목재부후균
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1. 개요
목재 부후균은 목재를 분해하는 곰팡이로, 분해 방식에 따라 백색 부후균, 갈색 부후균, 연부 부후균으로 나뉜다. 백색 부후균은 리그닌을 분해하여 셀룰로스와 헤미셀룰로스를 남기고, 갈색 부후균은 헤미셀룰로스와 셀룰로스를 분해하며, 연부 부후균은 셀룰레이스를 분비하여 셀룰로스를 분해한다. 목재 부후는 습도, 온도, 산소, 영양분 등 번식 조건에 의해 발생하며, 목재의 강도를 약화시켜 피해를 준다. 방지 대책으로는 수분 관리, 방부 처리, 내구성이 강한 수종 사용 등이 있으며, 최근에는 친환경적인 방법으로 목재를 보존하려는 연구가 진행되고 있다. 또한, 균류 유도 부후와 같은 독특한 방식으로 목재의 디자인 가치를 높이는 기술도 개발되고 있다.
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| 목재부후균 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 습한 목재를 분해하여 썩게 만드는 모든 종류의 균류 |
| 특징 | 목재를 주성분으로 하는 리그닌과 셀룰로스를 분해 |
| 필요 조건 | 수분 산소 적절한 온도 |
| 종류 | |
| 백색 부후균 | 리그닌을 분해하여 목재를 희게 만듦 |
| 갈색 부후균 | 셀룰로스를 분해하여 목재를 갈색으로 변색시킴 |
| 연부후균 | 목재 세포벽의 셀룰로스층을 분해하여 공동 형성 |
| 영향 | |
| 구조적 손상 | 건축물, 가구 등 목재 제품의 강도 저하 및 파괴 |
| 경제적 손실 | 목재 제품 수리 및 교체 비용 발생 |
| 안전 문제 | 부후된 목재 구조물의 붕괴 위험 증가 |
| 예방 및 방지 | |
| 목재 건조 | 목재의 수분 함량을 낮춰 곰팡이 생장 억제 |
| 방부 처리 | 화학 약품을 사용하여 목재의 내구성을 높임 |
| 환기 | 습기 제거 및 곰팡이 생장 억제 |
| 정기적인 검사 | 목재 구조물의 상태를 점검하여 조기에 부후 징후 발견 |
| 기타 | |
| 관련 연구 | 목재 부후균의 생태 및 분해 메커니즘 연구 활발 |
| 응용 분야 | 바이오 연료 생산 펄프 및 제지 산업 환경 정화 기술 |
2. 목재 부후균의 종류
목재 부후균은 분해하는 성분과 방식에 따라 크게 백색 부후균, 갈색 부후균, 연부 부후균으로 나뉜다.
목재 부후 과정은 태풍 등으로 가지가 부러지거나 곤충, 설치류가 갉아먹어 수피가 손상된 곳에 곰팡이 포자가 붙어 전분, 당 등 탄수화물을 영양원으로 번식하면서 시작된다. 이후 제2차 기생균인 목재 부후균이 리그닌, 셀룰로스, 헤미셀룰로스를 분해하고, 그 분해 생성물은 박테리아에 의해 무기화된다. 셀룰로스와 헤미셀룰로스는 흰개미의 먹이가 되기도 한다.
- 백색 부후균: 목재를 하얗게 변색시킨다. 목재 부후균의 90% 이상이 백색 부후균이다.[12][13][14]
- 갈색 부후균: 목재를 갈색으로 변색시킨다.
- 연부 부후균: 백색 부후균이나 갈색 부후균이 부후시킬 수 없는, 함수율이 높은 목재 표면을 연화시킨다.
2. 1. 백색 부후균 (白色腐朽菌)
백색부후균(白色腐朽菌)은 목재 속의 리그닌을 분해하는 능력을 가지며, 리그닌이 분해된 후에 잔류하는 셀룰로스, 헤미셀룰로스가 남아 그 색인 흰색으로 목재를 변색시키기 때문에 백색부후균이라고 불린다.
백색부후균은 담자균류이며, 셀룰로스와 리그닌을 동시에 분해하는 '''비선택적 백색부후균'''과 셀룰로스는 별로 분해하지 않고 리그닌을 우선적으로 분해하는 '''선택적 백색부후균'''으로 나뉜다.
백색부후균은 갈색부후균이나 연부부후균에 비해 추위와 직사광선에 강하며, 건조와 습윤의 반복이 심한 곳이나 기온 변화가 큰 곳 등 환경 변화가 심한 곳에서도 생육하는 것이 많다. 또한, 벚나무, 느티나무, 너도밤나무 등의 활엽수를 좋아하며 부후시키는 것이 많다. 표고버섯, 팽이버섯, 느타리버섯, 애느타리, 상황버섯, 황금팽이버섯처럼 식용 버섯 중 흰색부후균으로 분류되는 것도 많다.
퇴비화의 최종 단계(숙성 단계)에서는 흰색부후균에 의한 리그닌 분해로 부식산이 생성되어 토양 개량력이 향상된다. 사슴벌레의 먹이로, 목재 분쇄물과 영양 첨가물을 혼합하여 병에 채워 수증기로 고온 고압 멸균하여, 그 안에서 흰색부후균을 주로 하는 버섯의 균사를 순수 배양한 균사병이 시판되고 있다.
일본 국내에서 목재 이용은 60% 정도가 건축 자재용으로 사용되지만, 나머지는 제지용이나 재생 셀룰로스 섬유의 원료로 사용되며, 그 제조 과정에서 리그닌을 주성분으로 하는 착색 성분을 고온의 화학 반응으로 분해, 제거한다. 이때, 다량의 에너지와 처리 약품을 투입해야 하며, 착색 성분은 강력한 화학 반응으로 용해된 후 폐기물로 처리되어 환경 오염의 원인이 될 수 있다. 따라서, 흰색부후균이 가진 리그닌 분해 능력을 이용하여 에너지 절약과 처리 약품의 절감, 폐기물 감량, 리그닌 분해 생성물로부터 기능성 재료를 얻으려는 연구 등이 진행되고 있다.
또한, 흰색부후균이 가진 리그닌을 분해하는 효소군(리그닌 과산화 효소, 망간 과산화 효소, 래커제 등)은 강력한 산화력을 가지며, 기질 특이성이 낮기 때문에, 다이옥신류 등 난분해성 화합물을 분해한다는 보고가 있어, 미생물을 이용하여 오염된 토양이나 수환경을 복원하는 생물학적 복원에 이용하려는 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.[63]
백색부후균은 지구상에서 유일하게 목재를 완전 분해할 수 있는 생물로, 특징인 리그닌 분해 능력을 획득한 것은 고생대 석탄기 말기(약 2억 9천만 년 전)경으로 분자 시계로부터 추정되었다. 석탄기 말기부터 페름기에 걸쳐 일어난 유기 탄소 저장량(석탄의 근원)의 급격한 감소도 백색부후균의 리그닌 분해 능력 획득에 의한 것으로 생각된다.[64][65]
검은색: 구름버섯, 흰색: 잔나비걸상, 붉은색: 붉은사슴뿔버섯
2. 2. 갈색 부후균 (褐色腐朽菌)
갈색 부후균은 목재를 구성하는 헤미셀룰로스와 셀룰로스를 분해한다. 셀룰로스는 헤미셀룰로스의 분해 과정에서 생성되는 과산화 수소(H2O2)에 의해 분해된다. 과산화 수소는 작은 분자이므로 목재로 빠르게 확산되며, 곰팡이 균사의 직접적인 주변에 국한되지 않는 부후를 유발한다. 이러한 유형의 부후 결과로 목재는 수축하고 갈색으로 변색되며, 대략 입방형 조각으로 갈라지는데 이를 입방 균열이라고 한다. 특정 유형의 곰팡이는 목재에서 셀룰로스 화합물을 제거하여 목재가 갈색으로 변한다.
건조하고 부서지기 쉬운 상태의 갈색 부후는 때때로 일반적인 의미로 부적절하게 '건조 부후'라고 불린다. '갈색 부후'라는 용어는 일반적으로 사용되던 '건조 부후'라는 용어를 대체했는데, 이는 목재가 부후하기 위해서는 습해야 하지만 나중에 건조해질 수 있기 때문이다. 건조 부후는 특정 갈색 부후균 종의 일반적인 이름이다. 특히 경제적으로 중요한 갈색 부후균에는 건물에서 목재를 공격할 수 있는 ''Serpula lacrymans''(참 건조 부후), ''Fibroporia vaillantii''(광산 곰팡이), ''Coniophora puteana''(지하실 곰팡이)가 있다. 다른 갈색 부후균으로는 황색 선반, ''Phaeolus schweinitzii'', ''Fomitopsis pinicola'' 등이 있다.
갈색 부후 곰팡이 부후는 리그닌의 광범위한 탈메틸화로 특징지어지는 반면, 백색 부후는 탈메틸화된 작용기를 가진 분자의 수율이 낮다.[9] 열대 기후 또는 남부 온대 기후 지역에는 갈색 부후 곰팡이가 거의 없다. 대부분의 갈색 부후균은 북회귀선 (위도 23.5°) 북쪽에 종 분포를 가지고 있으며, 이 중 대부분은 위도 35° 북쪽에서 발견되며, 대략적인 아한대 기후 분포에 해당한다. 위도 23.5°와 35° 사이의 갈색 부후균은 일반적으로 로키 산맥 또는 히말라야 산맥과 같은 온대 침엽수림 지역의 소나무 숲 지역이나 높은 고도에서 발견된다.[10]
갈색부후균(褐色腐朽菌)은 목재 내의 셀룰로스와 헤미셀룰로스를 분해하며, 분해로 인해 목재의 색깔이 갈색으로 변한다. 이 갈색은 분해되지 않고 남은 리그닌의 색이다. 담자균류이며, 다습하고 통풍과 채광이 잘 되지 않는 곳을 선호한다.
셀룰로스를 효소적으로 분해하여 최종적으로 물을 생성하며, 이를 통해 목재의 수분을 조절하여 번식 조건을 갖춘다. 또한, 수분량이 과도할 때는 균사의 끝에 물방울을 모으는 특성 때문에 눈물버섯(涙菌)이라고 불리는 종류도 있다.
침엽수를 선호하여 부후시키는 종류가 많으며, 대표적인 갈색 부후균은 다음과 같다.
2. 3. 연부 부후균 (軟腐朽菌)
연부 부후균은 균사로부터 ''셀룰레이스''를 분비하며, 이 효소는 나무의 셀룰로오스를 분해한다. 이로 인해 나무 내부에 미세한 공동이 형성되고, 때로는 갈변과 갈라짐 패턴이 발생하는데, 이는 갈색 부후와 유사하다. 연부 부후균은 효소를 합성하기 위해 질소 고정이 필요하며, 이는 나무 또는 환경으로부터 얻는다. 연부 부후를 일으키는 균류에는 ''털콩알버섯''(Chaetomium), ''목침버섯'' (Ceratocystis), ''Kretzschmaria deusta'' 등이 있다.
연부 부후균은 갈색 부후나 백색 부후가 서식하기에는 너무 덥거나, 춥거나, 습한 환경에서도 번식할 수 있다. 또한 생물학적 공격에 저항성이 있는 화합물로부터 높은 수준의 보호를 받는 목재도 분해할 수 있다. 많은 목본 식물의 수피에는 곰팡이가 분해하기 어려운 탄닌과 미생물 장벽 역할을 할 수 있는 수베린이 고농도로 함유되어 있다.[11] 수피는 식물의 더 취약한 내부를 보호하는 역할을 한다.[11] 연부 부후균은 백색 부후균만큼 효과적으로 물질을 분해하지 못하는데, 이는 덜 공격적인 분해자이기 때문이다.[4]
목재 함수율 100% 이상의 목재를 선호하며, 흰색 부후균이나 갈색 부후균이 부후시킬 수 없는 높은 함수율의 목재 표면에 연화 현상(연부후)을 일으킨다. 연부후균에는 케토미움이나 트리코데르마 등, 자낭균과 불완전균의 일종이 있다.
알칼리 (pH 8 - 10) 및 고온(38℃까지 생육 가능)에 강하다고 알려져 있다. 주로 헤미셀룰로스를 분해하여 영양원으로 삼지만, 리그닌이나 셀룰로스를 분해하는 경우도 있다.
분해력이 약하여 균사체의 근방에서만 분해가 진행되며, 연부후균에 의해 부후된 목재는 짙은 검은색으로 그을린 것처럼 보이며, 표면은 부드럽게 변한다. 그 후 건조되면 다수의 균열이 발생하고, 그것이 탈락함으로써 목재 내부에 부후가 진행된다.
3. 목재 부후의 메커니즘
목재부후균은 효소를 분비하여 목재의 주요 성분인 리그닌, 셀룰로스, 헤미셀룰로스를 분해한다.
목재 부후는 태풍 등으로 가지가 부러지거나 곤충, 설치류가 갉아먹어 수피가 손상된 곳에 곰팡이 포자가 붙어 전분, 당질 등 탄수화물을 영양원으로 번식하면서 시작된다. 이후 제2차 기생균인 목재부후균이 리그닌, 셀룰로스, 헤미셀룰로스를 분해하고, 그 생성물은 박테리아에 의해 무기화된다. 셀룰로스와 헤미셀룰로스는 흰개미의 먹이가 되기도 한다.
목재부후균은 분해 방식 및 생성 물질에 따라 백색 부후균, 갈색 부후균, 연부 부후균으로 분류된다.
- 백색 부후균: 목재를 하얗게 변색시킨다. 일반적으로 존재하는 목재 부후균의 90% 이상이 백색 부후균이다.
- 갈색 부후균: 목재를 갈색으로 변색시킨다.
- 연부 부후균: 백색 부후균이나 갈색 부후균이 부후시킬 수 없는, 고함수율의 목재 표면에 연화 현상을 일으킨다.
갈색 부후균은 헤미셀룰로스와 셀룰로스를 분해한다. 셀룰로스는 헤미셀룰로스 분해 과정에서 생성되는 과산화 수소(H2O2)에 의해 분해된다. 과산화 수소는 작은 분자이므로 목재 내에서 빠르게 확산되어 곰팡이 균사 주변뿐만 아니라 넓은 범위에 걸쳐 부후를 유발한다.
갈색 부후가 진행되면 목재는 수축하고 갈색으로 변색되며, 입방형 조각으로 갈라지는 입방 균열 현상이 나타난다. 특정 곰팡이는 목재에서 셀룰로스 화합물을 제거하여 갈색으로 만든다.
건조하고 부서지기 쉬운 갈색 부후는 ''건조 부후''라고도 불리나, 이는 목재가 부후하려면 습해야 하기 때문에 부적절한 용어이다. ''갈색 부후''라는 용어가 ''건조 부후''를 대체하여 사용되고 있다. 건조 부후는 특정 갈색 부후균 종의 일반적인 이름이다. 건물 목재를 공격하는 ''Serpula lacrymans''(참 건조 부후), ''Fibroporia vaillantii''(광산 곰팡이), ''Coniophora puteana''(지하실 곰팡이) 등이 경제적으로 중요한 갈색 부후균이다. 이 외에도 황색 선반, ''Phaeolus schweinitzii'', ''Fomitopsis pinicola'' 등이 있다.
갈색 부후 곰팡이는 리그닌을 광범위하게 탈메틸화시키는 반면, 백색 부후는 탈메틸화된 작용기를 가진 분자를 적게 생성한다.[9] 갈색 부후 곰팡이는 열대 기후나 남부 온대 기후 지역에서는 드물게 발견된다. 대부분 북회귀선 (위도 23.5°) 북쪽, 특히 위도 35° 북쪽의 아한대 기후 지역에 분포한다. 위도 23.5°와 35° 사이에서는 로키 산맥, 히말라야 산맥 등 온대 침엽수림 지역의 소나무 숲이나 고산 지대에서 주로 발견된다.[10]
백색 부후균은 아가리쿠스강, 담자균 및 일부 자낭균을 포함하며, 다양한 나무 종을 분해할 수 있다. 이들은 리그닌, 셀룰로스, 헤미셀룰로스를 분해하여 탄소 순환에 기여한다.[12] "백색 부후"라는 이름은 분해된 나무에 남은 결정성 셀룰로스의 흰색과 부패한 질감에서 유래했다.[13]
연부 부후균은 균사에서 셀룰레이스를 분비하여 나무의 셀룰로스를 분해한다. 이로 인해 나무 내부에 미세한 공동이 생기고, 갈색 부후와 유사한 갈변 및 갈라짐 패턴이 나타나기도 한다. 고정 질소를 필요로 하며, 나무나 환경에서 얻는다. ''털콩알버섯''(Chaetomium), ''목침버섯'' (Ceratocystis), ''Kretzschmaria deusta'' 등이 연부 부후를 일으킨다.
연부 부후균은 갈색 부후균이나 백색 부후균이 서식하기 어려운 덥거나, 춥거나, 습한 환경에서도 번식하며, 생물학적 공격에 저항성을 가진 화합물을 포함한 목재도 분해할 수 있다. 많은 목본 식물의 수피에는 곰팡이가 분해하기 어려운 탄닌과 미생물 장벽 역할을 하는 수베린이 고농도로 함유되어 있어 식물 내부를 보호한다.[11] 연부 부후균은 덜 공격적인 분해자이므로 백색 부후균만큼 효과적으로 물질을 분해하지는 못한다.[4]
3. 1. 리그닌 분해
백색 부후균은 과산화효소(peroxidase)와 라카아제(laccase) 등의 효소를 이용하여 리그닌을 분해한다. 높은 산화 환원 전위를 가진 과산화효소는 헴 포켓을 공격하여 리그닌의 안정성을 감소시킨다. 이 과정은 세포 외 과산화수소(H2O2)의 생성으로 시작되며, 이는 글리옥살 산화효소(GLX)를 통해 완료된다. 세포 외 과산화수소는 펜톤 반응을 통해 하이드록실 라디칼(·OH)을 생성할 수 있다.[15] 리그닌을 산화하는 데 사용되는 과산화효소는 리그닌 과산화효소(LiP), 망간 과산화효소(MnP), 다용도 과산화효소(VP)이다.[16]라카아제는 낮은 산화 환원 전위를 가진 산화 효소로, 산소를 환원시켜 리그닌을 절단하고, 수산화 라디칼(·OH)이 고리를 공격하여 알코올 그룹(OH)을 침착시키는 자유 라디칼을 생성한다. 그 후 탈양성자화가 일어나 C-C(아릴-알파C) 결합이 두 개의 방향족 고리로 끊어진다.[13]
갈색 부후균도 일부 리그닌을 분해할 수 있지만, 주로 변형시키는 역할을 한다.[15] ''Botryobasidium botryosum''와 ''Jappia argillacea''와 같이 POD가 없는 갈색 부후균에서도 리그닌 분해 능력이 발견되기도 한다.[21]
3. 2. 셀룰로스 분해
백색 부후균과 갈색 부후균은 모두 셀룰로스를 분해할 수 있다. 셀룰로스를 분해하는 효소인 셀룰레이스는 셀룰로스의 글리코시드 결합을 가수분해하여 포도당 등으로 분해한다.백색 부후균의 경우, 모든 백색 부후균에서 발견되는 셀로비오하이드롤라제는 1,4-베타-D-글리코시드 결합을 가수분해하여 셀룰로스를 부분적으로 분해한다.[23] GH61 효소는 결정질 셀룰로스에 대한 구리 의존적 산화(LPMO) 공격을 시작한다. LPMO는 구리를 포함하는 히스티딘 브레이스를 사용하여 산소를 활성화하여 분해를 촉진하며, 이는 글리코시드 하이드롤라제 활성을 증가시켜 반응의 활성화 비용을 효과적으로 낮춘다.[22] 분해 생성물은 포도당과 셀로비오스이다. 엔도글루카나제가 셀로비오하이드롤라제가 사슬을 분해하기 전에 임의의 지점에서 셀룰로오스를 가수분해하여 셀로비오스를 생성할 수도 있다. 두 과정의 끝에서 베타-글루코시다제는 셀로비오스를 포도당으로 더 분해한다.[13]
갈색 부후균은 목재 구조를 형성하는 헤미셀룰로스와 셀룰로스를 분해한다. 셀룰로스는 헤미셀룰로스의 분해 과정에서 생성되는 과산화 수소(H2O2)에 의해 분해된다. 과산화 수소는 작은 분자이므로 목재를 빠르게 확산할 수 있으며, 곰팡이 균사의 직접적인 주변에 국한되지 않는 부후를 유발한다.
연부 부후균은 균사로부터 셀룰레이스를 분비하며, 이 효소는 나무의 셀룰로스를 분해한다.
3. 3. 헤미셀룰로스 분해
백색 부후균, 갈색 부후균, 연부 부후균 모두 헤미셀룰로스를 분해할 수 있다. 연목(soft wood)에서 발견되는 흔한 헤미셀룰로스는 갈락토글루코만난으로, β-1,4-결합된 D-만노피라노스와 D-글루코피라노스 단위체로 구성된 분자이다. 엔도-1,4-β-D-만난아제는 갈락토글루코만난의 주 사슬을 따라 이전의 결합을 끊는다.[24] 최근 연구에 따르면, 이전에는 섬유소 분해에만 사용된다고 여겨졌던 LPMO가 당 가수 분해 효소(GH)와 함께 헤미셀룰로스의 분해에도 중요하다는 것이 밝혀졌다.[25]
4. 목재 부후의 조건
목재 부후균이 번식하기 위해서는 적절한 수분, 온도, 산소, 영양분이 필요하다. 목재 부후균은 습도 85% 이상, 목재 함수율 20% 이상, 온도 20~30℃의 고온 다습한 환경을 선호하며 산소를 필요로 한다. 영양분은 목재에 포함된 리그닌, 셀룰로스, 헤미셀룰로스이다.
5. 목재 부후의 피해 및 방지 대책
주택이나 구조물 재료인 목재는 부후로 인해 외관과 강도가 저하된다. 목재의 건조 중량이 부후로 인해 건전한 상태의 50% 이하가 되면 목재의 강도는 기대할 수 없다.
목재 부후균에 의한 피해는 바닥 밑, 욕실, 부엌 등 습기가 많은 곳에 많다. 눈물버섯처럼 토양 속에 균사 다발을 뻗어 토양 속의 수분을 흡수하여 목재를 적시면서 부후시키는 균류도 있다. 셀룰로오스 등의 분해 생성물에는 흰개미 유인 작용이 있어, 목재가 부후하고 있는 부분은 흰개미 피해를 받을 가능성이 높아진다.
5. 1. 방지 대책
목재 부후를 방지하기 위해서는 생육 조건인 수분, 온도, 산소, 영양분을 조절하고 방부 처리를 하는 방법이 있다. 이 중에서 온도와 산소는 사람이 생활하기 때문에 조절하기 어렵다. 따라서 수분 관리(습도 및 목재 함수율)를 통해 건조 상태를 유지하는 것이 중요하다. 일반적으로 목재 함수율 30% 이하의 건조한 목재를 사용하거나, 특히 피해를 보기 쉬운 바닥 밑 부분의 환기를 위해 바닥 밑 환기구를 설치하는 것이 효과적이다. 또한, 목재 부후균의 영양분이 되기 쉬운 나무 부스러기나 종이 조각 등을 방치하지 않는 것도 좋다.방부 처리는 방부 약제를 목재 표면에 직접 도포하는 방법도 있지만, 공장에서 가압 주입하여 목재 내부까지 방부 약제를 침투시키는 방법이 더 효과적이다. 구조용 제재의 JAS 규격에서는 방부 효과와 방충 효과를 갖는 보존 처리 약제를 규정하고 있다. 방부 효과를 위해 페인트를 칠하는 경우도 있지만, 갈변부후균에는 어느 정도 효과가 있지만, 백색부후균에는 효과가 크지 않다.
수종에 따라 부후에 대한 내구력에 차이가 있다. 히노키, 삼나무 등은 비교적 내구력이 강하고, 적송, 너도밤나무 등은 내구력이 약하다.
6. 목재의 천연 내구성
일부 수종은 곰팡이, 곤충 등에 대한 저항성을 가진 천연 내구성이 강하다. 이러한 보호 기능은 목재를 파괴하는 유기체에 독성이 있는 '추출물'이라는 특정 생물학적 화합물에 기인한다. 나무가 성장하면서 변재는 심재로 변환되는데, 이 과정에서 목재는 물리적, 화학적 변화를 겪는다.[42] 그 결과 투과성은 감소하고 천연 내구성은 증가한다. 천연 내구성을 담당하는 추출물은 주로 심재에 존재하지만, 변재에도 소량 포함될 수 있다.[43]
자연적으로 부패에 강한 나무의 심재에서는 폴리페놀, 리그난(예: 그멜리놀, 플리카산), 플라보노이드(예: 메스퀴톨), 트로폴론(예: 히노키티올 및 기타 투야플리신s), 세스퀴테르페노이드(예: α-카디놀) 등 다양한 화학 물질이 분리되었으며, 이러한 물질들이 보호 기능을 하는 것으로 밝혀졌다.[44][45]
천연 내구성은 수종, 지리적 지역, 환경 조건, 성장 단계에 따라 다르며, 나이가 들어감에 따라 증가한다. 따라서 일부 나무는 곰팡이 질병과 곤충에 더 강하며, 그들의 목재는 다른 나무보다 오래 지속된다. 특히 이러한 나무의 목재는 수 세기 동안 내구성을 유지하여 신뢰할 수 있는 건축 자재로 사용되어 왔다. 어린 나무는 충분한 보호 화학 물질을 생성하지 않기 때문에 일부 나무는 어린 나이에 속이 비어 있고 썩은 줄기로 자란다.[46] 원시림의 임목은 2차림의 임목보다 자연적으로 내구성이 더 뛰어나다.[47]
천연 내구성이 강한 나무 종에는 ''Lagarostrobos franklinii''(후온 소나무), ''Intsia bijuga''(이필), 일부 ''유칼립투스'' 종(철나무), ''Podocarpus totara''(토타라), ''Vitex lucens''(푸리리), ''Agathis australis''(카우리), 그리고 ''Chamaecyparis obtusa''(히노키), ''Thuja plicata''(서부 붉은 삼나무), ''Thujopsis dolabrata''(히노키 아스나로), ''Juniperus cedrus''(카나리아 제도 주니퍼), ''Cedrus atlantica''(아틀라스 시더), ''Chamaecyparis taiwanensis''(타이완 사이프러스)를 포함한 Cupressaceae과의 나무 등이 있다.[48]
APA – The Engineered Wood Association의 [https://apawood-europe.org/official-guidelines/european-standards/individual-standards/en-350/ EN 350:2016 표준]에 따르면, 곰팡이 부패에 대한 목재 및 목재 기반 제품의 내구성은 5가지 범주로 분류될 수 있다.
- 매우 내구성이 강함(DC1)
- 내구성이 강함(DC2)
- 보통 내구성이 강함(DC3)
- 약간 내구성이 강함(DC4)
- 내구성이 없음(DC5)
곤충의 공격에 대한 내구성은 다음과 같이 분류될 수 있다.
일반적으로, 내구성이 강한 나무 종의 심재는 매우 내구성이 강한 것으로 간주되며, 모든 나무 종의 변재는 내구성이 없는 것으로 간주되며 가장 취약하다.
| 강함 | 중간 | 약함 |
|---|---|---|
7. 목재 보존 처리
목재의 내구성을 향상시키고 부패로부터 보호하기 위해 광범위한 목재 방부 방법이 개발되었다. 목재는 용도(생물학적 보호, 예를 들어 곰팡이, 곤충, 해양 생물)와 사용 환경(실내, 실외, 지상, 지하, 수중)에 따라 처리할 수 있다.[49] 목재 방부제에는 크롬산구리비소(CCA), 알칼리성 구리 4급 암모늄(ACQ), 구리 아졸(CuAz), 붕산염, 규산 및 규산칼륨, 크레오소트 및 펜타클로로페놀과 같은 오일 기반 방부제, 경량 유기 용매 방부제(LOSP), 프로피코나졸-테부코나졸-이미다클로프리드, 에폭시 수지, 목재 아세틸화, 열처리(열처리 목재), 진흙, 동유, 농업 폐기물에서 추출한 바이오폴리머를 사용한 함침(생물학적 변형 목재), 구리 피복으로 목재를 덮는 것 등과 같은 천연 또는 생물학적 방부가 있다. 히노키티올, 탄닌, 나무 추출물과 같이 부패 방지 나무에서 파생된 천연 추출물로 목재를 처리하는 것은 또 다른 유망한 친환경 목재 방부 방법이다.[50][51][52][53][54] 목재의 투과성이 높을수록 처리하기가 더 쉽다. [https://apawood-europe.org/official-guidelines/european-standards/individual-standards/en-350/ EN 350:2016 표준]에 따르면 목재의 처리성은 네 가지 수준으로 분류할 수 있다: (1) 처리 용이, (2) 보통 처리 용이, (3) 처리 어려움, (4) 처리 극히 어려움.[41]
8. 한국의 목재 부후 및 보존 관련 현황
한국은 전통적으로 목조 건축 문화가 발달하여 목재 부후 및 보존에 대한 관심이 높다. 특히, 문화재 보존을 위해 전통 목조 건축물(궁궐, 사찰, 한옥 등)의 목재 부후 방지 기술 연구 및 적용이 활발하게 이루어지고 있다.
목재는 친환경 건축 자재로 주목받고 있으며, 이에 따라 목재의 내구성 향상 기술 개발이 중요해지고 있다. 또한, 대학, 연구기관 등에서는 목재 부후균의 특성, 천연 방부 물질, 친환경 목재 보존 기술 등에 대한 연구를 진행하고 있다.
9. 균류 유도 부후 (Induced Fungal Decay)
성장한 나무에 특이한 구조를 부여하는 특별한 방법은 습한 환경에 보관하여 기생 곰팡이에 감염시키는 것이다(''곰팡이 부후''). 곰팡이는 나무 층을 관통하여 세포의 특성을 변화시킨다. 이 과정은 개별적인 패턴과 색조를 만들어낸다. 이렇게 처리된 나무는 모든 종류의 디자인 물품 생산에 매우 적합하다. 곰팡이에 의해 약해진 나무 구조를 안정화하기 위해, 일반적으로 특수한 진공 공정을 통해 수지나 플라스틱을 재료에 주입한다. 이는 또한 원하는 패턴이 달성된 후 잔류 곰팡이를 죽여 곰팡이에 의해 나무가 더 이상 소모되지 않도록 보존한다.[38]
너도밤나무에 적용되는 특수한 아이싱 공정은 곰팡이 부후로 얻는 결과와 유사한 결과를 낳는다. 나무를 담근 후 얼리고 건조시킨다. 그 결과는 거의 검은색의 나뭇결을 가진 매우 밝은 나무가 된다. 자연에서도 매우 드물게 나타나는 이 결과는 ''아이스-비치''라고 불린다.[39][40]
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