심재

나무를 가로로 잘랐을 때 중심의 색이 짙은 부분을 심재(heart wood)라고 하고, 그 바깥쪽으로 색이 옅은 부분을 변재(sap wood)라고 한다. 식물해부학적으로는 물관부, 체관부와 같은 통관부의 기능을 잃은 부분을 심재라고 하며, 기능을 유지하고 있는 부분을 변재라고 한다. 심재는 보통 색이 짙고, 강도, 내구력, 비중 등 물리적인 성질이 변재보다 양호하다.

중심부에 가까운 쪽의 목재가 심재이고, 죽은 세포들로서 물리적 기능만을 유지하며 대부분 색이 짙다. 바깥쪽의 목재가 변재이고, 통도기능을 유지하는 살아 있는 세포로 수분이 많고 대부분 색이 옅다. (출처:한병우)

목차

유관속형성층에서의 세포분열로 2차물관부 세포가 유관속형성층 안쪽으로 축적되고, 이 세포들이 부피생장을 하면서 유관속형성층은 바깥쪽으로(방사 방향으로) 떠밀린다. 생장 조건이 좋은 봄과 여름 사이에는 세포분열이 활발하고, 늦여름부터 늦가을까지, 또는 더위, 가뭄, 추위 등으로 조건이 나빠지면 세포분열 및 부피생장이 더뎌지다가, 겨울에는 생장을 멈춘다. 이런 주기적인 현상으로 인해 세포의 크기가 크고 연한 부분과 세포가 작고 촘촘하여 단단한 부분이 만들어져 나이테(연륜)가 생긴다.

유관속형성층 안쪽에 축적된 조직(목재)의 세포가 살아서 기능을 수행하는 것은 한정된 기간뿐이다. 척박한 환경에서 자라는 나무의 목재 세포는 통도기능(수분, 수지 등의 운반 기능)이 저하되고, 첫 해가 가기 전에 통도기능을 멈춘다. 기후가 온화하면 7-8년 간 통도기능(생리적 기능)이 유지되기도 한다. 대부분의 나무는 연륜이 5-10년, 또는 그 이상일 때에만 길이 방향 조직(주축계)의 모든 통도기능이 상실된다. 목재의 바깥쪽에 통도기능이 살아 있는 부분을 변재라 하고, 안쪽의 기능을 잃은 연륜을 심재라고 한다.¹⁾

유관속형성층 안쪽에 축적된 조직(목재)이 7-8년 가량 묵으면 매년 변재 부분이 심재로 바뀌어 감에 따라서 심재의 지름이 커진다. 그러나, 변재가 좁아지는 것은 아닌데 이는 유관속형성층의 활동으로 새로운 나이테가 계속 추가되기 때문이다.

변재가 심재로 바뀔 때 통도기능을 상실한 도관의 내부가 비워진 채로 방치되면 균류가 쉽게 자랄 수 있는 공간이 될 위험이 있으므로, 항균기작이 발동하여 도관 주변의 주축계 유세포나 방사계 유세포가 벽공을 통하여 도관의 내강(lumen)으로 침입한다. 이를 전충체(tylose)라 하며, 여러 전충체가 도관 내강에서 만나 꽉 들어차서 전충체층(tylose-forming layer)이 된다. 전충체 내에는 여러 종류의 세포질이 나타나기도 하는데, 핵과 녹말이 있을 때도 있다. 전충체는 물관을 폐쇄하고, 목재의 수분 이동을 저해하지만, 내구력을 높여 주기도 한다. 

변재가 심재로 바뀌면서 물관 주변의 유세포가 죽는 현상은 방사계와 주축계에서 거의 동시에 일어난다. 이때 녹말과 수분이 제거되고, 조직을 목질화하는 리그닌(목질소, lignin)를 비롯한 폴리페놀(polyphenol)이 중심부로 이동하여 축적되므로 심재의 색이 어두워지며, 독특한 향기를 갖게 되고, 분해에 대한 저항성도 높아진다. 또한, 조직이 단단해져서 물리적 지지기능이 강화된다. 

전충체가 1차벽과 벽공을 통하여 원형질을 도관의 내강 안으로 밀어 넣기 어려울 경우에는 물관부 연접형(paratracheal) 유세포가 고무질 수지를 생산하여 벽공을 통해 도관의 내강을 채우기도 한다.¹⁾

심재와 변재의 비율은 나무의 종류에 따라 차이가 심하고, 같은 수종이라도 생육 환경에 따라 다양하다. 아까시나무는 최근 2-3년 전에 형성된 목부만이 변재인 경우가 많고, 벚나무는 10년 전에 형성된 목부가 변재로 남아 있는 경우도 있다.

변재는 수분이 많아 변형이나 부패가 잘되는 부분으로 일반적으로 목재로서의 가치는 변재가 심재에 비해서 떨어지지만 심재가 목재로서 좋은 부분이라고 해도 실제로 이 부분만 이용하기는 어려운 실정이다. 아주 고가의 가구에서는 제재한 후에 색감이 비슷한 것을 골라 사용하는 수밖에 없다.²⁾

심재와 변재는 나무의 절단면을 보고 쉽게 구분할 수 있는 것도 있지만, 경계가 불분명한 것도 있다. 심재와 변재의 비율도 수종, 생육 상태 등에 따라 매우 다양하다. (출처:GettyimagesKorea)

1. 이유성 (2000) 현대식물형태학. 우성출판사, 542
2. Albert J, David D 저, 김재묵 역 (2006) 아름다운 목가구 만들기(Complete Wood Worker's Manual). 다섯수레, 320