구리 기반 목재 방부제 중 MCQ를 이용하여, 목재 내 주입량에 따른 부후 특성을 조사하였다. 목재 시편에 주입량을 달리하여 약제를 주입한 후, 갈색부후균인 부후개떡버섯에 의한 방부효력 시험을 진행하였다. 이후, 질량감소율을 측정한 결과 무처리재는 35% 이상의 질량감소율을 보였으며, 실내 부후에 의한 MCQ 약제의 방부 효력을 나타내는 주입량은 $3.99{\pm}0.42kg/m^3$로 나타났다. 광학현미경 및 전자현미경으로 시편의 3단면을 관찰했을 때, 무처리재와 낮은 주입량으로 처리한 처리재에서는 세포벽의 파괴와 함께 전체적으로 부후가 진행됨이 확인 되었고, 많은 수의 균사를 관찰할 수 있었지만, bore hole은 확인할 수 없었다. 본 연구에서 MCQ의 주입량에 따른 질량감소율 및 부후 현상이 크게 차이가 난 점 등을 고려하여, 국내 환경에서 MCQ의 주입량에 관한 적정성 검토가 필요하다고 생각되었다.
구리 기반 목재 방부제 중 MCQ를 이용하여, 목재 내 주입량에 따른 부후 특성을 조사하였다. 목재 시편에 주입량을 달리하여 약제를 주입한 후, 갈색부후균인 부후개떡버섯에 의한 방부효력 시험을 진행하였다. 이후, 질량감소율을 측정한 결과 무처리재는 35% 이상의 질량감소율을 보였으며, 실내 부후에 의한 MCQ 약제의 방부 효력을 나타내는 주입량은 $3.99{\pm}0.42kg/m^3$로 나타났다. 광학현미경 및 전자현미경으로 시편의 3단면을 관찰했을 때, 무처리재와 낮은 주입량으로 처리한 처리재에서는 세포벽의 파괴와 함께 전체적으로 부후가 진행됨이 확인 되었고, 많은 수의 균사를 관찰할 수 있었지만, bore hole은 확인할 수 없었다. 본 연구에서 MCQ의 주입량에 따른 질량감소율 및 부후 현상이 크게 차이가 난 점 등을 고려하여, 국내 환경에서 MCQ의 주입량에 관한 적정성 검토가 필요하다고 생각되었다.
In this study, MCQ (Micronized copper Quat) which was copper-based wood preservative, was investigated on decay properties by difference of the its infiltration volume. After pressure-treatment with different MCQ concentration, test specimens (Japanese Red Pine) were exposed by a brown-rot fungus (F...
In this study, MCQ (Micronized copper Quat) which was copper-based wood preservative, was investigated on decay properties by difference of the its infiltration volume. After pressure-treatment with different MCQ concentration, test specimens (Japanese Red Pine) were exposed by a brown-rot fungus (Fomitopsis palustris). At the end of the 12 weeks exposure to the fungus, untreated specimen was showed the mass loss of more than 35%, and the value of preservative effectiveness of MCQ by indoor decay was $3.99{\pm}0.42kg/m^3$. Therefore, MCQ should be pressure-injected at least $3.99kg/m^3$. The three dimensional of the specimens were observed by using the light microscope and scanning electron microscope, Untreated and treatment specimens with low concentration generally had underwent serious decays and had a lot of fungal hyphae. Howere, the formation of bore hole by hyphae were not observed. Mass loss and decay properties of specimens were affected by amount of MCQ injection. Therefore, it is necessary to the review of the adequacy of the MCQ injection amount in domestic environments.
In this study, MCQ (Micronized copper Quat) which was copper-based wood preservative, was investigated on decay properties by difference of the its infiltration volume. After pressure-treatment with different MCQ concentration, test specimens (Japanese Red Pine) were exposed by a brown-rot fungus (Fomitopsis palustris). At the end of the 12 weeks exposure to the fungus, untreated specimen was showed the mass loss of more than 35%, and the value of preservative effectiveness of MCQ by indoor decay was $3.99{\pm}0.42kg/m^3$. Therefore, MCQ should be pressure-injected at least $3.99kg/m^3$. The three dimensional of the specimens were observed by using the light microscope and scanning electron microscope, Untreated and treatment specimens with low concentration generally had underwent serious decays and had a lot of fungal hyphae. Howere, the formation of bore hole by hyphae were not observed. Mass loss and decay properties of specimens were affected by amount of MCQ injection. Therefore, it is necessary to the review of the adequacy of the MCQ injection amount in domestic environments.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
방부성능 유지는 약제의 침윤도와 보유량에 의해 결정된다. 따라서 본 연구에서는 목재내의 MCQ 방부제의 보유량의 차이가 방부성능에 미치는 영향을 검토하였고, 부후에 따른 목재 세포의 미세구조적 변화를 현미경 관찰을 통하여 분석하였다.
제안 방법
12주가 지난 후, 시험체의 표면에 붙어있는 균사 등의 부착물을 제거하고, 60 ± 2℃에서 건조한 뒤에 무게를 측정하여 목재 시편의 질량 감소율을 확인하였다.
MCQ 처리 목재가 지닌 유효성분의 용탈 저항성을 조사하기 위하여 내후조작을 통해 강제 용탈 시킨 후, 유효성분의 존재를 SEM-EDS (Philips, XL 30)로 확인하였다.
MCQ 처리 목재에 대한 MCQ 약제 유효성분의 용탈저항성을 조사하기 위하여 목재 내 주입량을 7.12 ± 0.74 kg/m3으로 처리한 시편을 강제 용탈 시킨 후에 목재시편에 남아 있는 유효성분의 존재를 SEM-EDS를 이용하여 확인하였다.
MCQ로 처리한 목재 시편에 부후개떡버섯(F. palustris)을 접종한 뒤 12주 동안 부후 실험을 진행한 후, 주사전자현미경(SEM)으로 목재의 3단면을 촬영하여 부후특성을 관찰하였다(Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13).
90%의 DDAC를 1:1로 혼합하였다. 감압 및 가압주입은 목재가 여러 가지 보유량을 갖도록 유효농도를 조절한 후에 시행하였다.
Axio)과 주사전자 현미경(SEM, COXEM EM-30)을 이용하였다. 관찰용 샘플 제작은 연화과정을 실시하지 않고 마이크로 톰으로 3단면을 절삭하였으며, 광학현미경용 시편은 염색하여 프레파라트를 제작하였다.
내후조작은 흐르는 증류수를 이용하여 8시간 동안 용탈작용을 시행한 후, 60 ± 2℃ 건조기에서 16시간 건조과정을 1회로 하여 총 10회 반복하였다.
본 연구는 MCQ 약제의 보유량을 달리하여 목재에 처리한 후, 부후시험을 진행하여 그 결과를 관찰 하였다. 갈색부후균을 이용한 실내 강제 부후에 따른 시편을 해부학적 관찰을 통해 고찰하여 본 결과, 목재 부후균의 세포조직 침투 및 파괴의 양상은 보유량에 따라 정도 및 경향이 크게 차이가 있음을 알 수 있었다.
부후시험을 마친 목재 시편의 부후 특성을 관찰하기 위하여 광학현미경(Carl Zeiss. Axio)과 주사전자 현미경(SEM, COXEM EM-30)을 이용하였다. 관찰용 샘플 제작은 연화과정을 실시하지 않고 마이크로 톰으로 3단면을 절삭하였으며, 광학현미경용 시편은 염색하여 프레파라트를 제작하였다.
실내 방부효력시험은 내후조작을 실시한 시료(Weathered samples)와 내후조작을 실시하지 않은 시료(unweathered samples)에 대해서 KS M 1701, 부속서 2에 준하여 표준시험균인 부후개떡버섯(Fomitopsis palustris; FOP)을 대상으로 부후 시험을 실시하였다. 접종된 균 위에 목재 시편을 올려놓았고, 온도 26 ± 2℃, RH 70% 이상으로 유지되는 암실에서 12주간 균에 노출시켰다.
실내 방부효력을 평가하기 위하여 소나무 변재 시편에 유효농도 23.60%인 MCQ 약제와 22.90%의 DDAC를 1:1로 혼합하여 여러 가지 보유량을 갖도록 감압 및 가압주입 하였으며, 주입량은 Table 1과 같다. 이후 부후개떡버섯(F.
MCQ 약제를 처리한 목재시편은 최소 3주간 실내 보관하여 양생과정을 거쳤다. 양생과정이 끝난 일부 시편에 대하여 내후조작(Weathering)을 실시하였다. 내후조작은 흐르는 증류수를 이용하여 8시간 동안 용탈작용을 시행한 후, 60 ± 2℃ 건조기에서 16시간 건조과정을 1회로 하여 총 10회 반복하였다.
여러 보유량의 MCQ로 처리한 목재시편을 부후개떡버섯(F. palustris)으로 부후시킨 후 광학현미경을 이용하여 횡단면, 방사단면, 접선단면의 부후 특성을 관찰하였다. 12주 동안 부후된 무처리 시편의 각 단면에서 가도관, 방사조직, 수지구 등이 부후되어 조직이 파괴된 것을 볼 수 있다.
90%의 DDAC를 1:1로 혼합하여 여러 가지 보유량을 갖도록 감압 및 가압주입 하였으며, 주입량은 Table 1과 같다. 이후 부후개떡버섯(F. palustris)을 접종하여 부후 실험을 진행하였다. 목재보존제의 성능시험 방법및 성능기준(JIS K 1571, 2004)에 준하여 방부제의 방부효력 유무를 상징하는 질량감소율 3%를 기준으로 하였을 때, 3.
접종된 균 위에 목재 시편을 올려놓았고, 온도 26 ± 2℃, RH 70% 이상으로 유지되는 암실에서 12주간 균에 노출시켰다.
대상 데이터
실내 방부효력을 평가하기 위하여 소나무(Pinus densiflora S. et Z.)변재를 20 × 20 × 10 (R × T × L) mm 크기로 시편을 제작하여 사용하였다.
)변재를 20 × 20 × 10 (R × T × L) mm 크기로 시편을 제작하여 사용하였다. 약액은 유효농도 23.60%인 MCQ 약제와 22.90%의 DDAC를 1:1로 혼합하였다. 감압 및 가압주입은 목재가 여러 가지 보유량을 갖도록 유효농도를 조절한 후에 시행하였다.
성능/효과
SEM을 이용하여 균사의 이동 경로 및 존재 유무를 확인할 수 있었다. 갈색부후균과 백색부후균이 다른 균과 구별되는 특징 중 하나는 bore hole을 생성 하는 것이며, 이를 통해 인접 세포로 직접 침투하거나 벽공막벽과 벽공구를 통과하며 균사가 이동한다고 하였다(Proctor, 1941).
본 연구는 MCQ 약제의 보유량을 달리하여 목재에 처리한 후, 부후시험을 진행하여 그 결과를 관찰 하였다. 갈색부후균을 이용한 실내 강제 부후에 따른 시편을 해부학적 관찰을 통해 고찰하여 본 결과, 목재 부후균의 세포조직 침투 및 파괴의 양상은 보유량에 따라 정도 및 경향이 크게 차이가 있음을 알 수 있었다. 목재 시편 내에 MCQ 약제 보유량을 3.
, 1985; Fransis, 2007). 광학현미경의 이미지에서도 보였듯이 세포벽의 휨이 관찰되었지만, 전체적으로 중간박막 층은 부후가 덜 진행됨을 확인하였다. 전자현미경과 광학현미경을 이용한 해부학적 관찰을 통해 F.
74 kg/m3으로 처리한 시편을 강제 용탈 시킨 후에 목재시편에 남아 있는 유효성분의 존재를 SEM-EDS를 이용하여 확인하였다. 그 결과 목재 세포내강 및 벽공에 약제의 유효성분의 구리(Cu)가 존재하는 것을 확인할 수 있었으며(Fig. 14), MCQ 약제의 특성상 세포벽 내로의 침투는 어려울 것으로 생각되었으나, 세포벽 내에서도 유효성분이 존재하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 15).
또한, 약 10∼700 nm 사이즈의 구리가 벽공실과 가도관의 세포내강과 가까이에 있는 3차 벽층, 방사유 조직에 풍부하게 존재함을 확인하였다.
목재 시편 내에 MCQ 약제 보유량을 3.99 ± 0.42 kg/m3 이상으로 처리 하였을 때 효력이 나타남을 확인했으며, 강제 용탈 실험 후에도 목재 내에 MCQ 약제가 남아있어 부후를 방지함을 확인하였다.
목재보존제의 성능시험 방법및 성능기준(JIS K 1571, 2004)에 준하여 방부제의 방부효력 유무를 상징하는 질량감소율 3%를 기준으로 하였을 때, 3.99 ± 0.42 kg/m3 이상의 약제가 주입된 시편이 기준을 만족한다고 나타났다(Fig. 1).
무처리 시편과 0.8 ± 0.07 kg/m3의 주입량으로 MCQ를 처리한 시편에서는 방사단면과 접선단면의 가도관에서 많은 수의 균사를 확인할 수 있었으며, 특히 균사의 격벽과 꺽쇄를 방사단면의 축방향가도관에서 관찰할 수 있어, 목재 부후가 진행 되고 있음을 알 수 있었다(Fig. 9, Fig. 10).
특히각 단면의 유연벽공이 부후균에 민감하게 반응한 것을 확인할 수 있었다. 무처리 시편의 각 단면을 관찰한 결과, 목재 가도관, 가도관의 유연벽공, 방사조직, 방사 유세포, 에피델리얼 세포를 지닌 수지구 등 목재 조직이 전체적으로 크게 부후됨이 관찰되었으며, 세포벽이 부후되어 파괴 현상이 발생하였다(Fig. 2, Fig. 3).
1). 저농도 약제 처리 시편에서는 중량감소율이 높았으며, 목재 조직의 파괴가 심하게 나타남을 육안으로도 확인할 수 있었다.
광학현미경의 이미지에서도 보였듯이 세포벽의 휨이 관찰되었지만, 전체적으로 중간박막 층은 부후가 덜 진행됨을 확인하였다. 전자현미경과 광학현미경을 이용한 해부학적 관찰을 통해 F. palustris 균은 소나무(P. densiflora; Japanese Red Pine)에서 갈색부후적 열화 형태를 나타내는 것을 확인할수 있었다. 이와는 대조적으로 질량감소가 나타나지 않은 7.
8에서 전체적인 MCQ 처리 목재의 부후균에 대한 목재 조직의 파괴 현상은 보유량이 낮을수록 그 정도가 심하게 나타났다. 특히각 단면의 유연벽공이 부후균에 민감하게 반응한 것을 확인할 수 있었다. 무처리 시편의 각 단면을 관찰한 결과, 목재 가도관, 가도관의 유연벽공, 방사조직, 방사 유세포, 에피델리얼 세포를 지닌 수지구 등 목재 조직이 전체적으로 크게 부후됨이 관찰되었으며, 세포벽이 부후되어 파괴 현상이 발생하였다(Fig.
후속연구
42 kg/m3 이상으로 처리 하였을 때 효력이 나타남을 확인했으며, 강제 용탈 실험 후에도 목재 내에 MCQ 약제가 남아있어 부후를 방지함을 확인하였다. MCQ 약제의 H3조건은 흡수량 기준 2.6 kg/m3 이상이므로 기준량과 시험된 보유량 사이의 세밀한 효과 분석이 추후에 이루어져야 할 것으로 생각된다.
74 kg/m3 이상의 보유량으로 처리한 시편에서는 균에 의한 목재 조직 및 세포벽의 파괴가 확인되지 않았다. 이에, 약제 처리량을 일정 보유량 이상으로 하였을 때, 부후가 진행되지 않는다는 것을 알 수 있었으며, 이를 기준으로 사용 환경에 맞게 보유량을 결정해야 할 것으로 사료되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
목재방부제의 입자 크기는 목재 조직으로 방부제가 침투하는데 매우 중요한 역할을 하는 이유는?
일반 적으로 목재방부제의 입자 크기는 목재 조직으로 방부제가 침투하는데 매우 중요한 역할을 한다. 방부제의 입자 크기가 세포벽 유연벽공의 세포막 구멍(약 400∼600 nm) 크기 및 벽공문의 직경(일반적으로 10,000 nm)보다 작으면, 목재 조직으로 균일 하게 분포되어 침투가 될 수 있다(Mclntyre and Freeman, 2009). 이에 MCQ는 주입성능이 우수한 방부제로 보고되고 있다.
구리계 방부제는 무엇이 있는가?
이후에 구리 기반 방부제가 방부목재 제조에 널리 사용되고 있다. 국내에서 구리계 방부제는 ACQ, CUAZ, MCQ, CuHDO 등이 환경부의 유해물질관리법(화학물질관리법)에서 ‘일반물질’에 해당되는 물질만을 사용하고 있다. 구리 이온은 살진균제로써의 역할이 1700년대에 알려졌으며, 살조제, 살균제, 살충제 등의 효과도 있다고 알려져 오랫동안 사용되고 있다(Freeman and Mclntyre, 2008).
CCA의 단점은?
목재보존제로써의 기능이 우수했던 CCA는 용탈 되어 나오는 성분들이 인체와 환경에 유해하여, 2004년 미국 목재보존산업체가 거주용 방부목에 사용을 금지하였고, 미국 환경청(US Environmental Protect Agency)에서도 사용을 금지했으며, 국내에서는 2007년부터 사용을 중단하기로 하였다(Kim, 2012). 이후에 구리 기반 방부제가 방부목재 제조에 널리 사용되고 있다.
참고문헌 (13)
Freeman, M.H., Mclntyre, C.R. 2008. A comprehensive review of copper-based wood preservatives with a focus on new micronized or dispersed copper systems. Forest Products Journal 58(11): 6-27.
Green, F. III., Highley, T.L. 1997. Mechanism of brown-rot decay: paradigm or paradox. International Biodeterioration & Biodegradation 39: 113-124.
Hale, M.D., Eaton, R.A. 1986. Soft-rot cavity formation in five preservative-treated hardwood species. Transactions of the British Mycological Society 86(4): 585-590.
Highley, T.L., Murmanis, L.L., Palmer, J.G. 1985. Micromorphology of degradation in western hemlock and sweetgum by the brown rot fungus Poria placenta. Holzforschung 39: 73-78.
Kim, Y.-S. 2012. Current research trends in wood preservative for enhanced durability : A literature review on copper based preservatives. Journal of Korean wood Science and Technology 40(3): 212-227.
Kwon, M., Lee, P.H. 1993. Anatomical characteristics of Korean red pine (Pinus densiflora S. et Z.) wood degraded by a brown-rot fungus (Lentinus lepideus). Journal of Korean wood Science and Technology 21(1): 39-50.
Liese, W. 1970. Ultrastructural aspects of woody tissues disintegration. Annual Review of Phytopatholgy 8: 231-258.
Matsunaga, H., Kiguchi, M., Evans, P. 2007. Micro-distribution of metals in wood treated with a nano-copper wood preservative. IRG/WP/07-40360. International Research Group on Wood Preservation, IRG Secretariat, Stockholm.
Mclntyre, C.R., Freeman, M.H. 2009. Micronized Copper. Proceedings, American Wood Protection Association 105: 114-127.
Mclntyre, C.R., Freeman, M.H., Shupe, T.F., Wu, Q., Kamdem, D.P. 2009. The form of copper: dose it really matter?. The International Reserarch Group on Wood Protection. IRG/WP 09-30513.
Proctor, P. 1944. penetration of the walls of wood cells by the hyphe of wood destroying fungi. Bull.No.47, Yale University, School of Forestry, New Haven, Conn.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.