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가구재 이용을 위한 백합나무 판재의 도장방법
박 상 범†, 이 민
국립산림과학원 임산공학부 목재가공과
The Color Painting on Yellow Poplar (Liriodendron tulipifera L.) Board for Using Furniture Materials
Sang Bum Park
†, Min Lee
Department of Forest Products, Korea Forest Research Institute, Seoul 130-712, Korea
Abstract: Yellow poplar is well known commercial hardwood species in the world because of its availability, rapid growth, large size, excellent form, early natural pruning, and the good working quality of the wood. Therefore, yellow poplar (Liriodendron tulipifera L.) has been adopted in South Korea for decades ago, and its cultivating the saplings and silvicultural system have been studied. However, yellow poplar is still embroiled in controversy for utilization of use and worth. This species has not only advantages such as lower weight, light color, and higher machinability and bending processing, but also has disadvantages which are bad smell and dif- ferent colors on heartwood and sapwood. In this study, the objective was that use of yellow poplar board as furniture materials by drying and painting process. Thirty years old yellow pop- lar was cut and dried for 7 days by high-frequency dryness. Adjustment of color tone to walnut color was conducted with multiple colorants and various number of spread times. Uniform col- or of yellow poplar on heartwood and sapwood was accomplished by applying 1 time stain (green), 2 times transparent primer, 1 time middle-painting (walnut), and 2 times top-painting (walnut) in sequentially. The painted yellow poplar board was used to manufacture table and dressing table. During the furniture manufacture process, no critical issues were occurred on part of jointing and painting. This painting method may be useful data for future use of yellow poplar as furniture materials.
Keywords: yellow poplar, furniture materials, painting, table
1. 서 론
1
백합나무(Liriodendron tulipifera L.)는 미국 동북 지방에 고루 분포하는 수종으로 입지 적응력과 생 장이 다른 수종과 비교해서 뛰어나며, 목재로써 가 공이 쉽고 실용적이기 때문에 주택의 인테리어나,
2013년 9월 24일 접수; 2013년 10월 15일 수정; 2013년 10월 18일 게재확정
†교신저자 : 박 상 범 ([email protected])
용기, 도구, 마차 등 용도로 사용되어져 왔다(이 외 2010). 합판재 생산에서 전체 활엽수 중에 백합나 무는 9%를 차지하고 있으며 이는 미국에서 세 번 째에 해당하는 수종이다(Vick 1973). 또한, 백합나 무는 펄프재, 합판, 파티클 보드 이외에도 80가지 가 넘는 다양한 용도로 사용될 수 있다고 보고하 였다(Core 1978). 우리나라에서 백합나무의 양묘 기술 및 시업 방법은 지속적으로 연구되어 왔지만, 성장한 백합나무의 목재성질에 관한 연구는 매우
Fig. 1. Heartwood and sapwood of yellow poplar (Lirio- dendron tulipifera).
빈약한 실정이다(정 2000). 백합나무의 가공재료로 사용하기 위한 기초자료 및 특성이 연구 되었다 (한 1980-1,2, 소 1998, 박 외 2009). 국립산림과학 원에서는 국내에서 도입 식재되어 생장한 백합나 무에 대하여 목재성질을 구명하여 육성ㆍ보급 및 목재의 합리적인 가공ㆍ이용에 대한 자료를 제공 하고자 2000년에 기초재질과 가공특성에 대하여 연구를 수행한 바 있다. 정(2000)은 국내에서 성장 한 백합나무의 해부․물리ㆍ역학적 특성을 연구하 였다. 또한, 백합나무를 구조용 부재로 사용하기 위해 이용가능성 평가가 진행 되었으며, 대단면 스 킨팀버의 재료로 이용되기도 하였다(임 2010, 김 2011).
이 외(2000)와 정 외(2008)의 선행연구에서 백 합나무의 기초재질과 가공특성에 대한 연구를 종 합적으로 정리해 보면, 백합나무는 목리가 통직하 고 나무갗이 고운 수종으로 연륜은 비교적 명확하 나 산공재로서 목재 전체가 균질한 느낌을 준다.
심ㆍ변재의 구분이 뚜렷하여 변재는 황백색, 회백 색 또는 백색이고 심재는 녹갈색 또는 회갈색으로 때로는 자색, 암록색, 청흑색의 줄무늬가 있다. 전 건비중은 0.47 정도로서 비교적 가벼운 그룹의 수 종이며 강도가 비교적 약한 그룹에 속하므로 건축 재 중에서도 내장재나 건구재 등에 사용하는 것이 알맞으며, 일반 포장재 등에도 좋은 재료가 될 것 이다. 수축률은 비교적 큰 편에 속하므로 건조과정 에서 변형 발생 가능성이 있기 때문에 주의가 필 요하다. 제재가공성(거단성)과 건조성 및 대패가공 성(포삭성)은 양호한 것으로 판단된다. 휨가공 성 능도 양호한 수종이므로 1차 가공특성은 무난한 수종이다. 이렇게 가공성이 좋을 뿐 아니라 가볍고 재색이 밝은 편이므로 가구용재 이외에도 공예재 나 단판용재로 이용해도 적합할 것이다. 도장성도 양호하며 접착력은 보통 정도 이상을 유지하므로 가구용재로도 이용 가능할 것이다. 대경목의 경우 에는 무늬단판, 악기용재 같은 용도로도 사용할 수 있을 것이다.
목재가 최고급으로 이용되기 위해서는 가구로 만들어지는 것이 최상의 방법이다. 그러나 백합나 무의 변재는 황백색이고 심재는 녹갈색으로 때로
는 자색, 암록색, 청흑색의 줄무늬가 있다(Fig. 1).
또한, 백합나무는 생재의 경우, 하수구의 악취와 유사한 불쾌한 냄새를 유발하는데 이들에 대한 성 분을 파악하여 대처하는 것이 고급 가구재의 이용 면에서 매우 중요하다. 따라서 변재와 심재의 뚜렷 한 색상 차이와 특유의 냄새로 인해 원목 그대로 는 고급가구재를 제조하기가 곤란하다. 그리하여 윤 외(2009)와 김 외(2010)는 여러 가지 열처리에 의한 백합나무의 재색 제어를 시도하였고, 고급가 구나 장식적인 용도로 사용하고자 할 때는 재색의 취약점을 극복하기 위한 섬세하고 심미적인 도장 기법의 적용이 필요할 것으로 판단이 된다.
본 연구에서는 백합나무의 판재에 대하여 가구 재로서의 이용에 필수적인 심ㆍ변재의 색상 균일화 를 위해 다양한 착상제와 도포 횟수에 차이를 두어 최적의 방법에 대하여 검토하였다. 이들 연구를 기초 로 하여 백합나무를 건조, 제재, 절삭, 집성, 접착, 조색, 도장처리를 해 가면서 2종의 가구(화장대, 탁자)를 실제로 제작하여 그 실현성을 검토하였다.
2. 재료 및 방법
2.1. 재료
서울 은평구 소재 테니스장 주변에 있는 30년생 의 백합나무를 벌채하여, 국립산림과학원에서 제 제한 다음 고주파 건조(영림목재, 7일)를 실시하여 건조하였다. 백합나무의 생재상태에서 심재부와 변재부로 분리하여 밀봉 후 항온항습실(23°C, 50%) 에 보관하였다. 분리되어 보관된 시험편은 가구로 제작을 위하여 접합하였다.
2.2. 색차 측정
도장 전 시험편의 변재와 심재의 색차를 색채색 차계(Minolta JP/CR-10)를 이용하여 측정하여 도장 후 색차 변화와 비교하였다. 색측정은 CIE기준의 L*, a*, b*를 각 심재와 변재에 3곳을 측정하여 그 평균값을 대표 값으로 사용하였다. 변재와 심재의 색차는 각 대표 L*, a*, b* 값의 색차공간의 두 지 점 간의 거리로 △E로 표현되었다.
2.3. 도장 방법
백합나무 심ㆍ변재의 색상 조절 및 가구 제작은 건조재를 이용하였다. 색상을 균일하게 맞추기 위 해서는 옅은 색에서 짙은 색으로 착색하는 방법으로 실시하였다. 백합나무의 경우 심재는 황갈색 또는 녹갈색이며, 변재는 황백색 또는 회백색을 띄므로 변재의 재색을 심재로 맞추어야 한다. 그리하여 연 한 녹색을 초벌로 0회, 1회, 2회 착색을 먼저 실시 하였다. 그 이후, 2차 도장과 3차 마감 도장을 월넛 (Walnut)계열의 색상으로 실시하였다. 균일한 색 상을 조절하고 도장 후 결점을 예방하기 위해서, 시중에 판매되고 있는 각종 착색제를 검토하여 다 양한 착색제와 프라이머의 도장 횟수(1회 또는 2회) 차이를 두어 시행하였다.
2.4. 가구 제작
백합나무를 이용한 가구 제작에 있어서 발생할 수도 있는 문제점을 파악하기 위하여 백합나무를 제재, 건조, 집성, 착색, 도장하여 2종의 가구(탁자, 화장대)를 제작하였다. 가구는 경기도 화성시 팔탄 면 서근리 소재 백향산업에 의뢰하여 제작하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1. 심ㆍ변재의 색상 차
백합나무의 심ㆍ변재의 색상 차는 이미 선행연 구에서 측정을 하였다(윤 외 2009, 김 외 2010).
일반적으로, 심ㆍ변재의 색상 차(△E)는 25에서 15 정도 차이가 나는 것으로 보고되었고, 본 실험에서 사용된 시편의 경우 24에서 17 정도의 차이를 보 였다. L*는 명도를 나타는 값으로 0에서 100으로
표시되며 값이 클수록 흰색에 가까운 것이고, a* 값은 동일한 명도 상에 녹색과 빨강 계열을 나타 내며 상수일 때 빨강, 음수일 때 녹색을 뜻한다.
반면에, b* 값은 파랑과 노랑을 의미하는데 양수일 때 노랑을 음수일 때 파랑을 뜻한다. 각각 a*, b* 값은 0의 가까울수록 흰색을 나타낸다. 백합나무 는 명도의 차이(22.45)가 심한 것으로 측정이 되었 고, 녹색과 빨강 계열에서의 색차 (0.25)는 크게 나 타나지 않았고 그 값이 0에 가까우므로 녹색과 빨강 색소는 많이 포함이 되지 않는 것으로 판단 된다(Fig. 2). 그러나 파랑과 녹색을 나타내는 b* 값에서는 9.29 차이를 보였다. 본 실험결과에 의하 면, 백합나무의 심ㆍ변재의 차이는 주로 파랑 계열 의 색소에 의한 것으로 판단이 된다.
3.2. 심ㆍ변재의 색상 조절
목재의 이용에 있어서 고부가가치를 위해서는 가구재로 사용하는 방법이다. 하지만 백합나무의 심ㆍ변재의 뚜렷한 색상구분으로 인해 그 활용도가 제한을 받는다. 윤 외(2009)는 이러한 백합나무의 심ㆍ변재의 색상 차를 줄이기 위해 열수처리와 진공 열처리 또는 oven열처리를 시도하였으며, 이와 같은 방법으로 색상차의 감소를 확인하였다. 200°C 내 외의 고온 열처리 방법으로 처리시간을 증가함으로 써 색상 차가 더 줄어드는 것을 확인하였다(김 2010).
그리고 김 외(2010)의 연구에서, 낮은 온도의 열처 리는 백합나무의 색차를 줄이는데 있어서는 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 이러한 고 온에서의 열처리는 백합나무의 색을 완벽히 균일 하게 하지는 못할 뿐만 아니라, 장시간 고열에 노출 로 인해 목재의 색이 검게 변하는 것이 관찰되었 다. 장시간 또는 고온의 열처리는 목재의 기계적인 성질의 저하를 야기할 우려가 있다. 김 외(2010)에 의하면 열처리에 의해 연성이 감소함으로 인해 충격 휨흡수에너지는 크게 감소하는 것을 보고하였다.
이와 같은 이유로 열처리 후에도 추가적으로 도장 작업이 필요하다고 사료된다. 목재의 도장은 오래 전부터 목재의 성능 및 미적 개선을 위해 사용되 어왔던 방법으로써 그 효과에 있어서는 입증이 되 어있으나, 수종에 따라 그 특성이 다르기 때문에
Fig. 2. Color difference on heartwood and sapwood of yellow poplar.
Fig. 3. Comparison between original yellow poplar and final product of painted yellow poplar.
Table Dressing table Fig. 4. Manufactured furnitures by using painted yellow poplar.
도장 방법 또한 달라져야 할 것으로 사료된다.
그리하여, 백합나무 심ㆍ변재의 색상 균일화를 위한 수차례의 시행착오를 거쳐 백합나무 가구 제 작에 있어서 착색 및 도장공정을 다음과 같이 정립 하였다. 1차로 심ㆍ변재가 포함된 판재에 아이비 그린계열(Samwha WS-4009)의 착색제로 조정하 였다. 이후 투명 프라이머로 하도(下塗)를 2회 실시 하여 색상을 고정하였다. 2차로 녹색 계열의 바탕 에 일반적으로 가구 착색에 널리 사용되는 월넛계 열의 착색제인 유성 착색제(Samwha WS-3010)로 착색하고 투명도료로 중도(中塗)를 1회 실시하였 다. 마지막으로 월넛 계열의 투명도장으로 상도(上 塗)를 2회 실시하였다. 상기 착색공정과 도장공정 을 실시 후 백합나무의 색상은 Fig. 3와 같다.
도장 후 백합나무의 심ㆍ변재의 색상 차는 5%
이하로 관찰되었다. 또한, 상기의 도장 방법은 목 재의 질감을 살리면서 단순 도장에 의한 덧칠에
그치지 않았다.
3.3. 백합나무를 이용한 가구 제작
상기와 같이 색상 조절기법을 확립한 다음, 가구 제작에 착수하였다. 식탁은 전체 부재를 백합나무 원목 집성부재로 구성하였고, 화장대는 상판, 서랍 앞판, 프레임을 집성하여 이용하였다. 도장공정은 상기와 같은 방법으로 스테인 1회(녹색), 하도 2회 (투명프라이머), 중도 1회(월넛색상), 상도 2회(월 넛) 순으로 실시되었다.
정 외(2008)가 보고한 바와 같이 제재가공성(거 단성)과 건조성 및 대패가공성(포삭성)은 매우 양 호하였다. 도장성도 양호하며 접착 부위에 이상은 관찰되지 않았다. 백합나무의 변ㆍ심재 색상 조절 기법의 적용에 의해 백합나무를 가구재로 이용하 는데 큰 문제점은 없는 것으로 판단되었다.
4. 결 론
백합나무 심ㆍ변재의 색상 균일화는 아이비 그린
계열과 월넛 계열의 착색제의 조합에 의해 가능하 였으며, 가구 제작에 있어서 제재가공성(거단성)과 건조성 및 대패가공성(포삭성)은 매우 양호하였다.
도장성도 양호하며 접착 부위에 이상은 관찰되지 않았다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, 백합나무의 생재 상태에서 발생되는 약간 불쾌한 냄새는 건조과정 에서 대부분 없어지므로 실용상 문제가 되지 않는 것으로 판단된다. 또한 본 연구를 통하여 얻어진 백합나무의 심ㆍ변재 색상 조절기법은 금후 백합 나무의 가구재로의 이용에 유용한 자료로 이용될 것이다.
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