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합판

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목차

1. 개요

합판은 얇은 나무 조각인 단판을 접착제로 겹겹이 붙여 만든 건축 자재이다. 고대 이집트에서 시작되어 수천 년 동안 사용되었으며, 목재 부족을 해결하고 휨을 방지하는 목적으로 활용되었다. 다양한 종류의 목재와 접착제를 사용하여 분류되며, 건축, 가구, 항공기, 선박 등 광범위한 분야에서 사용된다. 합판 제조 과정에서 포름알데히드 방출과 같은 환경 문제가 발생할 수 있으며, 지속 가능한 산림 경영을 통해 생산된 합판 사용을 권장하는 등 친환경적인 노력이 이루어지고 있다.

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합판
개요
합판
합판
유형목재 패널
재료목재 베니어
제조
공정얇은 나무 베니어를 여러 겹 접착하여 제작
각 층의 나뭇결 방향이 서로 직각이 되도록 배열
접착제페놀 수지
요소 수지
기타 다양한 접착제 사용
특징
강도일반 목재보다 강하고 단단함
안정성수축 및 팽창이 적어 안정적
용도건축
가구
포장재
기타 다양한 분야에 사용
장점가격 저렴
강도 우수
사용 편의성
종류
구조일반 합판
구조용 합판
특수 합판
재료경질목 합판
침엽수 합판
혼합 합판
접착제내수 합판 (WBP)
준내수 합판 (MR)
일반 합판
역사
기원고대 이집트에서 시작
현대적 발전19세기 후반부터 대량 생산 시작
표준
크기다양한 크기와 두께로 생산
등급표면 품질과 강도에 따라 등급 분류
기타
환경 영향지속 가능한 목재 사용 및 친환경 접착제 개발 노력 중

2. 역사

합판은 수천 년 전부터 만들어져 왔으며, 기원전 3500년경 고대 이집트에서 단판을 서로 번갈아 겹쳐 만든 합판 제품이 발견되었다.[3] 원래는 양질의 목재 부족으로 인해 합판이 만들어졌다. 품질이 떨어지는 나무 표면에 얇게 썬 목재를 접착제로 붙였다. 구조적인 장점은 우연적인 것이었다. 합판을 발명한 이 방법은 역사 속에서 반복되었다. 예를 들어, 아일랜드의 셰리던 등 많은 가구 제작업체가 합판을 사용했다.

1797년 영국 해군의 기술자인 새뮤얼 벤섬(Samuel Bentham)은 베니어를 생산하는 여러 기계에 대한 특허를 신청했다. 그의 특허 출원에서 그는 여러 층의 베니어를 접착제로 적층하여 두꺼운 판을 만드는 개념, 즉 우리가 현재 합판이라고 부르는 것에 대한 최초의 설명을 기술했다.[4]

1837년경 상트페테르부르크에서 기계 제조를 맡았던 실업가 임마누엘 노벨(알프레드 노벨의 아버지)은 여러 개의 얇은 나무 층을 접합하면 단일 두꺼운 나무 층보다 강하다는 것을 깨달았다. 적층 목재의 산업적 잠재력을 이해한 그는 회전 선반을 발명했다.[5] 이마누엘은 발명으로 재산을 축적하여, 알프레드에게 여러 가정교사를 두게 하고 화학을 더 배우도록 파리와 미국 유학 자금을 마련해 주었다.

19세기 중반에 최초의 로터리 래이스 기계가 미국에 설치된 이후,[7] 합판은 저렴한 건축 자재로서 전 세계로 퍼져 나갔다. 1928년, 미국에서는 일반 건축 자재로 사용하기 위해 최초의 표준 크기인 4피트 × 8피트(1.22m × 2.44m) 합판 시트가 도입되었다.[4]

1930년경 필름 형태의 페놀 수지를 사용하여 베니어를 합판에 접착하는 건식 접착 공정이 방수 합판 생산에 확산되기 시작했다.[9][10]

2. 1. 한국 합판 산업의 발전

1907년 아사노 기지로가 일본에서 독자적으로 로터리 래이스 기계를 개발했다.[27] 주쿄 지방을 중심으로 합판 기계 제조와 합판 생산이 활발해졌다. 특히 나고야시 호리가와 주변에는 나고야항에서 온 목재를 가공하는 크고 작은 합판 공장이 많이 있었다. 1950년대 요소계 접착제가 보급되기 전까지는 박리 현상 등으로 인해 품질이 좋지 않다는 이미지가 있었다.

3. 분류 및 규격

침엽수 합판은 보통 (Cedrus)삼나무, 더글러스 전나무, 또는 가문비나무, 소나무, 그리고 전나무(총칭하여 SPF라 함)나 세쿼이아로 만들어지며, 일반적으로 건축 및 산업용으로 사용된다.[12]

가장 일반적인 크기는 1.2x2.4m 또는 약간 더 큰 야드-파운드 단위인 4피트 × 8피트이다. 각 층의 두께는 1.4mm에서 4.3mm까지 다양하다. 층의 개수는 항상 홀수이며, 시트의 두께와 등급에 따라 달라진다. 지붕재에는 16mm 두께의 얇은 합판을 사용할 수 있다. 바닥틀은 적어도 19mm 두께이며, 두께는 바닥 보 사이의 거리에 따라 달라진다. 바닥재용 합판은 종종 장혀 홈(T&G) 방식을 사용한다. T&G 합판은 일반적으로 13mm에서 25mm 범위에서 찾아볼 수 있다.

합판의 재료인 베니어(단판)의 가공 품질에 따른 등급으로 미국에서는 연질재 합판(≒건축용 합판)의 단판을 중심으로 "A", "B", "C", "D"의 4등급으로 분류한다.


  • '''A등급'''은 매끄럽고 도장이 가능하다.
  • '''B등급'''은 몇 가지 수리가 시행된 단단한 표면이다.
  • '''C등급'''은 약 2.54cm~약 3.81cm 크기의 단단한 매듭(눈)이 있으며, 약 2.54cm까지의 매듭 구멍(구멍)도 있다.
  • '''D등급'''은 약 1.27cm에서 최대 약 5.08cm 크기의 매듭 구멍(구멍)이 있다.


합판 등급은 원산지에 따라 다르다. 가장 널리 사용되는 표준은 영국 표준(BS)과 미국 표준(ASTM)이다.

Joyce에 따른 일반적인 서구 등급[22]
등급설명
A앞면과 뒷면의 단판이 모든 결함에서 거의 자유롭다.
A/B앞면 단판은 모든 결함에서 거의 자유롭다. 뒷면 단판에는 약간의 작은 매듭이나 변색만 있다.
A/BB앞면은 A 등급과 같지만 뒷면은 이음매가 있는 단판, 큰 매듭, 플러그 등을 허용한다.
B양면 단판 모두 약간의 작은 매듭이나 변색만 있다.
B/BB앞면 단판에는 약간의 작은 매듭이나 변색만 있다. 뒷면은 이음매가 있는 단판, 큰 매듭, 플러그 등을 허용한다.
BB양면 모두 이음매가 있는 단판, 큰 매듭, 플러그 등을 허용한다.
C/D구조용 합판의 경우, 앞면에 매듭과 결함이 채워져 있고 뒷면에는 채워지지 않은 결함이 있을 수 있음을 의미한다.
WG접착만 잘 되었는지 보장한다. 모든 깨진 매듭은 플러그로 채워져 있다.
X매듭, 나뭇결 구멍, 균열 및 기타 모든 결함이 허용된다.
WBP해양 합판에 사용되는 내후성 및 내열성 접착제. EN 314-3으로 명칭이 변경되었다.



일본 합판 검사 협회(JPIC) 표준에 따른 등급
등급설명
BB/CC앞면은 BB, 뒷면은 CC이다. BB는 약 0.64cm 미만의 매우 작은 매듭, 약간의 변색, 부패 없음, 숙련되게 수리된 갈라짐과 구멍, 색상이 일치, 물집 없음, 주름 없음을 의미한다.



일본농림규격(JAS)에서는 '''합판'''을 “로터리 레이스 또는 슬라이서로 절삭한 단판 3매 이상을 주로 그 섬유 방향을 서로 거의 직각으로 하여 접착한 것”으로 규정하고 있다.[30] '''구조용 합판''', 콘크리트의 거푸집에 사용되는 '''콘크리트 거푸집용 합판'''(콘크리트 패널, 콤파네), '''보통 합판''', '''마감재 구조용 합판''', '''천연목 마감 합판''', '''특수가공 마감 합판'''의 6종류를 규정하고 있다.[30]

구조용 합판에는 강도 등급이 있으며, 포름알데히드의 양에 대한 성능 구분에 따라 합판 750cm2에서 24시간에 방산하는 포름알데히드의 양이 평균 0.3mg/L 이하인 F☆☆☆☆부터, 의 F☆의 4단계 구분이 있다.

국립산림과학원 고시 제2015-8호 「목재제품의 규격 및 품질기준」에서는 일반합판, 콘크리트 거푸집용 합판, 구조용 합판, 표면가공합판으로 나뉜다.[32]

3. 1. 용도에 따른 분류

합판은 다양한 용도로 사용되며, 주요 용도는 다음과 같다.

  • '''건축 자재'''
  • '''구조재''': 벽, 바닥, 지붕 등의 하지재로 사용되어 건물의 강도와 내진성을 높인다. 완성 후에는 벽지나 마감판 아래에 숨겨져 보이지 않지만 널리 사용된다.
  • '''마감재''': 건물의 벽, 바닥, 천장 등의 표면에 사용된다.
  • 목재 문 등의 '''건축 부재'''
  • 주택의 벽면에 설치된 선반, 거실 카운터 등 주택과 일체화된 가구 ('''붙박이 가구''')
  • 테이블, 의자 등의 가구 ('''놓는 가구''')


주택 주변에서는 폭설 지역에서 사용하지 않는 건물의 창문이 눈의 압력으로 깨지는 것을 방지하거나, 태풍이 많은 지역에서 비래물로부터 창문을 보호하는 용도로 사용된다. 공공 건물에서는 체육관이나 콘서트홀 등의 건축 자재로 널리 사용된다.

악기 및 음악 관련 용도는 다음과 같다.

  • 어쿠스틱 기타의 바디 곡면(공명상자 측면), 일렉트릭 기타의 바디 재료, 피아노 바디의 주요 재료
  • 드럼 등 원통형 쉘
  • 스피커 유닛 상자의 재료


스포츠 관련 용도는 다음과 같다.

  • 탁구 라켓의 재료, 훌라후프의 발판으로 사용되는 로이타판
  • 스케이트보드의 vert ramp 재료


군사 용도는 다음과 같다.

  • 소화기의 총열이나 핸드가드
  • Kar98k 소총, AKM 돌격소총, PK(M) 기관총, 드라구노프 저격소총, 스포츠 경기용 총기·사냥총 등
  • 소해정의 선체 (기뢰 중에는 선체의 금속 재질에 자기적으로 반응하여 폭발하는 것이 있으므로, 소해정 중에는 주로 목재로 만들어지는 것이 있으며, 거기에 합판(마린 합판)도 사용된다.)
  • 고속어뢰정의 선체
  • 비행기의 기체 ( “목재의 기적”이라고 불린 드 하빌랜드 모스키토 폭격기, 소련 항공기용 델타 합판 등)

3. 2. 목재에 따른 분류

합판은 사용된 목재에 따라 여러 종류로 나뉜다.

  • 침엽수 합판: (Cedrus)삼나무, 더글러스 전나무, 가문비나무, 소나무, 전나무(총칭하여 SPF)나 세쿼이아 등으로 만들어지며, 주로 건축 및 산업용으로 사용된다.[12]
  • 경재 합판: 참나무, 너도밤나무, 마호가니 등 활엽수로 만들어지며, 강도, 강성, 내구성 및 크리프 저항성이 우수하다.[13] 중하중 바닥 및 벽 구조물에 적합하며, 표면 경도, 내손상성, 내마모성이 뛰어나다.
  • 열대 합판: 열대 목재의 여러 활엽수 종을 혼합하여 만들며, 밀도, 강도, 층의 균일성이 높아 연목 합판보다 우수하다.[14] 영국, 일본, 미국, 대만, 한국, 두바이 등에서 널리 사용되지만, 필리핀, 말레이시아, 인도네시아 등 많은 국가의 산림이 과도하게 벌채되는 문제가 있다.
  • 고강도 합판 (항공기용 합판): 마호가니, 가문비나무 및/또는 자작나무를 사용하여 열과 습기에 대한 내성이 향상된 접착제로 제작된다.[15] 제2차 세계 대전 중 모스키토와 같은 전투기 제작에 사용되었다.
  • 그 외에도 물푸레나무, 붉은참나무, 단풍나무, 쇼레아(라우안, 메란티 또는 필리핀 마호가니), 자단, 티크 등 수많은 경재가 사용된다.


일본에서는 과거에 합판을 "베니야판"(ベニヤいた)이라고 불렀는데, "veneer"(ベニヤ, ベニア)는 얇게 썬 단판(단판)을 의미한다.[23] "베니야판"은 "베니야"로 이루어진 "판"이라는 뜻이지만, "베니야"로 줄여 부르는 경우도 있어 구분이 명확하지 않았다.

대한민국에서 합판 원료는 대부분 수입산이며, 국산재는 거의 사용되지 않았다.[33] 과거에는 라왕이나 멀린티와 같은 활엽수가 주를 이루었지만, 최근에는 러시아산 낙엽송, 뉴질랜드산 라디에타소나무와 같은 침엽수가 증가하고 있다. 2008년에는 편백을 중심으로 국산재 비율이 54%까지 증가했다.[34]

3. 3. 접착제에 따른 분류

석유화학이 발달하기 이전에는 니카와와 같은 천연 물질이 사용되었으며, 제조 공정의 정밀도가 낮았던 것과 맞물려 합판에는 "쉽게 벗겨지는 베니어판"이라는 저품질의 이미지가 있었다. 석유화학 발달 이후에는 투명하고 저렴한 요소수지, 또는 내수성을 개선한 유리아·멜라민 수지 접착제가 사용되어 왔지만, 이들은 경년 열화에 의해 점차 분해되어 포름알데히드를 방출하는 것이 문제가 되고 있다. 현재는 제조 시에 첨가하는 포름알데히드를 필요 충분한 양으로 억제하고, 분해로 생성된 포름알데히드를 흡수·분해하는 캐처제를 배합함으로써 대책을 마련하고 있지만, 그래도 민감한 어린이에게 새집증후군이나 아토피성 피부염 등의 원인이 된다는 보고가 있다.

구조용 침엽수 합판에는 페놀-포름알데히드 수지계 접착제가 많이 사용된다. 이것은 내구성이 뛰어나고 화학적으로 안정적이기 때문에 포름알데히드의 방출도 적지만, 투명하지 않고 진한 갈색을 띠기 때문에 가구나 목공용 제품으로는 선호되지 않는다. 최근에는 성분에 포름알데히드를 전혀 포함하지 않고 색이 옅은 이소시아네이트 수지계 접착제도 사용되고 있다. 이소시아네이트 수지계 접착제는 페놀계보다 다소 고가이지만, 특정 중합 촉진제를 첨가하면 경화에 반드시 고온을 필요로 하지 않고 40°C 정도에서도 30분 만에 경화되므로, 다른 열경화성 접착제에서 문제가 되는 펑크(베니어에 포함되어 있는 수분이 100°C 이상으로 가열됨으로써 고압의 수증기가 되어 제조 공정 중에 합판이 손상되는 현상)가 발생하기 어렵다는 장점도 있다. 제조 조건이 비교적 용이해지므로, 재료의 원가가 상승하더라도 생산성 향상에 의한 제조 원가의 저감에 의해 최종 제품의 원가는 오히려 낮아지는 경우도 있다. 이소시아네이트계 접착제는 셀룰로오스나 리그닌의 수산기와 반응하여 분자 수준에서 목재 섬유와 접착되기 때문에 페놀계보다 경화 직후의 성능은 좋지만, 경년 열화의 정도는 다소 크다는 것이 알려져 있으며, 비교적 새로운 재료이고 사용 실적의 연수도 짧기 때문에, 신뢰성을 특히 필요로 하는 분야에는 아직 채택되지 않고 있다.

목재는 투습성이 있는(투습 저항이 낮은) 소재이지만, 합판에는 다수의 접착층이 존재하기 때문에, 매우 투습 저항이 높은 소재가 된다. 따라서 주택용 건축 자재로서는 벽내 결로의 문제를 회피하기 위해, 고의로 저렴한 합판을 사용하지 않고, 투습성이 있는 화산성 유리질 복층판(다이라이트나 모이스 등)을 선택하는 경우가 있다.

3. 4. 표면 가공에 따른 분류

표면 가공에 따른 분류 방식 중 휘어지는 합판이 존재한다. 휘어지는 합판은 곡선 부품을 만드는 데 사용되도록 설계되었으며, 1850년대 가구 제작에 사용되었다.[23] 마호가니 3겹으로 만들어진 "휘어지는 판자" 또는 "구부러지는 판자"는 두께가 이고, 크기는 인 시트로 제공된다. 이 판자는 매우 얇은 횡 방향 중앙 합판과 두 개의 더 두꺼운 외부 합판으로 구성된다. 이때 외부 합판은 시트의 길이 방향 또는 횡 방향으로 배치될 수 있다. 휘어지는 판자는 원하는 곡선으로 성형된 후 두 겹으로 접착되는 경우가 많아 최종 형태가 단단해지고 변형에 저항한다. 종종 장식용 나무 베니어가 표면층으로 추가된다.[24]

영국에서는 빅토리아 시대에 베니어 단일층 시트를 사용하여 원통형 모자를 만들었기 때문에, 현대의 휘어지는 합판은 때때로 "모자 제작용 합판"으로 알려져 있다.[25]

3. 5. 국가별 규격

합판 등급은 원산지에 따라 다르다. 가장 널리 사용되는 표준은 영국 표준(BS)과 미국 표준(ASTM)이다. Joyce (1970)는 등급 규칙에 대한 일반적인 지표를 제시한다.[22]

Joyce에 따른 일반적인 서구 등급
등급설명
A앞면과 뒷면의 단판이 모든 결함에서 거의 자유롭다.
A/B앞면 단판은 모든 결함에서 거의 자유롭다. 뒷면 단판에는 약간의 작은 매듭이나 변색만 있다.
A/BB앞면은 A 등급과 같지만 뒷면은 이음매가 있는 단판, 큰 매듭, 플러그 등을 허용한다.
B양면 단판 모두 약간의 작은 매듭이나 변색만 있다.
B/BB앞면 단판에는 약간의 작은 매듭이나 변색만 있다. 뒷면은 이음매가 있는 단판, 큰 매듭, 플러그 등을 허용한다.
BB양면 모두 이음매가 있는 단판, 큰 매듭, 플러그 등을 허용한다.
C/D구조용 합판의 경우, 이 등급은 앞면에 매듭과 결함이 채워져 있고 뒷면에는 채워지지 않은 결함이 있을 수 있음을 의미한다. 어느 쪽도 외관 등급이 아니며, 매끄럽게 연마되지도 않는다. 이 등급은 종종 마루, 사이딩, 벽돌 또는 지붕재와 같은 다른 제품으로 덮기 전에 건물 표면을 피복하는 데 사용된다.
WG접착만 잘 되었는지 보장한다. 모든 깨진 매듭은 플러그로 채워져 있다.
X매듭, 나뭇결 구멍, 균열 및 기타 모든 결함이 허용된다.
WBP해양 합판에 사용되는 내후성 및 내열성 접착제. EN 314-3으로 명칭이 변경되었다.



일본 합판 검사 협회(JPIC) 표준에 따른 등급
등급설명
BB/CC앞면은 BB, 뒷면은 CC이다. BB는 약 0.64cm 미만의 매우 작은 매듭, 약간의 변색, 부패 없음, 숙련되게 수리된 갈라짐과 구멍, 색상이 일치, 물집 없음, 주름 없음을 의미한다. 가구, 포장 및 건축과 같은 많은 용도에 가장 인기 있는 선택이다.



합판의 분류는 사용된 수종, 단판의 마감 상태, 강도 및 강성, 용도, 방출되는 포름알데히드의 양에 따라 다양하다.

일반적으로 합판은 물에 약하지만, 선박에 사용하기 위해 특별히 내수성을 강화한 합판을 "Marine Plywood(마린 합판)"이라고 한다. 고가이지만 선박의 내장재 외에도 선박의 종류에 따라 외장재로 사용되기도 한다.[28]

미국에서는 연질재 합판(≒건축용 합판)의 단판을 중심으로 "A", "B", "C", "D"의 4등급으로 분류한다. (드물게 "C-plugged"라는 5번째 등급이 추가되기도 한다[29]). 또한 그 등급들 위에 (널리 시판되지는 않고, 주문 제작품으로서) "N"이라는 등급도 있다.


  • '''N등급'''은 "자연스러운 마감"을 추구한 주문 제작품이다. 심재와 변재도 선택할 수 있다. 주문 제작이므로 규격 등에는 제약이 없다. 수리도 포함될 수 있다.
  • '''A등급'''은 매끄럽고 도장이 가능하다. A등급은 ("Neatly made repair permissible(정교한 수리는 허용 범위 내)"로 규정되어 있으며) 제조업체 중에는 상당히 잘 수리하는 곳도 있지만, 대부분 업체의 제품에는 (다소) 수리 흔적이나 매듭(나무의 "눈" 등)이 포함된다[29].
  • '''B등급'''은 몇 가지 수리가 시행된 단단한 표면이다. 둥근 패치나 목재 필러(충전)도 포함될 수 있다. 약 2.54cm 이하의 단단한 매듭(눈)이 포함되지만, 목재 덩어리는 없다. 작은 갈라짐도 약간 포함된다..
  • '''C등급'''은 약 2.54cm~약 3.81cm 크기의 단단한 매듭(눈)이 있으며, 약 2.54cm까지의 매듭 구멍(구멍)도 있다. 갈라짐이나 변색도 약간 포함된다.[29].
  • '''D등급'''은 약 1.27cm에서 최대 약 5.08cm 크기의 매듭 구멍(구멍)이 있다. 약간의 갈라짐이 있다. 일반적으로 수리는 없다.[29].


강도 및 강성에 초점을 맞춘 합판의 분류는 "Classification of Softwood Plywood Rates Species for Strength and Stiffness"라고 하며, "GROUP 1"부터 "GROUP 5"까지 5개 그룹으로 분류되며, 각 그룹마다 포함되는 수종과 산지의 조합이 목록화되어 있다.

"GROUP 1" 목록의 처음 부분은 다음과 같다.

  • 아피톤(Apitong)
  • 너도밤나무(Beech),
  • * American
  • 자작나무(Birch)(카바)
  • *Sweet
  • *Yellow
  • 더글러스퍼(Douglas fir)(ベイマツ)

(...)

"GROUP 1"에 포함되는 것은 너도밤나무는 American Beech(아메리칸 너도밤나무)만, 자작나무는 Sweet Birch와 Yellow Birch뿐이다.

일본농림규격(JAS)에서는 “로터리 레이스 또는 슬라이서로 절삭한 단판 3매 이상을 주로 그 섬유 방향을 서로 거의 직각으로 하여 접착한 것”을 '''합판'''으로 규정하고 있으며, 건축물의 구조용으로 사용되는 '''구조용 합판''', 콘크리트의 거푸집에 사용되는 '''콘크리트 거푸집용 합판'''(콘크리트 패널, 콤파네), 특히 용도를 정하지 않은 '''보통 합판''', 구조용 합판의 표면 등에 미관을 목적으로 단판을 붙인 '''마감재 구조용 합판''', 보통 합판의 표면 등에 미관을 목적으로 단판을 붙인 '''천연목 마감 합판''', 보통 합판의 표면 등에 프린트, 도장 등의 가공을 한 '''특수가공 마감 합판'''의 6종류를 규정하고 있다.[30] 과거에는 보통 합판에 대해 “난연 처리”나 “방염 처리”가 규정되어 있었지만, 2014년 개정으로 폐지되었다.[31]

“콤파네”는 콘크리트 거푸집용 합판만을 의미하며, 모든 합판을 “콤파네”라고 총칭하는 것은 잘못이다(범주 오류). 홈센터 등에서도 판매되고 있는 “시나 합판(시나 베니야)”는 천연목 마감 합판 중에서도 표면에 시라스 나무를 사용한 것이다.

구조용 합판에는 강도 등급이 있으며, 주택 등 구조상 중요한 부분에는 필요한 강도의 구조용 합판을 사용해야 한다. 일본농림규격에서는 합판 중의 접착제에서 방출되는 포름알데히드의 양에 대한 성능 구분도 있으며, 합판 750cm2에서 24시간에 방산하는 포름알데히드의 양이 평균 0.3mg/L 이하인 F☆☆☆☆부터, 의 F☆의 4단계 구분이 있다. 현재는 대부분의 제품이 F☆☆☆☆를 취득하고 있지만, 제조에 포름알데히드를 발생하는 접착제를 사용하지 않은 것은 아니며, 그 유리를 억제하는 캐처제를 배합하고 있을 뿐이며, 여전히 많은 합판에서 포름알데히드를 원료로 하는 접착제가 사용되고 있다.

19세기부터 미국은 막대한 국내 수요를 충족하기 위해 대규모 산업적 생산 체계를 갖춰왔고, 로키 산맥을 대표하는 산림 지대를 가지고 있었기에 합판의 주요 생산 및 소비지로서의 지위를 유지해 왔다. 그러나 원료인 침엽수 자원의 감소 추세와 저렴한 수입 합판의 영향으로 생산량은 매년 감소하고 있지만, 2005년 기준 국내 생산량은 13650000m3에 달하며 세계 2위를 차지하고 있다.

4. 특징

일반적인 합판은 중심재보다 표면재의 등급이 더 높다. 중심층의 주요 기능은 굽힘 응력이 가장 큰 외층 사이의 간격을 늘려 판의 굽힘 저항을 높이는 것이다. 결과적으로, 더 두꺼운 판은 동일한 하중 하에서 더 먼 거리를 지탱할 수 있다. 굽힘에서 최대 응력은 가장 바깥층에 발생하며, 하나는 장력 상태이고 다른 하나는 압축 상태이다. 굽힘 응력은 표면층에서 최대값에서 중심층에서 거의 0에 가까워질 때까지 감소한다. 반면 전단 응력은 판의 중앙과 바깥쪽 섬유에서 더 높다.[11]

합판은 목재를 얇게 썰어 만든 베니야(단판)를 한 장씩 섬유 방향을 직교하도록 접착하여 적층한 것이다.[24] 일반적으로 뒤틀림(휨)을 줄이기 위해 다양한 장치가 마련되어 있다. 최근의 합판은 대부분 1~3mm 정도의 베니야를 여러 장, 대개 홀수 장을 섬유 방향이 90°가 되도록, 즉 직교하도록 서로 번갈아 겹쳐 접착(더 자세히 말하면 대개 열압 접착)하여 다층 구조로 되어 있다. 드물게 섬유 방향이 45도씩 다른 층을 겹친 것도 있다.

목재는 습도나 온도의 변화, 경년 변화 등에 의해 큰 뒤틀림(휨)이 발생하면 일반적으로 사용하기 매우 어렵다. 따라서 합판의 설계 및 제조에서는 뒤틀림을 줄이기 위한 장치가 마련되어 있다. 합판을 구성하는 층의 수는 대개 홀수이다. 하나의 단판을 일종의 "중심"으로 가정하여, 그 양쪽에서 섬유의 방향을 직교시키면서 대칭적으로 배치하는 것이 합판 설계의 기본 원칙이다. 대칭성을 확보함으로써 뒤틀림(휨)을 줄이거나 치수 안정성을 확보한다.


  • 두께와 크기가 다양하다.
  • 모든 방향으로부터의 힘에 대해 높은 저항력을 발휘한다.
  • 주로 기초 재료로 사용되고 마감재로는 사용되지 않기 때문에 외관이 좋지 않은 경우가 많지만, 가구나 내장재로 사용하기 위해 표면에 나무결이 아름다운 마감재를 붙인 마감합판도 있다.
  • 무구재보다 저렴하지만 아름답지 않다는 단점이 있지만, 적층된 단면을 아름답게 마무리하여 부가가치를 높일 수도 있다.
  • 무구판에서는 불가능한 원목보다 폭이 넓은 판을 만들 수 있다.
  • 면적이 늘어남에 따라 무구재보다 비용 대비 효과가 높아진다(단, 좁은 면적에서는 합판이 더 비싸다).
  • 합판을 구성하는 얇은 판을 구부려 접합함으로써 무구재보다 강하게 구부릴 수 있다. 또한 원통형으로 마무리하는 것도 가능하다.
  • 내장재로 사용되는 유리아 수지 등의 접착제는 투명하고 외관은 좋지만, 물에 약하고 장시간 노출되면 가수분해가 진행된다. 따라서 젖을 가능성이 있는 곳에서는 방수 처리가 필수적이다. 짧은 시간의 젖음에는 말리면 문제가 없지만, 목질층이 흡수하여 물결이 생길 수 있다. 항상 젖는 곳에 이러한 내수성이 없는 합판을 사용하는 것은 금기이다.
  • 접착제 층을 가지고 있으므로, 흰개미의 피해에는 무구판보다 강하다.
  • 접착제 층을 가지고 있으므로, 수증기는 투과하지 않는다(무구판은 수증기를 투과한다).
  • 접착제 층을 가지고 있으므로, 대부분의 경우 제재품보다 단위 체적당 무게가 무겁다.


석유화학이 발달하기 이전에는 니카와와 같은 천연 물질이 사용되었으며, 제조 공정의 정밀도가 낮았던 것과 맞물려 합판에는 “쉽게 벗겨지는 베니어판”이라는 저품질의 이미지가 있었다. 석유화학이 발달한 이후로는 투명하고 저렴한 요소수지, 또는 내수성을 개선한 유리아·멜라민 수지 접착제가 사용되어 왔지만, 이들은 경년 열화에 의해 점차 분해되어 포름알데히드를 방출하는 것이 문제가 되고 있다. 현재는 제조 시에 첨가하는 포름알데히드를 필요 충분한 양으로 억제하고, 분해로 생성된 포름알데히드를 흡수·분해하는 캐처제를 배합함으로써 대책이 마련되고 있지만, 그래도 민감한 어린이에게 새집증후군이나 아토피성 피부염 등의 원인이 된다는 보고가 있다.

구조용 침엽수 합판에는 페놀-포름알데히드 수지계 접착제가 많이 사용된다. 이것은 내구성이 뛰어나고 화학적으로 안정적이기 때문에 포름알데히드의 방출도 적지만, 투명하지 않고 진한 갈색을 띠기 때문에 가구나 목공용 제품으로는 선호되지 않는다. 최근에는 성분에 포름알데히드를 전혀 포함하지 않고 색이 옅은 이소시아네이트 수지계 접착제도 사용되고 있다. 이것은 페놀계보다 다소 고가이지만, 특정 중합 촉진제를 첨가하면 경화에 반드시 고온을 필요로 하지 않고 40℃ 정도에서도 30분 만에 경화되므로, 다른 열경화성 접착제에서 문제가 되는 펑크(베니어에 포함되어 있는 수분이 100℃ 이상으로 가열됨으로써 고압의 수증기가 되어 제조 공정 중에 합판이 손상되는 현상)가 발생하기 어렵다는 장점도 있다. 제조 조건이 비교적 용이해지므로, 재료의 원가가 상승하더라도 생산성 향상에 의한 제조 원가의 저감에 의해 최종 제품의 원가는 오히려 낮아지는 경우도 있다. 이소시아네이트계 접착제는 셀룰로오스나 리그닌의 수산기와 반응하여 분자 수준에서 목재 섬유와 접착되기 때문에 페놀계보다 경화 직후의 성능은 좋지만, 경년 열화의 정도는 다소 크다는 것이 알려져 있으며, 비교적 새로운 재료이고 사용 실적의 연수도 짧기 때문에, 신뢰성을 특히 필요로 하는 분야에는 아직 채택되지 않고 있다.

목재는 투습성이 있는(투습 저항이 낮은) 소재이지만, 합판에는 다수의 접착층이 존재하기 때문에, 매우 투습 저항이 높은 소재가 된다. 따라서 주택용 건축 자재로서는 벽내 결로의 문제를 회피하기 위해, 고의로 저렴한 합판을 사용하지 않고, 투습성이 있는 화산성 유리질 복층판(다이라이트나 모이스 등)을 선택하는 경우가 있다.

내구성은 종종 무늬목과 비교 검토된다. 각종 협회의 자주 검사 등을 통해 접착제 종류에도 따라 다르지만, 20년 정도는 규격 내 강도가 유지되는 사례가 많다고 알려져 있다.[35] 그러나 20년 이후의 내구성을 증명하는 보고는 없으며, 대략 20~30년 정도가 수명으로 여겨진다. 합판의 열화에는 수분이 크게 관여하고 있으며,[36] 최근에는 내구성을 높이기 위해 접착제를 침투시킨 목재를 사용한 상품도 개발[37]되고 있다.

5. 제조 공정

합판 생산에는 좋은 원목이 필요한데, 제재소에서 사용하는 목재보다 더 곧고 직경이 큰 '피링 원목(peeler)'이라고 불리는 원목을 사용한다. 원목을 수평으로 놓고 긴 축을 중심으로 회전시키면서 긴 날을 원목에 압착하면 얇은 목재 층, 즉 베니어가 벗겨진다. 이때 조절 가능한 노즈바(nosebar)가 원목을 부분적으로 압축하고, 박피 나이프의 진동을 제어하며, 베니어의 두께를 정확하게 유지하는 역할을 한다. 이렇게 벗겨진 베니어는 건조 시 수축을 고려하여 원하는 크기로 절단된다.[17]

합판 공장의 원목


그 후 베니어 시트를 패치하고, 등급을 매기고, 접착제를 바른 후, 140°C의 온도와 200psi의 압력으로 프레스에서 구워 합판 패널을 만든다. 패널은 다시 패치하고, 작은 결함을 채우고, 크기를 조정하고, 사포질하거나, 다른 방식으로 마감 처리한다.[17]

핀란드 요엔수의 합판 공장


실내용 합판은 요소수지 접착제를, 실외 및 해양급 합판은 내수성 레조르시놀-포름알데히드 또는 페놀-포름알데히드 접착제를 사용한다.[17] 합판에 사용되는 접착제는 포름알데히드 방출 문제 때문에 "E" 등급으로 표시되는 저포름알데히드 방출 접착제 시스템으로 전환하는 추세이다. "E0" 등급 합판은 포름알데히드 방출이 거의 없다.[18]

합판 제조 방법 개념도


목재 자원 자체도 중요한 문제로 부각되면서, 산림인증협의회(PEFC), 산림관리협의회(FSC), 리더십 인 에너지 앤드 인바이런멘털 디자인(LEED), 지속가능한 산림경영 이니셔티브(SFI), Greenguard 등 여러 인증 프로그램이 생산 및 건설 관행의 지속 가능성을 보장하고 있다. 이러한 프로그램은 제조업체와 사용자에게 세금 혜택을 제공하기도 한다.[19]

합판 제조의 핵심은 로터리 페이서(rotary peeler)라는 장치를 사용하여 원목에서 단판(veneer)을 만드는 것이다. 이 장치는 원목을 회전시키면서 칼날을 대어 얇은 판으로 벗겨낸다. 이를 소정의 길이로 절단하고 건조시켜 단판을 만든다. 가구용 합판의 경우 슬라이서(slicer)라는 장치를 사용하여 평삭(平削り)으로 단판을 만들기도 한다.

다음으로 단판에 접착제를 도포하고 섬유 방향을 서로 번갈아 겹쳐 단판 적층물을 만든다. 핫프레스(hot press)라는 장치로 열과 압력을 가하여 접착제를 완전히 경화시키면 합판이 완성된다. 개발도상국에서는 대부분의 공정을 수작업으로 진행하기도 하지만, 선진국에서는 기계화가 발달하여 작은 직경의 원목으로도 합판을 제조할 수 있게 되었다.

6. 용도

합판은 고품질, 고강도 판재가 필요한 다양한 용도로 사용된다. 특히 균열, 파손, 수축, 비틀림 및 뒤틀림에 대한 저항성이 중요한 곳에 쓰인다.

외장용 접착 합판은 옥외 사용에 적합하지만, 수분은 목재의 강도에 영향을 미치므로 수분 함량이 낮을 때 최적의 성능을 보인다. 영하의 조건은 합판의 강도에 영향을 주지 않아 특수 용도로 사용 가능하다.

합판은 응력 피복 구조용 공학 재료로도 사용되며, 2차 세계 대전 이후 해양 및 항공 분야에 사용되었다. 드 하빌랜드 모스키토 폭격기는 합판을 광범위하게 사용한 대표적인 예시이다.[17] 또한, 영국 파워 보트 회사와 보스퍼사의 어뢰정(MTB)과 모터건보트(MGB), 미국의 PT 보트, 히긴스 상륙정 등에도 사용되었다.

찰스와 레이 이임스, 핀란드 건축가 알바르 알토와 그의 회사 아르텍은 합판 기반 가구로 유명하다. 필 볼거는 합판으로 다양한 보트를 설계했으며, 잭 쾨퍼는 합판 다브칙 딩기 요트를 설계했다.

데트롤라 Model 579 (1946) 라디오(합판으로 제작됨)


합판은 곡면을 만들 때 자주 사용되며, 스케이트보드 경사로에 사용되어 파도 모양을 시뮬레이션하기도 한다.

가문비나무 합판의 일반적인 용도는 다음과 같다.

  • 주택 건설의 바닥, 벽, 지붕
  • 풍력 보강 패널
  • 차량 내부 차체 작업
  • 포장 및 상자
  • 울타리


가문비나무 합판의 나뭇결을 가리는 코팅 솔루션이 있으며, 코팅된 합판은 강도와 가벼움이 중요한 콘크리트 거푸집 패널, 건축용 도장 준비 표면 등에 사용된다.

페놀 수지 필름 코팅 경재 합판은 다음과 같은 용도로 사용된다.

  • 콘크리트 거푸집 시스템의 패널
  • 운송 차량의 바닥, 벽, 지붕
  • 컨테이너 바닥
  • 건물 및 공장의 마모가 심한 바닥
  • 비계 재료


자작나무 합판은 풍력 터빈(Wind turbine) 블레이드, 액화 천연가스(LNG) 운반선의 단열 상자 등 특수 용도의 구조 재료로 사용된다. 또한, 매끄러운 표면과 내구성 덕분에 하이엔드 라우드 스피커, 다이 커팅 보드, 마루 바닥 지지 구조, 놀이터 장비, 가구, 옥외 광고용 간판 및 울타리, 악기, 스포츠 용품 등에도 사용된다.

열대합판(Tropical plywood)은 동남아시아, 특히 말레이시아와 인도네시아에서 널리 생산되며, 일반 합판, 콘크리트 패널, 바닥재, 구조용 패널, 컨테이너 바닥재, 라미네이트 보드, 적층 단판재 (LVL) 등 다양한 용도로 사용된다.

합판의 주요 용도는 다음과 같다.

  • '''건축 자재'''
  • '''구조재''': 벽, 바닥, 지붕 등의 하지재로 사용되어 건물의 강도와 내진성을 높인다. 구조용 합판은 벽지나 마감판 아래에 숨겨져 보이지 않지만 널리 사용된다.
  • '''마감재''': 건물의 벽, 바닥, 천장 등의 표면에 사용된다.
  • 목재 문 등의 '''건축 부재'''
  • 주택 벽면에 설치된 선반, 거실 카운터 등 '''붙박이 가구'''
  • 테이블, 의자 등의 '''놓는 가구'''


또한, 폭설 지역에서는 창문 보호, 태풍 지역에서는 비래물로부터 창문을 보호하는 용도로 사용된다.

공공 건물에서는 체육관, 콘서트홀 등의 건축 자재로 널리 사용된다.

악기·음악 관련 용도는 다음과 같다.

  • 어쿠스틱 기타 바디 곡면, 일렉트릭 기타 바디 재료, 피아노 바디 주요 재료
  • 드럼 등 원통형 쉘
  • 스피커 유닛 상자 재료


스포츠 관련 용도는 다음과 같다.

  • 탁구 라켓 재료, 로이타판
  • 스케이트보드 vert ramp 재료


군사 용도는 다음과 같다.

이 외에도 특수한 용도나 소량 사용되는 용도까지 포함하면 합판의 용도는 매우 다양하다.

일본에서는 합판이 가구, 건축 자재, 콘크리트 거푸집 등으로 사용되었으나, 구조용 합판이 주택 벽과 바닥에 사용되면서 수요가 확대되었다. 최근에는 12mm 이상의 후물합판(厚物合板)이 바닥에 사용되는 사례가 늘고 있다.

7. 환경 문제 및 지속가능한 합판

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참조

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[37] 간행물 インテリア・デザイン 段谷産業株式会社 耐久性合板 実用新案 1997年B27D 登録番号2558301号


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