목재용 도료(스테인 페인트)

목재도장의 미래

나무꾼69 2018. 3. 22. 09:14

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모든 산업이 그렇지만 목재도장 산업도 끊임없이 변화하고 있다, 그 변화의 동력은 내부적인 요인보다는 외부적인 요인이 더 많긴 하지만, 계속 변화하는 시장상황과 시민들의 인식변화에 발 맞추어 가야하는 것도 업계의 현실이다. 여기에서는 유럽의 사례들 들어 변화하는 목재도장의 시장에 대해 알아보기로 한다.

목재도장의 미래는 세계 각국의 환경규제 및 경제적인 제약 등에 의해 크게 영향을 받는다. 목재도료에 대한 연구 개발은 지속적으로 인상되는 원자재 가격에 의해 새로운 동력을 받고 있다. 생태적인 측면에서 환경적인 규제와 건강에 관심이 믾은 소비자들 그리고 고품질의 제품에 대한 수요증가 등에 따라 결국 수성의 제품과 UV경화 타입의 제품들이 주목을 받을 것이다. 또한 재생 가능한 자원으로부터 제조되는 제품들이 석유화학제품에서 나오는 제품보다 더욱 주목을 끌 것은 당연하다.


기회와 도전

우리가 목재에 도장을 하는 이유는 분명하다. 심미적 가치를 별도로 하더라도, 목재는 기계적, 물리적 그리고 화학적 공격으로부터 보호받아야 한다. 따라서 목재의 도장재에 대한 수요는 매우 많다. 또한 외부에 적용되는 목재 도장재와 가구나 마루재에 사용되는 마감재와는 필요조건이 각각 다르다. 이러한 조건을 만족시키기 위해 여러 종류의 수지(Resin, Binder)나 첨가재들이 개발되고 있다, 또한 도장기술 또한 용제와 시장상황에 따라 여러 기술이 사용되고 있다. 목재도장에 대해 요구하는 조건과 규제는 매우 다양하다. 하지만 일반적인 추세도 또한 존재한다. 이러한 현재의 대중적인 추세는 지속 가능성의 증대, 유해물질의 저감과 휘발성 유기화합물 (volatile organic compounds (VOC))의 저감 등이다. 여기에서도 중요성의 정도는 정부의 규제와 소비자의 요구등에 따라 달라지기도 한다,

유성시장에서는 중요한 변화가 생겼다. 이는 용제가 없는 제품 (solvent-free) 혹은 용제 함량이 적은 제품(solvent-reduced materials) 등이 해당한다. 또한 수성제품, 높은 고형분을 가지는 제품 및 UV도료 그리고 분체도장 등의 기술이 각광을 받고 있다. 이는 앞에서도 언급했듯이 환경과 정책적인 필요에서 발생한 현상이다. 하지만 이러한 기술들의 단점은 가격이 상승한다는 점이다, 단적인 예로 2003년에 키로그램당 4,000원 선이었던 목재도장재의 평균가격은 2013년 6,000원 대로 증가하였다. (유럽시장 기준)

목재도장 시장에서의 주요한 도전은 지속적으로 인상되는 원자재가격에 대응하면서, 규제에 적합한 제품을 생산하는 것이다. 또한 지속적으로 감소하고 있는 가구생산 시장에 대한 대응과 UV경화제품 및 수성제품 같은 신규제품의 도전에 대한 대응이다. 

2006년 기준으로 주요 목재도장재의 주요 수지성분의 폴리우레탄이었다. 폴리우레탄 수지 제품은 가구 및 마루재 시장의 50% 이상을 차지하였는데, 이는 유성폴리우레탄이 높은 광도, 유연성 그리고 내화학성을 가지고 있기 때문이다. 2006년 당시에도 수성제품들은 지속적인 기술개발을 통해 시장수요의 18.4%를 차지하여 시장규모 2위를 차지하고 있었다. 이어서 3위에는 정부의 규제와 환경에 대한 인식이 증가함에 따라 증가된는 UV경화형 제품이다,.

생물 유래의 원자재

목재도장을 위한 원자재 가격이 지속적으로 상승함에 따라, 수지의 가격도 석유화학 제품의 상승에 따라 같이 상승하게 되었다. 이에 따라 여러 화학산업 분야에서 석유화학 유래의 제품을 원자재로 사용하는 데에 다시 한번 생각을 하게되었고, 이러한 현상은 특히 목재도장 분야에서 더욱 심하였다. 또한 제품의 지속 가능성에 대한 고려가 커짐에 따라 재생 가능한 자원의 이용에 대해 다시 한번 고려하게 되었다, 이러한 변화는 천천히 일어나고 있지만, 지속적으로 추진되고 있다. 일반적으로 석유화학제품을 대체하는 데에는 두가지 방안이 있다. 첫번째는 생물 유래의 새로운 원자재를 개발하여 대체하는 방법과, 기존의 석유화학 제품의 화학적 구조를 화학적 또는 생물화학적 방법을 통해 변형하여 재생 가능한 자원으로 변화하여 대체하는 방법이다. 첫번째 방법은 조금 위험하긴 하지만 새로운 성질과 성능을 가진 제품을 생산할 가능성이 더 높다. 하지만 이런한 연구개발도 REACH 규제나, 새로운 수지에 대한 소비자들의 거부감이나 두려움 등에 대해 해결한 문제가 많이 있을 것이다. 두번째 대안은 기존의 제품을 이용하여 변형을 시키는 것이기 때문이 이러한 잠재적인 위험이나, 시장에서 발생할 수 있는 위험에 대해서는 상대적으로 안전하다고 볼 수 있다. 재생 가능한 자원에 의한 도료용 수지는 오랫동안 사용되어 왔다. 주로 식물성 오오일(예 알키드수지)과 셀룰로오즈 추출물 (예 니트로 셀룰로오즈 락커). 2005년 기준으로 독일에서 생산되 천연오일 및 동물성 지방 중 약 8%가 페인트 및 도료 산업에 사용되었다. 이 중 대부분의 아마인유를 수지로 사용하는 것이다. 이런 천연유래의 제품들은 여러 종류로 생산되었으며, 여러 중합체 생성과정을 통해 합성되었다. 예를 들어 알키드 수지속에 함유된 아마인유 같은 경우는 도료산업에서 50년이상 사용되었다. 따라서 현재에 있어서는 천연유래의 원료를 개발하고 변형하여 석유화학제품을 대체하거나 또는 더 뛰어난 성능을 가지 원재료를 다양한 범위에서 사용될 수 있도록 개발하는 것이다. 


세가지 기술

목재도료 제품을 구성하는 기술에는 일반적으로 세 가지 기술이 있다고 말해준다. 그 세 가지는 수성, 유성 그리고 고점도제품이다. 유성제품은 시공방법이 다양하여, 스프레이, 롤러법 및 침지법 등 다양한 방법이 사용가능하다. 반면 수성제품은 일반적으로 사용법이 유성제품보다는 어렵다고 알랴쟈 있다. 고점도 제품은 그 밀도 때문에 주로 롤러법에 의해 시공되어야 한다.

이런 다른 세가지 기술들에는 각기 장점과 단점이 존재한다. 수성제품의 경우 일반적으로 80%의 물과 10% 정도의 글리콜 같은 용제를 함유한다. 따라서 수정제품은 VOC규제나 건강과 관련된 문제로부터 상대적으로 자유롭다. 아크릴-비닐 에멀젼 수지들은 오랫동안 실내외 목재의 도장에 사용되었다. 이러한 수지들은 내구성이 뛰어나고. 기존의 아크릴 수지보다 여러 가지 기능성이 뛰어 나기 때문이다. 폴리우레탄 수지 제품의 경우 그 성능면에서 유성의 제품과 대등한 효과를 내기 때문에 고급제품으로 인정을 받아 왔다. 최근의 소비자들은 제품의 기본적인 성능만 보는 것이 아니라, 냄새의 여부, 도장도구의 물로 세척가능한지 여부등 다른 환경적 측면에도 많은 관심을 가지기 때문에 수성제품들은 꾸준히 사랑을 받고 있다. 하지만 아직 늦은 건조시간 및 고광택의 효과를 얻기 어려운 점이 단점으로 남아 있다.

유성 제품의 경우 주로 실내용 제품으로 많이 사용되는데, 주로 대량 생산되는 가구용 도료로 많이 사용된다. 유성제품들은 빠른 건조시간과 뛰어난 광택성 그리고 부드러운 마감을 보여준다. 하지만 앞에서도 언급하였듯이 유성제품의 가장 큰 단점은 높은 휘발성 유기화합물의 함량과 대기오염물질 (hazardous air pollution (HAP)) 등 이 포함되어 있다는 점이다. 산을 이용하여 경화를 하는 제품은 뛰어난 강도와 내마찰력을 가지고 있지만 유해물질인 포름알데하이드가 많이 함유하고 있는 관계로 환경적인 측면에서 부정적이다. 이런 단점을 극복한 폴리우레탄이나 불포화 폴리에스터 제품이 개발되어, 고광택, 유련성 및 내화학성, 내마모성, 내스크레치성 등에 뛰어난 효과를 보이고 있으나 가격이 매우 고가인 관계로 일반적으로 적용하기에는 무리가 있다.

높은 고형분을 가진 목재도료는 성분 중 60-80%가 고형분으로 이루어진 도료를 말한다. 따라서 이러한 제품들은 높은 점도를 가지고 있어 주로 산업용으로 사용된다. 대부분의 제품은 UV경화형 제품이며 여기에는 3가지 유형으로 분류할 수 있다. 100% UV경화형, 용제를 저감한 UV경화형 그리고 수성 제품들이 그것이다. 이들 대부분은 마루재 시장에 사용된다. 사용되는 주요 수지는 우레탄, 에폭시, 폴리에스터, 아크릴레이트, 불포화 폴리에스터 등이다. 높은 고형분 목재도료나 UV도료의 가장 큰 장점은 강도와 내구성, 용제저항성, 빠른 경화시간과 VOC가 없거나 매우 낮다는 점이다. 분체도장도 이 범주에 속한다. 하지만 최근에 와서 이런 도장재류는 초기 투자비용이 많이 들기 때문에 생산자들로부터 외면을 받고 있는게 현실이다.


용도에 따른 차이

목재에 사용되는 각 종 도료는 그 용도에 따라 여러 분야로 나뉘어 진다. 실외 목재도장의 경우 주요 관심은 수분, 자외선 그리고 생물학적 공격에 대한 보호과 그에 대한 내성에 초점이 맞추어진다. 하지만 반대로 실내에 사용되는 제품에서는 VOC규제나 내스크레치성, 내마모성, 내화학성 및 질감 등에 초점을 맞추어진다. 또한 마루재나, 방화도료, 선박용 도료, 정원가구용 도료, 악기용 도료, 주방기구용 도료 또는 MDF 나 목재플라스틱 복합체 같은 특수 표면 등 여러 가지 용도에 따라 거기에 해당하는 제품군이 존재한다. 

목재 도료 시장 중 가장 큰 시장을 점유하는 것은 가구시장인데, 여기서는 유성제품이 아직 주류를 형성하고 있다. 이는 빠른 건조시간, 높은 성능과 더불어 낮은 가격을 가지고 있기 때문이다. 하지만 같은 가구시장에서도 주방용 가구나 욕실용 가구 등에는 다른 일반가구와 다른 특성을 가져야 한다. 이 두개의 제품에는 수분에의 저항성과 부드러운 질감을 나타낼수 있는 도장제품이 중요하다. 최근까지 이러한 주방 및 욕실가구는 비닐류 필름제품으로 감싸 만드는 제품이 주류였으나 최근들어 UV제품으로 점점 바뀌어 나가고 있다, UV제품의 마루재 시장으로의 진입도 지속적으로 이루어지고 있다. 그 밖에 무용제 타입의 폴리우레탄 제품도 미끄럼 방지성능 및 보수작업의 가능성 때문에 점차 대중적으로 이용되고 있다.


법적인 규제

도장재에 함유된 휘발성 유기화합물과 대기오염물질 등은 환경과 작업자등에게 좋지 않은 영향을 주기 때문에 각국의 정부로부터 규제를 받고 있다. 이러한 휘발성 유기화합물에는 포름알데하이드를 포함한 여러 유기용제들이 포함되어 있다. 이러한 이유때문이라도 향후 도장재가 UV제품이나 수성제품으로 바뀌어 나갈 것이다.

이러한 휘발성 유기화합물을 규제하는데에는 2가지 방법이 있다. 먼저 양을 규제하는 방법으로 유럽의 경우 도료의 VOC함유량은 수성의 경우 130g/l, 유성의 경우 300g/l이내로 규제하고 있다, 또한 생산공장 측면에서도 연간 15톤이상을 사용하는 도료업체나 년간 100톤 이상을 사용하는 수지업체들에게 VOC사용량을 제한해주는 정책을 쓰고 있다. 또한 유기용제를 생산하는 시설 및 장비에도 규제를 가하는데, 이는 궁극적으로 유기용제의 사용을 줄이고, 이의 환경유해성에 대한 인식을 확산시키는데에 목적이 있다.

다른 규제방법은 2007년 도입된 REACH제도라는 것인데, 이는 등록된 화학물질을 사용은 쉽게 하면서 유해물질이나 규제물질 또는 신규 화학물질의 사용을 제한하여 화학물질 사용에 안정성을 부여하는데에 목적이 있다. 이러한 규제는 목재도료의 연구개발에도 많은 영향을 미치고 있다.


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