건축 외장재로 많이 쓰이는 목재 _ 탄화목 (Thermal wood)

건축 외장재로 많이 쓰이는 탄화목에 대해서 알아보자

 

 

 

 

외장재의 소재로 목재를 선택한다는 것은

예전에는 상상도 하기 어려운 일이었다.

 

이는 목재가 갖고 있는 고유의 특성에 기인한다.

주변 환경의 습도 변화에 따라 체적의 변화가 극심하고,

곤충이나 미생물에 의한 부패 속도가

빠르기 때문에 여타 재료에 비해 내구성이 현저히 떨어진다고

할 수 있기 때문이다.

 

물론 티크나 주목처럼 수십 년, 수백 년을

끄떡없이 버티는 목재도 있지만 이들은 너무 비싸고 귀하며,

대부분의 목재는 라이프 사이클이 불과 수년에 불과하다.

 

따라서 이를 극복하고자 그동안 천연 목재에

화학 방부제를 주입하여

내구성을 강제적으로 늘리는 방부목이

널리 사용되었다.

그러나 방부목은 이에 사용되는 중금속 재질의

독극물들이 빗물에 녹아서 토양을 오염시키거나,

이를 흡수한 곡물 등에 의해 인체에 축적되어

새로운 환경 재앙으로 인식되었다.

 

다행히 근래에 목재의 고유 특성을

개선하기 위한 연구가 활발히 이루어진 가운데

주목할 만한 연구성과가 있었다.

그중에 하나가 목재를 마치 숯과 같이 만들되

목재가 갖고 있는 고유의 물리적 특성은 최대한 살리는

특수 고열처리 기술에 대한 것이다.

 

 

목재의 변형에 가장 큰 요인인

목재 세포 내의 수산기(OH)와

부패의 요인인 당분과 지방을 상당 부분 고열로 태워버리되,

목재 고유의 물리적 성질은

최소한 90% 이상 유지하여 건축 구조재로 사용하여도

손색없는 물성을 유지하는 것이

탄화목 기술의 가장 중요한 요체이다.

 

 

 

출처: 케이디우드테크

 

 

 

탄화목(고열처리 목재)란?

 

탄화목이란 180℃ - 212℃ 의 고온과 증기압을 이용하여 고열 처리한 목재를 말한다.

목재의 수종과 두께, 초기 수분함량 등을 충분히 고려하여 탄화하는 데는 모두 48~96시간이 소요된다.

모든 목재는 탄화가 가능하지만, 일반적으로 물푸레나무(ASH), 참나무(OAK), 소나무(PINE), 가문비나무(SPRUCE),

아프리카 티크(IROKO)이다.

 

 

▶ 탄화목의 특징

 

- 어떠한 화학물질도 사용하지 않고 만들어진다.  천연 원목을 단지 고열에 탄화 처리하여 만듦

- 일반적인 건조목보다 더욱 오랜 기간 견딜 수 있으며 부패를 방지하고 곰팡이가 쉽게 성장하지 않도록 함

  기본적으로 최소 15~25년의 내구성을 지님

- 일반 목재가 갖고 있는 휘어지거나 변형되는 성질을 90% 이상 개선

  기후변화에 따라 수축과 팽창을 극심하게 반복하는 일반 목재와는 차별화되는 특성

- 고열처리의 결과로 비교적 장시간 균일한 색상을 유지함

- 일반 목재에 비해 25% 이상의 단열 및 흡음 효과를 나타냄

- 고열처리 시 형성된 탄소막에 의해 내화성이 30% 증대됨

 

 

 

 

▶ 탄화목의 제조공정

 

첫 번째 단계는 약 3일간에 걸쳐서 일반적인 강제 건조 방식을 통해 목재 속의 자유수(H2O)를 증발시킨다.

두 번째는 고열로 목재를 가열하여 세포벽에 있는 결합수(-OH)를 제거하는 과정이다. 이에 소요되는 시간은

약 6시간 정도이다.

마지막 과정은 목재를 안정화 냉각시키는 공정으로 상응한 기온에 18시간 이상을 두어 숙성되도록 만드는 과정이다.

이러한 결과로 얻어지는

 

1. 셀룰로오스는 아주 단단하게 결정화되며, 이는 목재의 내구력을 증진시킨다.

 

2. 헤미 셀루로오스는 푸르부랄 오일과 카르복실산으로 전환되며 ph값은 낮아진다.

 

3. 셀루로오스와 헤미셀룰로오스를 접착하는 리그닌은 카라멜화 되어 자외선에 의해 회변되는 것을 방지한다.

 

4. 유기물질의 제건 거는 부후균의 번식을 억제하여 목재의 사용수명을 대폭 증가시킨다.

 

5. 가장 중한 결과는 결합수(-OH)의 제거로 치수 변화가 90% 이상 개선되었다는 점이다.

 

 

 

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