무기물의 목재세포 내 분포는 사용하는 금속알콕사이드의 종류와 목재의 함수상태의 차이에 의해 달라진다. 조습시편이 필요한 경우에는 K2SO4 포화수용액이 들어 있는 데시케이터(상대습도 : 98%) 중에 건조시편을 두고 조습한다. 한편, 포수시편이 필요한 경우에는 시편을 물에 충분히 침지시켜 조제한다.
그림 9에는 무기질복합화목재의 여러 타입을 나타냈다. 세포내강에 선택적으로 무기물을 생성하는 타입Ⅰ은 규소알콕사이드와 붕소알콕사이드게에서 조습시편이 필요하며, 포수시편에서는 세포내강에도 물이 있기 때문에 타입Ⅴ와 같은 무기물의 분포가 된다. 이들 게에서는 무기물의 분포는 거의 시편에 함유되어 있는 물의 분포와 밀접하다. 그런데, Ti, Al, Zr 둥의 알콕사이드에서는 조습시편을 이용하여도 타입Ⅰ의 분포로는 되지 않으며, 타입Ⅱ 및 타입Ⅲ에서 보는 것과 같은 세포내강을 충전 또는 포위하는 분포가 된다. 또 포수시편을 이용한 경우에는 무기물을 세포 내에 생성시키는 것은 불가능하다.
이와 같이 서로 다른 무기물의 분포는 금속알콕사이드의 가수분해 속도와 이어 계속되는 중축합반응에 의한 졸-겔화 속도에 의존한다. 금속알콕사이드의 가수분해·중축합 속도는 Si, B < Al, Zr < Ti 의 순으로 커지게 되며 이 가수분해, 중축합 차이가 무기물의 세포내 분포의 차이를 생기게 하는 원인이다.
라. 세라믹 목재의 성능
두께 4mm의 미국솔송나무(헴록, hemlock) 단판을 세라믹 처리한 것과 무처리 단판을 나란히 놓고 가스버너 위에서 간이 연소실험을 실시한 결과에 따르면, 무처리 단판은 단시간에 밑 부분이 착화되었고, 불꽃이 윗면으로 뚫고 올라가 가스버너를 제거하여도 연소가 계속되었다.
한편 세라믹 처리한 단판은 연기가 전혀 발생하지 않았고, 탄화는 진행되어도 불꽃은 생기지 않았다. 가스버너를 제거하면 적변(赤變, 열에 의해 변하는 부분 또는 현상)과 탄화가 곧 바로 정지되었다. 이 실험의 결과, 외부에서 화염이 확산되거나 열이 전해지는 경우에서도 세라믹 목재 자체에서는 불꽃이 발생하거나 불이 번지지 않는다는 것을 알 수 있었다.
또 「건축 내장재의 난연성 시험방법」에 준하여, 가열시간은 난연 2급(준불연)에 해당하는 10분간으로 표면시험을 실시한 결과에 따르면, 잔염성(殘炎性), 착염성(着炎性), 온도, 시간-면적, 발연계수(發煙係數), 뒷면의 할렬폭, 방화로 인한 유해한 변형의 유무 등의 면에서 세라믹 목재는 준불연재의 기준치를 초과하였다. 연기농도에 의한 발연계수도 작고, 화염 발생 시 연기로 인한 염려도 없었다.
모형상자 시험에서도 발열속도, 발열량, 방화로 인한 유해한 연소성상의 유무 등에 대하여 조사한 결과, 모두 법적 기준치를 넘어서 성능 면에서는 준불연재료에 충분히 합격하였다. 그림 11은 945℃에서 60분의 차염성능(flame interruption performance, 遮炎性能)을 통과한 목제방화도어 제품이다.
연소시험 후의 세라믹 목재를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과, 세포벽 중에 존재하는 무기물은 고온 하에서 용융(溶融) 소성(燒成)하여 세라믹 모양의 물질로 변하였다. 이것이 목재 세포벽의 주변과 내부를 둘러싸고(메우고) 있기 때문에, 고온에서 연소된 후에는 더욱 세라믹화가 진행된 목재로 변하게 되는 것으로 여겨진다. 난연성을 살린 용도로는 주택의 내외장재・천장재, 빌딩・오피스・호텔의 방화구획벽・방화문 등이 있다. 방부성을 살린 용도로는 외장용재, 외장재, 욕실부재가 있다.
목재가 세라믹화 되면 60%정도 무거워지고 가공 시에 칼날이 손상되기 쉽다는 결점은 있지만, 목재가 본래 가지는 나뭇결・색조 등의 목질감은 그대로이면서 방부·방충성, 치수안정성, 표면경도 등의 성능이 높아지고, 도장은 보통 목재와 동일하기 때문에 실용성은 매우 높다. 불에 타지 않는 세라믹 목재는 밖으로부터 연소열을 받아도 불꽃(화염, 火炎)을 내지 않으며, 유독한 연기와 가스를 발생시키지 않고 자연스럽게 소화된다. 시멘트와 같은 차가운 무기질 재료가 아니고, 따뜻한 느낌의 목재에 이러한 성능이 부가되었다는 것은 매우 중요한 의미를 지닌다.
이러한 재료가 우리의 생활과 주거환경에 최고로 적합한 것이 아닐까 한다. 생활공간의 환경조건이 인간의 스트레스에 영향을 미친다는 것이 분명해진 요즘, 일상생활 주변에 사용되는 재료에 기능성과 감성의 양면 모두 높은 성능이 요구되고 있어, 세라믹 목재는 이 시대에 가장 잘 어울리는 재료의 하나일 것이다.
