2.2.1. 목재 내외부 온도변화 측정 방법

초고주파 가열∙건조 목재의 내부 온도변화 분석을 위해 ∅3mm×L150mm 열전대 총 3개를 Photo 2 및 Fig. Fig 2.와 같이 목재의 수심부 (Ch_1), 심재 중앙부 (Ch_2), 변재부 (Ch_3)에 시험편 중심까지 삽입 후 톱밥으로 충진 하였으며, 데이터로 거 (Model : OHKURA RM10C0)을 이용하여 초고주파 조 사시간 경과별 목재의 내부 온도변화 데이터를 수집하였다. 목재 외부의 온도분포 확인은 열화상카메라 (Model : FLIR 17)를 이용하여 가열 전∙후의 표면을 촬영하였다. 가열 시 초고주파의 출력은 1kW 단위의 2~5kW 범위로 하며, 1분 단위로 온도를 기록하였다. 가열 시간은 목재 내부 온도가 300°C (목재의 내부 온도 250~300°C : 목재 내부의 온도분 포는 약 250~300°C를 경계로 탄화층과 목재상태 그대로인 부분 사이의 극명한 차이를 보이게 되는데, 이 경계온도가 목재 고유의 물리적 특성을 상실하는 임계선으로써 목재화 재 설계의 기준이 됨)에 도달하기까지로 하되 탄화발생 시 가열을 중단하며, 인자별로 측정된 내부 온도 분포 곡선은 Fig. 3과 같이 일반적인 초고주파 가열 시 목재의 온도상승 및 평형기를 기준으로 이에 가장 부합되며, 가장 안정적인 온도분포를 나타내는 인자를 가열∙건조 공정 도출의 1순위 로 한다.

Photo 2.

Test devices and thermocouple insertion on timber

Fig 2.

Location of insertion of thermocouple

Fig 3.

When heating timbers by microwave, standard internal temperature increase and balance

2.2.2. 원주목 가열 특성 (내부)

원주목 심재 및 변재부에 열전대를 시험편의 중심까지 삽 입 후 초고주파 가열에 따른 내부 온도의 변화를 분석을 위 해 2kW에서 5kW까지 1kW단위로 지속가열 및 1분 단위로 온도를 측정한 결과는 Fig. 4와 Photo 3과 같다.

Fig 4.

Internal temperature changes by each area of thermocouple when continuing to heat round timber

Photo 3.

After heating round timber (Sectional)

2kW 지속가열의 경우 가열 초기 100°C를 상회하기까지 시간은 평균 60분이 소요되었으며, 180분 이상 가열 시 평균 150°C까지 상승하는 것으로 나타났다. 또한 최고 209°C까지 상승한 반면, 약 230분 가열 시 내부 탄화가 발생하는 것으 로 나타나 목표 온도인 300°C에 도달하지는 못하는 것으로 나타났다. 채널별로는 시험편의 정 중앙인 수심부에 위치한 Ch_1의 온도상승 곡선이 가장 완만한 것으로 나타났으며, 같은 심재부지만, 목부의 반지름 중앙에 위치한 Ch_2가 변 재부에 위치한 Ch_1보다 높은 온도상승 곡선을 가지는 것으 로 나타났다. 이는 가열 이전부터 높은 함수율을 유지하고 있었으므로 Ch_1 대비 빠른 온도상승이 이루어진 때문으로 판단되며, Ch_1의 경우 2kW의 다소 낮은 출력으로 인해 수 심부까지 초고주파 침투가 빠른 시간 내에 원활히 이루어지 지 못했기 때문으로 사료된다.

3kW 지속가열의 경우 30분 가열 시 100°C를 상회하기 까 지 시간은 평균 20분 정도 소요되었으며, 200°C 도달에는 다소 큰 편차를 나타내었으나 평균 120분 정도가 소요되는 것으로 나타났다. 하지만 135분 이상을 가열하면 탄화가 발 생하였으며, 탄화시점의 최고 온도는 약 250°C로 나타났다. 이는 초고주파 출력이 높아짐에 따라 침투깊이도 증가한 때 문으로 판단된다. 또한 3kW 지속가열의 경우 모든 채널에서 170°C까지는 전체적으로 유사한 상승곡선을 나타내고 있으 며, 특히 초기 100°C까지는 거의 동일한 온도상승과 평형기 를 가지는 온도상승곡선을 가지는 것으로 나타내었다. 따라 서 해당 원주목은 3kW의 출력으로 가열 시 저온에서 고온 으로 상승하는 동안 전체적으로 매우 안정적인 열전달과 수 분 확산이 이루어진 것으로 판단된다.

한편, 최고온도 이후 하강하면서 다시 온도가 상승하는 구 간이 있는 것으로 나타났다. 목재는 100°C를 넘어서면 수분 이 증발하게 되며, 서서히 열분해 시작 후 200°C 이상일 때 열분해가 가속화 되는데, 온도가 더욱 올라갈 경우 탄화가 발생하게 된다. 이때의 온도를 목재가 물리적 특성을 상실하 는 임계온도라고 한다. 즉, 본 시험편의 경우 200°C 이상의 최고 온도에서 모든 수분의 증발로 더 이상 잔존 수분의 마 찰열이 사라져 온도가 하강 된 것으로 사료되며, 이 후 목재 내부의 잠열 및 주변에서의 열확산 등으로 다시 온도가 상승 하여 탄화가 발생, 임계온도를 나타낸 때문으로 판단된다.

4kW 지속가열의 경우 30분 가열 시 평균 100°C에 근접한 것으로 나타났지만, 200°C까지 가열되는 시간은 3kW 보다 약 10~20분 정도 지연되는 것으로 나타났다. 최고 온도는 277°C로 가열 목표 온도인 300°C에 가장 근접한 온도를 나 타내었지만, 180분 이후부터 내부 탄화가 발생하였으며, 이 때 가장 낮은 온도와의 차이가 158°C 이상으로 나타나 가열 시 온도 분포의 균일성에 문제가 있는 것으로 나타났다.

Ch_1의 경우 2, 3kW와는 달리 가장 빠른 온도상승을 나 타내었으며, 90분 이상 가열 시 Ch_2가 높은 온도상승 후 최고 온도를 기록하였다. 반면, Ch_3은 가열 초기부터 종료 시까지 120°C 정도로 Ch_1, 2와는 매우 대조적인 것으로 나 타났다. 또한 모든 Ch이 Fig. 3의 표준 온도상승곡선과는 부 합하지 않은 직선적인 온도상승을 가지는 것으로 나타나 4kW 가열은 안정적인 가열이 어려운 것으로 판단된다.

5kW 지속가열 원주목의 경우 2, 3, 4kW 출력의 온도상승 곡선과는 대비되는 것으로 나타났다. 특히 초기 가열 10분 이내에 100°C가 넘은 급격한 온도상승이 나타났으며, 200°C 도달 시간도 다른 출력 대비 3배 이상 빠른 것으로 나타났 다. 또한 온도상승이 빠른 만큼 70분 가열이라는 짧은 시간 내에 탄화가 발생되는 것으로 나타났다.

열전대 위치별로는 심재부 중앙과 변재부가 동일하거나 유사한 간격과 시간으로 온도가 상승하는 것으로 나타났지 만, 수심부의 경우 초기 온도상승이 다른 부위보다 완만한 것으로 나타났다. 또한 5kW 출력의 경우 온도상승기 및 평 형기를 구분할 수 있을 정도의 온도상승곡선을 가지는 것으 로 나타났지만, 초기 급격한 온도상승과 빠른 탄화로 인해 내구 품질의 문제가 발생할 수 있을 것으로 사료된다.

이에 원주목과 같은 체적이 큰 유전체에 초고주파를 조사 할 경우 저출력일 때는 완만한 온도상승을 나타내지만, 안정 적이며, 일반적인 온도상승곡선에 따라 가열 중의 품질 유지 가 가능할 것으로 사료된다. 하지만 고출력일수록 온도상승 시간이 짧아지며, 부위별로 안정적이지 못한 열전달이 이루 어지는 것으로 나타났다.

2.2.3. 원주목 가열 특성 (외부)

원주목 초고주파 가열 후 외부 표면 열분포를 측정한 결과 는 Photo 4와 같다.

Photo 4.

Changes in external temperature of round timber by generating power according to heating (Photo taken just after heating)

초고주파 가열 직후 출력별 표면의 온도분포 확인을 위해 원주목의 횡단면과 방사면에 열화상 촬영을 실시한 결과는 다음과 같다.

2kW 가열 시 방사면의 경우 상∙하부의 온도는 낮은 반 면 중앙부를 중심으로 높은 열이 분포되는 것으로 나타났다. 횡단면의 경우 열전대가 삽입된 심재부 중앙이 가장 높은 온 도를 나타내고 있으며, 이를 중심으로 변재부까지 간접적인 열확산 영향을 가지는 것으로 나타났다. 하지만 수심부 주변 의 경우 높은 열화상은 나타나지 않은 것으로 보아 2kW로 가열된 원주목 표면 온도분포는 내부 가열 시의 온도상승곡 선과 유사한 분포를 가지는 것으로 사료된다.

3kW로 가열된 원주목의 표면은 전체적으로 균일한 온도 분포를 가지는 것으로 나타났으며, 상∙하부 열화상의 온도 고저차가 높지 않은 것으로 나타났다. 또한 표면의 평균 온 도가 100°C에 근접한 것으로 나타나 함유수분의 안정적인 확산∙증발이 이루어졌음을 판단할 수 있다. 횡단면에 열전 대가 삽입된 부위별로 심재부 중앙과 변재부의 경우 가장 높 은 열화상 온도분포를 나타내었다. 수심부는 표면상 다른 부 위의 온도확산에 영향을 받지 않고 독립적으로 해당부의 온 도가 상승한 것처럼 나타났지만, 실질적으로는 3kW와 같은 비교적 저출력을 감안하면 내부 온도상승에 따라 원주목 심 재의 수심까지 내부의 열확산은 매우 균등한 분포를 가지는 것으로 판단할 수 있다.

한편, 4kW 및 5kW 가열 시 방사면 및 횡단면 모두 큰 온 도의 고저차가 발생하며, 전체적으로 균일하지 못한 것으로 나타났다. 특히 5kW와 같이 초고주파의 출력이 높을수록 수 분의 함유정도가 많은 부위가 우선적인 반응으로 급격한 수 분 마찰열이 발생하여 빠른 온도상승기를 가진 것으로 판단 된다. 또한 저출력일 경우의 열전달과 확산으로 인한 주변 함유수분의 온도상승 발생 이전에 빠른 온도상승기를 거침 으로서 단시간에 탄화 발생과 불균일한 온도분포를 가진 것 으로 사료된다.

이상과 같이 초고주파 가열 직후 원주목의 표면 열화상을 확인한 결과 3kW 가열 시 전체적으로 균일한 온도확산 및 분포를 형성하는 것으로 나타났다.

2.2.4. 판목 가열 특성 (내부)

판목 심재 및 변재부에 열전대를 시험편의 중심까지 삽입 후 초고주파 가열에 따른 내부 온도의 변화를 분석을 위해 2kW에서 5kW까지 1kW단위로 지속가열 및 1분 단위로 온 도를 측정한 결과는 Photo 5~6 및 Fig. 5와 같다.

Photo 5.

After heating board timber (Sectional)

Photo 6.

After heating board timber (Sectional)

Fig 5.

Internal temperature changes by each area of thermocouple when continuing to heat board timber

2kW로 가열된 판목의 내부 온도상승곡선의 경우 부위별 로 많은 차이를 나타내고 있으며, 가열 초기 변재부 (Ch_3) 는 다른 부위보다 빠른 온도 상승이 나타나 전체적으로 균일 하지 못하고 표준 온도상승곡선에서의 상승기 및 평형기에 대한 구분 없이 직선적인 수분 확산∙증발이 이루졌음을 알 수 있다. 평균 온도상승도 약 3분 만에 100°C까지 도달하는 것으로 나타났으며, 15분 이후 200°C를 넘어 20분경과 시 최고 온도 255°C에 도달하면서 탄화가 발생한 것으로 나타 났다.

3kW 가열 시 2kW 보다 균일하며, 온도상승 곡선도 상승 기 및 평형기 곡선에 근접한 것으로 나타났다. 하지만 3분만 에 평균 122°C로써 초기에 빠른 온도상승이 이루어진 것으 로 나타났으며, 200°C도달 시간은 2kW 보다 3분 정도 빠른 것으로 나타났다. 또한 16분 가열 시 283°C로 최고 온도를 기록하였으며, 이 때 탄화가 발생된 것으로 나타났다.

4kW 가열된 판목의 온도상승곡선은 부위별로 큰 차이 없 이 매우 균일한 상승기 및 평형기 곡선이 확실히 나타나 균 일한 가열 및 건조가 이루어 졌음을 알 수 있다. 또한 3분 가 열 시 부위별로 100°C에 근접한 온도분포를 나타내며, 9분 가열 시 평균 197°C로써 200°C에 가장 가까운 온도를 나타 냈다. 하지만 300°C까지 온도상승은 이루어지지 못했으며, 14분 가열 시 267°C에서 탄화되는 것으로 나타났다.

5kW 가열의 경우 2kW와 유사한 경향의 온도상승곡선을 가지는 것으로 나타났으며, 가열 1분만에 100°C를 넘어 평 균 200°C에 도달하기 전에 탄화되는 것으로 나타났다.

판목은 초고주파로 가열 시 빠른 온도상승이 이루어지며, 출력별로 열분해 온도인 100°C 이상은 기본이고 목재의 착 화온도 인 약 300°C까지 매우 빨리 상승되는 것으로 나타났 는데, 이는 작은 체적 및 두께로 인한 함유수분의 빠른 확산 ∙증발이 주요 원인으로 판단되며, 수분 증발 후 내부의 높 은 잠열로 인해 탄화도 빨리 시작 된 것으로 사료된다.

이상과 같이 판목의 내부온도 상승변화 곡선을 분석한 결 과 3kW 및 4kW 가열 시 안정정인 온도분포 곡선을 가지는 것으로 나타났지만, 확실한 온도평형기와 상승기를 거치며, 100°C 및 200°C 등 물질 변화의 임계온도에 근접이 가능한 4kW 조사 시 판목의 균일 가열이 가능할 것으로 판단된다.

한편, 초고주파 가열 직후 출력별 표면의 온도 분포성 확 인을 위해 판목의 횡단면과 접선면의 열화상 촬영을 실시한 결과 2kW 가열 시 판목의 외부 열화상은 대부분 온도의 고 저차가 많이 나타났으며, 국부적인 고온부가 발생하는 것으 로 나타났다. 이는 3kW와 5kW에서도 같은 현상으로 나타 났으며, 대부분 한 방향에 온도확산이 집중된 것으로 나타났 다. 반면, 4kW로 가열한 판목의 경우 균일한 열분포 형상을 가지는 것으로 나타났다.

표면의 평균적인 온도분포의 경우 출력이 높아질수록 표 면 온도도 높아지므로 3kW와 4kW의 경우도 같은 온도를 나타냄으로서 내부 온도 가열곡선과 유사하게 나타난 것으 로 사료된다. 하지만 전술한바와 같이 3kW 가열의 경우 비 교적 불균일한 표면 온도분포를 나타내므로 내부온도가열곡 선 및 표면가열 온도 열화상 분석 결과 4kW가열 시 판목은 전체적으로 균일한 온도확산 및 분포를 형성하는 것으로 나 타났다. 따라서 초고주파 건조를 위한 목재의 가열에는 재료 의 두께나 크기 등의 단면 특성과 함수율이나 비중 등의 재 료 특성을 감안한 적정의 건조 공정의 개발이 필요할 것으로 판단된다.

2.2.5. 표준 온도상승곡선에 대한 내부 가열 곡선의 부합성

원주목과 판목의 온도변화 곡선에 대하여 다항식 지수를 부여 후 초고주파 가열∙건조 공정의 온도변화 곡선에서 나 타난 결과 중 Fig. 3의 R² 값과 가장 유사하거나 안정적으로 부합되는 것을 도출하여 선정된 출력의 온도 변화에 대한 신 뢰성을 부여하고자 한다. 표준 가열 곡선 대비 지수값과 초 고주파 가열에 따라 나타난 원주목과 판목의 온도상승곡선 지수의 평균값을 비교한 결과는 Table 2와 같다.

초고주파 출력별 원주목의 R²는 각 시험체별 평균으로써 2kW는 0.9873, 3kW 0.9842, 4kW 0.9944, 5kW 0.9796으로 나타났으며, 이 값을 표준 초고주파 가열곡선의 R²인 0.9752 와 비교하였을 경우 3kW와 5kW가 가장 근사값을 가지는 것으로 나타났다. 판목의 경우 출력별 평균 R²는 2kW 0.9889, 3kW 0.9866, 4kW 0.9909, 5kW는 0.9847로써 3kW와 5kW 가 근사값을 가지는 것으로 나타났으며, 원주목과 판목의 가 열 곡선 평가결과 모두 3kW와 5kW가 표준 온도가열곡선에 가장 부합하는 것으로 나타났다.

한편, 원주목의 3kW와 5kW R² 값은 표준 온도상승곡선 의 지수와 큰 차가 없지만, 5kW의 온도상승곡선은 대체적으 로 균일하지 못한 분포를 나타내고 있으므로 원주목의 경우 3kW 가열 시 표준 온도상승곡선에 가장 부합되는 것으로 판단된다.

또한, 판목의 경우 3kW는 초기 온도상승이 직선에 유사한 경향을 가지고 있으므로 표준 온도상승곡선의 초기곡선과 부합하지 않으며, 5kW는 급격한 온도상승 및 채널별 온도분 포가 상이하므로 시험편 내부의 균일한 온도확산은 기대할 수 없을 것으로 사료된다. 하지만 4kW의 경우 표준 온도곡 선의 지수와 대체로 부합하지 않는 것으로 나타났지만, 실질 적으로 측정된 온도상승곡선을 비교하였을 경우 표준 온도 상승곡선에 매우 부합하고 있으며, 온도 분포 등의 차이가 없는 것으로 나타나므로 시험편 내∙외부 균일한 열확산이 가능할 것으로 사료된다.

2.2.6. 초고주파 가열 전∙후 표면 함수변화 특성

초고주파 가열 목재의 함수변화 조사를 위해 가열 전 및 가열 직후, 가열 이후 상온 평형상태의 함수율을 전기저항식 표면 측정기를 통해 데이터를 취득하였으며, 측정 부위는 횡 단면의 변재부와 심재부 및 방사면의 각 10개의 지점 (Point) 에서 측정하여 평균값을 사용하였다. 또한 가열 직후 전체적 인 함수분포 균일 확인을 통하여 표면에 가까운 부분의 수분 확산 균일성과 건조 여부에 대하여 판단한다. 상기 가열∙건 조 공정에 따라 제조된 시험편을 대상으로 표면 함수율을 측 정한 결과는 Table 3~4 및 Fig. 6과 같다.

Fig 6.

Changes of surface water-content

초고주파 가열 전∙후 원주목의 심재, 변재, 방사면 (표면) 에 대한 표면 함수율 측정 결과 가열 전 평균 함수율은 심재 부 21.6%, 변재부 41.6, 방사면 51.0%, 평균 38%로써 섬유포 화점 이상을 나타낸 반면, 가열 직후 각각 5.7%, 5.9%, 7.4%, 평균 6.3%로써 섬유포화점 이하 및 상온 평형 함수율보다 낮게 나타나 목재 건조 가공을 위한 조건에 따라 충분히 만 족한 것으로 나타났다. 하지만 원주목의 온도가 외부 평형상 태에 근접하였을 때의 함수율은 각각 6.4%, 8.5%, 10.1%, 평균 8.3%로써 함수율로 2% 정도 상승하는 것으로 나타났 다. 특히 심재와 변재의 목부보다 방사면 (표면)에서의 상온 평형 시 함수율 상승이 높은 것으로 나타났다. 이는 가열 후 증발된 내부 함유수분이 수분과 가장 빨리 닿은 표면에서부 터 섬유세포의 안정화 상태 (상온 평형 함수 및 온도상태)로 돌아가기 위한 힘이 높았기 때문으로 사료된다. 또한, 초고 주파 출력에 따라 가열시간에서는 차이가 발생하였지만, 출 력과 상관없이 표면 함수율은 대부분 균일한 분포를 찾으려 는 함수율 Leveling화가 이루어진 것으로 나타났다. 이는 가 열된 원주목 전체의 온도가 100°C 이상으로서 수분이 외부 로 확산∙증발하는 조건이 마련되었기 때문으로 사료된다.

초고주파 가열 전∙후 판목의 심재, 변재, 방사면 (표면)에 대한 표면 함수율 측정 결과 가열 전 평균 함수율은 심재부 11.2%, 변재부 16.0, 방사면 21.9%, 평균 16%로 섬유포화 점 이하의 함수분포를 가지는 것으로 나타났다. 이는 원주목 을 판목으로 가공 후 체적이 감소하면서 외부로부터의 노출 로 인해 함유수분이 빠른 시간내에 감소하였기 때문으로 판 단된다. 한편 초고주파 가열 직후에는 경우 각각 5.3%, 5.7%, 12.4%, 평균 7.8%로써 목재의 건조 가공 조건을 만족하는 것으로 나타났지만, 상온 평형 온도에 도달하였을 때 함수율 은 각각 5.5%, 6.7%, 8.6%, 평균 6.9%로써 가열 직후 보다 0.9% 낮은 표면함수율을 나타내었다. 이는 원주목 가열 후 상온 평형 상태와 다른 경향으로 나타났는데, 체적이 크며 많은 에너지를 보유한 원주목 대비, 판목은 작은 체적과 두 께로 인해 가공 직후 및 초고주파 가열 시 수분 손실이 빠르 게 나타난 때문으로 판단된다. 하지만, 표면 함수율은 원주 목과 같은 분포로 초고주파 출력과 상관없이 전체적으로 균 일한 분포를 가지는 것으로 나타났다.

2.2.7. 초고주파 가열 시 소요되는 목재의 열량

목재는 제재나 2차 가공을 위한 단계 중 가열∙건조 단계 가 약 70% 이상 차지하므로 이 때 목재가 소비하는 열량을 정량적으로 분석할 필요가 있다. 따라서 초고주파로 가열∙ 건조 되는 목재의 수종과 가열 공정 및 목표 함수율에 따른 소요 열량 분석으로 건조 효율에 대한 평가와 생산방법에 대 한 정량적 기준 선정이 가능할 것으로 사료된다. 따라서 초 고주파 출력별 원주목과 판목을 100°C 및 200°C까지 가열 하는데 소요되는 시간을 기준으로 목재가 소비하는 열량을 분석하였으며, 식 (1)에 따라 열량을 분석한 결과는 Table 5 및 Fig. 7과 같다.

H=1000 W_oc_w (T₀-T₁)

H : Heat amount consumed for heating timber (cal)

W_o : The entire dry weight of timber (Kg)

c_w : Heat amount of timber (cal/g°C)

T ₀ : Temperature after heating timber (°C)

T ₁ : Initial temperature before heating timber (°C)

Fig 7.

Heat amount consumed by microwave heating

출력 및 가열 시간별 원주목의 목표온도 상승에 소요되는 열량 (H)을 분석한 결과 100°C 온도 상승을 기준으로 할 경 우 3kW 가열 시 가장 많이 소요되는 것으로 나타났으며, 2kW, 5kW, 4kW 순으로 나타났다. 가열시간별로는 3kW 30 분 가열 효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, 4kW와 5kW 의 경우 30분 및 10분 가열과 유사한 효율을 나타내었지만, 소요 열량은 3kW의 약 30% 정도로 나타났다.

200°C 온도 상승을 기준으로 할 경우 4kW 가열 시 가장 많이 소요 되는 것으로 나타났으며, 3kW, 5kW, 2kW 순으 로 나타났다. 4kW의 경우 3kW 대비 200°C까지 온도를 높 이기 위해 150분의 시간이 소요되며, 약 10%의 정도의 열량 소요 효과만 있을 뿐, 가열시간을 비교하였을 경우 120분인 3kW의 에너지 소요량에는 미치지 못한 것으로 사료된다.

판목의 경우 100°C 온도 상승을 기준으로 할 경우 3kW 가열 시 가장 많이 소요되는 것으로 나타났으며, 4kW, 5kW, 2kW순으로 나타났다. 하지만 3kW의 경우 4kW와 가열 시 간이 같은 반면, 열량에서 약 15% 정도 차이가 나므로 상기 내부 온도가열곡선 및 표면 열화상 결과를 바탕으로 4kW 가열이 판목의 에너지 소요에 유리할 것으로 판단된다.

또한 200°C 온도 상승을 기준으로 할 경우 2kW, 3kW, 4kW, 5kW 순으로 나타났는데, 5kW를 제외하고는 모두 6~12% 정도의 작은 열량 차이가 발생하며, 이중 가열시간이 9분으 로써 가장 작은 4kW로 판목을 200°C까지 가열할 경우 가장 높은 에너지 효율이 발생할 것으로 사료된다.

이상과 같이 출력 및 가열 시간별 목표 온도 도달에 소비 되는 목재의 열량을 분석한 결과 목재 내부에서 방출되는 열 량과 출력 및 가열시간의 적절한 선택을 통한 생산 및 제조 기준의 정립이 가능할 것으로 사료되며, 초고주파 가열 과정 에서 에너지가 축적된 원주목 및 판목을 약제에 침지할 경우 소비된 열량을 되찾기 위해 자연적으로 대량의 약제 침투가 가능할 것으로 판단된다.

2.2.8 초고주파 가열∙건조 공정 최적 범위 도출

상기 실험 및 분석을 바탕으로 초고주파 지속 가열된 원주 목과 판목의 특성에 따른 최적의 가열∙건조공정 범위 도출 결과는 Table 6~7과 같다.

초고주파 출력별로 가열된 원주목 및 판목의 내부 온도상 승 곡선 및 표면의 균일한 열분포, 가열시간에 따른 적정 온 도상승 및 소요 열량, 질량대비 함유수분의 감소율을 분석한 결과 원주목의 경우 3kW 30분과 120분, 판목의 경우 4kW 3분과 9분 가열 시 가장 안정적이며, 균일한 내∙외부 온도 변화와 소비 열량을 가지는 것으로 나타났다. 또한 원주목과 같은 체적이 큰 유전체는 저출력 지속가열, 판목과 같이 체 적 및 두께가 얇은 유전체의 경우 고출력으로 급속 가열할 경우 가장 우수한 운용 효율이 나타나는 것으로 판단된다. 이상과 같이 도출된 초고주파 가열∙건조 공정은 가열 직후 액상의 보존처리제 침지 시 가장 많은 침투량을 나타낼 수 있을 것으로 판단되며, 출력 및 가열 시간 대비 우수한 소비 전력 및 경비 등의 효율을 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.