수축률 | 나무는 결마다 다르게 줄어든다

나무는 마르면서 줄고, 물을 먹으면서 늡니다. 그런데 어느 방향으로 재느냐에 따라 줄어드는 양이 크게 다릅니다. 널결로 켠 판과 곧은결로 켠 판은 같은 나무라도 두 배 가까이 차이가 납니다. 창호에서 판이 휘고 울거미가 틀어지는 일은 대부분 여기서 시작합니다.

국산재와 수입재의 수축률을 결 방향별로 정리했습니다. 표를 읽는 데 필요한 말부터 풀고, 표 다음에 현장에서 쓰는 계산을 붙였습니다.

표의 항목

기건비중 나무가 공기 중에서 자연스럽게 마른 상태(기건, 함수율 약 12~15%)일 때, 같은 부피의 물과 견준 무게입니다. 물이 1입니다. 소나무 0.47이면 1㎥에 약 470kg입니다. 공방에서 실제로 다루는 나무 상태에 가까운 값이라 문짝 무게를 어림할 때 씁니다(부피 × 비중). 대체로 비중이 클수록 단단하고 강하지만, 깎기 힘들고 수축률도 커지는 편입니다. 완전히 말린 상태(함수율 0%)로 잰 전건비중도 있는데 숫자가 조금 작게 나오니, 자료마다 어느 쪽인지 확인해야 합니다.

방사방향 수축률 (곧은결) 고갱이에서 껍질 쪽으로, 나이테를 가로지르는 방향으로 줄어드는 비율입니다. 곧은결 판은 폭이 이 방향이라, 판 폭이 얼마나 줄지는 이 숫자로 봅니다. 나이테를 가로로 묶어 주는 방사조직이 버텨서 접선방향보다 덜 줄어듭니다.

접선방향 수축률 (널결) 나이테를 따라 둘레 방향으로 줄어드는 비율입니다. 널결 판은 폭이 이 방향이라 곧은결 판보다 많이 줄어듭니다. 세 방향 가운데 가장 큽니다.

섬유방향 수축률 (길이) 나무 길이 방향입니다. 세 방향의 비는 대략 접선 100 : 방사 60 : 섬유 4입니다. 아래 「섬유방향 수축률」 절에 따로 정리했습니다.

전수축률 표의 수축률은 모두 전수축률입니다. 갓 벤 나무(생재)가 완전히 마를 때(함수율 0%)까지 줄어드는 양을 생재 치수에 대한 %로 적은 것입니다. 실제 창호재는 0%까지 마르지 않으니 이 숫자만큼 다 줄지는 않습니다. 실제로 얼마나 움직이는지는 아래 「현장 계산」처럼 함수율이 바뀐 만큼 나눠서 봅니다. 함수율 15%쯤까지만 말린 상태를 기준으로 한 기건수축률을 쓰는 자료도 있습니다.

부피 수축률 (수입재 표) 세 방향을 합쳐 부피가 줄어드는 비율입니다. 나무 전체가 얼마나 움직이는 재질인지 한눈에 볼 때 씁니다.

접선/방사 (국산재 표에 덧붙인 값) 널결 수축률을 곧은결 수축률로 나눈 값입니다. 원자료에는 없고 여기서 계산해 넣었습니다. 이 값이 클수록 마를 때 판이 고르게 줄지 않고 비틀리거나 겉(木表) 쪽으로 휘기 쉽습니다. 2가 넘으면 결 방향을 특히 가려 써야 하는 나무로 보면 됩니다.

팽윤(팽창) 수축의 반대로, 마른 나무가 물을 먹어 늘어나는 것입니다. 마른 치수를 기준으로 재서 숫자가 조금 다르지만 크기는 거의 같아서, 수축률 표로 팽창도 어림합니다.

국산재

임업연구원 연구자료 제95호(1994). 경기도 산림환경연구소 「목재의 성질과 용도」 표 1-1-1에서 재인용. 접선/방사는 필자 계산.

수입재

USDA Forest Products Laboratory, Wood Handbook(2021) 4장 표 4-3·4-4.

섬유방향 수축률

위 두 표에는 섬유방향 값이 없습니다. 원자료부터 수종별로 따로 싣지 않습니다. 정상적인 나무는 수종을 가리지 않고 거의 같은 값이 나오기 때문입니다.

Wood Handbook(2021) 4장; 한국목재신문(2012).

정상재라면 창호에서는 무시해도 됩니다. 문제가 되는 것은 세 경우입니다.

1. 고갱이 가까이에서 켠 재: 나무 중심부 어린나무 부분은 길이로도 많이 줄어듭니다.
2. 이상재: 기울거나 휘어 자란 나무는 한쪽에 이상재가 생깁니다. 침엽수(소나무·잣나무·삼나무 등)는 기운 쪽의 아래, 비탈에서 자랐다면 비탈 아래쪽 면에 압축이상재가 생깁니다. 1904년 일본 목수 교본 『日本家屋構造』는 나무의 "등 쪽에 あて가 많다"고 적었는데, 그 あて가 바로 압축이상재입니다. 이 책은 비탈 아래쪽 면을 등이라 부르니, 목수의 경험칙과 목재과학이 같은 자리를 가리킵니다.
3. 엇결재: 결이 길이 방향과 어긋나게 켠 재는 길이 방향으로 더 움직입니다.

현장 계산

함수율이 1% 바뀔 때 줄어드는 양은 대략 전수축률을 28로 나눈 값입니다. 섬유포화점을 28~30%로 잡은 어림입니다.

판 폭 — 소나무 판 폭 300mm, 함수율 15%에서 8%로(7%p) 마를 때

1. 널결: 9.11 ÷ 28 × 7 = 약 2.3% → 약 6.8mm 줄어듭니다.
2. 곧은결: 4.88 ÷ 28 × 7 = 약 1.2% → 약 3.7mm 줄어듭니다.

같은 나무라도 곧은결로 켜면 움직임이 절반 남짓입니다. 접선/방사 값이 큰 삼나무(3.1), 오동(3.2), 잣나무(2.6)는 결 방향에 따른 차이가 더 벌어져, 마르면서 판이 겉 쪽으로 휘기 쉽습니다.

부재 길이 — 선대 길이 1,800mm, 같은 조건일 때

1. 정상재 0.15%: 0.15 ÷ 28 × 7 = 약 0.04% → 약 0.7mm
2. 이상재 2%: 2 ÷ 28 × 7 = 0.5% → 약 9mm

정상재는 1mm도 안 줄지만, 이상재가 섞이면 선대 하나가 9mm 가까이 줄 수 있습니다. 울거미 한쪽 선대만 그러면 문짝이 비틀립니다. 휜 나무나 고갱이 가까운 재를 선대나 막이처럼 긴 부재에 쓰지 말라는 현장의 말이 이 숫자로 설명됩니다.