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소프트우드와 하드우드 – 1

『김목공의 우드워크』 개정판을 낸다면 가장 먼저 손대고 싶은 부분이 소프트우드와 하드우드에 대한 설명이다. 집필 당시 나 역시 소프트우드와 하드우드의 차이를 명확히 이해하지 못했다보니 작업성과 가격, 외관 정도에 촛점을 맞출 수 밖에 없었다.

TIME-LIFE BOOKS에서 펴낸 The Art of Woodworking 시리즈 중 『Encyclopedia of Wood』라는 책이 있다. 목공에서 목재로까지 관심을 넓혀보고 싶은 사람이라면 한번 쯤 읽어볼만하다. (이 책을 먼저 읽은 후 Wood Handbook에서 필요한 부분을 찾아서 읽어보길 권한다.)

다음은 이 책과 Wood Handbook에서 소프트우드와 하드우드의 차이에 대해 설명하고 있는 것을 내 나름대로 정리한 것이다.

흔히 소프트우드를 부드럽고 가벼운 나무, 하드우드를 단단하고 무거운 나무로 이해하지만 대체로 그렇다는 것이지 반드시 그런 것은 아니다. 예를 들어 basswood나 aspen과 같은 하드우드는 longleaf pine이나 douglas-fir와 같은 소프트우드보다 그 경도가 현저하게 떨어진다. 아래의 구체적 데이터를 통해 익숙한 수종 몇몇의 경도를 확인해보도록 하자.

북미산 주요 하드우드 경도(Side hardness. 함수율 12% 기준)

  • Ash, white : 5,900N
  • Aspen, quaking : 1,600N
  • Basswood : 1,800N
  • Cherry, black : 4,200N
  • Maple, sugar : 6,400N
  • Oak, northern red : 5,700N
  • Oak, white : 6,000N
  • Walnut, black : 4,500N

북미산 주요 소프트우드 경도(Side hardness. 함수율 12% 기준)

  • Douglas-fir : 2,300-3,200N
  • Hemlock, western : 2,400N
  • Pine, longleaf : 3,900N
  • Pine, red : 2,500N
  • Spruce, sitka : 2,300N

* Hardness-Generally defined as resistance to indentation using a modified Janka hardness test, measured by the load required to embed a 11.28-mm ball to one-half its diameter. Values presented are the average of radial and tangential penetrations.

(자료 출처 : Wood Handbook, Table 5-3a)

경도로써 소프트우드와 하드우드를 구별할 수 없다면 침엽수는 소프트우드, 활엽수는 하드우드라는 또다른 상식으로 구별하는 것은 어떨까? Wood Handbook에 따르면 이 또한 전형적으로 그렇다는 것이지 정확한 구별 기준은 아니며, 소프트우드는 겉씨식물(gymnosperms) 계통의 나무, 하드우드는 속씨식물(angiosperms) 계통의 나무로 구분하는 것이 식물학 상의 정확한 구분이라고 한다.

어렴풋이 생물시간에 배운 ‘종-속-과-목-강-문-계’와 ‘겉씨식물 vs 속씨식물’이 떠오르기도 한다. 목공인이 나무를 식물학적으로 구별할 필요는 없을 것이다. 그러나 그러한 식물학적 차이가 나무를 이루고 있는 세포 구성의 차이로 이어져 작업성과 작업물의 외관에 영향을 끼친다는 것은 알고 있을 필요가 있다.

나무를 미시적으로 이해하고자 할 때 자주 등장하는 것이 빨대 다발의 비유다. 나무가 마치 빨대와 같은 길쭉길쭉한 세포들이 다발로 뭉쳐져 있는 것과 흡사하다는 것이다. 이는 소프트우드와 하드우드에 공통적으로 적용할 수 있는 비유다. 그런데 한가지, 소프트우드는 이 빨대가 크게 한 종류라고 뭉뚱그려서 볼 수 있는 반면 하드우드는 그 종류가 둘이라는 점에서 차이가 있다.

소프트우드에서의 ‘빨대’는 헛물관(가도관, Tracheids)이라는 세포다. 헛물관은 소프트우드에서 나무 전체 부피의 90% 정도를 차지하며 각각 세포의 길이는 1에서 10mm에 이른다. 헛물관의 역할은 두가지다. 첫째는 수액(Sap)의 이동 통로가 되는 것이고, 둘째는 나무를 구조적으로 지탱하는 것이다. 헛물관은 서로서로 20-30% 정도 겹쳐지며 이어지는데, 이 겹쳐진 부분에 pit라고 하는 통로가 있어 뿌리로부터 줄기 끝까지 수액의 이동을 가능케 한다.

반면, 하드우드에서의 ‘빨대’는  물관세포(Vessels)과 섬유세포(Fibers) 두 종류이며, 앞서 소프트우드에서의 헛물관의 역할 두가지를 각각이 나눠서 담당하고 있다. 즉, 물관은 수액의 이동 통로로서의 역할만 하고 섬유세포는 나무를 지탱하는 역할만 한다. 물관세포의 직경은 보통 0.050에서 0.200mm 정도이며 길이는 0.1에서 1.2mm 정도인데, 물관은 이와 같은 아래위가 뚫린 원통(물관세포)을 길게 쌓아놓은 것이라고 보면 비슷하다. 섬유세포의 길이는 0.2에서 1.2mm 정도인데 평균적으로 같은 나무의 물관세포에 비해 2-10배정도 길다. 하드우드 목재의 물리적 특징(경도, 밀도 등)을 결정하는 것은 바로 이 섬유세포, 정확히는 섬유세포의 세포벽 두께다.

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(그림 출처 : Encyclopedia of Wood)

(다음에 계속)

마감제는 나무의 수분 흡수-방출을 얼마나 지연시킬까?

나무에 마감제를 바름으로써 나무의 수축-팽창이나 휨/뒤틀림을 방지할 수 있을까?

답은 ‘부분적으로 그렇다’이다. 나무는 대기 중 습도에 따라 수분을 흡수-방출하면서 팽창-수축하고 휘고 뒤틀린다. 나무 표면에 마감제를 바르면 마감제가 굳은 후 형성하는 도막이 나무가 수분을 흡수-방출하는 것을 지연시킨다(완전히 차단하지는 못한다). 따라서 나무의 팽창-수축이나 휨/뒤틀림 경향도 일부 완화된다.

평소 궁금했던 지점은 ‘얼마나’였다. 마감제의 도막은 나무의 수분 흡수-방출을 얼마나 지연시킬까? 그에 대한 답을 Wood Handbook에서 발견하여 공유한다.

그래프

(자료 출처 : Wood Handbook)

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판재와 각재의 법적 구분

쉽게는 두께가 75mm 이상이면 각재, 두께가 75mm 미만인 경우 너비가 두께의 4배 이상이면 판재, 아니면 각재이다.

관련하여 «목재제품의 규격과 품질기준 고시»에 아래와 같은 내용이 추가될 것으로 보인다(관련 링크 : 목재제품의 규격과 품질기준 고시 개정(안) 의견조회).

제재목의 두께와 나비 측정방법

3. 제재목의 구분

3.1 형태의 구분 : 제재목은 횡단면의 형태에 따라 다음과 같이 구분한다.

3.1.1 판재 : 최소 횡단면에서 빠진변을 보완한 네모꼴의 4변이 합계에 대한 빠진변의 합계가 100분의 20 미만인 것으로, 두께가 75mm 미만이고, 나비가 두께의 4배 이상인 것을 말한다.

3.1.2 각재 : 최소 횡단면에서 빠진변을 보완한 네모꼴의 4변의 합계에 대한 빠진변의 합계가 100분의 20 미만인 것으로, 다음 각 호 중 하나에 해당하는 것을 말한다.

3.1.2.1 두께가 75mm 미만이고, 나비가 두께의 4배 미만인 것

3.1.2.2 두께와 나비가 75mm 이상인 것

3.1.3 원주재 : 최소 횡단면에서 빠진변을 보완한 네모꼴의 4변의 합계에 대한 빠진변의 합계가 100분의 20 이상인 것으로, 단면 형태가 원형, 육각형, 팔각형인 것 등을 포함한다.

횡단면의 형태에 따른 제재목의 구분

하드우드 제재목 등급 판정법

미국 NHLA(National Hardwood Lumber Association)에서 채택하고 있는 하드우드 제재목 등급 판정법을 소개한다. (자료 출처 : Wood Handbook)

In these rules, the grade of a piece of hardwood lumber is determined by the proportion of a piece that can be cut into a certain number of smaller pieces of material, commonly called cuttings, which are generally clear on one side, have the reverse face sound, and are not smaller than a specified size.

The best grade in the Factory lumber category is termed FAS (Firsts and Seconds). The second grade is F1F (FAS one face). The third grade is Selects, which is followed by No. 1 Common, No. 2A Common, No. 2B Common, No. 3A Common, No. 3B Common, and Sound Wormy. Except for F1F and Selects, the poorer side of a piece is inspected for grade assignment.

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라우터로 턱 가공 시 뜯김 방지법

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라우터로 가공한 턱 아래가 뜯겨나간 모습

라우터(또는 트리머)로 길이 방향 턱을 가공하다 보면 가공부 아래가 뜯기는 일이 잦다. 조금씩 여러 번으로 나눠서 해봐도 마찬가지이다. 일반적으로 가공부의 뒤 끝이 뜯기는 것은 보조목을 대서 방지할 수 있지만, 이 경우는 그러기도 마땅치 않다.

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Wood Handbook

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USDA(United States Department of Agriculture)에서 발간하는 자원으로써의 나무에 대한 종합 보고서. 링크에서 원본 파일(pdf 양식, 509 페이지)을 무료로 다운받을 수 있으며, 내용 중 한번 쯤 봐두면 좋을만한 그림과 자료들을 아래에 추려두었다.

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목공 관련 추천 도서 5종

1. 목공 기초 (Woodworking Basics)

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목공을 시작했다면 이 책부터 사서 읽어보자. 가구와 관련한 나무의 물성으로부터 시작해서 목공 기계와 수공구 사용법, 제재목을 다루는 법, 장부와 주먹장 가공법, 장부와 주먹장을 응용한 벤치와 협탁 제작 가이드까지, 목공의 기본을 알기 쉽게 설명해두었다. 책이 두껍지 않고(192 페이지) 글보다 사진/그림이 많아 술술 읽힌다는 것도 이 책의 장점이다. (이 책은 저자가 20년 넘게 운영해오고 있는 목공 학교의 기초 과정 교재이기도 하다.)

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