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2018년05월11일 14시14분
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탄화목(고열처리목재) 외장재로 각광받는 이유
고온과 증기압을 이용해 고열처리한 첨단목재기술의 집합체


근래에 목재의 고유 특성을 개선하기 위한 연구가 활발히 이루어진 가운데 주목할 만한 연구 성과가 있었다.
그 중에 하나가 목재를 마치 숯과 같이 만들되 목재가 갖고 있는 고유의 물리적 특성은 최대한 살리는 특수 고열처리 기술에 대한 것이다.

유지관리 어렵다는 목재의 고정관념과 인식들
건물의 외벽에 사용되는 소재로서는 흔히 돌, 징크, 벽돌, 금속 등 무기물이 사용되고 있다. 관리하기 쉽다는 편리성 때문이다. 친환경 소재의 으뜸으로서 목재의 장점이라면 보온 단열성과 공기정화 등의 친환경적인 기능과 아름다운 외관을 들 수 있다. 그러함에도 목재의 많은 장점들을 선호하면서도 실제 시공에서는 아웃되는 가장 큰 요인은 무엇일까? 목재의 유지관리가 어렵다는 고정 관념과 인식 때문이다.
목재가 외장재로 사용이 어려웠던 이유들은 이렇다. 첫째, 햇빛 노출에 의한 회변현상. 목재의 표면색깔이 점점 회색으로 바래지는 현상인데, 목재 내부의 ‘니그닌’이라는 성분 때문다. 외국의 경우에는 이러한 회변 현상을 그대로 인정하고 세월과 역사로서 소중하게 보존하는 개념으로 받아들이기도 하고, 자연적인 회변 색상을 즐기는 디자이너와 건축주 분들이 늘어나고 있다. 그러나 처음의 목재 색상을 유지하시길 원한다면 외부 목재 관리시스템, 즉 샌딩과 오일작업을 통하여 회복이 가능하다. 둘째, 목재의 변형. 습기와 건조에 의한 수축, 팽창, 뒤틀림으로 인한 선이 흔들리거나 못이 빠진다거나 심지어는 떨어지기도 한다. 셋째, 습기에 의한 변질. 곤충이나 미생물에 의한 부패 속도가 빠르기 때문에 여타 재료에 비해 내구성이 현저히 떨어진다고 할 수 있다. 

대안으로 사용되었던 ‘방부목’ 하지만 이제부터는 ‘탄화목’시대다
물론 티이크( 남양재 특수원목의 일종)나 주목처럼 수십년, 수백년을 끄떡없이 버티는 목재도 있지만 이들은 너무 비싸고 귀하며, 대부분의 목재는 라이프 사이클이 불과 수년에 불과하다. 따라서 이를 극복하고자 그동안 천연 목재에 화학 방부재를 주입하여 내구성을 강제적으로 늘리는 ‘방부목’이 널리 사용되었다. 그러나 방부목은 이에 사용되는 중금속 재질의 독극물들이 빗물에 녹아서 토양을 오염시키거나, 이를 흡수한 곡물 등에 의해 인체에 축적되어 새로운 환경 재앙으로 인식 되었다.
그러나 이제는 점검이 필요한 시점이다. 이러한 목재의 고질적인 단점을 물리, 화학적으로 보완하고 관리를 개선시킨 제품이 ‘탄화목’이다. 탄화목이란 180°C-212°C 의 고온과 증기압을 이용하여 고열처리한 목재를 말한다. 목재의 수종과 두께, 초기 수분함량 등을 충분히 고려하여 탄화하는데 모두 48~96시간이 소요된다. 목재의 변형에 가장 큰 요인인 목재 세포내의 수산기(OH)와 부패의 요인인 당분과 지방을 고열로 태워버리되, 목재 고유의 물리적 성질은 최소한 90% 이상 유지하여 건축 구조재로 사용하여도 손색없는 물성을 유지하는 것이 탄화목 기술의 가장 중요한 요체이다. 탄화목의 등급에 있어서 WTDCA (World Timber Deck & Cladding Association)의 룰에 따르면, Class D 등급은 최소 25년의 내구성을 보장하며 Class C 등급은 15년을 보장한다. 목재의 발화온도(섭씨 200도)이상의 온도에서 열처리한 Class D 탄화목은 아직까지 선진 몇 나라만이 보유한 첨단의 목재 기술로 인식되고 있다. 

KD 탄화목의 특징(KD우드테크의 제품 중심으로)
KD 탄화목의 특징은 첫째, 100% natural. 어떠한 화학물질도 사용하지 않고 만들어진다. 천연원목을 단지 고열에 탄화 처리하여 만든다. 둘째, It is ecological. 자연에서 얻어지는 천연목재는 인간과 모든 생명체에 무해하다. 천연목재를 사용하는 것은 건강과 지속적인 재활용 면에서 친환경적인 선택이다. KD 탄화목에 사용된 목재들은 조림에 의해 재배된 산림에서 얻어진다. 셋째, It is durable. 어떤 날씨 조건에서도 KD 탄화목은 내구성을 지닌다. 일반적인 건조목보다 더욱 오랜 기간 견딜 수 있으며 부패와 곰팡이의 성장을 방지한다. 기본적으로 최소 15~25년의 내구성을 지닌다. 넷째, It is stable. KD 탄화목은 일반목재가 갖고 있는 휘어지거나 변형되는 성질을 90% 이상 개선하였다. 기후변화에 따라 변형으로 반복하는 일반목재와는 차별화 되는 특성이다. 다섯째, It is homogeneous. KD 탄화목은 고열처리의 결과로 비교적 장시간 균일한 색상을 유지한다. 컬러 유지를 위해 착색 스테인 오일 작업이 단기적으로 반복되는 일반 목재와는 다르다. 여섯째, It is isolated. KD 탄화목은 일반목재에 비해 25% 이상의 단열 및 흡음 효과를 나타낸다. 일곱째, It is safe. KD 탄화목은 고열 처리시 형성된 탄소막에 의해 내화성이 30% 증대된다.

KD 탄화목의 제조공정
목재는 50%의 셀룰로오스, 23%의 헤미셀룰로오스, 20%의 리그닌(접착당분)과 7%의 다른 추출물질로 구성되어 있다. 탄화처리의 주요 아이디어는 목재로부터 수지, 기타 화학물질 및 습기(수산기)를 제거하는 것이다. 이러한 탄화 과정을 통해 ‘KD 탄화목’은 목재의 수분흡수 성질을 감소시켜 치수 안정성을 향상시키고, 부후의 원인을 제거하여 라이프 싸이클을 높여주고, 회변을 지연시켜 목재의 아름다움을 오랫동안 유지하도록 한다. 목재 내에는 두 가지의 물이 존재하는데 목재 세포벽에 결합하여 존재하는 결합수인 수산기(-OH)와 수산기에 유인되어 자유롭게 세포벽을 넘나드는 자유수인 물(H2O)이 있다. KD 탄화목은 목재 세포내 물을 제거하여 만들어진다. 첫 번째 단계는 약 3일간에 걸쳐서 일반적인 강제 건조 방식을 통해 목재 속의 자유수(H2O)를 증발시키는 과정이다. 두 번째는 고열로 목재를 가열하여 세포벽에 있는 결합수(-OH)를 제거하는 과정이다.
이에 소요되는 시간은 약 6시간 정도이며, 특히 목재의 발화점을 능가하는 섭씨 212도 이상의 온도에서 이루어지는 고열처리기술은 Class “D” 등급으로 분류되는 KD 탄화목의 첨단 노하우다. 마지막 과정은 목재를 안정화 냉각시키는 공정으로 상응한 기온에 18시간 이상의 두어 숙성되도록 만드는 과정이다. 이러한 결과는 셀룰로오스는 아주 단단하게 결정화 되며, 이는 목재의 내구력을 증진시키고, 헤미셀루로오스는 푸르부랄 오일과 카르복실산으로 전환되며 ph값은 낮아진다. 셀루로오스와 헤미셀룰로오스를 접착하는 리그닌은 카라멜화 되어 자외선에 의해 회변되는 것을 방지하고, 유기물질의 제거는 부후균의 번식을 억제하여 목재의 사용수명을 대폭 증가시킨다. 가장 중요한 결과는 결합수(-OH)의 제거로 치수변화가 90% 이상 개선되었다는 점이다. 

KD 탄화목의 주요 수종

㈜케이디우드테크가 생산하는 탄화목은 탄화 과정에서 어떠한 화학물질도 첨가하거나 사용하지 않는다. 모든 목재는 탄화가 가능하지만 KD 탄화목이 일반적으로 제공하는 수종은 물푸레나무(ASH), 참나무(OAK), 소나무(PINE), 가문비나무(Spruce), 아프리카 티크(IROKO)다. http://www.kdwoodtech.com


자료제공
*㈜케이디우드테크 전시장 : T. 02-3401-5525 / 서울 송파구 오금동 33-5 
*대구 남구 봉덕동 712-1  케이디우드테크 전시장  / 1577-0632

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