WOOD

Report
WOOD AND TREE FUNGI
Biology, Damage, Protection, and Use
Chapter 7. Wood rot
Dept. of Forest Sciences
Seoul National University
2009-23264
Hye–Yun Kim
7. Wood Rot
목재 부후균의 종류 : 갈색 부후균, 백색 부후균, 연부후균
구 명명법 :
Destruction rot (파괴 부후균) = 갈색부후균
Red rot (적색 부후균) =
Heterobasidion annosum에 의한 백색부후균
Marble rot = 검은 경계면을 갖는 백색부후균
Blue rot = 청변균
7. Wood Rot
 고전학파의 주장
: 서로 다른 부후 형태를 가진 균주는 같은 속에 포함되지 않는다
(한 종의 균은 한가지 형태로만 부후)
: Exception :
Coniophora puteana
: 갈색부후균이면서도 연부후균과 같이 동공 형성
: 백색부후균과 같이 세포을 얇게 만들고, 침식시킴
Fistulina hepatica (소혀 버섯)
: syringly lignin이 많은 경우 : 연부후균 모방
: guaiacyl lignin이 많은 경우 : 갈색 부후균 모방
일부 백색부후균 (담자규류)
: 세포 형태 나이테 위치에 따라 다른 형태
함수율이 높은 목질부에서 백색부후균보다 연부후성이 먼저 나타낸다는 가설 존재
7. Wood Rot
7.1. Brown Rot (갈색부후균)
 목재 부후균의 정의 (pp.135-136)
 담자균류
 Cellulose, hemicellulose와 같은 세포
벽의 carbohydrates를 이용해 효소적
/비효소적 활성에 의해 대사활동을
 Lignin을 거의 변화시키지 않고 남김
 리그닌 분해효소 분비하지않음
Fig.7.1 C. Wood cell wall showing remaining
lignin ,after carbohydrate degradation (TEM)
pp.136
 갈색화현상
(부후가 진행됨에 따라 목재가 갈색의 가루 형태로 남게됨)
 일부 갈색부후균은 lignin peroxidase, manganase peroxidase 분비하는 것
을 알려짐
7. Wood Rot
7.1. Brown Rot (갈색부후균)
 목재부후균의 분해기작 (pp. 137)
부후 초기 단계 :
부후균이 분비하는 비효소적/저분자량 물질이 세포벽 공격
(부후 초기에 carbohydrate가 빠르게 분해, pp.138)
후기 단계 :
 리그닌화된 세포간층과 일차벽을 공격
 구멍을 뚫고 세포벽을 침투하는 과정에서 리그닌이 분해
: 일부 갈색부후균이 리그닌 분해 저분자량 물질과 리그닌 분해 효소를 분비하기
도 하며, 그 양이 국부적인 활동(localized activity)에서 최대양이 된다.
ex) laccase from Conoophora, Gloeophyllu trabeun, Loigoporus placenta
7. Wood Rot
7.1. Brown Rot (갈색부후균)
 목재부후균의 분해기작 (pp.138)
 갈색부후균이 목재의 방사조직 속으로 들어가 생장
 미세균사들이 벽공을 통해 목재의 길이방향 조직으로 침투
 세포내강의 내부에 정착, 삼차벽에 접촉 가능 (Lumina / S3 / S2 / S1 )
Fig.7.1 B. Brwon cubical rot by Oligoporus amarus. MP :
middle lamella / primary walls, S secondary wall, L lumen
7. Wood Rot
7.1. Brown Rot (갈색부후균)
 갈색부후균의 분해기작 (pp.138)
 저분자량 물질들 및 셀룰로오스 분해 효소들이 삼차벽을 관통하여 이차벽으로 확산,
Carbohydrates가 완벽히 분해됨
 일반적으로 갈색부후균은, 백색부후균과 달리 세포의 용해존 (lysis zone)을 균사 주
위에 형성하지않고, 균사가 점질층에 의해 둘러쌓이게된다.
 부후 초기에 carbohydrate가 빠르게 분해.
 치수 안정성 감소
 건조에 의한 수축 : 목재가 직사각형 형태
의 block으로 파괴 (by destrcution rot)
 Serpula lacrymans :
Fig.7.1 Cubic crack
목재의 압축강도 45% 감소 / 부피 감소 10% / 헤미셀룰로오스 20% 부피감소
리그닌의 상대적 함량 증가
7. Wood Rot
7.1. Brown Rot (갈색부후균)
 목재부후균의 서식 (pp.137)
 대부분의 갈색부후균은
침엽수에 침투 (백색부후균 : 활엽수 침투)
 갈색부후균은 서있거나 쓰러진 목재, 성장중인 나무의 심재, 변재에서 발견
 갈색 부후균은 기질에 균등 분포
 Brown cubical pocket rot (갈색입방상 함몰 부후) :
Laurelia taxodii (cypress) , Oligoporus amarus (cedar)
 부후 주머니 (Decay pocket)로 견고한 나무에 정착
: 하나의 목재 기질에서 백색부후균과 갈색부후균이 모두 나타나기도 함;
ex) 미국 가문비 나무 (Picea engelmannii) : 심재에 백색부후균
바람에 의해 쓰러진 후, 건강한 부위도 갈색 부후 진행 (천이현상)
갈색부후균이 침투한 잔재는 변형된 리그닌 때문에 안정성이 높으며, 흙속에
서 변형되지 않은 상태로 수 세기동안 남겨질 수 있다.
7. Wood Rot
7.1. Brown Rot (갈색부후균)
 주요 갈색 부후균 (pp.137)
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
 백색부후균의 정의 (pp.138)

셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 분해
 대부분 담자균류, 극히 일부의 자낭균류

주로 활엽수재 부후 (갈색 부후균은 침엽수)

Macroscopic (육안으로 관찰가능한) 특징들에 의해 분류
1) white-pocket
2) white-mottled (흰 얼룩 썩음)
3) white stringy (흰색의 섬유질이 많이 퍼진 형태)
각기 다른 균사, 나무 종류, 생태계적 상태에 따라 분류

Microscopic (현미경으로 관찰), ultrastructural (초미세 구조)에 의해
두가지 종류로 분류
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
 Microscopic (현미경으로 관찰), ultrastructural (초미세 구조)에 의해 분류된
두가지 종류
1)
Simultaneous white rot fungi (corrosion rot, 부식 부후균)
2)
Succesive (Sequential) white rot fungi 연속적 백색 부후균
1) Simultaneous white rot (corrosion rot, 부식 부후균)
- Formentarius, Phellinus igniarius, Phellinius robustus, Trametes
versicolor 등
- Formentarius, Trametes versicolor
에 의해 부후된 목재에는 검은 경계선
(Demarcation lines )이 보임.
: 서로 다른 종, 혹은 같은 종일지라도
친화적이지 않은 균사체, 아직
colonized되지 않은 목재로부터 분리
된 균사체 등과 분리
Fig.7.2. White rot : a. Simultaneous white rot by Trametes
versicolor in beech wood with black demarcation lines
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
 Microscopic (현미경으로 관찰), ultrastructural (초미세 구조)에 의해 분류된
두가지 종류
1) Simultaneous white rot (동시 부식 부후균)

carbohydrate와 lignin을 거의 균일하게 동시에, 모든 단계에서 비슷한
속도로 부후

Demarcation lines의 발생
: 균사의 페놀 산화효소에 의해 발생, 균사물질이 멜라닌으로 전환
: 목재의 수분 분포 기능으로써, 혹은 서로다른 종간이나 양립할수없는
유전자형 사이에서 각각의 부후 중심의 구획화가 견고한 구조의 균사의
검은 pseudosclerotic (허위 공막) 층에서부터 유래
Fig.7.2. White rot : a. Simultaneous white rot by Trametes
versicolor in beech wood with black demarcation lines
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
 Microscopic (현미경으로 관찰), ultrastructural (초미세 구조)에 의해 분류된 두가지 종류
1) Simultaneous white rot (corrosion rot, 부식 부후균)
세포벽의 부후:
 미세균사에 의한 이차벽에 구멍 생성
 부후가 진행되면서 더 큰 구멍 형성
 일반적인 균사들은 삼차벽에 접촉하기 가깝기 위
해 세포내강 안쪽에 성장
 점질층 주위의 균사들은 균사 근접부위에서만 활
Fig.7.2. Clamped hypha of T. versicolor
digging into the cell wall (TEM, from
Schmid and Liese 1964).
성을 보이는 분해 물질 (degrading agents) 분비
(표 2.1 참고, 점질층의 역할)
 따라서 균사 아래에 용해 존 (lysis zone) 형성,
세포벽 내에 흠을 만들어 두깨를 점차 감소시킴
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
 Microscopic (현미경으로 관찰), ultrastructural (초미세 구조)에 의해 분류된 두가지 종류
2) 연속적 백색 부후균
: 부후 초기에 hemicellulose와 lignin 분해, 상대적으로 cellulose 함량 증가
(선택적 부후)
ex) Ceriporiopsis subvermispora, Dichomitus squalens, Inonotus dryophilus, merulius tremellosus
ex) Phellinus pini :
침엽수 심재에 주로 생장
작고, 가늘고 긴 형태의 구멍을 목재 내애 뚫어
lignin, hemicellulose 선택적 분해
(selective white rot, selctive delignification,
preferential white rot)
cellulose가 가장 높은 함량으로 남게됨.
부후된 지역의 주변 조직은 견고한 형태를 함
Fig.7.2. d. White pocket rot
(White pocket rot, honey comb),
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
2)연속적 백색 부후균
선택적 백색 부후균 / 선택적 delignification
: 반응 초기 단계에서 lignin, hemicellulose 뿐 아니라
cellulose 역시 일부 분해되어 섬유상 형태로 변화
부후가 진행되면서 세포간층, 일차벽의 부후에 의해,
Fig.7.2. c Successive white rot by
Ganoderma adspersum in the Chilean
“palo podrido”
목재가 섬유상 형태가 됨
 검은 spot 야기 (S2층, 혹은 점질층)
: 많은 백색부후균들이 manganese peroxidase에 의해
lignin이 분해될 때 생성되는 manganese 침전물 생성
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
건강한 목재의
S2층
균사 아래 S2층
Secondary wall
점질층 내부에
고밀도화된 침전물
Slime layer
Fig. 7.3.
A. Manganese deposits occurring during decay (Black spots)
B. TEM-micrograph showing electron-dense material in the hyphal slime layer (c) and the
secondary wall (b).
C. TEM/EDX spectra of manganese and other elements in different areas of the attacked
wood (see B).
a. control from a healthy area within the S2,
b. spectrum from the S2 beneath a hypha,
c. spectrum from dense deposit material within the hyphal slime layer.
Copper grid
7. Wood Rot
7.2. White Rot (백색부후균)
 주요 백색 부후균의 종류
7. Wood Rot
7.3. Soft Rot (연부후균)
 연부후균의 정의
pp. 142
: Findlay와 Savory (1954)에 의해 자낭균류와 담자균에 의한 특이적인 목재 부후 형태
를 설명하기 위한 용어에서 유래
육상, 수상에서 자라는 침엽수, 활엽수의 S2 층에 동공 (cavities) chain 형성
300-1600 종의 자낭균류와 불완전 균류가 연부후 야기
백색부후균, 갈색 부후균과의 차이점
: 목재의 세포벽 내부에서 생장
: 목재의 방사조직에 의해 colonized됨.
pp. 145
습윤상태의 목재 부후 선호
세포벽 내에서 cellulose와 hemicellulose, lignin 분해가능
갈색부후균만큼 세포벽 깊이 침투하지는 못하며, 균사의 근접 부분부분에서 부후
7. Wood Rot
7.3. Soft Rot (연부후균)
Soft rot type 1.
침엽수에서 가도관 세포내강으로 균사가 침투
Cf. brown, white rot fungi는 middle lamella/primaray wall ⇒ 이,삼차벽 침투
⇒0.5μm 이하의 얇은 균사가 삼차벽으로 침투
⇒ 섬유방향(L-bending)과 방사방향(T-branching) 으로 방향 전환: 이차벽 침투
Fig.7.4. b 소나무 심재의 추재 가도관의
2차 세포벽에 구멍 모양 부후
Fig.7.4. c 섬유 내 동공
7. Wood Rot
7.3. Soft Rot (연부후균)
 균사의 목재 섬유방향에 대한 영향 pp.143-144
 Cavity chain : 2차벽에
각기 다른 크기와 배열의 마름모 형태의 구멍 형성 (알알이 연결)
 효소(주로 endoglucanase)의 분비
⇒ 균사의 생장 중단, 동공 형성
동공 내 균사의 두께 5 μm
⇒동공의 끝에서 또다른 균사의 생장 시작
연속적인 확대와 동공 형성 : S2층 파괴
 목재의 횡단면에 대한 영향 pp.144
① 초기 : 세포벽의 개열 증가
② 진행기 : 3차벽의 원형 모양으로 분리 (detaching)
③ 후기 : 높은 lignin 비율을 가진 3차벽과 1차벽 공격
④ 해체기 : 세포간층 / 1차벽의 불완전한 골격만 잔류
7. Wood Rot
7.3. Soft Rot (연부후균)
Soft rot type 2.
 활엽수에서의 부후
 균사에 의한 3차벽 내강 부후, 세포간층과 일차벽까지 침투
 불규칙하게 분포된 동공이 이차벽에 드물게 생성
Cf. Soft rot Type1.
침엽수에서 내강⇒3차벽⇒2차벽 침투
동공 chain 형성, S2층 붕괴
목재의 3차벽, 세포간층, 1차벽은 강한 리그닌 결합을 하여, 균사의 공격에 저항
: 연부후균이 침투한 목재는 육안 및 Hammer test로 식별 불가
7. Wood Rot
7.3. Soft Rot (연부후균)
pp. 145
연부후균에 의한 리그닌의 분해
세포벽 내에서 cellulose와 hemicellulose분해
 초기에 리그닌은 분해되지 않음.
: Demethylation에 의해 갈색부후균과 같은 분해 양상 관찰 (β-O-4 결합 및
aromatic 구조의 물질 개열)
리그닌의 양과 형태에 영향 받음
Ex) 침엽수보다 활엽수를 더 잘 분해
상대적으로 리그닌 함량이 적고, cellulose 함량이 높은 침엽수 추재에서 부후 시작
(Fig.7.4. b)
 Cellulose, hemicellulose, lignin의 광범위한 carbohydrates 분해 가능
: 치수안정성 감소, 할렬 발생
7. Wood Rot
7.3. Soft Rot (연부후균)
연부후균의 서식pp. 145 -146
 속이 빈 목재, 외장재에서 발견
 담자균류가 살지 못하는 극단적인 생태환경(낮은 pH, 높은 온도 등)에서 생장 가능
⇒ 산소요구량이 적음 (수분으로 포화된 목재로부터 산소 공급)
: 호열성 연부후균 ⇒ 열에 대한 저항성이 큼, 목재의 열에 의한 파괴 방지
Ex) Chaetomium globosum, pH 3-11에서 성장 가능
Chrome fluorine salt에 대한 저항성은 높으나, copper에 민감
⇒ 토양에 접촉하는 나무의 부후 방지를 위해 구리 보존제 처리 필요
Ex) 호주에서 목재 수종에 따른 알맞은 보존처리방법을 간과하고, 연부후균 침
투 방지를 위한 구리보존제 처리 : 경제적 손실
⇒ 목재의 수종 및 용도에 따라 적당한 보존 처리 방법 적용 필요
7. Wood Rot Fungi Summary
Brown rot
정의
분해 기작
담자균류, Cellulose,
hemicellulose와 같은 세포벽의
carbohydrates이용
효소적/비효소적 분해 대사활
동
갈색화현상, 침엽수 부후
부후 초기 : carbohydrate가 빠
르게 분해,부후균이 분비하는
비효소적/저분자량 물질이 세포
벽 공격
후기 단계 : 리그닌화된 세포간
층과 일차벽을 공격, 구멍을 뚫
고 세포벽을 침투하는 과정에서
리그닌이 분해
Carbohydrates Cellulose, hemicellulose 분해
분해
Lignin을 거의 변화X
리그닌
Liging 분해 효소 분비 거의x
분해
(일부 균 분해 알려짐)
서식지
서있거나 쓰러진 목재, 성장중
인 나무의 심재, 변재
White rot
Soft rot
Cellulose, hemicellulose,
리그닌 분해
대부분 담자균류, 일부 자낭
균
주로 활엽수재 부후
불완전 균류
목재의 세포벽 내부에서 생장
목재의 방사조직에 의해
colonized됨.
1) 동시부후균
Demarcation lines의 발생
2) 연속적 백색 부후균
목재가 섬유상 형태가 됨
검은 spot 야기
Soft rot Type1.
침엽수에서 내강⇒3차벽⇒2차벽
침투, 동공 chain 형성, S2층 붕괴
Soft rot type 2.
활엽수에서 균사에 의한 3차벽
내강 부후, 세포간층/일차벽까지
침투, 동공이 불규칙하게 분포
carbohydrate와 lignin을 거
의 균일하게 동시에, 모든 단
계에서 비슷한 속도로 부후
세포벽 내에서 cellulose와
hemicellulose, lignin 분해가능
부후 초기에 리그닌은 분해되지
않음. Demethylation
속이 빈 목재, 외장재에서 발견
극한 환경 생육 가능
Chrome fluorine salt에 대한 저
항성은 높음. copper 민감
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp. 146
넓은 의미에서의
보호 : 환경에 영향을 주지않는 비화학적 방법
Ex) 내부 조직의 형태 이용, 내구성있는 목재의 사용, 길항 작용적용 , 목재 변형
보존 : 화학적 처리 방법
Table 7.4. 목재부후균의 발달을 위한 필수 조건과 이로부터 알 수 있는 목재 보호법
충분한 수분 함량
감소, 분리
목재 건조, 건축자재목 보호, 목재 개질
양분
소화 방지
내구성있는 목재의 사용, 화학적 보존
길항작용을 이용한 목재 변형
산소 공급
분리
건조, 습윤 보관, 이산화탄소/질소
상태 보관, water level 이하 사용
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
균으로부터의 침투 보호 방법pp. 147
1) 조직적인 보호 (짧고 적당한 목재 보관)
2) 내구성있는 목재 수종 사용 (천연적 방법)
3) 구조용 목재의 수분으로부터 격리 : 적당한 표면, 기후 보호, 증기장벽 사용, 방
열로 인한 응축의 회피, 통나무를 비로부터 보호할 salient roof, 배수 시설, 지표
로부터의 수분 상승을 억제할 벽
4) 화학적 목재 보존
5) 치수안정, 수분 흡수 감소, 균의 소화 저해 등을 위한 목재 변형
6) 길항 작용 사용
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
목재 부후에 영향을 미치는 것으로
알려진 인자
[수분, 내구성, 벌목시기, 달]
pp.147
(1) 목재의 수분 함량
: 목재 부후균의 생육에서 결정적
인 중요 인자
: Table 7.5. 내구성 목재의 적용 및 화
학적 보존법의 최소 요구량과 관련된 목
재의 함수율에 대한 목재의 위험 수준
(독일 기준 DIN 68800, part 2 and 3)
Table 7.5. 내구성 목재의 적용 및 화학적 보존법의 최소 요구량과 관련된 목재의
함수율에 대한 목재의 위험 수준
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.147
(2) 내구성 (Natural durability)
: 박테리아, 목재부후균, 딱정벌레, 흰개미 및 해양 천공충에 대한 목재 자체의 저항력
내구성은 심재에서만 나타난다
(목재의 내구성을 갖게 하는 화학물질이 변재가 심재로 전환되는 과정에 생성되어 심재에 축적)
유럽 EN 350-2에서 분류한 128개 수종의 수종별 부후균에 대한 내구성 및 등급 (5등급)
등급 1 Green heart (녹심목) : 흰개미, 해양 천공충에도 내구성을 가짐 (durable)
등급 2 Oak (참나무)
등급 3 Walnut (호두나무)
등급 4 Norway spruce (독일 가문비)
등급 5 European beech (너도밤나무) (least durable)
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.147
(3) 벌목 시기
: 겨울에 벌채 시 수분, 건조, 기후 변화에 영향을 적게 받음
: 건조목에 대해서는 차이 x
(4) 달(moon)의 영향 (비과학적인 기준으로 사료됨)
: 죽은 세포 및 가도관으로 구성된 목재의 물성 변화가 영향을 받을 수 없음
열화에 대한 저항성 향상 인자
: 좋은 목재의 선택, 적절한 건조와 저장, 목재 설계, 목재 가공, 이용
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.148
미처리 목재의 저항성과 균 저항성에 대한 규격, 보존제 효능 시험
- 유럽에서는 European Committee 관리
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.148
미처리 목재의 저항성과 균 저항성에 대한 규격, 보존제 효능 시험
- 유럽에서는 European Committee 관리
- 화학적 보존 처리
: 목재의 장기 사용
충분하지 않은 내구성을 지닌 수종, 변재
양품을 목재에 충분한 깊이로 침투시키는 것이 필수
1) 예방적 차원의 목재 보존 / 2) 피해 이후의 목재 보존을 위한 관리 로 구분
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.151
목재의 보존에 대한 독일의 시험, 허가, 적용 용례
DIBt : deutsches Institut fur Bautechnik
최고 필수조건 (효능성, 부작용)의 관점에서 시험 시행
BfR :
The federal institute for Risk Assessment, BfR : 위생, 독성적 측면 평가
UBA :
The federal environmental office : 연방환경부, 환경 독성적 거동 평가
Table. 7.7 DIBt가 검증한 보존제의 중요 특성
균의 예방
벌레의 예방
벌레 통제
영구적인 흙과 물의 접촉없이 공기중에 노출
흙과 물의 접촉없이 공기중에 노출 및 접합부의 먼지 누적
벽돌을 통과해 자랄 수 있는 Serpula lacrymans의 예방
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.149
Kolle flask 시험법
-European standard EN 113
-Agar 배지에 키워진 담자균류에 대한 목재 보존제의 독성 평가 및 결정
- 목재 수종의 내구성 평가에도 적용 가능
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.151
DIBt 에서 제시
한 주요 예방용
목재 방부제
크롬산염이 없는 수용성 붕소염
크롬 함유 방부제
Preservatives without chrome
용매계 보존제, Creosotes
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.151 표 7.8 참조
방부제의 종류 및 특징
1) 크롬산염이 없는 수용성 붕소염 (Water based boron salt without chromate)
2) 크롬 함유 방부제
3) CCA(Chrome copper arsenic salt)
4) Preservatives without chrome
5) 용매계 보존제
6) Creosotes
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.151
방부제의 종류 및 특징
1) 크롬산염이 없는 수용성 붕소염
(Water based boron salt without chromate)
용탈성 : 내장제에 적합, 단백질-붕산염 보존체로 붕소의 용탈 지연
2) 크롬함유방부제
크롬산염은 목재 세포에 살균제 고정 역할
6가 크롬 ⇒ 고정 : 독성이 적은 3가 크롬으로 환원, 목재 내 다른 보존 성분 안정화
실외 사용에 적합
CFB (Chrome fluorine boron 염) : 실외 사용 가능, 수분과 격리
CC (Chrome copper 염) : 실내 사용, 용탈 및 지면 접촉이 잦은 경우 사용 가능 (냉각탑,
해양 구조물)
CCB (Chrome copper salts), CCF (Chrome copper salt) : 실내외 사용
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.152
방부제의 종류 및 특징
3)
CCA(Chrome copper arsenic salt)
 외부 사용 제한, 방음벽 사용 가능
 용탈 : 캐나다, 미국 CCA 처리 목재의 자발적 회수
 수용성 고정염으로 처리된 목재 : 보호 감소, 환경 오염, 용탈 심화
(방수처리된 CCA의 사용)
 몰리브덴 (Mo), 텅스텐 (W)가 비소 대체제로 제시
 지면 접촉을 위해 구리, 산화 구리 등으로 대체 가능
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.152
방부제의 종류 및 특징
4)
Preservatives without chrome
ACQ (Alkaline copper quaternary ammonium salts)
Copper HDO (bis-(N-cyclohexyl-diazeniumdioxy)-copper)
Cu-triazoles 등
Quaternary ammonium compounds
Quaternary ammonium-boron compounds
5) 용매계 보존제
AI-HDO[tris (N-cyclohexyl-di-azenuimdioxy-aluminum)
살균제 triazoles (e.g. tebuconazole, propiconazole)
살충제 (pyrethroides)
금지 시약 (pentachlorophenol (pcp), hexachlorocyclohexane (lindane))
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.152
방부제의 종류 및 특징
6) Creosote
 Tar oil을 증류하여 만든 Polycyclic aromatic hydrocarbons 혼합물
 사람과 닿지않는 영구적인 땅에서의 실외 사용 허가
 철로, 전신주에 사용
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.153, 155
방부제 이용시 고려 사항 (함수율에 따른 목재 보존제 및 처리 공정의 응용 가능성)
-압력 처리
- (full-cell process,
empty cell process,
vacuum process) 및
creosote를 사용하기 위
해서 반드시
섬유포화점 이하
의 함수율을 가져야
한다.
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.153
방부제 이용시 고려 사항 (주요 방부제 처리 공정 4단계)
(진공 유/무) 0.8 N/mm2까지 압력 차이 간격을 이용하여 열압처리 후, 목재와 보존제에 따라서
각기 다른 처리를 진행한다.높은 보유도와 깊은 침투력이 중요.
장기 처리에서, 목재 혹은 그 일부가 완벽하게 보존제에 의해 침지되고(soaking), 몇일의 기간동
안 목재 내부로 천천히 침투되도록 한다 (Penetrate).
단기 처리에서 (dipping (압을 가하여 침투시킴), spraying (표면 도포), deluging (침수),
brushing (솔질))과같은 표면 처리는 침투를 거의 시키지 못하며, 보류시간이 작다.
구멍난 건축목과 같은 목재를 보조하는 특별한 처리로 말뚝박기, 장대 대기, 덧대기, 막대를 이용
한 지반선 처리를 사용한 덧대기 등이 있다.
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
pp.154
화학적 보존 처리 이전의 필수 사항
① 수피와 체관부의 제거
② 수액 치환 : 심재의 수액을 방부제로 하여, 갓 벌목된 나무에 저압에서 수용성
방부제 처리 가능
③ 섬유포화점 이상의 함수율을 가진 목재 : 수용성 보존제를 높은 농도로 투입
하거나, 혹은 장기간 침지시켜 목재 내 화학물질의 확산 : 균등분포
④ 이동 : 외압, 내부모세현상에 의한 영향
절삭, 톱질, 천공, 주형 등의 목재작업은 방부제 처리 이전에 끝나야 함
⑤ 섬유포화점 이하의 함수율을 가진 목재 선호
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
보존제의 필요 보유량 : pp.155
목재의 위험도, 활성 요소, 처리 공정의 효율성에 따라 결정, DIBt 허가에 제시
합성 목재(WPC)의 사용 : 표면 목질 성분의 높은 함수율 (균에 의해 분해)
보존제 회수의 중요성 :
1935년 pentachlorophenol (PCP) 사용 : 변색, 부후 방지
: 환경 오염 물질 ⇒ 독일에서 pcp 처리목의 수출입, 사용 금지
보존제 처리 목재의 처분 : 높은 처리 비용 ⇒ 독성물질 제거와 재활용 중요
대안 : ① 복합재료 제조로 인한 직접 재활용
② 저온 열분해로 인한 CCA 제거
③ 용매 추출 (ex : polyglycol), ④ 과산화수소 추출,
⑤ 전기 투석 개선
⑥ 생분해 ex) Antrodia vaillantii (CCA, CCB), bacillus licheniformis (CCA)
⑦ 생분해와 화학추출 2step
7. Wood Rot
7.4. Protection (보호)
신 목재 보호방법 by Rapp and Muller (2005) pp.156
1) 목재 개질 (Wood modification)
2) 목재 수소화 (wood hydrophobization)
3) 초임계수 처리 (supercritical fluid treatment)
4) 기타
1) 목재 개질
- 목재 세포벽 팽윤 감소 ⇒ 균 접근성 감소
① Acetylation : 세포벽 고분자의 수산화기와 반응, 치환
환경 친화적이나 좋지않은 냄새 동반
② Melamine resin 침지 : 세포벽의 레진 축적 ⇒ 수산기 봉쇄
기계물성 및 목재 내구성 향상
③ 1,3-dimethylol-4,5-dihydroxyethylen urea (DMDHEU) 침지
: 균에 의한 부후 방지 (etherification )
④ 열 처리에 의한 개질
: 부분적 분해 및 변색 가능
낮은 산소 함량 조건, 160-260℃ 처리
주요 4가지 기술 : 공기를 통해 목재 내에 열이 전달되어, 연소 기체, 질소 배출
Thermo wood (핀란드), Plato wood (네덜란드), Retification (프랑스)
Oil heat treatment (독일) (식물성 오일이 열 전달 매개)
2) 목재 수소화
- oil, wax, paraffin, silicon 등 이용
① Oil : 세포 내강에 축적, 수분 흡수 감소
② Wax : 원목 말단 코팅, 변색/갈라짐 억제
③ Silane monomer 침지 : 세포벽 내부 고분자 중합, sodium silicate-boron 사용
④ 기타 (isocyanate, carboxyl anhydried, oxirane function)
: OH기의 반응과 monomer (styrene or methylmethacrylate) 혼합으로 고분자화
목재 밀도 증가
3) 초임계수 처리
: CO2와 같은 보존담체가 특정 온도, 압력에서 기체와 액체의 성질을 동시에 가짐
처리 물질의 용해도 증가, 낮은 표면장력으로 목재에 깊숙이 침투 가능
초임계점 이하로 온도 하락 ⇒ 보존제에 대한 담체의 용해력 상실, 목재에 침전
목재의 최소 팽윤 (치수안정성 상승)
4) 기타
① chitosan
: Chitin의 alkaline deacetylation에 의해 상업적으로 생성
높은 결정화도, 물/유기용매에 불용성, 약산에 용해
cf. Chitin과 chitosan에 의한 금속이온과 킬레이트 화합물의 형성 : 방부목의 CCA 용탈 촉진
② 항산화제 첨가
: 유기 살균제의 효능 향상
③ 캐슈넛 껍질 추출 페놀화합물
: 균 생장 감소
④ 2-hydroxylpyridine-N-oxide
: 킬레이트 화합물, 효소 시스템에 관여 / 금속제한 조건 생성
생물학적 목재 보호 (미생물 제어) 시도 활발 (Lab-scale)
야외에서의 낮은 효능
7. Wood Protection Summary

보호 : 환경에 영향을 주지않는 비화학적 방법

균으로부터의 침투 보호 방법 연구 활발

목재 부후에 영향을 미치는 것으로 알려진 인자

미처리 목재의 저항성과 균 저항성에 대한 규격, 보존제 효능 시험 존재, 관리 엄격

유럽에서는 European Committee

방부제의 종류 :크롬산염이 없는 보존제, 크롬 함유 방부제, 용매계 보존제, Creosotes

방부제 이용시 고려 사항 : 섬유포화점 이하의 함수율을 가진 목재 선호

보존제의 용탈 가능성 높음

보존제 처리 목재의 처분 : 높은 처리 비용 ⇒ 독성물질 제거와 재활용 중요

신 목재 보호방법 by Rapp and Muller (2005) pp.156:
(독일
cf.보존 : 화학적 처리 방법
: 수분, 내구성, 벌목시기
DIBt : deutsches Institut fur Bautechnik 보존체 처리 기준 제시)
목재 개질, 목재 수소화, 초임계수 처리
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