자재/공구 CuAz 방부목에 대하여

[목조건축 교육원]

CuAz 방부목에 대하여

방부목의 활성 성분으로 구리(Copper), 붕소(Boron), 테부코나줄(Tebuconazole)로 구성된 보존력이 있는 Tanalith E 제품으로 목재에 가압방부처리하는 방부제 이며 KS F1701 수용성방부제 입니다.

산림청고시에 등록된 방부제이며, CCA방부제의 대체방부제로 사용되고 있는 목재방부제입니다.Cu는 Copper 의 약어 이며 Az는 Azole의 약어로 화학기호의 혼합용어로 Copper Azole 로 불리고 있습니다.

Copper Azole 목재 방부제는 1980년대 말 세계적인 목재방부제 회사인 Hickson Timber Products에서 구리성분의 대체방부제에 관한 연구로부터 서서히 발전하였습니다. Tebuconazole과 같은 Azole 성분의 살균효과는 구리와 함께 시너지 효과를 내는 것으로 알려지고 잇습니다. 이 연구는 유럽의 독일, 스웨덴, 덴마크 같은 나라에서 크롬과 비소가 들어있는 방부제의 사용 규제의 증가에 의해 촉진되었습니다. 유럽에서의 Copper Azole의 최초 등록과 상업적 이용은 1990년대 초반에 이루어 졌습니다. Copper Azole은 세계적으로 현재까지 개발된 크롬과 비소가 포함되지 않은 방부제 중에서 상업적으로 그리고 기술적으로 가장 성공적인 방부제로 알려져 있습니다. 현재 Copper Azole 방부제는 세계적으로 유럽과 미국 그리고 아시아 환태평양 지역의 일본, 호주, 뉴질랜드 등 많은 국가에서 널리 사용되고 있습니다.

Copper Azole 승인은 목제품 시장의 변화와 환경에 대한 규제가 새로운 방부제에 대한 기회가 주어진 동남아시아, 남아프리카, 남미 각국에서 국가 공인 방부제로 승인되어지고 있습니다.

1990년까지 50여 년 동안, CCA, CCB를 포함한 다양한 크롬-구리계 방부제가 세계적으로 가장 많이 사용되는 수용성 방부제입니다. 특히, CCA는 목재방부산업이 행하여지는 서유럽, 북미, 아시아, 호주, 뉴질랜드 등 많은 나라에서 목재방부 시장과 우리나라 목재방부시장을 주도하였습니다. 이러한 방부제들은 낮은 비용으로 목재의 열화를 야기하는 목재부후균, 흰개미 등에 대한 높은 보존 효과와 장기간 지속 효과를 주기 때문입니다. 현재까지도 북미를 포함한 많은 시장 특히 국내에서 최고의 수용성 방부제로 자리하고 있다.

그러나 1980년대 말, 규제 압력의 증가가 이 방부제들에게도 영향을 끼칠 것이라는 점은 명백합니다.근래에 스웨덴, 노르웨이, 덴마크에서는 1990년 대 초부터 말에 이르기까지 비소와 크롬이 포함된 방부제의 환경징수와 사용 규제 등의 사용을 단념시키는 조치가 있었다. 어느 정도까지는 산업계에서 이러한 변화에 저항하거나 이를 수정하는 것이 가능하였고, 다른 경우 새로운 틀 안에서 나아가야 했다. 목재방부산업이 지속적으로 유지되기 위해서는 불가피하게 새로운 기술이 요구되었다.

새로운 Copper Azole 방부제인 Tanalith? E 3485는 비록 상업적 효과는 제한되었으나 1992년 독일에서 처음으로 등록되었다. 1994년 1월 1일에 최초의 강제적인 규제에 따른 실질적인 산업계의 전환(크롬과 비소를 포함한 방부제로부터 탈피)이 발생하였습니다. 이는 스웨덴 화학물 관리기관(Swedish Chemical Inspectorate)의 새로운 명령이 강제적이 되었을 때였습니다. 오랫동안 예상되었지만, 주로 학계의 관심과 상업적 필요성에 의해 크롬, 비소가 포함되지 않은 방부제 개발은 갑자기 시작되었다. 운이 좋게 Hickson이 1994년에 Copper Azole의 초창기 약제인 Tanalith? E 3485의 공급에 유리한 위치를 차지하였다. 그 결과로 스웨덴은 이 제품의 첫 시장이 되었으며, 비슷한 제품들이 많은 유럽과 다른 나라들에서 개발되었다.

Copper Azole 방부제를 개발한 Hickson Timber Products (현재는 Arch Timber Protection)는 기술프로그램의 일환으로 지속적으로 대체 목재 방부제를 개발하고 시험하고 있습니다. 새로운 목재방부제 개발은 긴 기간을 필요로 하므로 이와 같은 프로그램은 미래의 규제나 시장요구에 적합한 새 방부제 개발을 위한 것이라 할것입니다.

구리-붕소-아민계(Copper borate amine) 합성물이 1970년대에 가능성이 있는 목재방부제로 평가되었으나, Coniophoria속 균들과 같은 갈색부후균에 약한 것이 발견되었으며, 1980년대 후반의 광범위한 목재방부제의 탐색에서 아졸, 특히 테부코나졸(tebuconazole)이 구리의 광범위한 살균효과와 함께 상승작용(synergistic activity)을 한다는 것이 확인되었습니다. 구리와 테부코나졸(그리고 다른 아졸)의 비율은 유럽과 다른 지역에서의 조성특허에 기초를 두고 확인, 구성되었다. 비용효율 면에서 선호되는 최적의 비율은 구리(구리로서) : 아졸(테부코나졸로서) = 25:1로 밝혀졌습니다. 그래서 구리-아졸-붕소-아민 조성은 새로운 방부제로 적합한 기초가 되었다. 세계적으로 광범위한 계획의 연구실규모의 실험과 야외시험에서 Copper Azole방부제는 지상부에서나 땅과 접촉하는 부분 모두에서 부후와 곤충류로부터 목재를 보호하는 효과가 탁월하다는 것이 확인되고 있습니다.

차후에는 어떤 특정 조건에서 Copper Azole의 성능을 향상시키거나 비용효율적으로 만드는 대체 아졸과 아졸의 혼합(Tebuconazole/Propiconazloe)에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 일본과 같은 다른 환경을 가진 지역에서는 조성 중의 붕소를 제거하기 위한 집중적인 노력이 행해져 왔는데, 이는 하수에 대한 엄한 규제 때문이다.

종합적으로 Copper Azole 기술은 향후 몇 년간 목재 방부처리 산업계의 많은 요구사항들을 해결할 능력이 있는 구리계 목재방부제라 할것입니다.

현재 유럽의 상황

10년 넘은 시도 후에도, 유럽연합은 목재방부제의 환경과 안전측면, 처리표준이나 성능에 관한 적절한 표준의 일치가 여전히 없습니다. 목재방부제의 등록과 규제의 일치를 위해 제안된 “Biocidal Products Directive(살균성 방부제 방안)”은 실질상 실현되는 것에 실패하였다 할것입니다. 예를 들어 유럽연합의 몇 나라들은 다른 상황에 있습니다. 프랑스나 영국은 CCA가 상대적으로 별다른 규제 없이 사용되고 있으며, 네덜란드는 구리계 방부제 사용조차도 압박되는 상황이다. 그러므로 어쩔 수 없이 국가마다의 경우에 따라 방부제의 승인이 진행되고 있다.

Copper Azole의 상업적 성공에 있어 다른 하나의 중요 요인은 동구권의 나라들이 유럽경제에 포함되었다는 점이다. 이러한 나라들은 서유럽이나 북미 시장과의 접촉이 증가하면서 임산물 산업이 재건되고 있다. 이 지역의 장기간의 고립이 끝나서 목재방부산업 역시 살아나고 있으며, Copper Azole이 진출할 기회가 제공되었습니다. Copper Azole이 현재 등록된 유럽 국가는 다음과 같다.

핀란드, 스웨덴, 노르웨이, 리투아니아, 라트비아, 덴마크, 네덜란드, 독일, 벨기에, 폴란드, 영국, 아일랜드, 이탈리아, 프랑스

요컨대, 크롬이나 비소의 사용규제가 시행되는 나라에서는 Tanalith E 3492(구리, tebuconazole /propiconazole 혼합)나 다른 구리계 방부제가 사용되고 있다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이 네덜란드, 그리고 노르웨이와 같은 구리계 방부제 사용을 금지하자는 제안도 갈수록 확산되고 있다. 영국과 프랑스와 같은 크롬-비소가 포함된 방부제에 대한 규제가 심하지 않은 곳에서도 환경측면을 강조한 마케팅과 크롬, 비소 규제가 엄격한 다른 나라로의 수출을 위해 Copper Azole을 채택하는 경우도 있습니다.

북미와 남미

Copper Azole은 미국에서 승인되었고, AWPA 규격에 인정되어 있다. 캐나다에서는 등록이 아직 진행 중에 있다. 최근까지 미국과 캐나다에는 여전히 CCA(그리고 ammoniacal copper arsenate와 같은 다른 비소포함 방부제) 사용자 층이 견고합니다. 관리기관의 사용금지 또는 사용환경의 수정 등에 관한 조짐이 거의 없었습니다. 그러나 지난 몇 년간 방부처리재 안의 비소의 노출에 대한 가능성에 호의적이 아닌 미디어의 주목은 CCA의 사용에 대한 면밀한 규제의 필요성, 적어도 어린이 놀이터 등에 사용되는 민감한 부분에 사용하는 것에 대한 규제와 같은 사안에 주목하게 하였다. 이 같은 기사가 나올 무렵, EPA와 목재 방부처리 업체는 CCA의 공급, 안전에 관한 정보, 처리재에 위험표시 등에 관한 자발적인 합의가 있었다. 몇몇의 주에서 사용제한을 시도하고 있음에도 불구하고 CCA에 대한 규제는 단기간에 시행되지는 않을 것이다.

수많은 CCA 사용반대 요구의 기술적 타당성에 대한 이의제기를 할 수 있지만, 감정적 정치적 논쟁은 이미 Copper Azole과 같은 대체방부제에 대한 관심을 이끌었다. 현재 미국에는 Copper Azole을 사용하는 5개의 처리업체가 있으며, 머지 않아 Copper Azole을 채택하려고 의도하는 수많은 처리업체가 있다.

중남미에는 목재방부산업이 발전되지 않았다. 그래서 이 지역에서는 CCA 대체방부제를 사용해야 한다는 규제나 시장의 압력이 거의 없다. 그러나 아르헨티나와 칠레간은 임산물의 수출산업이 발달된 국가에서는 유럽, 북미, 아시아의 수입 요구조건을 만족시키기 위해 Copper Azole에 관심을 갖는다.

일본과 아시아

Copper Azole은 1995년 소개된 이래 일본시장에서 매우 성공적이었고, 지금은 가장 널리 사용되는 구리계 목재 방부제이다. CCA의 사용은 1990년대 말부터 하수의 오염, 처리재의 폐기처리 등의 환경문제 때문에 점점 규제가 늘어나게 되었다. 일본은 Copper Azole 시장이 가장 큰 나라이다.

일본의 상황은 상품의 승인을 얻을 때 필요한 지역에 맞는 요구조건에 몇 가지 흥미로운 점을 나타낸다. 부후균인 Tyromyces palustris를 방제하기 위해서는 tebuconazole의 농도가 약간 더 높아야 한다는 것이 일본 승인시험에서 밝혀졌다. 그래서 일본에서의 사용을 위해 개발된 Tanalith CuAz은 구리와 tebuconazole이 20:1의 비율로 구성되어 있다.

최근에는 일본에서 앞으로 하수와 지하수의 환경규제로부터 올 환경규정의 압박 때문에 붕소성분이 제외된 Copper Azole이 개발되었다. 주요 고객인 Xyence Corporation과 합작하여, 이 개발의 기술적 장애를 극복하였고, 그 결과로 현재 알려지고 있는 Tanalith CY가 개발되었다. 이 CY 개발계획에서 부가적으로 개발된 것은 비용절감을 위해 tebuconazole 대신 cyproconazole로 바꿨다는 것이다.

아시아의 다른 지역에서는 지역마다의 다양성에서 볼 수 있듯이 그 상황이 매우 다양하다. Tanalith CuAz의 등록이 한국, 타이완, 말레이지아, 인도네시아에서 진행 중이다. (* 현재 CuAz은 KS에 등록되었음) 한국과 같은 경우, CCA는 환경문제와 관련해 직접적인 압력을 받고 있다. Type B(CCA 2호)에서 Type C(CCA 3호)로의 전환은 일시적으로 한국에서 CCA에 대한 몇몇의 염려사항을 만족시켰지만, 길게 보아서는 불확실성이 있다. 1994년에 인도네시아는 잡초 제거를 위해 마구 사용되던 모든 비소 살충제의 사용을 금하였고, 여기에는 목재방부제도 포함되었다.

호주, 뉴질랜드, 남아프리카

호주와 뉴질랜드는 유럽을 제외한 나라 중 Copper Azole방부제를 가장 먼저 등록한 나라들이다. 선택된 약제는 Tanalith E 3485였고, 이 지역에서 좋은 효능을 보인다고 밝혀져 온 약제이다. 호주의 승인 시험은 장기간을 필요로 하고 야외실험시 발생하는 많은 비용이 들기 때문에, Tanalith 3492와 같이 후에 나온 Copper Azole이 가까운 미래에 등록될 것 같지는 않다. 호주와 뉴질랜드는 세계적으로 Copper Azole에 대한 몇몇의 가장 오래된 야외실험의 결과를 가지고 있다.

호주와 뉴질랜드는 CCA에 관한 실제적인 규제가 없기 때문에 Copper Azole방부제의 큰 시장은 아니다. 그러나 Copper Azoled이 CCA보다 기술적, 시장성 측면에서 우위가 있다는 것이 밝혀진 많은 특정 시장이 있다. 예를 들어 자생하는 활엽수의 처리는 여전히 몇몇 호주의 주에서는 일반적이다. Copper Azole은 슬러지의 생성이 줄어드는 문제와 같은 CCA에 비해 기술적으로 많은 향상된 부분들이 있고, 제조공장에서 폐목재를 태울 수 있게 한다.

수출 중심의 뉴질랜드 임산물 산업은 매우 경쟁력 있고, 탄력적이 되어 왔다. 뉴질랜드와 호주에는 Copper Azole이 처리된 뉴송에 대한 약간의 가능성이 있지만, 뉴질랜드의 몇몇 생산업체는 CCA의 사용의 규제가 되고 있는 아시아와 북미의 나라들의 시장에 Copper Azole로 수출기회를 얻어오고 있다.

이 시점에서 남아공에서는 대체방부제에 대한 요구가 거의 없다. 그러나 남아공은 목재방부산업이 발달해 있고, 조만간 국제적인 추세에 발맞춰 이러한 요구가 나올 것이다. Tanalith E 3485에 대한 등록이 현재 준비 중에 있다.

흥미롭게 이 지역에서는 특정시장에 대한 기회가 나타난다. 마다가스카르 옆 인도양에 있는 모리셔스는 모든 비소 포함 농약과 살충제의 금지 이후, Tanalith E로 전면 전환되었다. 역사적 이유로 남아공의 Koppers Arch를 통해 공급되던 이스라엘은 CCA와 CCA처리재의 승인을 철회하려는 뜻을 발표하였다. Copper Azole의 승인 신청이 제기 되어왔고, 곧 승인 될 것으로 기대된다.

Copper Azole 처리 규격의 비교

앞에서 언급한 바와 같이, Copper Azole 제품군은 각각 다른 시장과 규제 조건에 맞게 발달되어 왔다. 처리도를 나타내는 다른 방법들을 조합할 때, 다른 국가들끼리 특성을 비교하는 것은 매우 어려울 수 있다. 그러나 다음 표는 일본, 미국, 호주에서 승인된 Copper Azole의 침엽수 흡수량을 비교한 것이다.

국가 방부제의 조성 흡수량 기준

일본 Tanalith CuAz

- Copper:boric acid:tebuconazole

- 20 : 20 :1 비율 지상부-2.6 kg/㎥

지접부-5.2 kg/㎥

(CuO + H3BO3 + teb 로써)

미국 Wolman E

- Copper:boric acid:tebuconazole

- 25 : 25 :1 비율 지상부-3.3 kg/㎥

지접부-6.5 kg/㎥

(Cu + H3BO3 + teb 로써)

호주 Tanalith E

- Copper:boric acid:tebuconazole

- 25 : 10 :1 비율 지상부-0.27% mass/mass

지접부-0.457% mass/mass

(Cu + teb 로써)*

* 붕산은 호주 규격에서 유효성분으로 인식되지 않는다.

이러한 처리도를 직접적으로 비교하는 것은 어려움이 있어 보인다. 그러나 자연건조된 목재의 밀도가 500kg/㎥인 것에 기초하여, 지상부의 흡수량을 호주에서 사용하는 기준으로 표현하면(Cu와 teb로써) 일본은 0.21%, 미국은 0.33%이다.

흡수량 기준 차이의 다른 이유는 각국의 생물학적 열화 위험 정도의 차이 때문이다. 사실상 흰개미의 위험이 없는 북유럽에서는 지상부의 흡수량 기준이 0.2% 이하(Cu로써)이다. 흰개미의 위험이 있는 미국, 호주, 많은 아시아 국가에서는 만족할 만한 효과를 유지하기 위해 0.2% 이상(Cu로써)인 것이다.

평가기준 역시 흡수량 기준에 중요한 영향을 준다. 한 예로 호주에서는 야외시험의 결과가 정해진 흡수량에서의 기준처리(일반적으로 CCA)와의 비교 요소로 사용될 수 있다. 그 영향으로 짧은 기간의 야외시험 결과가 큰 비교요인이 될 수 있으며, 그래서 보다 완성도 높은 결과가 수집되고 기준처리와 비교되어 승인된 흡수량 기준을 낮출 수 있는 융통성을 가질 수 있다.

요컨대, Copper Azole 방부제는 특정 규제나 서비스 환경에 맞출 수 있다. 가장 적합한 조성은 승인안, 생물학적 가해위험정도, 가격과 효능에 대한 시장에서의 기대에 의해 결정될 것이다.

Copper Azole 방부제는 CCA와 같은 크롬과 비소를 함유하는 방부제에 대한 규제가 심한 나라에서 대체방부제로 채택해하고 있습니다.