목재방부제 2
목재방부제 2
  • 김오윤 기자
  • 승인 2018.07.06 09:52
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연재 | 목재를 둘러싼 여러가지 모험 73 - 글 : (주)일림 노윤석 이사
▲ (주)일림 노윤석 이사

CCA 방부제(Chromated copper arsenate)
[나무신문 | (주)일림 노윤석 이사] CCA는 구리와 비소 등 중금속의 위해성으로 사용이 금지되기 전까지 국내 뿐만 아니라 세계적으로도 가장 많이 사용되던 목재방부제다. 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 역할도 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
구리·붕소·사이크로핵실다이아제니움디옥시-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 및 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 아닐지라도, 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 목재방부처리약제 (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, 건조시 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 재료를 고압하에서 가열하여 제조되는 약품이다. 이 제품은 가장 오래된 목재방부제 중의 하나로 19세기부터 사용되어져왔다. 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.

인-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 제품이다.

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 방염화학물질을 이용한다. 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”나 “nexgen”과 같은 공장에서 코팅을 하는 몇 개 제품이 알려져 있다. 현장에서 바로 적용할 수 있는 몇몇 제품들과 브롬계열의 목재방염제의 경우는 안전상의 문제와 균일하게 도포되느냐는 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.)가 있다. 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 천연방부처리제였으나 현재는 주로 코울타르에서 정제하여 제조한 성분을 사용하고 있다. 크레오소트는 유독물로 분류되어 일반인에게 판매되고 있지는 못하다.

아마인유(Linseed oil)
최근 들어 호주나 뉴질랜드에는 아마인유와 용제 그리고 방수제(발수제)에 방부처리약제를 혼합하여 목재를 보호 처리하는 방법이 개발되어 있다. 이런 종류의 처리는 목재표면에서부터 5㎜ 정도만 침투되게 되어 목재의 안쪽까지는 처리가 안 되는 단점이 있다. 하지만 경제성 부분에서는 CCA나 LOSP처리보다는 매우 경제적이다. 이런 정류의 제품을 제조하는 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, Propaconazole과 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.  

<다음편에 계속>

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