방부 및 방염처리 목재
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목재는 적절한 표면보호와 내구성을 얻기 위해 방부 및 방부처리를 하여 부후 및 곤충의 침해, 화재 등으로부터 보호되어야 할 필요가 있다. 토양과 접하는 곳에 사용되는 목재의 경우 방부처리를 통해 목재의 내구성을 10배정도 증가시킬수 있다. 목재는 적절한 표면보호와 내용년수를 위해 특수한 방부처리를 필요로 하게 되는 실외용으로 목재가 많이 사용되고 있다. 이러한 환경조건에 사용될 목재는 부후, 곤충의 침해 및 화재 등으로부터 보호되어야 할 필요가 있다. 토양과의 접촉면에 쓰이는 목재나 실외에 노출되는 갑판(deck), 울타리, 가구, 지붕 및 해양구조물에 쓰이는 목재를 그 대표적인 예로 들 수가 있다. 아래의 표에서는 방부제로 적절히 처리한 목재를 토양과의 접촉면에 사용하게 되면 내구성이 없는 목재에 비하여 내용년수가 손쉽게 10배 이상 연장될 수 있음을 보여주고 있다
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1. 방부처리 목재
공업규격이나 최신의 연방 규정에 의거한 일반적인 가압법으로 처리해 준 목재를 규격이 정하는 바대로 적절히 설치하고 사용만 한다면 오랫동안 보호기능을 발휘하게 될 것이다.
붓칠, 분무, 침지법 등과 같은 비가압법으로 처리한 경우 대개 방부제가 목재의 표층에만 소량 침투하여 외층에만 얇은 보호층을 형성하게 되므로 결국 토양이나 물과 접촉하는 장소에서의 사용시에는 오래 견디지 못하게 될 것이다. 그러나 표면에만 방부제가 처리되어 있는 목재는 외장용 목공제품, 울타리 및 비늘판과 같이 부후의 위험성이 적은 지상부에서 사용할 때에는 유용한 효과를 발휘하게 될 것이다.
1) 방부제의 종류
오늘날 일반적으로 사용되고 있는 방부제는 다음과 같이 세 가지로 나뉜다.
수용성 방부제 : 주거용, 상업용, 수상용, 농업용, 옥외용, 산업용 등 가장 광범위하게 사용되는 종류이다.
유용성 방부제 : 펜타 클로르 페놀계의 방부제로 산업용과 전주같은 곳에 사용된다.
크레오소트계 방부제 : 크레오소트나 크레오소트와 콜타르의 혼합물에 의한 방부제로 철도 침목, 전주, 파일 등에 사용된다.
대부분의 주거용 상업용 및 수상 건축물의 경우 수용성 방부제가 사용된다.
이러한 방부제들은 청결하고 무취이고 도장이 가능하다. 또한 충진제 없이 내부 외부 모든 곳에서의 사용이 가능하다. 가장 일반적인 수용성 방부제로 CCA라 표기되는 크롬화 동 비산염(Chromated Copper Arsenate)이 사용된다. 이밖에 ACA, ACC, CZC 등의 방부제가 주로 사용된다.
현재까지 보고된 바로는 이러한 방부처리 목재는 수명에 있어서도 일반 각재보다 더욱 오래 지속하는 것으로 나타났다. 이와 같은 방부처리 목재는 주로 외부에 사용되는 기초, 발코니, 담장, 옥외 조경물 등 다양한 곳에 사용되고 있다.
유용성 및 크레오소트계 방부제
유상 방부제 및 비휘발성 기름에 혼합되어 있는 유기용매 용액으로 처리된 목재는 표면에 기름 성분이 남게되어 짙은 색을 띠게 된다. 크레오소트 용액은 강한 냄새를 풍기게 된다. 이러한 종류의 방부제는 부후, 곤충의 침해 또는 해양 천공충류의 침해가 우려되는 곳 및 긴 내용년수가 필요로 하는 곳에 주로 사용되고 있다. 예를 들면 철도 침목, 교량건설, 전주, 말뚝 등이 여기에 해당되는데 사람들과의 직접적인 접촉이 예상되는 곳에는 사용하지 않는 것이 바람직하다.
수용성 방부제
수용성 방부제로 처리된 목재는 목재 소매상에서 일반적으로 시판되고 있으므로 구입해 사용할 수가 있다. 이들은 대개 깨끗하고 바로 페인트 도장을 할 수 있는 표면상태(특히 CCA로 가압처리한 제품)를 나타내고 있는데 녹색이나 갈색조의 외관을 지니는 것이 특징으로 되어 있다. 수용성 방부제는 처리공정 중에 목재와 반응하여 물에 녹지 않는 형태로 바뀌게 된다. 크롬을 지니는 수용성 방부제는 자외선에 의한 목재의 열화를 방지할 수 있는 기능을 지니고 있으므로 풍화과정에 영향을 미치는 매우 중요한 인자로 작용하게 된다. 수용성 방부제를 구입하여 사용할 때에는 용도, 처리법, 쓰다 남은 약제의 처분 등 반드시 소비자가 지켜야할 때에는 용도, 처리법, 쓰다 남은 약제의 처분 등 반드시 소비자가 지켜야 할 준수사항을 숙지해 두어야 한다.
2) 방부목재 사용시 연결철물
방부처리 목재를 사용할 경우 그 접합을 위한 철물을 선택할 때 신중히 고려해야 한다.
방부처리 목재는 수 십 년을 지속할 수 있어 연결철물은 그 만큼 혹은 그보다 오랜 내구성을 지녀야 한다. 일반적인 탄소강 못과 연결철물은 습기에 접하면 쉽게 부식되어 그 기능을 상실한다. 따라서, 방부처리 목재를 시공할 경우 못과 철물은 아연도금 되거나, 스테인레스 스틸제라야 한다. 또한 장선받이쇠, 앵커볼트 같은 연결 철물도 아연도금 되어야 한다. 오랜 시간동안 내구성을 발휘해야 하는 구조체에 방부 처리목재를 사용할 경우 스테인레스 스틸이나 실리콘 도장 청동제 연결철물을 사용하도록 권장하고 있다. 또한 데크의 널재를 장선에 부착하거나, 펜스, 혹은 못을 사용하는 것이 외관상 좋지 않는 곳에는 방부처리 목재용 접착제를 사용하는 것이 좋다.
3) 방부처리 목재의 도장 방부처리 목재는 일반적인 제재목과 마찬가지로 스테인 혹은 유색도료로 도장될 수 있다. 도장되기 전의 방부처리 목재는 반드시 건조되어야 한다. 데크, 발코니, 난간과 같은 수평 부재는 직사광선에 과다하게 노출되므로 퇴색이나 풍화를 방지하기 위해 적절하게 도장처리 되어야 한다. 양질의 투명 스테인은 목재내부로 침잠하여 효과적으로 도장될 수 있다. 이러한 도료는 도막이 벗겨지거나 갈라지지 않는 우수한 것이어야 한다. 이러한 스테인은 투명하기 때문에 방부제의 녹색을 그대로 보여줄 수 있다. 만약 목재를 현장에서 방부처리할 경우 재건조해야 하고, 그렇지 않으면 스테인 도장을 하기 위해 약 두 달간의 건조기간이 요구된다. 방부 목재의 효과적인 도장은 아크릴계 라텍스 도료로 2회 이상 도장하도록 권장되고 있다. 도막 방수제를 사용할 경우 공사가 완료된 이후 목재의 표면을 마감 상태로 처리한 후 시공하도록 권장되고 있다.
4) 건축법에서의 방부 처리 목재의 사용규정
가압 방부처리 목재는 모든 건축법에서 그 사용을 규정하고 있고 중간 검사 등에 있어서 확인되고 있다. 일반적으로 건축법에서는 방부 처리목재 혹은 천연적인 내구성의 목재의 사용을 다음과 같이 규정하고 있다. 지반면에서 18인치(45cm) 이내의 목재 장선 혹은 장선이 없는 바닥판은 방부처리 목재이어야 한다. 마루밑 지반면에서 12인치(30cm) 이내의 마루보는 방부처리 목재이어야 한다. 지면에 직접 접하는 콘크리트 혹은 조적조 기초에 접하는 토대, 받침목 등은 방부처리 목재이어야 한다. 통풍이 되지 않는 밀폐된 공간 혹은 매몰되는 곳에 방부처리 목재가 사용될 경우 건축법에서는 함수율이 19% 이하 이어야 한다고 규정하고 있다.
5) 방부처리 목재의 품질관리
이러한 방부처리 목재의 균일한 품질관리를 위해 미국 방부목재협회는 방부처리목재의 기준과 그 품질 절차를 규정하는 기준을 작성 시행하고 있다. 주로 방부제의 잔류량 검사에 의해 방부 처리목재의 성능시험을 행하고 있다.
2. 방염처리 목재
일반적인 방부제 처리 이외에도 가압법으로 목재에 내화약제(Fire Retardant)를 처리하는 경우가 있다. 이들 약제의 내화작용은 매우 복잡한 화학반응에 의해 이루어지게 된다.
일반적으로 내화약제는 비연소성 가스와 수증기를 발생하게 되는 발화점보다 낮은 온도에서 작용하기 시작한다. 이들 약제는 연소 초기단계에 발생하는 가연성 가스를 희석시켜 줌으로써 연소과정을 지연시키게 된다. 이런 과정 중에 목재의 외층에 형성된 탄화층이 목재 내부로의 계속적인 열전달 및 목재 내부로부터의 계속적인 가연성 가스 방출에 대한 차단층 역할을 하게 된다. 목재는 여러 종류의 내화약제로 처리해 줄 수가 있다.
내장용과 외장용 내화약제 사이에는 본질적으로 상당한 차이가 있다. 일부 내장용 내화약제는 수분을 쉽게 흡수할 수 있으므로 도막을 형성하는 마감재료가 목재의 표면에 양호하게 부착하지 못하도록 방해 할 수가 있다.
내화처리 된 약제가 도막의 표면으로 흘러나와 결정을 형성하는 유백화(乳白化, blooming) 현상 역시 발생할 소지가 있다. 내장용으로 내화처리 된 목재를 결코 외장으로 사용해서는 안 된다.
일반적으로 외장용 목재의 내화처리에는 내장용과 다른 종류의 내화약제가 사용되고 있다. 외장용 내화처리 약제는 대개 일반적인 방법으로도 페인트 도장이 가능한 내수성의 건조한 표면을 나타내게 된다. 내화처리 된 목재는 처리 후 함수율 19%까지 인공건조해 주어야 한다.
이러한 건조 과정 중에 목재는 다소 암색화되며 건조시 목재를 잔적하기 위하여 사용한 잔목과의 접촉 부위에 현저한 재색차이를 드러내는 잔목자국이 남는 경우도 자주 있게 된다.
이와 같은 잔목 자국은 실외에 노출시켜도 사라지지 않으며 투명 착색제나 옅은 안료계 착색제를 처리해 주어도 감추어지지 않게 된다. 목재가 나타내는 목리나 재색이 내화약제 처리 후 실제 사용시에도 매우 중요시되는 경우에는 이를 해결할 수 있는 대책법이 있다. 이러한 대책법으로는 내화약제 처리 및 건조후의 목재면을 대패로 깍아주어 간단히 해결하는 방법이 있다. 이와 같이 대패질을 실시해 주게 되면 한층 더 깨끗하고 밝고 평활한 재면을 얻을 수 있게 된다.
일부 업체들은 목재나 합판의 건조시 한층 건너마다 잔목을 사용하므로써 결국 한쪽 면에는 잔목자국이 없는 제품을 생산하고 있으므로 잔목자국이 없는 면을 눈에 보이는 쪽에 사용하면 되는 경우도 있다.
내화약제로 가장 많이 처리되는 대표적인 목재로는 미국 남부소나무와 미송을 들 수가 있다. 이들 2종류의 목재는 다른 일부 수종의 목재와 마찬가지로 대개 페인트나 불투명 착색제에 대하여 양호한 부착성을 나타내지 못하기 때문에 추천된 도장 공정을 반드시 준수하여 도장해 주어야 한다.
미국 서부산 솔송나무(western hemlock)나 폰데로사 소나무도 내화약제로 처리하여 사용하고 있는데 미국 남부소나무나 미송보다도 페인트 등을 받아들일 수 있는 도장성이 어느 정도 더 양호한 것으로 알려져 있다.
내화도료는 공장에서만 도장할 수 있는 것으로 규정되어 있기 때문에 일반 소비자들은 직접 도장할 수 없게 되어있다.
3. 흰개미로부터의 보호조치
흰개미에 대한 보호조치를 취할 수 있는 가장 좋은 시기는 건물의 설계와 시공중이다. 가장 먼저 할 일은 그루터기 등의 모든 목재 부스러기와 시공전후에 건축현장의 토양에서 거푸집을 모두 제거하는 것이다. 계단은 가능한 한 주택 밑의 토양이 건조하게 유지하여 설치한다.
기초부위는 지하서식 흰개미가 침투하지 못하도록 시공되어야 하며, 토양 위의 건물 내의 목재의 숨겨진 균열을 통하여 기어올라오는 것을 예방하여야 한다. 철근 콘크리트가 최고의 기초이지만, 단위 시공벽이나 피어에 적어도 10cm의 철근 콘크리트로 덮어씌우는 것도 좋다. 주택의 구조부재는 토양과 접촉하여서는 안 된다.
지하서식 흰개미로부터 보호하는 최상의 방법은 기초 근처의 토양이나 전면슬래브 기초 아래의 토양에 흰개미 방제약제를 뿌리는 것이다. 벽의 연장이나 장식울타리, 대문 등 2차 적인 부속시설에 사용되는 목재는 좋은 방부제로 가압처리 하여야 한다. 건조재 서식 흰개미 출현지역에서, 피해를 예방하기 위해 다음 방법을 사용한다.
모든 목재, 특히 중고품은 사용 전에 신중히 검사하여 피해 입은 목재는 버린다. 모든 문, 창(특히 다락의 창), 환기용 개폐구는 20메시 이상의 금속망으로 막아주어야 한다.
건축용재에 대한 침입을 예방하기 위하여 방부처리재를 사용할 수 있다. 가정용 페인트로 코팅하면 옥외 목제품을 보호할 수 있다. 옥외 목재부재의 모든 할렬과 균열, 접합부는 페인트칠하기 전에 플라스틱 목재나 회반죽으로 채워야 한다. 기초등급 레드우드의 심재는, 특히 페인트를 칠하게 되면 대부분의 미국산 주요 수종보다 흰개미의 공격에 강하다.
글 : 윤형운
(윤형운씨는 목재정보 및 컨설팅사인 WIT컨설팅 대표이며 목재정보신문인 ‘우드코리아’ 발행인이다. 02-2238-3540)
표 미국임산물연구소의 야외시험결과
방 부 제 추정내용년수(년)
산성 동-크롬 화합물
(acid copper chromate, ACC) 42
암모니아-동-비소 화합물
(ammoniacal copper arsenate, ACA) 38
크롬-동-비소 화합물
(chromated copper arsenate, CCA) 30a
크롬-염화아연 화합물
(chromated zinc chloride, CZC) 38
콜타르 크레오소트
(coal-tar creosote) 38
유용성 펜타크로로페놀 (pentachlorophenol in oil, PCP)b 33
무 처 리 3.3