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목재방부제




목재는 인류가 가장 먼저 사용한 건축자재이며, 환경문제를 야기하지 않는 유일한 건축자재 이기도 하다. 또한 목재를 이용한 건축물은 인류가 건강하게 살수 있는 주거환경을 만들어 주며, 정서적 안정을 주기도 한다. 이처럼 완벽해 보이는 목재가 건축자재로 가자는 단 한가지 단점이 내구연한의 문제이다. 목재는 자연적으로 부패되어 자연으로 돌아가는 성질을 가지고 있다. 이는 환경적으로는 자연적인 현상이지만 건축자재로서는 불리한 측면이 있다, 따라서 이를 개선하기 위한 노력들이 많이 이루어 졌으며, 이에 따라 개발된 것이 바로 목재 방부재 들이다. 이러한 목재방부제들은 목재에 위해를 가하는 곰팡이, 세균 그리고 해충을 제거하기 위한 성분으로 구성되어 있다. 하지만 이러한 살균, 살충성분들은 목재 부후균이나 해충뿐만 아니라 다른 생물 그리고 인간의 건강에도 위해를 끼칠 수 있기 때문에 사용에 주의를 필요로 한다. 현재까지도 목재방부제의 주요성분의 구리이다. 이 구리는 수도관에 사용될 정도로 안전한 제품으로 알려져 있지만, 방부제에 사용된 구리의 경우 분산되거나, 용해된 형태로 존재하고 있어 용출 및 토양과 해양에 집적되는 문제점이 계속 지적되고 있다. 중금속인 구리가 토양과 해양에 집적되어 인체에 어떠한 영향을 미칠지에 대한 정확한 연구결과는 아직 나와 있지 않지만, 이런 위험성과 목재의 사용연한 증대로 인한 건축자재로서의 목재의 사용증가 등의 장점과 단점을 비교검토할 필요가 있을 것으로 보인다.

아울러 최근 새롭게 개발되는 친환경적인 목재방부처리약제들도 있으므로 이에 대해서도 같이 알아보고자 한다.

 

역사

목재를 보존하고자 하는 노력은 목재를 사용했을 때부터 시작되었다고 볼 수 있다. 고대 그리스 시절 알렉산더 대왕 재위기간에 목재 보전 작업을 했다는 기록이 있다. 이 때 목재로 만든 다리를 보호하기 위해 올리브오일에 목재를 담궈서 보존처리를 했다고 한다. 로마시대에는 선박에 사용된 목재를 보호하기 위해 타르를 사용하기도 했다. 산업혁명기간 목재보존처리의 기술발달은 목재가공산업의 발전을 가져왔다. 그 뒤로 몇몇의 과학자들이나 발명가들이 다양한 종류의 목재보호제를 발명하였다. 상업적인 목재보호재는 19세기 후반에 철도침목보호용으로 사용된 크레오소트가 가압식 방부처리에 의해 시작되었다. 방부 처리된 목재는 현재 주로 산업용, 농업용, 기타 자재용 등으로 사용되며, 1970년대부터 는 건축물의 데크나 마당을 조성하는 데에도 많이 사용되게 되었다. 현재에 와서도 새로운 목재보호재의 개발은 계속적으로 이루어 지고 있으며, 현재는 환경과 인간의 건강과 환경에 좀 덜 해를 끼치는 제품을 개발하는 방향으로 나아가고 있다.

 

위험성

산업적으로 가압 방부 처리된 목재의 경우 공중의 건강에 위험을 줄 수 있기 때문에 사용과 폐기 면에서 상당한 주의를 기울여야 한다. 미국의 경우 독극물인 비소와 크롬이 사용된 방부약제인 CCA 2003년부터 사용금지를 시켜왔다. 이러한 규제는 미국환경청(EPA)의 자율적인 협약에 의해 시행되었으며, CCA는 다른 종류의 구리성분을 포함한 목재방부제로 대체되어 왔으며, 일부의 산업적인 용도에서의 사용은 아직도 허가되고 있다. CCA의 사용이 허용되는 분야는 트레일러용 가구나 부두, Dock 같은 외부용 목재 그리고 농사용 건물 등이 있다. 일반적으로 산업용 목재방부약제의 경우 일반인들이 취급하거나 사용할 수 없으며, 특별한 인가나 인증을 받은 업체만이 사용할 수 있다. 이런 인가나 인증의 조건은 국가와 사용환경에 따라 매우 달라질 수 있다.

방부 방충용 약제들이 재생 가능한 천연자원인 목재를 오랫동안 아름답게 사용하게 하는 장점이 있긴 하지만 그에 대한 반대급부도 물론 있다. 그것이 바로 환경에 끼치는 악영향으로 이전에는 많은 목재방부제들이 토양과 수자원을 오염시키는 경우가 있어, 많은 환경적인 문제를 일으키기도 하였다. 하지만 현재에 유럽과 북미, 호주, 뉴질랜드 및 일본 등의 국가에서는 환경적 영향이 최소화된 제품만 사용할 수 있도록 하고 있으며, 우리나라도 이에 대해 적극적으로 대응하고 있다.

현재 사용되는 주요 목재방부제들은 제품설명서상의 주의사항과 물질보건환경자료 (MSDS) 규정을 준수하면 일반적으로 사용하기 안전하다고 할 수 있다. 그러나 방부처리 된 목재의 경우 특정한 환경에서 유해한 성질을 나타낼 수 있다. 대표적인 예가 처리된 목재를 태우는 경우와 목재 입자가 분산하여 날리는 경우 그리고 처리된 목재 내에 존재하던 매우 작은 분자의 유독물이 목재로부터 떨어져 나와 토양이나 해양 등이 축적되는 경우와 처리된 목재가 식료품과 농작물에 직접 닿았을 경우이다.

구리를 매우 작은 입자로 만들어 목재에 분산시키는 목재방부제들이 최근 개발되어, “Micronized”“Micro”같은  접두어로 사용되어 MCQ MCA라는 제품명으로 사용된다. 이러한 제품들은 미국환경청에 안전한 제품으로 등록되어 있다.

방부처리된 목재를 적절히 사용하기 위해서는 방부처리업체에서 제공되는 물질안전보건자료(materials Safety Data Sheet, MSDS) 등을 참조하여 이에 권장하는 방법을 사용하여 이용하여야 한다.

 

화학제품 목재방부제

화학적인 목재방부제는 크게 3가지 종류로 구분할 수 있다. 첫째 는 수성방부제, 두번째는 유성방부제 그리고 마지막으로 저유기용제방부제(light organic solvent preservatives (LOSPs).)이 그것이다. 각 제품의 자세한 사항은 이후 자세한 설명을 하기로 한다.

 

구리분산 기술 (Micronized copper technology)

구리를 마이크로화나 분산화 시켜 아주 작은 입자로 만드는 기술은 최근에 개발되어 사용되고 있다. 이 기술은 구리를 아주 작은 입자로 갈아 물에 분산시키는 기술로 기존의 ACQ Copper-Azole과 같이 구리를 화학적으로 변형시키는 기술과는 다르다. 여기에도 두 가지의 제품군이 있는데 그것에는 ACQ를 흉내 낸 MCQ Copper Azole에서 따온 MCA제품이 있다.

입자화된 구리성분의 방부제를 선호하는 연구자들은 구리를 용해시켜 만든 방부액 보다는 입자화된 제품이 더 효과적으로 말하고 있지만, 반대론도 만만치 않은 상황이다. 특히 입자화된 제품의 경우 아직 미국목재방부협회(American Wood Protection Association (AWPA))에 인증을 받지 않았기 때문에 이 인증이 필요한 곳에서는 사용할 수 없다. 일반적으로 이 제품으로 처리한 제품은 ACQ copper azole 처리를 한 제품보다 색상이 훨씬 연하다.

현재 이 제품군으로는 MicroPro와 μCA-C 제법에 따른 Wolmanized 제품이 출시되어 있으며, 이 제품들은 각각 친환경 인증을 획득하였다.

마이크로화 된 구리입자의 크기는 1에서 700nm범위에 있으며, 평균 크기는 300nm이하이다. 입자의 크기가 큰 구리입자는 목재에 잘 침투되지 못한다. 하지만 이 제품도 산화구리나 탄화구리의 입자로 구성되어 있어 중금속의 위해성 문제와 관련되어 안전성과 관련해서 문제를 제기되고 있다. 이 제품군은 아직 국내에 널리 보급되지는 고 있다.

 

ACQ 방부제 (Alkaline copper quaternary)

현재 국내에서 가장 많이 사용되는 방부약제인 ACQ는 살균성분으로는 구리를 사용하고, DDAC 약품을 살충성분으로 사용하는 약제이다. ACQ CCA가 규제를 받기 시작하는 때부터 우리나라 뿐만 아니라 미국, 유럽, 일본 및 호주시장에서 널리 사용되어져 왔다. 일반적으로 ACQ는 국가 내 혹은 국제적인 규정에 의해 방부약제의 흡수량을 정해 사용 용도를 정해오는 방식으로 사용되고 있다.

하지만 ACQ는 높은 구리함량을 가지고 있기 때문에 ACQ로 처리된 목재는 일반 철재에 비해 5배이상의 부식성을 가지고 있다. 따라서 ACQ처리목재를 사용할 때에는 연결철물의 부식성에 많은 주의를 기을어야 한다. 따라서 주로 세라믹코팅처리나 아연도금 또는 스테인리스 를 사용한 연결철물을 사용하여야 한다.

현재 국내에서 방부목재 관련해서 정부와 기업 그리고 기업과 소비자간의 분쟁이 많이 발생하는데, 이는 근본적으로는 방부처리업계의 잘못에서 비롯되었다고 보여진다. 위에도 언급하였듯이 각 방부약제는 그 성능을 정확히 발휘하기 위해서는 목재에 기준량이상 침투가 되어 고정되어야 하는데, 일부 업자들이 가격경쟁력을 위해 침투되는 양을 줄이거나, 저가의 품질이 나쁜 약제를 사용하여 방부처리를 하여 시중에 판매를 하였던 것이다. 이런 제품은 사용 후 바로 문제가 발생하여 소비자들에게 불만이 접수되었으며, 정부기관은 이에 대해 어쩔 수 없이 품질기준과 단속을 실시하게 된 것이다. 물론 이런 과정에서 정부가 제대로 정책을 펴지 못하여 선의의 기업들과 소비자들이 손해를 입은 경우도 있었으나, 결론적으로 목재방부처리업의 발전을 위해서 라도 제품의 품질기준과 그에 대한 단속은 어느 정도 필요한 것으로 생각된다.

 

카파졸 (Copper azole)

카파졸 방부제는 CCA방부제의 규제가 시작됨에 따라 그 대체재로 많이 사용되기 시작한 목재 방부제이다. 이 제품의 사용도 ACQ와 마찬가지로 국제적인 표준을 따르고 있어 목재의 용도에 따라 사용방법이 정해지고 있다.

카파졸은 ACQ와 비슷한 특성을 가지고 있지만, ACQ와는 다른게 테부코나졸(Tebuconazole)이나 프로피코나졸(Propiconazole) 같은 유기의 트리아졸계통의 약품을 살균제로 동시에 사용하고 있다는 점이다. 이러한 유기 살균제들은 식품에도 사용될 정도로 안정성이 입증된 제품들이다. 이러한 우수한 살균제들 덕분에 카파졸은 ACQ보다 적은 용량으로 같은 효과를 나타낸다. 카파졸로 처리된 목재는 일반적으로 CCA 처리된 목재처럼 약한 녹색을 띄게 된다.

카파졸의 경우 북미지역에서는 Wolmanized 라는 브랜드로 널리 알려져 있고, 유럽과 기타 국가들에서는 Tanalith 브랜드로 상업용으로 알려져 있다. 국내에서도 CCA가 시장에서 퇴출된 후 ACQ와 더불어 많이 사용되었지만 가격면에서 ACQ에서 뒤져 현재는 많이 사용되지 않고 있다.

 

나프탈산 구리 (Copper naphthenate)

1991년 덴마크에서 발명된 이 제품은 울타리, 온실, 전봇대, 철도침목 등 땅에 직접 접촉하는 목재에 널리 사용되어 왔다. 이 제품은 EPA에 사용제한이 없는 품목으로 등록이 되어 있어, 목재방부제로는 아무 제약 없이 사용할 수 있다. 나프탈산 구리는 붓이나 침지법 그리고 가업 방부법을 처리할 수 있다.

나프탈산 구리의 경우 크레오소트나 펜타클로로페놀 및 기타 비소계 목재방부제의 대체재로 사용되어 왔으며, 미국에서 이 제품으로 처리한 제품의 경우 방부성능이 60년이상 지속되는 것으로 알려져, 성능면에서는 매우 뛰어난 것으로 알려졌다. 같은 장소에서 50년간 방부성능 테스트 했을 경우 크레오소트의 경우 75%의 목재가 썩지 않고, 나프탈산 구리의 경우 50%가 양호한 목재상태를 유지하는 것으로 나타났다. 대조구로 목재방부제 처리를 하지 않은 경우에는 2년 후 목재가 전부 부후되었다.

 

CCA 방부제 (Chromated copper arsenate)

CCA는 구리와 비소 등 중금속의 위해성으로 사용이 금지되기 전까지 국내 뿐만 아니라 세계적으로도 가장 많이 사용되던 목재방부제이다. 말 그대로 크롬과 구리 그리고 비소가 함유된 방부제이다. 여기에서 구리는 주요한 살균성분이며, 비소는 2차적인 살균, 살충제의 역할을 한다. 크롬은 위 두 중금속을 잘 정착시키는 역할과 더불어 자외선으로부터 목재를 보호하는 역활도 하고 있다.

CCA는 가압방부처리를 통해 적용되었으며, 건조되는 과정에는 목재속에 집적되게 된다. 가압방부과정에서 산화물과 반응하여 불용성의 화합물을 형성하게 되고 이에 따라 용출 문제가 해결되게 된다.

CCA가 문제가 된 것은 처리된 목재의 주변의 토양에서 일반적인 토양의 중금속 함량보다 높게 나오것이 관찰된 후 부터이다. 한 조사에 따르면, CCA로 처리된 목재에서 1년간 12-13%의 구리, 크롬 및 비소가 용출된다는 조사결과가 나와있다. 이렇게 토양에 용출된 중금속들의 토양 특히 점토질 토양이나 알카리성 토양과 함께 화학적 결합이 되어 장기적으로 환경적인 위해를 끼치게 된다. 이에 따라 미국의 경우 CCA 처리목재는 지붕재나, 영구 구조물 같은 일부 경우를 제외하고는 주거와 상업적인 공간에서 사용하지 않도록 권장하고 있다. 하지만 기존에 설치되었던 처리 목재의 경우는 그리 큰 위험을 가지고 있지 않기 때문에 제거하거나 해체하도록 하고 있지는 않다. 호주의 경우에도 인체에 직접 닿는 부분에는 사용이 금지되었지만, 그렇지 않은 부분에는 아직도 부분적으로 사용되고 있다.

유럽의 경우 2003년 주거용이나 상업용 건물에 CCA처리 목재를 사용하는 것이 금지되었으나, 교량, 고속도로의 안전휀스, 송전선로 및 통신설비 등에 한에 제한적으로 사용하는 것을 허락하고 있다. 우리나라의 경우 2006년부터 CCA처리제의 사용이 금지되어 있다.

 

기타 구리화합물

구리붕소사이크로핵실다이아제니움디옥시-음이온화합물 (Bis-(N-cyclohexyldiazeniumdioxy)-copper or CuHDO), copper chromate, copper citrate, acid copper chromate, and ammoniacal copper zinc arsenate (ACZA) 등이 해당된다. 이중 Cu-HDO는 유럽과 미국에서 CCA, ACQ Copper Azole의 대체제로 사용되고 있다. ACZA는 주로 해양용으로 사용된다.

 

붕소계 방부제 (Borate preservatives)

붕산은 매우 뛰어난 목재 방부제로 세계에서 수 많은 상업명으로 이용되고 있다. 상업적으로 가장 많이 알려진 화합물은 DOT라고 알려진 disodium octaborate tetrahydrate 이다. 붕산으로 처리된 목재는 인체에 대한 유해성이 적으며, 구리와 같은 중금속을 함유하고 있지 않다.

하지만 다른 방부제와는 달리 목재에 완전히 고정되지 못하고, 처리된 목재가 물에 닿았을 경우 쉽게 용출되는 경향이 있다. 이러한 용출이 방부기능을 제대로 발휘하지 못할 정도까지 용출 되는 것은 아닐지 라도, 철저히 방수처리가 되지 않는 한 물이나 땅에 직접적으로 닿는 부위에 사용해서는 안 된다. 아연과 결합된 제품의 경우 좀 더 용출에 대해 저항성이 있긴 하지만, 그럼에도 불구하고 지하부에 사용하는 것은 금지된다. 최근 방부약제들의 인체에의 유해성이 계속적으로 문제가 됨에 따라, 인체에 유해성이 거의 없는 붕산계 방부제들이 다시 각광을 받고 있다. 또한 최근 호주의 일단의 연구자들은 기존의 방부성능을 유지하면서도, 용출에 강한 새로운 제품을 개발하였다. 하지만 아직 생산가격이 비싸 일부 용도에서만 사용 가능하다.

 

PTI 목제방부처리약제 (PTI wood preservatives)

중금속을 함유한 목재방부제들의 환경에의 영향이 문제가 됨에 따라 중금속을 함유하고 있지 않은 Propiconazole-Tebuconazole-Imidacloprid (일명 PTI) 처리제들이 개발되어 시중에 판매되고 있다. 이 제품군들은 목재속에 안정적으로 유지되기 위해 왁스류의 제품을 안정제로 사용하고 있다. 하지만 아직까지는 토양에 직접 접촉하는 목재에는 사용할 수 없으며, 데크나 사이딩 같은 지면 위에서 사용되는 제품에 대해서만 사용이 가능하다. 이들 제품의 처리 후 함유량은 매우 적기 때문에 환경에 주는 영향 뿐만 아니라, 목재방부에 처리되는 비용 역시 매우 절감될 수 있다.

PTI방부처리약제의 경우 그 자체로 색상이 거의 없기 때문에 제조회사들은 제조 시 약간의 색상을 첨가하여 제조하는 경향이 있다. 또한 PTI로 처리된 목재의 경우 페인트나 스테인과도 잘 결합되어 사용이 가능하다. 특히 왁스 계통의 안정제를 사용할 경우 약제의 용출이 적어지며, 건초지 발생할 수 있는 할렬이나 굽힘에도 저항성을 가지게 된다. 또한 이 제품과 시중에서 판매되는 데크 관리용품 (스테인이나 세척제 같은 제품)을 사용하게 되면 성능과 외관면에서 더 좋은 효과를 기대할 수 있다. 특히 이 제품을 사용하게 될 경우 철에 대한 부식성이 거의 없어 어떠한 종류의 연결철물을 사용해도 되는 좋은 점이 있다.

PTI 가압 방부 처리 약제의 경우 아직 새롭게 도입된 제품으로 시장에서 쉽게 구하기는 쉽지 않다. 하지만 향후 그 수요가 증대됨에 따라 공급량도 지속적으로 증대될 전망이다.

 

규산나트륨계 방부제 (Sodium silicate-based preservatives)

규산나트륨은 탄산수소나트륨에 모래를 첨가하여 가공하거나 이 두 재료에 고압하에서 가열하여 제조되는 약품이다. 이 제품은 가장 오래된 목재방부제 중의 하나로 19세기부터 사용되어 져왔다. 주로 해충의 공격으로부터 보호하기 위해 사용되어 왔으며, 약간의 방염성능도 가지고 있다. 하지만 수분에 의해 쉽게 쓸려져 나가고, 표면에 얇은 조각 같은 것을 형성하기도 하여 사용에 불리한 측면도 있다. 하지만 최근에는 이러한 용탈의 문제를 해결하여 출시되는 제품이 있다. 규산(실리케이트)의 경우 지각에 가장 많이 분포하는 광물중의 하나로 인체에 전혀 무해하며 쉽고 저렴하게 구할 수 있다는 점에서 앞으로 각광 받는 제품으로 인정받을 수 있다. 이 제품군의 또 다른 장점은 목재표면에 유리막을 형성하므로 방부, 방충 성능 뿐만 아니라 방화성능까지 부여를 하게 된다. 실제로 이 제품군들은 방화면에서 뛰어난 인증을 받아 데크나 클래딩 등 다양한 건축자재로 사용되고 있다.

 

-실리콘계 방부제 (Potassium silicate-based preservatives)

여러 유럽의 국가에서 개발된 천연유래의 도료첨가제로, 주로 보론화합물과 셀룰로오즈, 리그닌 그리고 기타 식물 추출물을 기반으로 제작된다. 주로 실내용 목재에 표면처리용으로 사용된다. 규산나트륨계 제품보다 한 단계 진화된 제품으로

 

비펜트린 약제 (Bifenthrin spray preservatives)

호주에서 개발된 수성기반의 약제로 주로 목재에 방충기능을 더해주기 위해 사용되고 있다.

스프레이를 이용하여, 도장 시 목재단면에 약 2㎝정도 침투된다. 하지만 이렇게 얇은 침투두께에도 불구하고, 특히 야외에 오랜 기간 동안 노출되었을 경우 목재에 높은 방충성능을 주는 것으로 알려져 있다.

 

방화처리 (Fire retardant treated)

방화 처리된 목재는 높은 온도에서도 안정되게 유지할 수 있는 방염화학물질은 이용하다. 방염처리의 경우 목재방부재와 같이 가압식 처리도 가능하고, 표면에 도포를 함으로서 효과를 얻을 수도 있다. 두 가지 어떤 경우라도 방염처리는 목재표면에 화염이 번지는 것을 막아주는 물리적인 보호막을 형성한다. 처리된 목재는 산화되지 않으며, 잘 처리된 목재의 경우 화염의 열을 막아주는 막을 전체적으로 형성하여, 화염이 확산되는 것을 막아주게 된다. 현재 이러한 방염처리제는 가압 방부식을 사용하는 제품군으로 "FirePro", "Burnblock" 'Woodsafe, Dricon', 'D-Blaze,' 그리고'Pyro-Guard' 제품군들이 있으며, “PinkWood”“nexgen”과 같은 공장에서 코팅을 하는 몇 개 제품이 알려져 있다. 현장에서 바로 적용할 수 있는 몇몇 제품들과 브롬계열의 목재방염제의 경우는 안전상의 문제와 균일하게 도포되는 냐는 측면에서 문제점이 제기되고 있다. 이중 일부 제품은 외부기후에 노출되는 목재에 사용될 수 있다.

호주에서 유일하게 상업적으로 이용되던 'NexGen'. 'Guardian'과 같은 calcium formate제재의 약품들은 한때 강력한 목재성질개질제로 사용되었으나, 2010년부터 알려지지 않은 이유로 판매가 중지되었다.

 

유성방부제 (Oil-borne preservatives)

유성방부제에는 펜타클로로페놀(pentachlorophenol ("penta")) 과 크레오소트(creosote.)가있다. 하지만 이 제품군들은 매우 심한 석유냄새를 내기 때문에 소비자용으로는 사용되지 않는다. 하지만 방부성능은 매우 뛰어나, 유성방부제로 처리한 목재의 경우 40년이 지나도 썩지 않고 잘 사용될 수 있다.

 

크레오소트 (Coal-tar creosote)

크레오소트는 150년부터 사용된 최초의 목재보호재로 현재까지도 오랜 내구연한이 필요한 산업용재의 경우 널리 사용된다. 크레오소트는 타르를 기반으로 하는 유성목재방부제로 전봇대나 철도침목에 주로 사용되고 있다. 원래 크레오소트는 목재에서 추출한 물질로 처리하던 천연벙부처리제였으나 현재는 주로 코울타르에서 정제하여 제조한 성분을 사용하고 있다. 크레오소트는 유독물로 분류되어 일반인에게 판매되고 있지는 못하다.

 

아마인유 (Linseed oil)

최근 들어 호주나 뉴질랜드에느 아마인유와 용제 그리고 방수제(발수제)에 방부처리약제를 혼합하여 목재를 보호 처리하는 방법이 개발되어 있다. 이런 종류의 처리는 목재표면에서부터 5mm 정도만 침투되게 되어 목재의 안쪽까지는 처리가 안 되는 단점이 있다. 하지만 경제성 부분에서는 CCALOSP처리보다는 매우 경제적이다. 이런 정류의 제품을 재조하는 기업들에서는 처리약제에 파란색이나 붉은색의 염료를 혼합하여 사용하는 경우가 있는 데, 이는 처리된 목재를 구분하기 쉽게 하기 위한 것이다.

 

기타 에멀젼 (Other emulsions)

Light organic solvent preservatives (LOSP)

이 종류의 목재처리제들은 화이트스프릿이나 백등유 같은 경유를 용제로 사용하여 목재방부약제를 목재속에 침투시켜주는 약품들이다. permethrin, bifenthrin 이나 deltamethrin 합성 Pyrethroids계 약제들은 살충제로 많이 사용되어 왔다. 호주나 뉴질랜드의 경우 Permethrin은 살충제로, Propaconazole Tebuconazole은 살균제로 주로 사용되고 있다. 이런 약제들은 중금속을 함유하고 있지 않기 때문에 환경적으로는 더 뛰어나다고 할 수 있다.

유럽에서 휘발성 유기화합물에 대하 규제가 강화됨에 따라 LOSPs 제품군의 경우 휘발성 유기화합물의 성분을 낮추기 위한 여러 과정으로 인해 생산원가와 처리시간이 길어져 제품 처리에 약점으로 다가오고 있다. 최근에는 이런 약제를 물에 용해하여 사용하고자 하는 시도도 계속되고 있다. 하지만 이런 처리의 경우 휘발성 유기화합물의 함유량은 획기적으로 감소 시키는 것은 가능하지만 제품의 성능측면에서는 아직 완벽하지 못하다는 단점이 있다.

에폭시 (Epoxy)

여러 종류의 에폭시 수지가 아세톤이나 MEK와 같은 용제에 희석되어 목재방부나 목재를 보호하기 위해서 사용된다.

 

신기술

아세틸화 기술 (Wood acetylation)

목재를 세포단위에서 화학적으로 변형시켜 목재의 성능을 향상시키는 방법이 최근 많이 등장하고 있다. 다양한 화학적 처리방법 등이 개발되어 발표되었으며, 대부분 무수물을 이용하는 방법들이다. 이중 아세트산 무수물을 이용하는 방법이 가장 많이 연구되었다.

어떤 물질의 물리적인 성질은 그것의 화학적 구성의 영향을 많이 받는다. 목재 내에는 자유 하이드록실이라고 불리는 화학물질의 결합체가 풍부하게 존재하는데, 이 하드드록실이 그들이 노출된 환경에 따라 수분을 흡수하기도 하고 배출하기도 한다. 이러한 현상이 목재의 수축과 팽창에 주로 관여되는 요소들이다, 또한 목재내의 효소들에 의한 목재유기물의 소화현상이 이 화학물 내에서 이루어지는데 이것이 목재부후를 일으키는 주요 요소라고 생각되고 있다.

아세틸화 기술은 이 하이드록시기를 아세틸기로 바꾸는 기술을 말한다. 이는 목재 내에서 아세트 알데히드를 화학적으로 처리함으로써 이루어진다. 이런 변환이 일어나면 목재가 물을 흡수하는 양이 급격히 줄어 들게 되어 목재의 치수안정성이 향상되고, 부패되지 않으며, 내구성이 급격히 향상되게 되는 것이다. 일반적으로 천연적인 목재에서도 아세트산을 침엽수의 경우 0.5-1.5%를 함유하고 있으며, 좀 더 강한 활엽수의 경우 2에서 4.5%까지 함유하고 있다. 아세틸화 된 목재는 페인트나 투명코팅 처리를 하면 보다 안정적인 효과를 볼 수 있으며, 기존의 목재 방부제들이 가지고 있는 문제점을 발생시키지 않으면서도 목재방부의 효과를 얻을 수 있다.

이 기술은 1928년 독일에서 처음 개발되었으며. 1940년까지는 실험실 수준에서 여러 수종에 적용을 해보는 테스트가 진행되었다. 그 이후로도 관련 분야에 대해 수많은 연구가 이루어지고 있으나, 아직 상업화 단계까지는 이르지 못하고 있다.

오스트리아, 러시아 등에서 관련된 연구가 진행되고 이에 대한 특허를 취득한 경우도 많았지만 비용효율적인 측면에서 아직 경제적인 상품으로 출시되고 있지는 못하고 있다. 하지만 최근 들어 영국소재 기업인 Titan wood에서 네덜란드에 공장을 세우고 “Accoya”라는 브랜드로 제품을 출시하고 있으며, 이미 국내에도 소개되어 있다.

 

천연 방부제 (Natural preservatives)

구리 판재 (Copper plating)

구리 판을 선박 선체의 목재부분 같은 부후에 취약한 부분에 덮은 방법을 Copper plating이라고 한다. 구리는 원래 곰팡이나 해충 그리고 흰개미 같은 전통적인 목재에 피해를 입히는 것들 뿐만 아니라 바다를 항해하는 선박에 발생하는 수중생물로부터 목재를 효과적으로 보호하기 위해서 사용되어온 방법이다.

 

천연 방부목

나무자체가 부후나 썩음 그리고 해충으로부터 저항성이 있는 나무들이 있다. 대부분의 경우 이런 나무는 자체적으로 높은 함량의 화학물질을 함유하고 있는데, 이런 함유물은 대부분 폴리페놀계통의 성분들이다. 이런 방부성능을 가진 화학물질들은 주로 심재에 분포하는데 이는 이런 화학물질들이 변재에서 생성되어 심재로 이동하여 축적되기 때문이다. 이런 나무에는 Huon pine (Lagarostrobos franklinii), merbau (Intsia bijuga), ironbark (Eucalyptus spp.), tōtara (Podocarpus totara), puriri (Vitex lucens), kauri (Agathis australis), 그리고 다수의 cypresses, s coast redwood (Sequoia sempervirens) western red cedar (Thuja plicata) 등이 있다. 하지만 불행히도 이런 나무들의 목재는 상업적으로 건축에 사용되기 에는 너무 비싼 경우가 많다. 일례로 Huon Pine의 경우 그 방부성능으로 인해 19세기 선박을 만드는데 많이 사용되었으나, 이로 인해 너무 많이 벌채되었고, 반면 이 나무의 성장은 매우 느리기 때문에 그 가치가 매우 높아지게 되었다. 하지만 이 나무는 뛰어난 방부성능으로 인해 아직도 그 높은 가치를 유지하고 있다.

멀바우는 주로 데크재에 사용되는 목재로 그 내구연한이 매우 길어 사랑받고 있는 목재이지만 역시 남벌로 인해 일반적인 건축재료로 사용되기에는 너무 양이 적은 경우가 많다.

유칼립투스는 공급이 가능한 지역에서는 매우 좋은 수종이다. 주로 천연림에서 수확되지만 요즘에는 인공조림에 의해서도 많이 공급되고 있다. 이 나무 역시 부후균과 흰개미에 강한 저항력을 가지고 있다.

적삼목 (Eastern red cedar (Juniperus virginiana)과 아까시나무(and black locust (Robinia pseudoacacia)의 경우 미국 동부와 동유럽지역에서 울타리나 철도의 침목으로 많이 사용되어 왔다. 해안지역에서 자라는 Redwood의 경우 미국의 서부지역에서 같은 용도로 많이

Tōtara puriri 목재의 경우 뉴질랜드에서 식민지시절부터 널리 사용되어온 제품이다. 이 목재의 내구성은 매우 뛰어나 식민지 시절에 설치되었던 제품들이 아직 까지도 그대로 사용되고 있는 경우도 있다. 또한 이 나무들은 카누를 제조하는데에 사용될 정도로 물에도 강한 것으로 알려져 있다. 하지만 현재에 와서는 너무 희귀한 목재가 되어버려 아주 고급적인 건축이나 조경 프로젝트에만 사용되고 있다. 아가티스 역시 선체나 보트의 데크에 사용될 수 있는 뛰어난 목재이다. 하지만 현재에 와서는 너무 귀한 목재가 되어(3,000년이 된 목재가 아직도 유통되고 있음) 늪지에서 채취된 목재의 경우 목공예나 가구제작자들에게 많은 사랑을 받고 있다.

천연방부목재의 경우 부후나 해충을 견디는 힘은 심재에만 존재하고 변재에는 그런 성질을 갖지 않는 것이 일반적인 현상이다. 따라서 모든 수종의 변재의 경우는 방부, 방충성능을 가지고 있지 못하다.

 

텅 오일 (Tung oil)

텅오일은 수백년전부터 목재로 만든 선박을 보호하기 위해 중국에서 사용되어진 목재보호제이다. 이 오일을 처리하면 목재에 약 5mm정도 침투하여 그 곳에 수분으로부터 목재를 보호하는 막을 형성한다. 이 처리법은 외부목재와 땅에 직접 닿은 목재에 까지 사용할 수는 있으나 막이 매우 얇아 가압방부처리보다는 효과적인면에서는 덜하디.

 

열처리, 탄화목 (Heat treatments)

일반적으로 목재를 더 오래 사용하기 위해 건조처리를 하는 것처럼, 목재에 열처리를 하는 것은 목재의 내구성을 더 크게 해준다. 일정한 온도 하에서 목재에 열을 가하게 되면 목재 섬유가 목재 부후균이나 해충들에게 섭식될 수 없게 만들어 주어 방부기능도 하게 된다.

열처리는 또한 목재의 물리적 성질을 개선시켜 주기도 하는데 특히 수분에 의한 영향을 상당히 줄여주기도 한다. 이러한 개선은 주로 평형함수량이 낮아지고, 수분에 의한 변형이 적어지며, 목재의 열화를 막아주는 것이 그에 해당한다. 따라서 열처리 목재의 경우 물에 접촉이 많은 지역에도 사용이 가능하다는 장점이 있다.

열처리 방법에는 현재 4가지의 종류가 있다. 미국에서 개발된 Westwood와 프랑스에서 개발된 Retiwood. 그리고 핀란드의 VTT에 의해 개발된 Thermowood, 마지막으로 네델란드에서 개발된 platowood등이 그것이다. 이러한 처리법은 약간씩 다르긴 하지만 180 °C 에서 230 °까지의 온도에서 24시간에서 48시간 동안 가열로에 넣어 질소와 수증기를 이용하여 가압 열처리를 하는 과정을 통해 제조된다. 이런 처리과정을 통헤 목재들은 내구성 증대, 치수 안정성과 물리적 성질의 증가되지만, 목재의 색깔이 진한색으로 변하게 된다. 또한 이러한 처리로 인해 물리적인 특성 역시 약간 변화게 가져오게 된다. 열처리된 목재는 주로 클래딩, 싸이딩, 바닥재 및 가구 및 창호재에 사용된다.

상기의 열처리와는 다름 개념이지만 목재 팔레트로 인한 목재병해충의 이전을 막기위해 포재 포장재에 대한 열처리가 있는 데 이는 목재를 30분 동안 56 °C에서 처리하여 HT stamp처리를 하는 것을 말한다.

 

진흙처리법 (Mud treatment)

일반 목재와 대나무의 경우 진흙에 묻어 처리하면 해충과 부패로부터 보호될 수 있다. 이 처리법은 베트남에서 목재구조로 주택을 지을 때 주로 사용하였다. 또한 대나무로 만든 지붕재의 경우 대나무와 진흙 그리고 볏집을 섞어서 지붕과 벽체로 사용하기도 하였다. 일반적으로 목재는 토양과 접하게 되면 부후의 속도가 증가하게 되는 것이 일반적이지만, 베트남에 있는 알부 점토의 경우, 목재를 해충이나 부패에 저항하는 힘을 길려주게 하는 것이다.

또한 목재는 특정한 온도와 습도조건에서 박테리아에 의한 부패가 급격히 진행되므로 수분으로 포화되어 있는 진흙은 목재의 내부의 부패범위 습도를 넘어서기 때문에 부패의 진행을 늦출수도 있다.


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Posted by 우드케어 목재 스테인 우드스테인 나무꾼69