목재 방부법

왜 배우는가: 목재 방부처리는 옥외·습윤 환경에서 목재의 부패와 흰개미 같은 생물 피해를 막아 구조재와 마감재의 수명을 결정한다. 1교시 용어 문제와 4교시 논술 문제로 반복해 출제되어, 처리 방법의 분류와 원리를 답안 구조로 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제116회 4교시 1번, 제115회 1교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

목재 방부법은 균·곤충 등 생물에 의한 목재의 부패와 열화를 막기 위해 방부제를 목재에 주입하거나 도포하는 처리법이다.

• 방부처리, 방부제, 가압주입법, 상압(무가압) 처리법, 도포법, 침지법, 목재 부패균, 보존제 침투성

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 나무가 썩지 않도록 약을 넣어 두는 일이다. 목재는 습기와 산소, 적정 온도에서 부패균이 활동하여 섬유질을 분해하고 강도를 잃는다. 방부법은 이 조건 중 하나 이상을 차단하거나 균을 죽이는 약제를 목재 내부에 남기는 방법이다.

정식으로는 방부제를 목재 내부에 침투시켜 부패균과 해충의 생육을 억제하는 처리 공정을 말한다. 처리 방식은 압력과 진공을 이용하는 가압주입법과, 압력 없이 목재 표면에서 약제를 흡수시키는 상압(무가압) 처리법으로 크게 나뉜다.

상압 처리법은 약제를 바르거나 뿌리는 도포법, 약액에 담그는 침지법, 일정 시간 담가 두는 침적법, 뜨거운 약액과 찬 약액을 번갈아 쓰는 온냉욕법 등으로 나뉜다. 위키백과 원문에서도 상압 처리는 도포·분무, 침지, 담금, 고온·저온욕 등의 방법으로 구분된다.

가압주입법은 밀폐된 원통형 용기에 목재를 넣고 압력이나 진공을 가해 약액을 깊고 고르게 주입하는 방법이다. 약제 주입량과 침투 깊이를 조절할 수 있어 대규모 생산에 적합하다. 다만 설비비와 에너지 비용이 크다.

보존제는 목재에 주입해 방부 효과를 내는 약제다. 크롬·구리·비소계(CCA), 구리·알킬암모늄계(ACQ), 구리·아졸계(CuAz), 붕소계(Borate) 등이 있다. 붕소계는 독성이 낮지만 반복된 빗물 노출에 씻겨 나갈 수 있어 지속적으로 물에 닿는 곳에는 쓰지 않는다.

핵심 용어

• 방부제 주입량(보유량): 목재 단위 체적당 흡수된 약제의 양이다.
• 침투 깊이: 약제가 목재 내부로 들어간 깊이로, 심재의 방부 성능을 좌우한다.
• 목재의 투과성: 수종과 함수 상태에 따라 약제 주입의 난이도가 달라진다.

3. 등장 배경과 필요성

목재는 가볍고 가공이 쉬워 건축 구조재와 외부 마감재로 널리 쓰인다. 그러나 습윤한 환경에서는 부패균과 흰개미, 천공성 해충에 쉽게 손상된다. 처리하지 않은 목재를 옥외나 지중에 쓰면 몇 년 안에 강도가 떨어진다.

이 때문에 목재를 장기간 쓰기 위해 방부법이 발달했다. 초기에는 크레오소트 같은 유성 방부제를 상압으로 도포하는 방식이 주로 쓰였다. 이후 가압 설비가 보급되면서 깊은 침투와 고른 흡수를 얻는 가압주입법이 표준이 되었다.

최근에는 환경과 인체 안전 문제로 중금속계 약제 사용이 제한되고 있다. 이에 따라 구리계 약제, 붕소계, 천연 추출물 등 저독성 방부법이 연구되고 있다. 목재 가공 단계에서 방부처리를 미리 해 두면 현장 절단면의 보수 작업이 함께 필요하다는 점도 실무의 제약으로 남는다.

4. 구성요소·원리·절차

목재 방부법은 크게 가압주입법과 상압처리법으로 나뉜다. 가압주입법은 밀폐된 원통형 압력용기에서 감압과 가압을 반복해 방부액을 목재 내부까지 깊게 주입하는 방법이다. 상압처리법은 압력 없이 도포·침지·침적 등으로 표면에서 내부로 약제를 확산시키는 방법이다. 두 방법의 차이는 약제가 목재 속으로 들어가는 깊이와 균일성에 있다.

가압주입법은 약제 침투가 깊고 균일해 내구성이 가장 오래 간다. 상압처리법은 현장에서 쉽게 적용할 수 있지만 표층 보호에 머문다는 한계가 있다. 상압처리에는 도포, 침지, 열·냉욕, 표면탄화, 구멍 주입, 수액치환 등 여러 방법이 포함된다.

가압주입법의 절차는 다음과 같다.

• 목재를 대차(buggy)에 실어 밀폐 원통형 압력용기에 넣는다.
• 용기를 감압해 목재 내부의 공기와 수분을 뺀다.
• 방부액을 용기에 주입한다.
• 용기를 가압해 방부액을 목재 속으로 밀어 넣는다. 필요하면 고온을 함께 준다.
• 감압해 과잉 약액을 회수하고, 처리 후 목재를 건조하거나 방치해 고정시킨다.

상압처리법의 절차는 처리 전 목재 함수율을 낮추고, 약제를 도포하거나 침지한 뒤 일정 시간 방치해 확산시키는 순서다. 함수율이 높으면 약제가 잘 스며들지 않으므로 건조 후 처리한다.

원리 측면에서 방부제는 목재를 부패시키는 균의 활동을 막는다. 목재 부패는 균이 분비하는 효소가 섬유질을 분해해 일어난다. 방부제는 이 효소작용과 균의 생장을 억제하거나 독성으로 죽인다. 따라서 방부 효과는 약제가 목재 내부 어디까지 도달하고 얼마나 남아 있는지에 달려 있다. 이를 약제 침투도와 약제 잔류량(보유량) 으로 본다.

목재 방부 처리에서 가장 중요한 조건은 목재의 함수율이다. 함수율이 높은 목재는 약제 흡수가 나빠 가압주입이 어렵다. 그래서 처리 전 건조를 거친다. 목재를 건조하면 균이 활동하기 어려운 조건도 만들어진다.

5. 관련 법령·기준·표준

목재 방부제는 용도와 구조에 따라 여러 계열로 나뉜다. 대표 계열과 대상은 아래와 같다.

수용성 약제는 물에 녹아 목재 속에 고정되고, 유용성 약제는 유기용제에 녹아 표면 처리에 쓴다. 붕소계 약제는 반복적인 빗물 노출 시 일부가 유출되므로 직접 물에 닿는 곳에는 방수 마감을 함께 해야 한다.

가압주입 약제 침투 기준은 목재 종류와 사용 환경에 따라 다름

관련 법령으로 「목재의 지속가능한 이용에 관한 법률」 시행령 제19조의4는 방부목재를 목재제품으로 규정하고, 규격·품질 기준을 고시하고 검사 대상으로 정한다. 이 법의 적용을 받는 방부목재는 규격과 품질 검사를 받는다. 방부목재 자체의 약제 보유량 기준 수치는 해당 고시의 원문을 따른다.

식물방역법 시행규칙 제18조의2는 수입 목재포장재의 소독처리 기준을 정한다. 열처리나 메틸브로마이드 훈증처리 같은 방법이 있으며, 소독처리 마크와 나무껍질 제거를 수입요건으로 둔다.

건축 목재의 방부 처리 관련 기준은 한국산업표준(KS)과 건설 표준시방서의 목재공사 항목을 따른다.

6. 유형과 비교

목재 방부법은 약제를 목재에 넣는 방식과 침투 깊이, 설비 규모에 따라 나뉜다. 크게 상압법(비가압 처리)과 가압법(압력 주입)으로 구분하고, 상압법 안에서 도포·침지·온냉욕 등 세부 방법이 나뉜다. 상압법은 설비가 간단하고 현장 적용이 쉬운 대신 침투가 얕다.

• 상압법: 도포법, 침지법, 온냉욕법, 표면탄화법 등 약액을 대기압에서 목재에 접촉시키는 방법
• 가압법: 밀폐된 원통(압력용기) 안에서 가압 또는 감압으로 약액을 주입하는 방법
• 확산법·수액치환법: 생목 상태에서 약제를 확산 또는 수액과 치환시키는 방법

표 1. 상압법과 가압법의 비교