목재방부제 알고 사용하자

글ㆍ사진/이동흡(임업연구원 목재가공과, 농학박사)
2.국가별 방부처리 목재 생산량(국민 1,000명당 사용량/m3) 내부 부후로 붕괴된 전통 그네 들보의 단면(시공 7년후) 1.폐목침목으로 축조한 주거시설 2.수용성 방부제로 처리한 데크 1.일본 홈센터에서 판매되고 있는 ACQ처리재 방부처리 목재의 전과정평가 1.주택용 자재제조에 필요한 에너지(원재료 제조과정의 직접 투입 에너지) 2.방부처리간벌소경재의 임도 옹벽재(일본)	방부처리재의 사용 여부는 단순 환경 위해성을 놓고 판단해서는 안 된다. 목재 사용 전과정 동안의 에너지와 물질의 양을 정량화하여 이들이 환경에 미치는 영향을 총체적으로 평가하고, 이를 토대로 환경개선의 방안을 모색하는 객관적이며 적극적인 전과정평가(LCA) 방법의 도입이 필요하다. 목재자원 절약의 필요성 목재는 250kg/㎥의 탄소1)로 구성되어 있는 고농도 이산화탄소의 축적체이다. 그러나 목재가 썩거나, 벌레 먹고, 불에 타게 되면 목재 중의 탄소는 다시 공기 중으로 환원된다. 따라서 우리는 이산화탄소의 통조림인 목재를 썩지 않고, 불에 타지 않도록 오랫동안 사용하는 것이 지구온난화 방지에 매우 중요하다. 이러한 작용을 감안하여 유엔 환경기구에서는 목재의 방부처리 사용을 의무화시켜야 하고, 탄소세 부과와 결부시켜야 한다고 주장하고 있다. 따라서 목재자급률이 5%에 불과한 우리 나라의 입장에서는 당연히 목재를 방부처리하여 탄소를 목재 중에 오랫동안 고정시켜 두는 정책적인 배려가 필요하다. 또한 목재는 생산과정에서 이산화탄소를 흡수할 뿐 아니라, 건축재료로 목제품을 생산 가공 이용하는 데 소비되는 에너지(이산화탄소 배출2))는 알루미늄 제품의 1/146, 플라스틱 제품의 1/44, 철골의 1/14, 석고보드의 1/4에 불과하므로 우리 나라와 같이 에너지 자원이 부족한 나라에서는 철강, 플라스틱, 알루미늄이나 시멘트의 소비를 억제하고 목재를 더욱 많이 사용해야 한다. 그리고 사용하는 목재는 반드시 방부처리를 하여 목재의 수명을 연장시켜야 한다. 우리 국민 1인당의 목재자원 보유량은 세계 평균의 1/18에 불과하며 목재 자급률도 펄프용재까지 포함한다면 6%에 불구한데도 우리 나라 인구 1,000인당 보존처리 목재사용량은 1.1㎥로, 목재자원이 풍부하고 환경보존 선진국인 뉴질랜드의 1/260, 미국 및 스웨덴의 1/50에 지나지 않는다. 우리 나라도 환경 선진국의 대열에 들어가기 위해서는 당연히 방부처리 목재의 사용을 적극 권장하고, 목재에 장기간 내구력을 갖게 하는 방부처리재를 사용해야 한다. 야외 사용 목재의 가장 무서운 해충은 흰개미이다. 최근 국내에서 방부처리재조차도 흰개미의 피해를 입은 경우가 보고되었다. 그러므로 야외에서 사용되는 조경소재를 포함한 모든 목재류는 방부처리에 대한 각별한 배려가 필요하다. 부후 및 흰개미 피해재는 충격강도에 매우 약하다. 지진의 피해는 순간적이기 때문에 충격강도와 밀접한 관계에 있다. 특히 어린이 놀이시설에서도 강도유지의 필요성이 있는 재료가 많이 있으며 이러한 부재의 경우 강도의 손실은 안전사고와 직결되기 때문에 세심한 배려가 필요하다. 얼마 전 어떤 지방자치단체에서 시공한 전통 그네의 들보가 잘못된 방부처리 시방에 의해 무너지면서 발생한 인명사고의 사례가 이러한 필요성을 더욱 절감하게 한다. 방부처리의 경제성 목재의 내구 연한은 수종에 따라, 사용용도에 따라 야외에서 사용되어질 때와 실내에서 사용되어질 때 차이가 있다. 땅에 일부분이 묻혀 있는 소나무 말목은 보통 5~8년 정도 사용할 수 있지만 방부처리를 하면 15~100년까지도 사용할 수 있다. 목재는 방부처리에 의해 사용수명을 3~8배까지 연장시킬 수 있다. 이를 목재 사용량으로 환산하면 2/3 이상의 절감이 될 것이다. 방부처리 대상 목재를 모두 방부처리하도록 의무화하면 산림면적의 보전이 서울특별시의 산림면적인 6만 ha의 2배인 약 12만 ha/년에 해당되고, 이산화탄소의 발생감소도 52만 t/년에 해당된다. 목재를 방부 가공처리하면 생산원가는 25~30% 정도 상승하지만, 방부처리하지 않은 목재보다 재설치 등의 인건비 등이 절감되므로 연부담금은 30~50% 이상 절감된다. 방부처리재는 사용 중 안전성이 높기 때문에 각종 재해를 예방하거나 감소시킬 수 있고, 저질재를 귀화(貴化)시켜 부가가치를 높일 수 있다. 국내에서 방부처리하여 사용하여야 할 목재의 대상은 목재 총수요량 2,500만 ㎥의 약 12%인 300만 ㎥가 될 것으로 추정된다. 이 추정은 제재목 590만 ㎥에 대한 40%와 일반용재 3,671㎥의 20% 정도를 근거한 수치이다. 방부처리 대상 목재(300만 ㎥의 2/3 이상을 연간 절감할 수 있으므로 이는 수입재 중 비교적 저가(低價)인 라디에타소나무를 대상으로 한다고 하여도 4억 달러 이상의 외화가 절감된다. 방부처리 설계요령 목재를 야외에 사용하면 갈라짐이나 뒤틀림이 있게 되고, 이어서 그곳에 빗물이 고여 방부처리를 하였다고 해도 썩는 경우가 있다. 이 때문에 시공자와 관리자 간에 시비가 붙는 것을 자주 접한다. 그러므로 처음 시공에서부터 목재의 철저한 품질관리로 문제의 발생을 막고 또 안전상의 점검이나 리사이클을 위한 유지관리의 요령은 매우 중요하다. 그러나 실제에 있어 이러한 문제의 발생군과 해결책에 가장 해박해야 할 시공자, 설계자 및 감리자가 방부처리의 요령을 모르고 있는 경우가 대부분이므로 이러한 부분에 각별한 주의가 요구된다. ■ 사용환경 조건을 고려 목재의 사용자 및 발주, 시공자는 방부처리에 앞서 ‘목재를 용도에 따라 어느 곳에 사용할 것인가?’ 즉 바닷물과 접하는 곳인가, 물이나 땅에 묻히는 곳인가, 또는 자주 습한 환경에 있는가, 눈·비를 맞지 않는 실내에 사용할 것인가, 좀더 세부적으로는 주위에 흰개미의 출현이 있는가 등의 사용환경을 검토하여야 한다. 이에 따라 우선적으로 목재의 사용환경 범주를 결정하여야 한다. 산림청고시 제2001-32호(2001년 8월 18일) 「목재의 방부·방충처리 기준」에는 이러한 목재의 사용환경 범주를 H1∼H5까지 5단계로 구분하고 있다. ■ 희망 내용년수를 설정 이어서 ‘몇 년을 사용하기를 바라는가?’, 즉 토목공사 현장의 토류판은 땅과 접하고 있지만 일회성인 경우가 대부분이다. 이러한 경우는 H4의 사용환경 범주이지만 실제 내용년수는 2년 정도에 불과할 것이기 때문에 그 사용환경 범주를 달리 설정하여야 할 것이다. 그러나 토류판을 회수하여 재사용하기를 희망한다면 사용환경 범주는 달라질 것이다. ■ 사용 목재의 재질특성 고려 목재는 수종 또는 재종(변재 또는 심재)에 따라 내후성이 크게 다르기 때문에 설치하려는 목재의 수종, 제품, 치수, 내후성, 그리고 방부제의 침투성이 양호한 수종인가 등에 대한 점검이 있어야 할 것이다. 예를 들면 아프리카산 봉고시나 미국산 세코이야란 수종은 내구성이 매우 뛰어난 수종이기 때문에 방부처리를 하지 않고 H3 환경의 야외에 사용하여도 20년 정도는 견딘다. 또 낙엽송은 국산재 중 내후성이 큰 수종에 해당하지만 약제 주입성이 매우 불량한 수종이다. 목재방부제 KS에 등록되어진 목재방부제는 12가지가 있으며, 신규 목재방부제로 2종의 약제가 현재 KS 등록을 검토중에 있다. 실내에서 사용을 목적으로 하는 방부제 IPBC, IPBCP 및 BB를 제외하고, 적정한 약제침윤도와 흡수량을 얻기 위해서는 가압처리 방법을 적용하지 않으면 안 되도록 「목재의 방부·방충처리 기준」에 규정하고 있다. 일반적으로 가압주입 처리된 방부처리 목재는 부후균이나 흰개미 등의 열화생물에 대한 저항성을 갖고 있다. 현재 환경 문제와 관련하여 문제가 되고 있는 것은 크롬·구리·비소화합물계(CCA) 목재방부제와 크레오소트가 있다. 일부에서 크레오소트유 처리 폐목침목을 이용하여 주거시설에 사용하는 곳이 있으나 이는 시정되어야 할 것이다. 크레오소트는 철도침목, 전신주, 교량, 말뚝 등과 같은 산업 용도에 사용된다. 크레오소트 처리한 목재는 암갈색이며 강한 냄새가 나며, 페인트, 스테인류 그리고 마감재를 처리하기 어려운 특징이 있다. 수용성 방부제는 물을 용매로 하며 가압주입 처리 후 목재 내의 물은 건조에 의해 외부로 날아가고 방부제의 유효성분이 목재세포와 결합하도록 구성되어 있다. 일반적으로 수용성 방부제는 산화 금속염으로 구성된다. 이러한 방부제에는 크롬·구리·비소화합물계(CCA) 목재방부제, 산화크롬·구리화합물계(ACC) 목재방부제, 크롬·플루오르화 구리·아연화합물계(CCFZ) 목재방부제, 크롬·구리·붕소화합물계(CCB) 목재방부제, 구리·알킬암모늄화합물계(ACQ) 목재방부제가 있으며, 금속염을 갖지 않는 알킬암모늄화합물계(AAC) 목재방부제도 있다. 지금까지 이들 수용성 방부제 중 CCA가 가장 일반적으로 사용되고 있으며, 세계 시장의 약 90% 정도를 차지하고 있다. 수용성 방부제는 방부제의 유효성분이 목재와 반응하거나 목재 내에 화학반응을 일으켜 물에 녹지 않는 성분으로 고정되어져 용탈에 대한 저항을 가지는 것이 일반적이다. 방부처리 후 양생하여 사용하기 때문에 데크와 울타리 같은 주거시설에 보통 사용되어진다. 이 약제는 활엽수재보다 침엽수재에 주로 사용된다. 수용성 방부제는 부식을 쉽게 일으키는 단점을 갖고 있다. CCA처리재는 냄새가 나지 않고, 처리시 증기압의 발생이 거의 없으며, 처리재의 표면에 도장이 쉽다. 또 목재 내에 방부제의 유효성분이 목재조직과 결합하고 물불용해성으로 바뀌기 때문에 물이나 토양과 접하는 곳에 사용해도 용탈이 거의 없다는 특징도 갖고 있다. 그러나 약제성분 중에 비소성분이 함유되어 있기 때문에 OECD를 중심으로 그 사용을 신중하게 검토중에 있으며, 미국 환경보건성(EPA)에서는 2004년부터 CCA처리재를 산업용 방부처리에만 사용하도록 하는 규정을 발표하였다. 미국과 일본 등에서는 CCA의 대체 방부제로 ACQ와 CUAZ가 주로 사용되고 있다. 유용성 목재방부제에는 유기요오드계의 IPBC, 유기요오드·인계의 IPBCP, 나프텐산구리와 나프텐산아연이 있다. 방부처리 목재의 안전관리 수용성 목재방부제 중에서 크롬화합물을 기재로 사용한 방부제 CCA, ACC, CCB, CCFZ 등은 가압방부처리 후에 목재를 톱질이나 드릴 등으로 구멍을 파는 등의 가공은 하면 안 된다. 그렇기 때문에 발주에 앞서 시방서 상에 그 사양을 자세하게 명기를 해주고, 방부처리하기 전에 미리 가공과 천공 등을 완료하여야 할 것이다. 부득이 방부처리한 후 목재를 톱질이나 드릴 등으로 가공을 해야 할 경우는 작업자에게 톱밥이나 분진 등의 발생으로 환경오염이 발생하지 않도록 주의를 촉구하고 안전수칙에 따라 시공하여야 할 것이다. 이러한 경우는 절단면이나 천공 부위를 유용성 목재방부제 IPBCP, 나프텐산구리 또는 나프텐산아연 등으로 충분히 약액이 골고루 침투하도록 도포 또는 분무처리해 주어야 할 것이다. 그리고 빗물 등의 침투가 우려되는 곳이라면 발수제로 그 표면을 2∼3차례 발라 주는 것이 내구성에 크게 도움이 된다. 또 부재의 크기에 따라 도저히 공장에서 처리가 불가능한 경우도 있을 수 있으므로 현장처리할 것인지 공장처리할 것인지를 미리 정해 주어야 할 것이다. 방부제의 대부분이 독성을 갖고 있으므로 현장처리를 할 경우는 우선적으로 그 방부제의 독성 여부를 판단하여야 할 것이다. 현장용 목재방부제는 BB, IPBCP, 나프텐산구리, 나프텐산아연, AAC 등이 있으나, 모두 방부효력 면에서는 가압식 방부처리보다 그 성능이 뒤지기 때문에 한 번의 방부처리로 만족하지 말고 2∼3년마다 재방부처리를 하도록 해주어야 할 것이다. 또 BB의 경우는 저독성이나 용탈성이 크므로 실내에서 사용하는 목재의 방부처리에 적용되어야 한다. 크롬함유 수용성 목재방부제의 대부분은 목재 내에서 목재성분과 정착반응을 일으키는 양생기간을 필요로 하고 있다. 일단 양생반응이 완료되면 방부제가 물에 녹지 않는 화합물로 변성되기 때문에 환경오염을 최소화하면서 방부효력도 오랫동안 유지시킬 수 있다. 이러한 화학반응에 필요한 기간이 상온에서 약 3주 정도가 소요된다. 온도를 높여 주면 반응시간이 단축되므로 열기건조 등의 방법도 적용된다. 그러므로 충분한 양생반응기간을 설계에 반영해야 한다. 그렇지 못할 경우에는 열기건조 비용을 별도로 책정해 주어야 할 것이다. 야외 사용 목재는 조건이 까다로운 만큼 제작시의 설계에 내구 연한과 유지관리 계획, 그리고 환경오염을 줄이기 위한 폐기시의 폐기방법 등을 총합적으로 반영시켜야 한다. 일반 건축 토목시설물과 달리 하자보수기간도 달리 선정되어야 할 것이다. 목재를 방부처리하지 않아도 야외에서 3년 정도는 견디어 줄 것이다. 규정에 의거하여 적도(適度)의 방부처리를 한 방부처리재는 그 내구 연한이 20년은 보장된다. 그러므로 사용 중에 파괴에 의한 보수기간과는 별도로 방부처리재의 부후 또는 충해에 의한 하자보수기간은 현재 2년보다 더 길게 책정해 주어야 할 것이다. 야외 목조시설물을 포함한 건축재의 경우 하자보수기간이 짧아 발수제로 처리하여도 보수기간 중에는 문제가 발생하지 않기 때문에 대부분이 방부처리를 해야 할 곳에도 발수제로 처리하고 있다. 이로 인해 국내의 발수제 수입은 매년 급증하고 약 35종 100억 원 정도가 수입되고 있다. 이는 목재 사용량에 비해 발수제의 사용률이 매우 높은 것으로 평가되며, 일본의 연간 발수제 사용량과 동일한 정도의 사용량으로 추정된다. 최근 국내에서도 장차 다가올 방부처리재의 폐기 문제를 두고 사회적으로 많은 논란이 되고 있다. 세계적으로 실행되고 있는 폐재의 관리방법으로는 목재나 목재섬유로 재생·재활용하거나, 산업용 연소 시스템을 통한 에너지의 재생 및 땅에 매설하는 방법이 있다. 일본에서는 최근 모든 목재 제품의 폐기시 연소를 자제해 줄 것을 권장하고 있다. 목재 내에 축적되어진 탄소가 연소에 의해 일시에 공기 중으로 휘산되어지기 때문이며, 이를 토양에 매립을 하면 목재 중 축적된 탄소는 서서히 환원·분해되므로 지구온난화에 별다른 영향을 주지 않기 때문으로 평가하고 있다. 방부처리 목재의 환경영향평가 최근 방부처리 목재의 환경 위해성에 관한 논란이 EC를 중심으로 한 OECD 국가에서 매우 조심스럽게 제기되고 있으며, 금후 여러 가지 접근방법으로 대응책을 마련하고자 노력 중에 있다. 한편 국내 일각에서는 방부처리 목재에 대하여 종합적인 검토를 거치지 않은 단편적인 환경 위해성을 제기하고 있다. 전술과 같이 목재는 250kg/㎥의 탄소로 구성되어 있는 고농도 이산화탄소의 축적체이다. 그러나 목재가 썩거나, 벌레 먹고, 불에 타게 되면 목재 중의 탄소는 다시 공기 중으로 환원된다. 그러므로 이산화탄소의 통조림인 목재를 썩지 않고, 벌레 먹지 않고, 불에 타지 않도록 오랫동안 사용하는 것은 지구온난화 방지에 매우 중요하다. 그러므로 방부처리재의 단순 환경 위해성을 놓고 사용 여부를 판단해서는 안 되며, 그 사용에 있어서 전과정, 즉 목재의 생산과정인 원료 획득 및 벌채 가공, 제조, 수송, 유통, 사용, 재활용, 폐기물 관리 과정 동안에 소모되고 배출되는 에너지 및 물질의 양을 정량화하여, 이들이 환경에 미치는 영향을 총체적으로 평가하고, 이를 토대로 환경개선의 방안을 모색하는 객관적이며 적극적인 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 방법의 도입이 필요하다. 목재 사용의 커다란 범주에서 본다면, 목재의 최종 소비 분야가 건축, 가구 및 야외 사용 조경시설재이기 때문에 대체 재료로 사용되고 있는 콘크리트, 철강, 알루미늄, 플라스틱 등과 비교하는 LCA가 필요하다. 또 방부처리 목재는 방부처리하지 않은 목재와 LCA도 필요하다. 특히 최근 국내에서 방부제의 종류에 따른 유해성 여부를 갖고 많은 논란이 있다. 이러한 문제는 단순 환경 부하만을 평가해서는 안 되며, 방부제 유효성분 각각의 용탈에 의한 환경 부하와 부하된 환경 회복에 필요한 LCA가 필요할 것으로 판단된다. 1) 목재 1㎥중의 탄소의 구성 : 250kg(0.25t) 목재 1㎥생산은 CO₂ 0.8t 흡수, O₂ 0.6t 방출 2) 건축재료로 목재품을 생산하는 데 필요한 탄소배출량 : 500kal/kg, -철골 : 7,000kal/kg(14배), -알루미늄제품 : 73,000kal/kg(146배), -플라스틱제품 : 22,000kal/kg(44배), -석고보드 : 2,000kal/kg(4배)