조목을 생산할 수 있게 된다.

상기 마이크로파발생부(60)는 상기 마그네트론(62)과 도파관(63)을 밀폐되게 둘러싸면서 수용하도록 상기 건조챔버(10)의 하면에 설치되는 밀폐케이스(64)를 더 포함한다. 상기 밀폐케이스(64)는 상기 마그네트론(62)과 도파관(63)을 둘러싸서 이를 보호하는 역할을 하면서 상기 마그네트론(62)과 도파관(63)의 둘레로 밀폐된 공간을 형성하는 역할을 한다.

상기 마이크로파발생부(60)는 상기 밀폐케이스(64)에 적층되게 구비되는 냉각관(65)과, 냉각수가 유동 가능하도록 상기 냉각관(65)의 일단과 타단이 연결되고 내부에 수용된 물을 냉각시키는 냉각기(66)와, 상기 밀폐케이스(64)의 외부로 상기 냉각관(65)의 관로상에 설치되고 냉각수를 유동시키는 물펌프(67)를 더 포함한다.

상기 냉각관(65)은 상기 냉각기(66)에 의해 냉각된 물이 상기 물펌프(67)의 작동에 의해 순환되는 냉각수 순환 배관으로, 상기 밀폐케이스(64)의 내부를 냉각수로 냉각시켜 전원의 공급에 의해 상기 마그네트론(62) 자체에서 발생되는 열을 냉각시키거나 상기 히터(20)에 의해 생성되어 상기 건조챔버(10)의 내부에서 상기 도파관(63)을 통해 상기 마그네트론(62)으로 전달되는 열을 냉각시켜 상기 마그네트론(62)의 수명을 현저히 연장시키는 역할을 한다.

상기 냉각관(65)은 상기 밀폐케이스(64)의 내부에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 상기 밀폐케이스(64)의 외면에 배치될 수도 있다.

상기 컨트롤러(70)는 상기 건조챔버(10)에 설치되는 습도계(71)와 연결되는 것으로, 상기 습도계(71)를 통해 상기 건조챔버(10) 내부의 습도 정보를 입력받아 건조되는 목재의 함수율을 연산하며 상기 목재가 설정된 함수율로 건조되도록 상기 히터(20)와 마이크로파발생부(60)의 작동을 제어하는 역할을 한다.

즉, 상기 컨트롤러(70)는 상기 목재가 건조되기 전의 상기 건조챔버(10) 내부의 습도를 미리 측정한 후에 상기 히터(20)와 마이크로파발생부(60)의 가동으로 상기 목재가 건조되는 중일 때 상기 건조챔버(10)의 내부의 습도를 측정하여 상기 목재의 건조 전의 습도와 건조 중일 때의 습도를 비교하여 상기 목재의 현재 함수율을 산출하게 된다.

이때, 상기 목재의 건조에 따른 함수율 변화로 인한 상기 건조챔버(10) 내부의 습도의 변화는 사전에 목재의 중량당 함수율 및 습도 등의 실험을 통해 측정되어 도출되며, 이런 도출된 결과를 통해 상기 컨트롤러(70)는 현재의 습도를 통해 목재의 함수율을 연산하여 도출하게 된다.

도 1의 미설명 부호 T는 상기 건조챔버(10)의 내부의 온도를 측정하는 온도계이다.

이와 같이 구성되는 본 목재 건조 장치의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다. 상기 도어(11)를 개방하고 생목 상태의 목재(W)를 상기 대차(12)에 실어 상기 건조챔버(10)의 내부에 탑재한 후에 상기 도어(11)를 닫아서 상기 건조챔버(10)를 폐쇄하게 된다.

이 상태에서 상기 증기발생기(50)를 가동시켜 상기 건조챔버(10)의 내부로 증기를 주입하여 상기 목재(W)를 증숙하면서 예열하게 된다. 상기 목재의 증숙과 예열이 완료되면 상기 증기발생기(50)의 가동을 중지하고 상기 진공펌프(40)를 작동시켜 상기 건조챔버(10) 내부의 증기를 외부로 배출시키면서 동시에 상기 건조챔버(10)의 내부에 진공을 형성한다.

상기 건조챔버(10) 내부의 진공 형성이 완료되면 상기 습도계(71)를 통해 상기 건조챔버(10) 내부의 습도를 측정하고, 측정된 습도는 상기 목재의 건조 전의 습도 정보이고, 이는 상기 컨트롤러(70)에 전송된다.

상기 습도계(71)를 통한 습도의 측정이 완료되면 상기 컨트롤러(70)는 상기 히터(20)와 공기순환팬(30)을 제어하여 이들을 가동시키며, 그에 따라 상기 히터(20)에 의해 생성된 열기가 상기 공기순환팬(30)에 의해 상기 건조챔버(10)의 내부에서 순환되면서 상기 목재(W)의 외면을 건조시키게 된다.

상기 히터(20)가 소정의 시간동안 가동되어 상기 목재의 외면이 어느 정도 건조되면 상기 히터(20)의 가동을 중지하고 상기 전원공급기(61)를 통해 상기 마그네트론(62)을 구동시켜 마이크로파를 발생시키고, 이렇게 발생된 마이크로파는 상기 도파관(63)을 통해 상기 건조챔버(10)의 내부로 주입되고, 상기 관통공(12a)을 지나 상기 목재의 하면에 조사되어 상기 목재의 내부의 수분이 마이크로파에 의해 가열되어 상기 목재(W)의 내부가 건조된다.

소정의 시간동안 상기 목재의 내부의 건조가 완료되면, 상기 컨트롤러(70)는 상기 습도계(71)를 통해 상기 건조챔버(10)의 내부의 현재 습도를 측정하게 된다. 이때, 상기 컨트롤러(70)는 상기 목재의 건조 전의 미리 측정된 습도와 상기 목재의 외면과 내부의 건조 후에 측정된 현재 습도를 비교 분석하여 상기 목재의 현재 함수율을 산출하게 된다.

상기 컨트롤러에 의해 상기 목재의 현재 함수율이 미리 설정된 함수율에 도달하면 건조 작동을 중지하고, 반대로 상기 목재의 현재 함수율이 미리 설정된 함수율에 도달하지 않았으면, 상기 히터(20)와 마그네트론(62)을 번갈아가며 구동시켜 상기 목재의 외면과 내부를 다시 건조시키게 된다.

이와 같이 상기 목재의 외면, 내부, 습도 측정의 순으로 상기 목재가 미리 설정된 원하는 함수율에 도달할 때까지 상기 컨트롤러(70)는 상기 히터(20)와 마그네트론(62)을 가동시켜 상기 목재를 건조시키게 된다.

이런 과정을 거쳐 상기 목재(W)는 그 외면과 내부가 거의 유사한 함수율을 가진 상태로 미리 설정된 함수율까지 건조되고, 그에 따라 상기 목재의 내외의 함수율 차이에 의한 상기 목재의 건조 후 또는 사용 중에 그 할열이나 뒤틀림 및 변형이 완전히 방지되어 매우 우수한 품질의 건조목이 생산된다.

도 5는 본 발명에 따른 국산 목재 건조 방법을 보인 단계도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 국산 목재 건조 방법은 증기로 목재를 증숙하고 예열하는 목재 증숙 및 예열 단계(S10)와, 건조챔버의 내부로 증기를 배출시키고 진공을 형성하는 증기 배출 및 진공 형성 단계(S20)와, 히터를 통해 목재의 외면을 건조시키는 목재 외면 건조 단계(S30)와, 마이크로파발생부를 통해 상기 목재의 내부를 건조시키는 목재 내부 건조 단계(S40)와, 상기 목재의 건조 후의 함수율을 연산하는 함수율 연산 단계(S50)와, 상기 목재의 외면과 내부의 건조 및 함수율 연산을 번갈아가며 반복적으로 수행하는 반복 수행 단계(S60)를 포함한다.

상기 목재 증숙 및 예열 단계(S10)는 건조챔버의 내부로 목재를 탑재한 상태에서 상기 건조챔버를 밀폐시키고 증기발생기를 가동시켜 상기 건조챔버의 내부에 증기를 주입하는 단계이다. 이 단계는 상기 건조챔버의 내부에 증기를 주입하여 상기 목재를 증기로 증숙하면서 예열하는 역할을 한다.

이와 같이 상기 증기에 의해 상기 목재가 증숙되고 예열되면 상기 히터에 의한 목재의 초기 건조시에 급격한 온도나 압력 변화에 상기 목재가 잘 견뎌 이에 의한 상기 목재의 할열이나 뒤틀림이 원활히 방지된다.

상기 증기 배출 및 진공 형성 단계(S20)는 상기 목재의 증숙이 완료되면 상기 증기발생기의 가동을 중지시키고 상기 건조챔버의 내부의 증기와 공기를 진공펌프를 통해 외부로 배출시키면서 상기 건조챔버의 내부에 진공을 형성하는 단계를 말한다. 이 단계는 건조챔버 내부의 증기의 배출과 진공의 형성을 통해 이후의 상기 목재의 건조가 보다 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 목재 외면 건조 단계(S30)는 상기 건조챔버의 내부로 진공의 형성이 완료되면 상기 건조챔버의 내부에 있는 히터와 공기순환팬을 가동시켜 상기 건조챔버의 내부를 가열하는 단계로, 이 단계를 통해 상기 목재의 외면에 열기가 가해져 상기 목재의 외면이 건조된다.

상기 목재 내부 건조 단계(S40)는 상기 히터의 가동을 중지시키고 마이크로파발생부를 가동시켜 상기 건조챔버의 하부에서 상기 건조챔버의 내부로 상기 목재를 향해 마이크로파를 조사하는 단계로, 이 단계를 통해 마이크로파가 상기 목재의 내부의 수분을 가열하여 상기 목재의 내부가 건조된다.

상기 함수율 연산 단계(S50)는 상기 건조챔버에 설치된 습도계를 통해 상기 건조챔버의 내부에서 상기 목재의 건조 전의 습도를 미리 측정하고 상기 건조챔버의 내부의 현재 습도를 측정하는 단계로, 상기 목재의 건조 전의 습도와 상기 건조챔버의 현재 습도를 비교 분석하여 상기 목재의 현재 함수율을 연산하는 역할을 한다.

이와 같이 상기 목재의 현재 함수율을 연산함으로써, 미리 설정된 원하는 함수율로 상기 목재가 건조되었는지를 인지할 수 있게 된다.

상기 반복 수행 단계(S60)는 상기 공기순환팬이 계속 가동되는 상태에서 상기 목재 외면 건조 단계(S30), 상기 목재 내부 건조 단계(S40) 및 상기 함수율 연산 단계(S50)를 반복적으로 수행하여 상기 목재가 원하는 함수율에 도달할 때까지 상기 목재의 외면과 내부의 건조를 번갈아 수행하는 단계를 말한다.

이와 같이 상기 목재의 외면과 내부의 건조를 각각 연속하여 번갈아 수행함으로써, 상기 목재의 외면의 수분이 제거되어 상기 목재의 내부의 수분이 목재의 외면으로 원활히 유동될 수 있는 상태에서 상기 목재의 내부를 가열 건조시키고, 이런 일련의 과정을 반복 수행하여 상기 목재의 내부에서 외부로 수분을 증발 제거시키게 된다. 따라서, 이런 반복 과정을 통해 상기 목재는 그 내부와 외면이 거의 동일한 함수율을 가진 상태로 건조되며, 상기 목재의 내부의 수분이 가열되면서 상기 목재의 내부에 잔존하는 해충이나 균이 제거되어 상기 목재가 전체적으로 손쉽게 살균 소독된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.

10 : 건조챔버
11 : 도어
12 : 대차 12a : 관통공
20 : 히터
30 : 공기순환팬
40 : 진공펌프
41 : 연결관
50 : 증기발생기
51 : 증기주입관
60 : 마이크로파발생부
61 : 전원공급기 62 : 마그네트론
63 : 도파관 64 : 밀폐케이스
65 : 냉각관 66 : 냉각기
67 : 물펌프
70 : 컨트롤러
71 : 습도계

Claims

전면에 도어를 가지고, 중앙에 다수의 관통공을 가지는 대차가 구비되며, 상기 대차에 적층된 상태로 실린 목재를 밀폐된 상태로 수용하는 건조챔버와;
상기 건조챔버의 내부에 설치되고, 상기 목재를 건조시키는 열을 발생시키는 히터와;
상기 건조챔버의 내부에 설치되고, 상기 건조챔버의 내부의 공기를 순환시키는 공기순환팬과;
상기 건조챔버와 연통되게 연결되는 연결관을 통해 상기 건조챔버의 외부에 설치되고, 상기 건조챔버의 내부의 공기를 외부로 배출시켜 상기 건조챔버의 내부에 진공을 형성하는 진공펌프와;
상기 건조챔버와 연통되게 연결되는 증기주입관을 통해 상기 건조챔버의 외부에 설치되고, 상기 목재의 증숙 및 예열을 위해 증기를 생성하여 상기 증기주입관을 통해 상기 건조챔버의 내부에 증기를 주입하는 증기발생기와;
상기 건조챔버의 하부에 설치되는 전원공급기와, 상기 관통공에 대응하여 상기 건조챔버의 하부에 다수개로 구비되고 상기 전원공급기에 연결되어 전원이 공급되면서 마이크로파를 발생시키는 마그네트론과, 상기 마그네트론에 일단이 연결되고 타단이 상기 건조챔버를 관통하여 상기 관통공의 하부에 대응되는 도파관을 가지는 마이크로파발생부와;
상기 건조챔버에 설치되는 습도계와 연결되고, 상기 습도계를 통해 상기 건조챔버 내부의 습도 정보를 입력받아 건조되는 목재의 함수율을 연산하며, 상기 목재가 설정된 함수율로 건조되도록 상기 히터와 마이크로파발생부의 작동을 제어하는 컨트롤러를;
포함하는 것을 특징으로 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파발생부는,
상기 마그네트론과 도파관을 밀폐되게 둘러싸면서 수용하도록 상기 건조챔버의 하면에 설치되는 밀폐케이스를, 더 포함하고,
상기 건조챔버는,
그 내부면에 마이크로파를 반사시키는 반사재가 도포되는 것을 특징으로 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파발생부는,
상기 밀폐케이스에 적층되게 구비되는 냉각관과,
냉각수가 유동 가능하도록 상기 냉각관의 일단과 타단이 연결되고 내부에 수용된 물을 냉각시키는 냉각기와,
상기 밀폐케이스의 외부로 상기 냉각관의 관로상에 설치되고 냉각수를 유동시키는 물펌프를,
더 포함하는 것을 특징으로 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 장치.
건조챔버의 내부로 목재를 탑재한 상태에서 상기 건조챔버를 밀폐시키고 증기발생기를 가동시켜 상기 건조챔버의 내부에 증기를 주입하여 상기 목재를 증숙하면서 예열하는 목재 증숙 및 예열 단계와;
상기 목재의 증숙이 완료되면 상기 증기발생기의 가동을 중지시키고 상기 건조챔버의 내부의 증기와 공기를 진공펌프를 통해 외부로 배출시키면서 상기 건조챔버의 내부에 진공을 형성하는 증기 배출 및 진공 형성 단계와;
상기 건조챔버의 내부로 진공의 형성이 완료되면 상기 건조챔버의 내부에 있는 히터와 공기순환팬을 가동시켜 상기 건조챔버의 내부를 가열하여 상기 목재의 외면을 건조시키는 목재 외면 건조 단계와;
상기 히터의 가동을 중지시키고 마이크로파발생부를 가동시켜 상기 건조챔버의 하부에서 상기 건조챔버의 내부로 상기 목재를 향해 마이크로파를 조사하여 상기 목재의 내부를 건조시키는 목재 내부 건조 단계와;
상기 건조챔버에 설치된 습도계를 통해 상기 건조챔버의 내부에서 상기 목재의 건조 전의 습도를 미리 측정하고, 상기 건조챔버의 내부의 현재 습도를 측정하며, 상기 목재의 건조 전의 습도와 상기 건조챔버의 현재 습도를 비교 분석하여 상기 목재의 현재 함수율을 연산하는 함수율 연산 단계와;
상기 공기순환팬이 계속 가동되는 상태에서 상기 목재 외면 건조 단계, 상기 목재 내부 건조 단계, 및 상기 함수율 연산 단계를 반복적으로 수행하여 상기 목재가 원하는 함수율에 도달할 때까지 상기 목재의 외면과 내부의 건조를 번갈아 수행하는 반복 수행 단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 함수율 체크를 이용한 국산 목재 건조 방법.