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한국목재공학회> 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings)

한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) update

  • : 한국목재공학회
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  • : 1225-6811
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수록정보
수록범위 : 1993권0호(1993)~2020권1호(2020) |수록논문 수 : 3,599
한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings)
2020권1호(2020년 09월) 수록논문
최근 권호 논문
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1열처리에 의한 목재의 특성 변화

저자 : 박용건 ( Yonggun Park )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 3-3 (1 pages)

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목재 열처리는 목재 세포벽을 구성하는 주요 성분의 화학 구조적인 변화가 발생하는 온도 범위(160~260℃)로 가열하여 목재의 다양한 물성을 개질하는 방법을 말한다. 목재 열처리는 친환경적인 방부·방충처리 방법으로서의 장점으로 인해 2000년대 초반부터 유럽을 중심으로 다양한 연구가 수행되어왔다. 국내에서도 2010년 무렵부터 수입 열처리 목재가 유통되기 시작하였고, 현재는 국내에서 국산재를 이용한 열처리 목재가 생산되는 등 열처리 목재 시장이 형성되어 있다.
목재를 열처리하면 열가수분해에 의해 헤미셀룰로오스가 다량 분해되며, 분해 산물이 리그닌과 상호결합하는 등의 화학적 변화를 겪게 된다. 이에 따라 목재 세포벽에 손상이 발생하여 밀도가 감소하게 되고, 휨강도 등의 강도 감소가 발생한다. 또한, 헤미셀룰로오스가 분해되면서 하이드록실 그룹과 같은 작용기가 이탈됨에 따라 목재의 소수성이 증가한다. 이러한 소수성 증가에 의해 목재는 평형함수율이 감소하고, 치수 안정성이 개선되는 등의 특성 변화가 발생한다.
국내 열처리 목재 시장 규모를 지금보다 더 확대시키고 활성화시키기 위해서는 열처리 목재의 특성을 살릴 수 있는 용도 개발을 위한 연구와 이용목적에 맞는 물성 발현을 위한 최적화된 열처리 조건 및 공정에 관한 연구가 필요할 것이다. 또한, 열처리 목재 관련 품질 기준과 규격과 같은 제도적인 장치가 마려되어야 할 것으로 생각된다.

2국산 목재의 지속가능한 이용을 위한 도시목조화 기반연구

저자 : 김민지 ( Min-ji Kim ) , 엄창득 ( Chang-deuk Eom ) , 장윤성 ( Yoon-seong Chang ) , 이창구 ( Chang-goo Lee )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 3-3 (1 pages)

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최근 쇠퇴하는 도시를 지역자원을 활용한 자립역량강화 및 새로운 기능의 도입·창출을 통하여 경제적· 사회적·물리적·환경적으로 활성화하는 도시재생사업이 진행되고 있으며, 쇠퇴징후를 보이는 많은 지역에서 도시재생을 통한 지역 경제 활성화를 기대하고 있다. 한편 국내에서는 1960년대 시행한 산림녹화사업의 성공으로 목재생산·이용 시기를 맞이하여 목재이용 활성화를 위해 「목재의 지속가능한 이용에 관한 법률」을 제정하고, 「목재이용 종합계획」을 수립하여 관련 정책을 지속적으로 추진하고 있다.
도시재생은 지역에 상관없이 공통적으로 친환경 공간을 조성하는 데에 목적이 있다. 목재가 가진 건축 및 인테리어 재료로서 가공성과 가변성, 우수한 색감과 질감, 탄소저장능력을 통한 신기후체제 대응 등의 장점들로 볼 때, 도시재생에 최적화된 재료라고 할 수 있다. 따라서 도시재생 내 목재이용은 국산 목재의 대량수요 창출을 통한 목재산업 활성화와 목재문화 정착에 있어 효율적인 방안이 될 수 있다.
본 연구에서는 도시재생에 목재를 접목하기 위한 시작으로 도시목조화를 “도시를 목재로 채우다”로 정의하고, 도시목조화 실현을 위해 목재이용에 관한 국민인식, 해외 도시목조화 사례, 기존 도시시설물의 목재 대체 시 나타나는 탄소저감효과에 관한 연구를 수행하였다. 국민들은 실생활에서 목재를 이용하는 것에 대해 긍정적이며, 친환경 도시 조성을 위한 편의시설, 문화시설에 목재가 이용되기를 기대하였다. 또한 기존 콘크리트 기반 도시시설물인 서울로 7017을 목재로 대체했을 때 얻을 수 있는 환경적 이득과 해외 사례를 종합적으로 살펴볼 때, 앞으로 도시재생에서 국민들이 목재를 사용하기 위해서는 다양한 제도 개선과 누구나 손쉽게 접근할 수 있는 목재이용 가이드라인 수립 등이 필요할 것으로 생각된다.

3CLT 주택의 실내주거성능 평가

저자 : 장성진 ( Seong Jin Chang ) , 위승환 ( Seunghwan Wi ) , 김수민 ( Sumin Kim )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 4-4 (1 pages)

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온실가스 감축, 프리캐스트 및 모듈러 공법을 통한 공기단축, 단열성능과 기밀성능의 향상, 고층 목조주택 실현의 큰 장점을 갖는 공학목재인 Cross-laminated Timber (CLT)는 전 세계적으로 주목받고 있는 탄소제로 건축자재이다. 건축환경적 측면에서 CLT를 국내에 도입하기 위한 기초 연구를 수행하였으며, 수고가 낮고 직경이 작은 제한적인 국내 산림 환경에서 목재자급률 및 CLT 제조 수율을 높이기 위해 국산재 합판을 코어재로써 적용한 합판코어 CLT의 열습기 물성을 분석하였고, 시뮬레이션 분석을 통해CLT 목조주택의 건물에너지 성능 및 CLT 벽체의 열습기 거동에 대해 평가하였다. 그 결과, 건물에너지 성능을 향상시키기 위한 CLT 접합부 설계 방안 및 건물 외피의 수분문제(곰팡이, 결로)를 해결하기 위한 방안을 도출하였다. 또한 본 연구에서는 CLT를 활용한 단독주택의 실내주거성능에 대한 정량적 평가와 기존 목구조 주택과 비교평가를 위해 실제 주거공간에서의 실내공기질, 외피의 기밀성능, 실내온습도 변화, 온열쾌적성(PMV), 건물에너지 사용량을 실측하였다.

4제올라이트 촉매를 이용한 바이오연료 촉매개질

저자 : 이형원 ( Hyung Won Lee )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 4-4 (1 pages)

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리그노셀룰로오스 바이오매스는 신재생에너지 중 유일한 탄소원으로 화석연료를 대체하여 석유화학 산업에 활용할 수 있는 자원으로 주목받고 있다. 바이오매스는 열분해, 가스화와 같은 열화학적 전환 반응을 통해 액체, 고체, 기체 형태로 전환된다. 화석연료를 대체하기 위한 바이오매스의 열화학적 전환 반응 중 열분해는 무산소 조건에서 400-600°C의 열을 가하여 분해하는 반응으로 바이오오일과 바이오촤, 가스를 생산한다. 열분해 주 생성물인 바이오오일은 액상으로 저장, 운송이 편리하며 연료 및 화학물질생산에서 화석연료를 직접적으로 대체할 수 있다. 하지만 높은 산소함량과 넓은 분자량 범위를 가진 화학물질로 구성되고 열화학적으로 불안정하여 연료 및 화학물질로써 낮은 품질 특성을 보인다. 따라서 바이오오일의 고품질화를 위한 개질반응은 필수적이다. 본 연구에서는 리그노셀룰로오스 바이오매스의 열화학적 전환 반응에서 생성된 바이오오일의 촉매 개질을 위하여 제올라이트 촉매를 이용하였고 생성물을 비교 분석하였다.

5수목자원 유래 Polyphenol-rich fraction을 활용한 탈모 완화 기능성 화장품 개발 및 사업화

저자 : 최선은 ( Sun-eun Choi )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 5-5 (1 pages)

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국내자생식물인 수목자원의 부산물을 활용하여 2차대사산물 중 특히, poly-phenol 화합물을 중심으로 탈모 완화 기능성 화장품 개발 및 사업화에 대한 최신 연구를 소개 하고자 한다.
국내 탈모 시장은 4조원을 넘었고, 인근 나라인 중국은 6.5억을 넘어선 만큼 국내외 탈모시장은 매우 큰 시장이다. 특히, 최근 국내에서는 3년 전부터 기존 “의약외품”을 “기능성화장품”으로 정부의 규제 완화로 인해서 관련된 산업계로부터 신규의 천연 기능성 소재에 대한 요구도가 매우 높은 현실이다.
그에 따라서 본 연구자는 국내 자생 수목자원 유래 고함량 poly-phenol 추출물 제조 방법에 대한 know-how를 활용하여 poly-phenol rich fraction을 제조하고, 이들로부터 분리한 단일 화합물 수준에서 탈모와 관련된 다양한 바이오 마커 즉, DHT, Bax, Bcl-2, PARP, IGF-1, TGF-β1 등에 대해서 단백질 발현과 ELYSA Kit에 의해 실험을 수행하였다.
연구 수행 결과 중 가장 큰 특징으로는 남성형 탈모의 유발물질인 DHT 생성 억제능이 양성대조군인 미녹시딜과 동등이상의 효과를 확인하였고, 인체 유래 모유두세포로부터 세포사멸유도에서 세포사멸 조절 효능이 확인되었다는 점이다.
이상의 실험결과로서 수목자원 유래 poly-phenol rich fraction과 그로부터 단일하게 분리한 페놀성 화합물은 향후 남성형 탈모와 스트레스성 탈모에 효능이 있는 것으로 과학적인 결과를 도출 하였다.
또한, 기존 선행 실험에 의해 해당하는 소재의 안전성 및 독성 연구를 이미 마친 상태이고 이번 실험을 통해서 in vitro 효능 검정이 완료되어 향후 임상실험을 통해서 기능성화장품 인증에 대한 절차만 수행되면 빠른 시일내에 성공적인 사업화가 가능할 것으로 사료된다.

6과초산(Peracetic acid)을 이용한 목재자원의 고부가가치화 연구

저자 : 박세영 ( Se-yeong Park )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 5-5 (1 pages)

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최근 UN 기후변화당사국회의에서 목재의 탄소 저장능력을 인정받으면서, 친환경 소재로써 목재에 대한 사람들의 인식이 개선됨에 따라 지속가능한 산림자원으로서 목재 이용이 한층 중요시 되고 있다. 목재는 과거 개인의 기호에 따른 선택적 재료로써 주로 이용되었으나, 최근 국가 차원에서 주도하는 공공목조건축물, 도시재생사업 등을 위한 공공재로 다양하게 활용되고 있다. 한편, 국내 산림면적은 국토의 63%를 차지하고 있으며 30년 이상의 벌기령에 도달한 국산 목재의 생산량이 지속적으로 증가하고 있다. 하지만, 국내 목재자급률은 16%정도로 국산목재 활용에 대한 지속적인 노력이 필요한 실정이다.
목재는 무늬, 질감, 색상 등 수종에 따른 고유 특성을 가지므로 구조물, 건물 내·외장재 등으로 다양하게 이용되며, 목재 가공 시 발생하는 부산물도 목재의 구성성분을 포함하고 있어 일반 금속 또는 석유계 기반 소재를 대체할 수 있는 원료로써 그 가치가 높이 평가되고 있다. 하지만, 이러한 목재의 이점에도 불구하고 재질의 불균일, 미생물 열화, 화재 등의 여러 단점에 대한 내구성 향상을 목표로, 물리, 기계 또는 화학적 측면을 고려한 지속적인 연구가 요구되고 있다.
본 연구는 화학처리를 통한 목재 및 목재 구성성분의 개질을 목적으로 수행되었다. 특히, 아세트산과 과산화수소의 반응에 의해 생성되는 산화제로의 '과초산'을 이용한 여러 연구 사례에 대해 소개하고자 한다. 과초산은목재 내 리그닌의 선택적 분해를 통해 셀룰로오스 분리를 용이하게 하여 다양한 소재 응용분야에 적용되고 있으며, 탈리된 리그닌은 단량체로의 유용화합물 이용뿐 아니라 비교적 균일한 분자량 및 화학구조를 나타내는 중합체로의 이용도 가능할 수 있다. 최근 목재를 원료로 한 소재 응용분야에서 단판(veneer)이나 소재(solid wood)를 원료로 하여 세포벽 내 리그닌만 제거하여 고분자 함침, 압축고밀도화, 스캐폴드(scaffold) 제조 등을 주제로 다양한 연구가 수행되고 있다.
본 연구에서는 리그닌 유래 유용화합물의 선택적 생산을 위한 과초산 처리, 그리고 기능성 목질 소재화를 위한 과초산 이용 표면 개질에 대해서 보고하고자 한다.

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4차산업혁명은 정보통신 기술의 융합으로 이루어지는 차세대 산업혁명으로 빅데이터 분석, AI, 로봇 공학, IoT, 드론, 3D 프린팅 및 나노 기술과 같은 7대 분야에 이르는 새로운 기술 혁신이다. 그 중 나노기술은 목재 및 제지 업계에서 많은 관심을 가지고 연구하고 있는 대표적인 4차 산업 소재로 각광받고 있다. 목재로부터 나노 크기의 신소재를 제조함으로써 새로운 배터리, 나노 크기의 다공성 물질, 자동차산업 등에 금속을 대체할 수 있는 나노 폴리머, 나노 센서, 전기 분해 촉매 및 탄소 나노튜브 등 신규 분야로의 접근이 가능하기 때문에 4차 산업형 미래소재로서의 가치가 크다고 할 수 있다.
한편, 리그닌은 목재의 약 30%를 구성하는 주요 성분 중 하나로써 phenylpropanoid 구조를 가진 무정형의 물질이다. 그동안 임산업과 관련된 나노 기술에서 리그닌은 셀룰로오스의 이용을 위해 제거되는 물질로 인식되어 왔다.
본 연구에서는 나노 셀룰로오스 제조에 있어서 리그닌을 포함시킬 뿐만 아니라 리그닌의 함량을 손쉽게 조절하여 그동안 배척되어 왔던 리그닌을 활용하면서 4차산업용 소재로 어떻게 적용할 수 있는지에 대한 방안을 모색하고자 하였다. 이러한 연구의 기초 과제로써 새로운 organosolv process를 고안하고 이를 통해 얻어진 소재(섬유)의 특성을 분석하여 4차산업형 신소재로써의 이용 가능성에 대하여 이야기 하고자 한다.

8목질계 고분자 기반 친환경 고성능 흡착 소재개발

저자 : 박진석 ( Jinseok Pari ) , 방준식 ( Junsik Bang ) , 곽효원 ( Hyo Won Kwak )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 6-6 (1 pages)

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본 연구에서는 목질계 고분자인 셀룰로오스 및 리그닌 기반의 다양한 형태학적 특징을 보이는 친환경흡착 소재를 제조하고자 하였다. 우선 카복실 메틸셀룰로오스 나노섬유를 이용하여 나노섬유의 몰폴로 지를 갖는 구형의 셀룰로오스 입자를 제조하였다. 또한, 재생 셀룰로오스를 이용한 Bottom-up 방식을 이용하여 나노섬유의 몰폴로지를 갖는 셀룰로오스 하이드로겔을 제조할 수 있었다. 이들은 모두 넓은 비표면적을 보였으며 PEI 개질을 통하여 표면에 풍부한 양전하 기능기를 도입할 수 있었다. 이를 통해 500mg/g 이상의 6가 크롬 제거용량을 갖는 고성능 흡착 소재개발에 성공하였다. 한편, 리그닌을 이용한 흡착 소재의 경우 크게 두 가지 방법으로 연구를 진행하였다. 첫 번째 역상 가교 중합을 통하여 구형의 리그닌 입자를 제조한 후 PEI 표면 개질을 통해 이화학적 성질의 보완 및 양전하 도입을 구현하여 6가 크롬 제거 효율을 확인하였다. 두 번째로 리그닌 표면의 카복실화를 통하여 풍부한 음전하를 도입하였으며 이를 알지네이트와의 블렌드를 통하여 구형의 리그닌/알지네이트 하이브리드 입자를 제조하였다. 풍부한 카복실 그룹의 도입으로 인하여 제조된 리그닌/알지네이트 하이브리드의 경우 550mg/g 이상의 우수한 메틸렌블루 흡착능을 보이는 것을 확인하였다. 비용 효율적이며 친환경적인 고분자 개질 및 제형화 기술개발을 통해 목질계 고분자가 수처리 소재 산업에서 효과적인 대안이 될 것으로 기대된다.

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As a part of understanding the adhesion in wood, this study investigated impact of the synthesis method of urea-formaldehyde (UF) and melamine-urea-formaldehyde (MUF) resins to their cohesive and interphase features, and adhesion in bonding wood products. UF resins at two final F/U molar ratios (1.0 and 1.2) with low-viscosity (LV) and high-viscosity (HV), respectively, were mixed at five different blending ratios of 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, and 0:100 to obtain different viscosities. In addition, MUF resin at three additional levels (5, 10 and 20%) was simultaneously reacted with urea and formaldehyde to obtain MUF-A resins, while melamine at the same levels was initially reacted with formaldehyde and then with urea to prepare MUF-B resins. The results showed that the UF resins as the viscosity during the condensation phase increased, the MW increased while the gelation time and the low molecular weight fraction decreased. The UF resins with F/U molar ratio of 1.2 had higher MW and activation energy than those with F/U molar ratio of 1.0. Isoconversional analysis showed that the 1.0 F/U molar ratio resin went through a multiple-step process in their curing mechanism, unlike the 1.2 F/U molar ratio resin, whose cohesion during bond formation was likely affected by the higher F content. As the MW increased, the resins with 1.0 and 1.2 F/U molar ratios exhibited the highest maximum storage modulus (E′max), greatest depth of resin penetration, thinnest bond-line, and highest adhesive strength at apparent Mw of 2000-2400 g/mol for the 1.0 F/U molar ratio resins (according to mixing ratios LV/HV = 50:50 and 25:75) and 3500- 4500 g/mol for the 1.2 F/U molar ratio resins (again according to mixing ratios LV/HV = 50:50 and 25:75). MUF resins as the melamine content increased, MW, curing peak temperature, activation energy, bondline thickness, E'max, and adhesion strength of wood products increased. These results indicated that the cohesive features of these resins mainly affected the adhesion strength in wood products while the interphase features had a partial contribution to the adhesion. - 7

10우리나라 목재산업 진단과 미래전략

저자 : 임영석 ( Young Suk Im )

발행기관 : 한국목재공학회 간행물 : 한국목재공학 학술발표논문집(Conference Proceedings) 2020권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 11-11 (1 pages)

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우리나라는 녹화성공으로 OECD 평균을 상회하는 나무의 양을 보유하게 되었다. 이제는 나무를 심고, 가꾸는 것을 넘어서, 목재이용을 통한 산림자원순환경제 체계를 이루어야 하는 시대에 도달하게 된 것이다. 목재이용은 UN의 지속가능한 개발 목표와도 관련되며, 기후변화에 대응하기 위한 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 특히, 국산목재 사용을 확대하는 것은 목재산업의 발전과도 직결된다.
목재 소비는 목재문화의 확산을 통해 가능하며, 이는 목재 산업의 발전과 이어지게 된다. 이에, 산림청은 기존의 생각을 바꾸고(Alter minds), 문화를 바꾸고(Change culture), 산업을 키워나가는(Expand industry) 것을 산림정책의 주요 방향으로 설정하여 생활 속 목재활용을 확대하기 위해서 노력하고 있다. 특히, 그동안 산림 내 버려지던 미이용산림바이오매스를 에너지 자원으로 활용하고, 목조건축 관련 규제를 완화하는 것은 관련 산업을 육성하고 일자리를 만들면서 기후변화에 대응하는 일석삼조의 정책 효과를 창출할 수 있을 것이다.
산림청의 이를 위해 2021년 약 83억원을 목재자원 활용을 위한 연구개발에 투자할 계획이다. 민·관·학이 함께 참여하여 목구조, 목재문화, 목질재료와 관련된 기술개발을 통해 목재이용과 산업은 더욱 발전될 것이다.

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