비즈니스 기회
오염된 목조 구조물의 정화
Lindane encapsulated in an innovative adsorbent material
독일에는 독성 목재 방부제인 린단(Lindane)과 펜타클로로페놀(PCP)로 오염된 건물이 약 300만 채에 달합니다. 오염을 최소화하기 위한 이전 조치에는 오염된 지역을 단열하거나 처리된 목재 건축 자재를 유해 폐기물로 처리하는 것이 포함됩니다. 그러나 이러한 조치는 지속 가능하지도 않고 비용 효율적이지도 않습니다.
CycloPlasma 프로젝트에서 프라운호퍼 건축 물리학 연구소(Fraunhofer Institute for Building Physics IBP)의 연구원들은 공기 중과 오염된 목재 구조물에서 수십 년 된 오염 물질을 잔류물이 없고 지속 가능하며 건강에 위험을 초래하지 않는 방식으로 제거하는 새로운 유형의 프로세스를 개발하고 있습니다. 이를 위해 과학자들은 혁신적인 흡착제 재료와 플라즈마 기술을 결합했습니다.
1970년대와 1980년대에 건물의 목조 구조물은 곰팡이와 곤충 침입으로부터 보호하기 위해 목재 방부제인 린단과 펜타클로로페놀(PCP)로 대량으로 처리되었습니다. 이 물질들은 발암성과 신경독성으로 판명되었고, 1989년부터 독일에서 금지되었다. 그러나 이러한 독성 물질은 휘발성이 낮습니다. 이로 인해 재료에 달라붙게 되고 오염된 목재 빔, 목재 패널 및 지붕 트러스는 오늘날에도 여전히 건강에 위험을 초래합니다. 역사 건물과 건물뿐만 아니라 관공서, 유치원 및 학교와 같은 공공 건물이 특히 영향을 받습니다. 오염 물질 제거를 위한 이전의 솔루션은 자원, 에너지 및 유산 보존 측면에서 기존 건물의 보존에 부정적인 영향을 미쳤습니다. 또한 높은 폐기 비용이 발생할 수 있습니다.
독일 밸리에 위치한 프라운호퍼 IBP의 연구원들은 사이클로플라즈마 기술을 사용하여 위험한 오염 물질을 잔류물 및 건설 물질의 손실 없이 환경 친화적이고 지속 가능한 방식으로 제거할 수 있는 솔루션을 개발하고 있습니다. 프라운호퍼 미래 재단(Fraunhofer Future Foundation)의 지원을 받는 사이클로플라즈마 프로젝트에서는 환경위생 및 센서 기술부와 프라운호퍼 IBP의 문화유산 연구 사업부 연구원들이 목재 오염 제거를 위한 흡착 기술과 이미 방출된 오염 물질의 실내 공기를 정화하는 플라즈마 방식을 결합하고 있습니다.
새로운 사이클로덱스트린 포뮬러는 오염 물질을 캡슐화합니다.
연구진은 사이클로덱스트린(CD)을 바니시처럼 목재에 도포하는 흡착제 재료로 사용하고 있다. 이 분자는 린단 및 PCP와 같은 오염 물질을 포획하고 결합할 수 있습니다. CD는 100년 전에 발견되었으며 중금속이나 기름으로 오염 된 토양을 오염시키는 데 사용됩니다. CD는 또한 활성 성분의 방출을 지연시키기 위해 의학에서 사용됩니다. "사이클로덱스트린은 전분에서 효소로 얻어지는 고리 모양의 포도당 분자 사슬입니다. 설탕 사슬의 고리 구조는 린단과 PCP를 공동으로 둘러싸서 완전히 캡슐화합니다"라고 Andrea Burdack-Freitag 박사는 말합니다. 그녀의 팀은 백색 분말로 제공되는 사이클로덱스트린에서 새로운 젤 형태의 배합소재를 개발했습니다. 젤은 비파괴적인 방식으로 목재에 도포할 수 있습니다. 무색 질감은 목재 구조를 변경하지 않으며 목재 표면에서 보이지 않습니다. 곰팡이 성장을 일으키지 않으며 무독성, 무색, 생분해성 및 세척이 가능합니다. "포뮬러는 나무의 모공으로 침투하여 스펀지처럼 오염 물질을 흡수합니다. 오염 물질 농도에 따라 이들은 CD 층에 결합되어 있습니다"라고 과학자는 설명합니다.
그러나 독성 물질이 너무 많으면 공식으로 완전히 흡착될 수 없습니다. 그런 다음 과도한 오염 물질이 실내 공기로 방출됩니다. 이것이 바로 플라즈마 기술이 필요한 이유입니다. 예를 들어, 천장에 부착할 수 있는 플라즈마 장치는 유해 물질을 흡수하여 무해하게 만듭니다. "하우징의 전극은 오염 물질이 포함된 공기 흐름이 유입되는 플라즈마 가스를 생성합니다. 플라즈마 가스는 린단과 PCP를 화학적으로 분해합니다. 또한 활성탄 필터는 가스 분해 생성물이 장치에서 빠져나가는 것을 방지합니다"라고 Burdack-Freitag는 원리를 설명합니다.
야외 박물관에서의 테스트
첫 번째 실험실 테스트가 성공적으로 완료되었습니다. 이 기술은 현재 프로젝트 파트너인 "Freilichtmuseum Glentleiten"(야외 박물관) 부지에 위치한 역사적인 Thürlmühle 공장의 오염된 다락방에서 광범위한 측정 기술을 사용하여 실제 테스트를 진행하고 있습니다. "특히 역사적 건축물의 지붕 트러스와 박물관 전시물에는 과거에 문화재를 최대한 오래 보존하기 위해 사용되었던 목재 방부제로 인한 위험한 오염 물질이 자주 포함되어 있습니다"라고 문화유산 연구의 랄프 킬리안 교수는 설명합니다. 직업 안전 검사 결과 그곳의 방에 높은 하중이 있음이 밝혀졌습니다.
실험실 방법을 사용하면 기존 오염 물질을 완전히 분해 할 수 있었습니다. 글렌틀라이텐(Glentleiten) 야외 박물관의 튈름뮐레(Thürlmühle) 공장에서 진행된 실험에서 지금까지 오염 물질 농도를 3분의 2까지 줄일 수 있었습니다. 그러나 이 배합소재는 이전 테스트에서 눈에 보이는 나무 표면에만 얇게 적용되었습니다. 바니시를 더 두껍게 도포하면 오염 물질 농도를 훨씬 더 낮출 수 있습니다. 테스트 후 곰팡이 형성이 없었고 목재를 손상시키지 않았습니다. 장기 테스트에서 IBP 연구원들은 이제 CD 층이 얼마나 오랫동안 안정적으로 유지되는지, 그리고 장기간에 걸쳐 오염 물질이 빠져나가는지 여부를 조사하고 있습니다. 흡착기와 플라즈마 기술을 결합한 테스트도 현재 시작되고 있습니다.
이상의 기사는 2024년 1월 2일 Frauhhofer Research News에 게재된 “Remediation of contaminated wooden structures”제목의 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 정보 출처 : https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2024/january-2024/remediation-of-contaminated-wooden-structures.html