목공책 하나 들이셔요~

2014년 2월 24일 월요일

[마감101] 스테인과 염료에 대하여

Michael Dresdner의 마감 플로우차트 상세 설명 두번째로 스테인 등으로 나무에 색을 입히는 과정을 담았습니다.  http://www.woodworking.com/ww/Article/Staining-and-Dyeing-7432.aspx

나뭇결을 생생하게


스테인의 주 목적은 나무의 색을 변화시키기 위한 것이지만 나무의 종류와 스테인의 종류에 따라 나뭇결을 더 강조시킬 수도 있고 나뭇결을 더 숨길 수도 있습니다. 그러므로 스테인의 종류와 그것의 역할이 무엇인지 이해하는 것이 매우 중요합니다. 스테인에서 색을 입히는 역할을 하는 두개의 큰 요소는 안료(pigment)와 염료(dye)입니다. 그리고 이 둘은 매우 다릅니다.

간단하게 말하면 안료는 색깔이 있는 아주 작은 흙 알갱이라고 볼 수 있고, 염료는 물에 녹는 소금과 같은 형태라고 보면 됩니다. 염료는 결정체로 존재하다가 이를 녹일 수 있는 솔벤트(물, 기름, 알콜 등)를 만나면 분자 단위로 쪼개지면서 녹게 됩니다. 그래서 염료 입자의 크기는 안료의 입자보다 훨씬 작습니다. 그래서 염료는 안료가 침투할 수 없는 곳까지 깊이 침투할 수 있습니다.

밀도가 아주 높은 메이플 판재에 안료 스테인을 바른 다음 닦아내어 보면 거의 색깔이 변하지 않음을 볼 수 있습니다. 반면에 염료를 사용하면 색도 진해지도 나뭇결의 대비도 더 강해짐을 볼 수 있습니다. 하지만 기공이 큰 오크의 경우 그 반대입니다. 안료의 경우 오크의 큰 기공에 자리잡게 되어 나뭇결의 대비를 훨씬 더 강하게 해주지만 염료의 경우는 나뭇결의 대비를 오히려 줄여서 심심하게 만듭니다.

정리하면 염료는 기공이 작고 밀도가 높은 나무의 색을 변화시키고 나뭇결의 대비 효과를 낼 수 있는 반면, 안료의 경우는 기공이 큰 나무의 결을 살리는 효과가 있습니다.

안료 스테인의 이해

안료 스테인을 이해하기 위해서는 간단하게 안료 스테인을 만들어 보는 것이 좋습니다. 한줌의 고운 흙을 컵에 담은 물에 넣습니다. 그리고 약간 저어주면 가장 단순한 형태의 안료 스테인을 만든 것입니다. 이를 통해 안료 스테인이 어떤 식으로 작동되는지 알 수 있습니다.

시간이 좀 지나면 물보다 무거운 흙 알갱이들이 바닥으로 가라 앉을 겁니다. 이건 시중에서 파는 안료 스테인도 마찬가지 입니다. 시중에 파는 스테인에 안료가 포함되었는지 알 수 있는 가장 쉬운 방법은 사용 설명서에 "사용하기 전 잘 저어서 사용"하라는 안내가 있는지 확인하는 겁니다.

흙을 섞은 물을 나무에 바르면 스테인처럼 나무의 표면에 흙색을 남길 겁니다. 하지만 이 흙들은 마르고 난 뒤 쉽게 닦아낼 수 있습니다. 실제 판매되는 스테인이 이렇다면 안되겠죠. 여기서 우리가 임시로 만든 안료 스테인과 시중에서 파는 스테인의 차이를 알 수 있습니다. 우리가 만든 안료 스테인은 안료(흙)와 솔벤트(물)로 구성되어 있지만 시판되는 안료 스테인에는 세번째 구성요소인 바인더(binder)가 더 있습니다.

시판되는 안료 스테인은 안료가 나무에 잘 붙어있게 하기 위해 작은 양의 바인더를 섞습니다. 바인더는 나무와 안료를 잘 붙어있게 하기 위한 일종의 접착제로서 필름을 형성하는 수지(resin)을 사용합니다. 일반적인 스테인들은 도막성 마감에 사용하는 수지들을 사용합니다.

이 구성이 어디서 많이 본 것이라고 생각되지 않나요? 네 그렇습니다. 페인트(paint)의 주 구성요소가 바로 안료 + 솔벤트 + 바인더입니다. 그러므로 안료 스테인을 얇게 바른 페인트라고 생각해도 지나치지 않습니다.

사실 원하는 색의 안료 스테인을 만드는 빠르고 간편한 방법 중 하나는 원하는 색의 라텍스 페인트(latex paint, 실내용 수성 페인트)를 이용하는 겁니다. 페인트 가게에서 원하는 색의 혹은 조색한 라텍스 페인트를 구입한 다음 1:1의 비율로 물을 섞어서 묽게 만들어 나무에 칠해 보면 놀랍게도 시판되는 안료 스테인과 비슷한 결과를 얻을 수 있습니다.

바인더의 역할

스테인으로 처음 바른 뒤에 말리고 나서 두번째 도색을 해보면 첫번째 보다 두번째 도색때 나무가 흡수하는 도료의 양이 훨씬 적음을 알 수 있습니다. 그것은 바인더가 나무를 감싸는 아주 얇은 도막을 형성하기 때문입니다. 생나무에 잘 점착되는 도료라 할지라도 특정 바인더에는 잘 점착되지 않는 경우가 있습니다. 그래서 어떤 도막성 마감은 특정 바인더를 사용하는 스테인과 잘 호환되지 않는 경우가 있으므로 유의하기 바랍니다.

유성 바니쉬를 올릴 것이라면 매우 쉽습니다. 모든 유성 바니쉬나 유성 폴리우레탄은 유성 스테인과 수성 스테인 모두에 잘 점착이 됩니다. 하지만 수성 바니쉬의 경우 주의를 요합니다. 대부분의 제조사들이 자신들이 생산하는 오일 스테인에 대해서만 수성 바니쉬가 잘 점착되는지 확인하고 보증합니다. 즉 다른 브랜드의 오일 스테인 위에 수성 바니쉬가 잘 올라갈 지는 보증하지 않는다는 것이죠. 수성 스테인의 경우 어떤 도막성 마감이라도 잘 점착되므로 걱정할 필요는 없습니다. (정리하면 오일 스테인 위에 수성 바니쉬의 경우 주의가 필요하다는 겁니다)

염료(dye)에 대한 이해

염료는 안료와 매우 다릅니다. 안료의 경우 큰 기공이나 큰 샌딩 자국에 잘 점착되고 나무의 표면에 안료가 잘 붙어있게 하는 바인더가 사용되는데 비해, 염료의 경우는 정 반대입니다. 염료의 입자는 매우 작아서 나무 깊숙이 침투하여 스스로 점착이 됩니다. 그래서 염료에는 바인더가 필요 없습니다. 실제로 대부분의 염료는 가루 형태로 판매되며 이를 물이나 알콜 등의 솔벤트에 섞기만 하면 됩니다. 별도의 바인더를 필요로 하지 않습니다.


바인더가 없기 때문에 염색된 나무는 생나무와 비슷한 속성을 가집니다. 즉 색은 입혀졌지만 도막이 형성되지는 않는다는 겁니다. 그래서 염료를 적용한 위에 바를 바니쉬 마감에 대한 호환성을 걱정할 필요가 없습니다. 어떤 형태의 도막성 마감이라도 염료를 적용한 나무 위에 바를 수 있습니다. 하지만 시판되는 대부분의 가루가 아닌 액체 형태의 스테인은 안료와 염료가 섞인 것이라는 점을 유의해야 합니다.

염료에 대해 이해하는 가장 쉬운 방법은 뜨거운 물에 설탕을 넣으면 어떻게 되나를 생각하는 겁니다. 설탕 결정은 마른 상태에서는 눈으로 볼 수 있지만 물에 녹아버리면 투명해져서 볼 수가 없습니다. 그리고 가라앉지 않고 물에 고루 분포해 있습니다. 그래서 녹아있는 형태의 염료는 사용 전에 저을 필요가 없습니다. 물론 가루 형태의 염료를 솔벤트에 녹이기 위해 처음 약간은 저어주어야 하겠지만 일단 염료가 다 녹았다면 바닥으로 가루가 앉거나 하지 않기 때문에 더 이상 저을 필요가 없습니다.

염료는 안료에 비해 바인더 호환성 외에도 두가지 잇점이 더 있습니다. 첫째는 염료는 나무에 더 깊이 침투한다는 것이고 둘째는 염료 자체가 반투명이기 때문에 여러번 적용함으로서 색을 더 진하게 만들 수 있지만 나뭇결을 가리거나 하지는 않는다는 점입니다. 그러므로 색을 진하게 하고 싶지만 나뭇결의 아름다움은 가리지 않길 원할 때 염료는 최선의 선택입니다.

시판되는 스테인

시중에서 판매되는 대부분의 스테인들은 안료 스테인입니다. 하지만 모두 다 그렇지는 않습니다. 어떤 제조사는 염료만을 쓰기도 하며 염료와 안료를 섞기도 합니다. 하지만 염료만을 쓰는 스테인이라 할지라도 시판되는 스테인들은 대부분 바인더를 포함하고 있습니다.


어떤 제조사들은 안료를 사용하되 그것을 매우 곱게 갈아서 안료의 장점을 취하면서 염료처럼 나무 깊이 침투되게 하는 방법을 쓰기도 합니다. 곱게 간 안료를 사용한 스테인이 염료와 똑같지는 않지만 비슷한 효과를 내기 때문에 애용되기도 합니다.

스테인 바르는 방법

안료든 염료든, 안료/염료 혼합이든 바인더가 있건 없건 어떤 형태의 스테인이라도 실패없이 바르는 방법이 있습니다. 특별할 것도 없는 그 기술은 바로 "넉넉히 바르고 닦아내라" (flood and wipe)는 겁니다. 스테인을 아무렇게나 넉넉하게 발라 줍니다. 그리고 그것이 마르기 전에 깨끗하게 닦아내면 됩니다.

아껴 바르지 않고 넉넉하게 바르면 나무는 자기가 할 수 있는 만큼 스테인을 흡수할 것이고 이것은 결국 고르게 착색되는 결과를 가져옵니다. 깨끗하게 닦아내는 과정을 통해 나무의 표면에 잉여의 스테인을 모두 걷어내게 됩니다. 만일 나무의 표면에 너무 많은 스테인이 있게 되면 마르는 시간도 오래 걸릴 뿐더라 마르는 과정에서 주름지거나 흐려지거나 갈라지는 경우가 생깁니다.

이 방법이 모든 스테인을 바르는 최선의 방법이지만 염료에 대해서는 유일한 도포 방법이기도 합니다. 왜냐하면 바인더가 없는 염료의 솔벤트가 마르게 되면 다시 가루의 형태가 되기 때문입니다. 그러므로 염료를 바르고 난 뒤 깨끗이 닦아내는 것이 매우 중요합니다.

넉넉히 바르고 닦아내는 방법은 닦아내는 과정으로 인해 칠해질 색의 농도를 결정하지는 않습니다. 칠해질 색의 농도를 짙게 하려면 솔벤트에 더 많은 염료를 넣어야 하고, 색을 옅게 하려면 솔벤트의 양을 증가시켜야 합니다.

안료 스테인에 대해서도 비슷한 방법으로 할 수 있습니다. 안료 스테인에 솔벤트를 추가하여 희석하면 더 옅은 색을 얻을 수 있습니다. 하지만 안료 스테인은 바인더를 포함하고 있기 때문에 다른 방법을 사용할 수도 있습니다. 넉넉히 바른 다음에 얼마나 닦아내느냐에 따라 입혀지는 색의 농도를 결정할 수 있습니다. 즉 대충 닦아내더라도 바인더에 의해 안료가 점착되기 때문에 짙은 색을 구현할 수 있고, 빡빡 닦아내면 옅은 색을 구현할 수 있습니다.

하지만 대충 닦아내더라도 너무 많은 스테인이 나무 표면에 남게 되면 앞서 언급한 대로 주름지거나 갈라지거나 건조시간이 오래 걸리는 문제가 생기기 때문에 유의해야 합니다. 그리고 안료가 표면에 너무 많이 남게 되면 페인트처럼 아름다운 나뭇결을 가리게 된다는 점도 고려해야 합니다.

샌딩이 착색에 미치는 영향

나무를 얼마나 고운 사포로 샌딩했느냐는 염료의 경우 그리 중요하지 않습니다. 염료 입자는 너무 작기 때문이죠. 하지만 안료 스테인의 경우 매우 중요합니다. 안료는 기공과 샌딩 자국에 점착되기 때문입니다. 그래서 거친 사포로 샌딩하면 더 많은 안료들이 나무에 남아있게 되고 더 짙은 색을 만들게 됩니다.

마구리면 (End Grain)

판재의 마구리면이 노출되는 가구의 경우 유난히 짙게 착색이 되는 점 때문에 곤란한 경우가 많습니다. 우드 컨디셔너(wood conditioner)를 마구리면에 바를 경우 어느 정도 완화되기는 합니다만 충분치 않을 경우가 있습니다.

더 적극적인 방법은 마지막 샌딩을 하기 전에 디왁스드 셀락(Zinsser사의 SealCoat)이나 희석한 아교(hide glue)를 마구리면에만 발라주고 잉여물을 닦아냅니다. 그리고 약간의 샌딩을 통해 표면의 셀락과 아교를 날려주고 보통의 방법으로 스테인을 적용하면 마구리면이 진해지는 것을 막을 수 있습니다.

변재의 색을 진하게 만들기

변재(sapwood)는 심재(heartwood)에 비해서 색이 옅은 경우가 많아서 같이 섞일 경우 이질감을 주기도 합니다. 이럴 때는 변재에 염료를 사용하여 미리 심재와 비슷한 색으로 만들어주면 좋습니다. 그 다음에 통상적인 스테인 작업을 하면 됩니다.

만일 염료를 구하기 어렵다면 통상적인 방법으로 스테인을 적용한 후 마르고 나면 색 차이가 있는 변재부만 다시 한번 스테인을 적용하여 색을 더 진하게 해주는 방법도 가능합니다.

내츄럴 스테인(natural stain)이란 무엇인가?

스테인의 조색표를 보면 "내츄럴"이라는 색이 항상 있습니다. 이 내츄럴 스테인의 의미는 린시드 오일(linseed oil)을 연상시키는 옅은 옅은 호박색이 가미되어 있으면서 나뭇결을 살려주는 효과를 가진 스테인을 의미합니다. 나머지 기능은 통상적인 스테인과 같습니다.

피클링 스테인(pickling stain)이란 무엇인가?

피클링 스테인은 흰색 안료를 사용한 스테인으로 도포한 뒤에 일부분만 닦아내는 방식으로 사용됩니다. 이렇게 하여서 기공이나 코너의 음각 부분에 흰색을 남깁니다. 흰색 페인트를 희석하여 사용해도 비슷한 효과를 낼 수 있습니다.

젤스테인(gen stain)이란 무엇인가?

사람들은 젤스테인을 또 다른 부류의 스테인으로 생각하지만 사실 젤스테인은 흘러내리지 않도록 농도를 짙게 만든 스테인입니다. 현재 시판되는 젤스테인은 거의 모두 오일 기반의 안료 스테인입니다. 그래서 젤스테인은 액체 형태의 오일 스테인과 성질이 비슷합니다. 오일 스테인과 마찬가지로 제조사에 따라 좀더 깊이 침투하기도 하고 더 짙은 색이 먹기도 하고 어떤 경우에는 표면에 더 많이 남기도 합니다. 지금은 팔지 않지만 한때 어떤 회사는 염료를 사용한 젤스테인을 팔기도 했습니다. 하지만 이것 역시 액체 형태의 염료와 크게 다르지 않았습니다.

젤스테인은 흘러내리지 않아 다루기에 편리한 장점이 있는데 이는 액상 스테인보다 더 많은 바인더를 포함하고 있기 때문입니다. 이 때문에 젤스테인의 경우 액상 스테인보다 같은 힘으로 닦아내더라도 더 많은 안료가 표면에 남아있게 됩니다. 어떤 경우는 도막 사이에 바르는 글레이즈(glaze)로도 사용되고 나무가 아닌 유리 위에 바르기도 합니다. 이런 걸로 종합해 볼 때 젤스테인은 스테인과 도막을 한꺼번에 하는 원스텝 제품과 액상 스테인의 중간 정도에 해당하는 걸로 볼 수 있습니다.

(Bob Flexner의 경우 얼룩이 나기 쉬운 소프트우드의 경우 젤스테인을 사용하면 좋다고 얘기하는데 젤스테인의 짙은 농도로 인해 표면에 남는 안료가 많기 때문인 걸로 생각됩니다. 즉 흡수되기 보다는 표면에 바인더에 의해 잔존하는 량이 많기 때문에 얼룩이 덜 지는 효과가 있는 것이지요)

스테인과 도막을 원스텝으로

요즘 도료 제조사들은 "스테인과 폴리우레탄을 한방에(One Step)"라는 식의 이름을 붙인 착색된 유성 혹은 수성 도막성 마감제를 판매하고 있습니다. 비슷한 개념으로 착색이 된 대니쉬 오일(danish oil)이 몇년 전부터 팔리고 있습니다. 기본적인 아이디어는 스테인과 도막성 마감을 한번에 할 수 있다는 겁니다.

원스텝 제품을 나무에 바르고 닦아내고 나면 그건 마치 스테인을 바른 것과 비슷하게 느껴질 것입니다. 두번째 바르면 스테인을 두번 바른 것처럼 색이 더 진해짐을 볼 수 있습니다. 이런 식으로 더 많은 횟수로 착색된 도막성 마감(원스텝 제품)을 올릴 수 있고 횟수가 더해질 수록 불투명에 가까워 질 것입니다.

스테인과 약간 다른 점은 얼마든지 원하는 색으로 바꾸어 가면서 착색된 도막을 올릴 수 있다는 것입니다. 하지만 고르게 바르지 않을 경우 보기 싫은 얼룩이 질 수도 있으므로 주의해야 합니다. 그래서 연습이 필요합니다. 착색된 도막을 계속 입히다가 마음에 드는 상태가 되면 투명한 도막성 마감을 몇차례 더 올릴 수도 있습니다.

(덧칠하고 벗겨내는 앤틱 마감이 이런 방법을 사용합니다. 이에 대해서는 별도의 글로 소개 드리겠습니다)


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