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목재의 새로운 대안 – 합성목재(WPC)

목재는 뛰어난 소재이지만, 몇 가지 단점이 있습니다. 특히 목재가 비바람을 견디려면 특수한 처리를 해야 합니다. 합성목재(WPC)는 이런 목재의 단점을 대체할 수 있는 좋은 소재입니다.
화학으로 더 나은 목재 만들기

WPC_I수평선 너머로 서서히 태양이 지기 시작하고, 사랑하는 애인이 난간에 살짝 몸을 기댑니다. 낡은 흔들의자는 베란다의 나무 마루 위에서 삐그덕 거립니다. 미국 남부와 스칸디나비아 사람들만 나무 베란다를 아끼는 것은 아닙니다. 전 세계 많은 사람들은 방길라이, 마사란두바, 소나무 등 다양한 나무 마루를 찾고 있습니다. 이러한 목재가 썩지 않거나 고유한 색깔이 변하지 않으면 좋겠습니다. 하지만 그렇지 않기 때문에 몇 년에 한 번씩, 햇빛이 좋은 날을 골라서 마루 위의 가구를 모두 치운 후 다시 오일처리를 하거나 도료 작업을 해야 합니다. 물론 힘이 들고 돈도 많이 드는 작업입니다.

“목재는 뛰어난 소재이지만, 몇 가지 단점이 있습니다.”라고 랑세스 바이오사이드 사업부의 전문가 안드레아 뵈첼러 박사는 말합니다. “목재는 천연 소재이기 때문에 보호 처리가 필수적으로 필요합니다. 그렇지 않으면 미생물 때문에 부패하거나, 직사광선으로 인해 회색 빛으로 변하게 됩니다.” 목재는 가장 오랫동안 사용되어 왔으며 건축 자재로 가장 알맞은 소재 중 하나로서, 부패나 다른 위험요소에서 보호하기 위해 지난 수 세기 동안 다양한 방법이 활용되어 왔습니다. 하지만 베란다 용 나무 마루처럼 이미 특수 처리한 목재의 경우에도 추가적인 보호처리가 필요합니다. 여기에 대안은 없을까요? 몇 년마다 힘들게 페인트칠을 다시 하지 않고도 목재에 오랜 생명력을 부여할 수 있는 방법이 분명히 있을 것입니다.

목재 2.0

뵈첼러 박사는 알아내는 것이 쉽지는 않았지만 방법이 있다고 합니다 목재 표면에 바르는 방부제의 가장 큰 문제는 그 효과가 깊숙이 침투하지 못한다는 것입니다. 그렇기 때문에, 시간이 흐르고 나면 다시 덧발라 주어야 합니다.

하지만 이 해결 방법은(적어도 이론적으로는) 매우 간단합니다. 표면뿐만이 아니라 목재 전체를 보호하는 것입니다. “이 문제는   합성목재(WPC)를 사용함으로 해서 해결할 수 있습니다.  바로 그 때문에 최근 합성목재(WPC)가 큰 인기를 끌고 있습니다.”라고 뵈첼러 박사는 설명합니다. 합성목재(WPC)는 천연 목재를 업그레이드한 소재라고 할 수 있습니다. 목재 조직이 플라스틱과 결합되어 매우 단단한 소재로탄생했습니다.

플라스틱으로 우수한 목재를 탄생시키다

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뵈첼러 박사는 “합성목재는 약간의 플라스틱만 함유하고 있으며, 일반적으로 폴리프로필렌을 사용합니다. 따라서 진짜 목재라고는 할 수 있습니다.”라고 설명합니다. 이러한 합성 소재의 장점은 생산 과정에서 목재 방부제(랑세스의 Preventol MPT 11-40)를 첨가할 수 있기 때문에 내부 부패를 방지할 수 있습니다. 합성목재는 마치 내부까지 도료 처리를 한 것과 같습니다.

합성목재는 그 밖에도 다양한 장점이 있습니다. 목재는 나무가 자라야 얻을 수 있지만, 합성목재는 거의 모든 형태 또는 크기로 만들어질 수 있으며 (기존의 플라스틱과 유사), 다른 소재를 낭비할 필요도 없습니다. 업계 전문가들은 목재 압출성형과 관련하여 합성목재를 원하는 형태로 찍어내는 대형 압출기를 긍정적으로 평가하고 있습니다. “뿐만 아니라, 합성목재는 나무 조각으로도 만들 수 있기 때문에 상당히 친환경적입니다. 즉, 톳밥과 대팻밥 등 목재업에서 나오는 폐목재를 활용할 수 있습니다.”라고 뵈첼러 박사는 설명합니다. 전문가들에 따르면, 목재로 가공되는 모든 나무 줄기의 약 50%는 상품으로 활용되지 못하고 톳밥과 대팻밥으로 버려지는 부분이 상당히 많습니다. 합성목재 생산은 이러한 폐목재가 소각로에서 생을 마감하지 않도록 좋은 해결책을 제시합니다.

환경 보호에도 기여

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“합성목재는 환경 보호에 간접적으로도 도움을 줍니다.”라고 뵈첼러 박사는 말합니다. “열대 목재처럼 보이도록 착색 처리가 가능하기 때문에, 티크, 마호가니 등을 대체할 수 있습니다. 또한, 성장이 빠른 나무에서 얻을 수 있기 때문에, 소비자들이 열대 우림 파괴에 대해 더 이상 걱정할 필요가 없습니다.”

합성목재는 목재 느낌이 물씬 나는 천연 소재이면서, 다양한 시공에 적합한 강도를 자랑합니다. 드릴, 톱, 못, 나사 등을 사용해도 문제 없고, 도료를 바르지 않아도 됩니다. 때문에 합성목재 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. 미국 부동산 위기 전, 합성목재 판매는 10억 달러를 이미 넘어섰으며, 전문가들은 높은 성장을 예상하고 있습니다.

“하지만 시장의 장기적 성공은 결국 내구성에 달렸습니다. WPC로 만든 베란다에 다시 페인트를 칠해야 한다면, 고객들은 기존 제품과 차이가 없다고 생각하게 될 것입니다.”라고 뵈첼러 박사는 지적합니다. 그렇기 때문에 합성목재의 경우 적절한 바이오사이드를 사용하는 것이 필수적입니다.

목재부패 방지
합성목재(WPC)를 보호하는 방법

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목재 부패는 아주 서서히 진행됩니다. 처음에는 색깔이 바뀌기 시작하다가, 차차 알 수 없는 매끈한 촉감이 느껴지고 결국에는 숲에 몇 년 간 버려진 가지처럼 바스러집니다. 이로 인해 생기는 피해는 상당합니다. “곰팡이로 인한 약간의 색깔 변화는 처음에는 문제가 없습니다.”라고 뵈첼러 박사는 설명합니다. “하지만 이 신호를 놓쳐서는 안 됩니다. 목재의 표면이 미끌미끌해지거나 곰팡이가 자실체를 만들기 시작하면, 해당 패널을 교체해야 합니다.”

엄격하게 말하자면, 합성목재 자체도 많은 부분이 목재로 구성되어 있기에 이 부패가 진행되지 않는다고 할 수는 없습니다.  “플라스틱으로 나무 조직을 감싸면 수분 및 미생물로부터 보호할 수 있다고 생각했었습니다. 하지만 그게 전부 사실은 아닙니다..” 오랜 시간 동안   합성목재 마루 위를 사람들이 지나다니면 목재 조직이 노출되며, 일부 업체들은 목재 느낌의 마감을 강조하기 위해 합성재를 추가로 처리를 하기도 합니다. 어떤 경우에든 목재 마루는 빗물에 노출되기 때문에 곰팡이 증식에 유리한 습한 환경이 만들어집니다. 뵈첼러 박사가 설명한 바와 같이, “합성목재를 지속적으로 보호하려면 무언가 다른 방법이 필요합니다.”

최적의 바이오사이드를 찾아서

WPC_IV다른 방법이란 단순히 합성재 표면에 목재 방부제를 바르는 것이 아니라, 단순히 혼합시키는 것 이상이 되어야 합니다. 합성목재 바이오사이드에 요구되는 특성은 매우 복잡하며, 랑세스의 바이오사이드 사업부 전문가들 역시 최적의 해결책을 찾아 내기까지 상당한 시간이 걸렸습니다.

뵈첼러 박사가 설명하듯이, 현재 출시되어 있는 제품들은 대부분 큰 단점이 있었습니다. “환경 문제로 인해, 중금속이 함유된 제품은 사용할 수가 없었습니다. 이미 널리 사용되고 있는 제품들의 경우, 비가 오거나 세척을 하면 씻겨 내려갈 수 있습니다.” 주기적으로 덧발라야 하는 페인트 식 제품의 경우는 그러한 문제가 없었습니다. 하지만, WPC의 가장 큰 특징은 바로 그러한 재처리가 필요하지 않다는 것입니다. “다른 바이오사이드의 경우 합성목재 재활용이 어렵거나, 패널이 부서집니다.” 또 다른 제품들은 수분을 흡수하기 때문에, 완제품의 표면이 마치 곰팡이가 핀 듯 미끄러워집니다. 다른 제품들은 증감제에 가깝거나, 맨발로 마루 위를 걸을 때 피부에 침투할 수 있으며, 시간이 지나면 직사광선에 의해 분해되는 경우도 있습니다. “또 다른 관건은 활성제가 합성목재 제조 과정에서 200 °C까지 견딜 수 있어야 한다는 점입니다.” 뵈첼러 박사는 설명합니다.

솔루션: Preventol MPT 11-40

WPC_III랑세스가 내놓은 해결책은 ‘Preventol MPT 11-40’ 입니다. 두 가지 바이오사이드를 혼합한 제품으로, 간단하고 효율적인 “공정 중 방부처리”를 통해 합성목재에 첨가합니다. 0.2%만 사용해도, 목재를 변색 또는 변형시키는 모든 미생물로부터 보호할 수 있습니다.

Preventol MPT 11-40을 개발하기 위해, 보이지 않는 노력이 있었습니다. 적절한 활성 성분 조합을 파악하는 것 외에도 아주 소액의 0.2% 용액이 합성목재 전체에 골고루 퍼지게 해야 했습니다. 쉬운 일이 아니었지만, “랑세스는 획기적인 나노기술을 활용하여 성공해 냈습니다.”라고 뵈첼러 박사는 설명합니다. “이 방법을 표준화된 제조 공정에 적용하기 위해, 현실조건 하에서 수 차례의 합성 실험을 반복했습니다.” 수많은 실험 후, 활성제가 WPC 전체에 고루 분포되었음을 확인하는 것은 매우 어려운 일이었습니다. 기존의 분석 방법이 한계에 다다랐기 때문입니다.

모두에게 유익한 결과

“또 다른 개발 목표는 Preventol MPT 11-40의 취급이 용이해야 한다는 것이었습니다.”라고 뵈첼러 박사는 설명합니다. 분말 형태(많은 첨가제는 일반적으로 분말 형태)는 가루가 날리기 때문에, 산업 위생 측면에서 WPC 제조업체들이 꺼리거나 심지어는 금기시하고 있습니다. “때문에 랑세스는 저농도 폴리프로필렌(LDPE)으로 이를 감쌌습니다.” LDPE는 여러 WPC 제품에 목재 조직과 함께 혼합되는 플라스틱과 유사한 원료입니다. 가루가 날리지 않을 뿐만 아니라, WPC 내부에 고루 분포될 수 있는 입자 형태로 되어 있습니다. 이는 마치 해바라기씨유에서 올리브유가 용해되듯, 생산 공정 중 LDPE가 WPC내에서 빠르게 용해되기 때문에 Preventol MPT 11-40 속의 활성 성분이 합성목재의 구석 구석에 스며들게 됩니다. 또한, 주형 플라스틱의 녹는점이 낮아, 제조 공정에서 심한 열변화를 거칠 필요가 없습니다.

“마침내 Preventol MPT 11-40이 ‘바이오사이드’로 출시되었습니다. 이는 유럽의 사용자들이 EU  바이오사이드 관련 지침에 따라 복잡한 등록 과정을 거칠 필요가 없음을 뜻합니다.”라고 뵈첼러 박사는 설명합니다. “즉, 합성목재 제조 업체들이 더욱 편하게 제품을 생산할 수 있게 된 것입니다. 친환경 제품이 진정한 잠재력을 발휘할 수 있게 해주는 것은 결국 화학의 힘이라는 것이 다시 한 번 입증되었습니다.”