목재는 다공성(porosity), 흡습성(hygroscopicity) 및 이방성(anisotropy) 물질이다. 즉, 공극(voids)을 통해 물을 흡수하고 물과 수소결합하며 목재의 3단면에서 다르게 수축 또는 팽창한다. 물을 흡수하면 부후에 취약해진다. 수지(resin)는 흡수, 치수안정성, 기계적 특성 및 부후 저항성과 같은 여러 특성을 개량하기 위해 목재를 개질(modification)하는 데 오랫동안 사용되어 왔다. 목재에 수지를 함침 (impregnation)하여 경도와 그 밖의 기계적 성질을 증가시키고, 이와 더불어 부후, 화재, 풍화, 수분 등에 대한 저항성도 높일 수 있다. 목재가 수분과 접촉할 때 수축하고 팽윤하는 속도와 양은 목재 표면에 물에 저항하는 수지를 물이나 유기용매에 녹여 목재에 주입하거나 세포벽 고분자와 결합하는 방법 등으로 감소시킬 수 있다.

수지함침목재(impreg)는 분자량이 작은 열경화성수지나 단량체 또는 올리고머를 목재 세포벽이나 세포내강에 함침시킨 다음, 그 상태에서 압력을 가하지 않고 열에 의한 가교결합(in-situ cross-linking)을 통해 비침출성 중합체(고분자) 시스템을 형성하는 과정을 통해 제조된다. 함침된 수지는 목재의 빈 세포내강에 단순히 존재하는 경우와 목재 성분과 서로 결합하는 경우가 있다(그림 1 참조). 이러한 처리는 장기간 외기에 노출된 목재의 최종적인 치수 변화에는 큰 영향이 없지만 습도에 의해 발생하는 치수 변화의 속도를 감소시킬 수 있다. 수치 함침에 의한 개량목재(개질목재)는 비싼 비용을 감당할 만한 합당하고 특수한 용도에 사용되도록 용도가 제한된다.

수지 침투가 용이한 생재 단판이나 침엽수 판재를 수용성 수지 용액에 침지하여 처리한다. 단판에 수지가 확산하도록 1∼2일 정도 방치하거나 목재에 공기를 빼내고 수지를 가압 주입한다. 수지를 함유한 목재는 수분을 제거하기 위해 보통의 온도 조건에서 건조한 다음 수지가 경화되도록 고온으로 가열한다. 목재가 두껍다면 투과성이 좋은 변재 부위만을 사용한다. 수지 처리된 두꺼운 목재를 건조하는 경우 할렬이나 내부할렬이 발생할 수 있다. 수지 처리에 의해 연한 침엽수(softwood) 목재를 단단한 활엽수(hardwood) 목재로 개질할 수 있다.

상업화에 성공한 수지함침목재의 사례는 다음과 같다. 현재 상업화된 수지함침목재에는 푸르푸릴화목재(Kebony®, NobelWood®), 수지개질목재(ImpregTM, InduriteTM, Lignia®, Eco/accord Wood) 및 폴리머함침목재(Permagrain, Permali® , Jabroc® , MATIE) 등이 있다.

Kebony wood

삼림 벌채는 세계적인 문제가 되었으며, 열대우림은 우리 지구의 “허파이자 면역 체계”이다. 규제되지 않은 열대목재의 상업적 벌채는 삼림이 파괴된 국가뿐만 아니라전 세계에 영향을 미친다. 노르웨이 회사인 Kebony는 침엽수를 열대목재만큼 단단하고 내구성 있게 만드는 환경 친화적인 방법을 개발하여 이 문제에 대한 해결책을 찾았 다. 케보니제이션(Kebonization)이라는 특허 받은 공정은 사탕수수 폐기물에서 추출한 푸르푸릴알코올을 사용하여 구주소나무(scots pine), 라디에타소나무(radiata pine)와 같이 빠르게 성장하고 환경 친화적인 침엽수재의 세포를 수지로 함침시킨다. 진공 함침된 목재는 중합과 세포 구조의 영구적인 변형을 달성하기 위해 가열된다.

목재 세포 내에 안정하게 고정된 퓨란 고분자는 높은 치수안정성, 고경도 및 장기적인 사용수명을 제공한다. 사실 케보니 우드는 고강도 열대 활엽수 재인 이뻬(ipe)와 브라질산 활엽수 자원이 고갈되어 가면서 이의 대체품으로 개발된 것이다. Kebony는 Clear와 Character 등급으로 제공된다. 변재 부위만을 사용한 Clear는 매끄럽고 고른 모양을 가지고 있는 반면 Character는 변·심재를 함께 사용하며 옹이를 포함하고 있다. 케보니 클리어와 이페는 생김새가 매우 비슷하다. 둘 다풍부한 갈색을 띠며 정기적으로 오일을 바르지 않으면 자연스럽게 멋진 밝은 회색으로 변색된다. Kebony는 데크와 테라스 또는 벽판재를 위해 다양한 크기의 판자로 제공된다. 또한 창틀, 계단 및 지붕용으로 사전 성형된 제품으로도 제공된다.

NobelWood

네덜란드의 Foreco사는 열대 활엽수에 대한 증가하는 수요를 지속 가능한 방식으로 공급하기 위해 수지함침목재 ‘NobelWood®’를 개발하였다. 바이오 기반 화학을 사용한 혁신적인 기술을 통해 세계 에서 가장 빠르게 성장하는 라디에타소나 무가 열대 활엽수의 외관과 내구성으로 개량된다. 소나무는 진공, 가압 처리 공장에서 수용성 바이오 기반 고분자로 내부 코어까지 완전히 함침되고 중합된다. 이 바이오 폴리머는 사탕수수(사탕수수 수확 후의 농산 폐기물)로 만들어진다. 이 액체로 처리하면 목재는 금갈색이 된다. 더 나아가 난연제 기능을 추가한 NobelWood FRX 제품을 출시하여 새로운 시장을 개척하고 있다. 15년을 보장하며 주용도는 외벽, 플랫폼, 창고, 파고라 등이다. 햇빛의 UV로 인해 황금빛 갈색에서 은회색으로 아름답게 점진 적인 풍화된다.