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문제 정의
- 종이의 상태와 열화정도에 따라 열화된 종이자료의 보존성 개선을 위한 세척처리, 탈산처리, 강도 보강 처리가 단계적으로 요구된다. 본 연구는 건조화 및 산성화된 종이자료의 보존성 개선을 위한 세척처리에 대한 실험결과이며, 탈산처리 및 강도보강처 리에 대한 실험결과는 차기 논문에서 발표하고자 한다.
- 본 연구에서는 기존 증류수에 의한 방법과 새로운 방법으로 제시한 알칼리수에 의한 세척 처리 효과를 비교하였다. 기존 증류수에 의한 세척처리는 세척 후 높은 함수율과 종이 표면의 pH 증가를 나타내었다.
- 본 연구에서는 일정한 환경에서 장기간 보존된 종이자료를 연대별로 구분하여 종이의 열화 특성과 물성을 측정하고, 건조화 및 산성화 예방을 위해서 2종류의 세척방법을 적용하여 그 효과를 분석하였다. 첫째로, 자료 복원전문가들이 일반적으로 사용하고 있는 물（증류수）로 세척 처리하였으며,3）둘째 로는 증류수를 전기분해 시켜 얻은 알칼리수（OH이온수）로 세척 처리하였다.
제안 방법
- Fig. 4에서와 같이 종이의 회분 측정 결과에 따라 사용된 충전제의 종류를 확인하기 위하여 연도에따른 시료의 E-SEM에 의한 충전제의 구성 원소를 분석하였다. 1975년 및 1992년의 종이 시편에서는 Mg, Si 원소가 검출된 것으로 보아 talc류의 충전 제가 사용된 것으로 판단되며, 1986년 시편에서는 Mg, Al, Si가 검출된 것으로 보아 talc와 clay의 존재가 짐작된다$ 2000년 시편에서 Al, Si, Ca 원소가 검출되어 탄산칼슘과 clay 종류의 충전제가 사용된 것으로 판단된다.
- 가속 열화장비로는 고온고습기 (ADVANTEC THE 05IFA)를 이용하였다. 가속 열화 조건은 도서관 자료보존서고의 보존환경기준인 온도 20±2℃, 습도 50±5%를 고려하여 온도와 습도를 혼합 적용하였으며, 온도 80±2℃, 습도 80±2%의 강제 열화 조건으로 실험하였다.
- 연대별 종이시험편의 특성을 파악하기 위하여 Hertzberg stain solution, C-stain 용액을 염색 후 광학현미경을 이용하여 섬유의 종류(기계펄프 또는 화학펄프), 섬유의 길이, 훼손상태 등을 관찰하였다. 또한 연대별 충전제 사용여부 및 종류를 분석 하기 위해 시편의 회분 함량 및 준비된 시험편을 Au-ion coating 후 E-SEM으로 관찰하였다.
- 본 실험은 물(증류수)과 알칼리수로 처리된 연도별 공시재료를 Nakano가 적용한 조건인 온도 80±2℃, 습도 80±2%의 조건에서 각각 10일, 20일간 가속열화를 실시하고 종이내부 수분함량, 종이 표면 pH변화 및 내절도와 섬유의 강도변화를 측정하였다.
- 세척 처리한 연대별에 따른 종이 시편을 이용하여 온도 80±2℃, 습도 80±2% 조건에서 각각 10일 과 20일 동안 가속 열화를 실시하고 증류수와 알칼 리수의 처리효과에 대한 지속성 평가를 실시하였다.
- 알칼리수는 염기성용 액과 달•리 금속이온들（Na, K, Ca 등）을 종이에 남기지 않는 특성이 있으므로 증류수와 같은 효과이면서 pH를 높일 수 있는 장점이 있다. 세척처리 후에는 가속 열화법을 사용하여 그 처 리효과를 비교 하였다. 이와 같이 물（증류수）과 알칼리수를 이미 열화된 종이에 사용하여 수분과 pH변화 및 물성변화에 대하여 관찰하였다.
- 종이의 수분은 전기 흐름을 이용한 측정방법을 사용하였고, 종이 표면 pH는 전극법으로 표면 pH측정센서가 부착된 HANNA HI1413로 측정하였다. 수분과 pH 측정 시 5 mm 두께의 아크릴판 위에 측정 시 편을 올려 놓고 측정하였으며, 측정 부분을 미리 연필로 표시하여 처리 전후 동일한 부분을 측정하여 비교 하였다.
- 5)를 사용하였다. 실험방법으로는 Fig. 3에서와 같이 넓은 사각 트레이에 공시재료를 연도별로 구분하여 증류수와 알칼리수를 각각 담아 15분간 침전시키고 지속적으로 흔들어 준 후, 처리가 끝난 시편은 중성의 PH를 유지하는 매트 사이에 넣어 압착건조를 실시하였으며, 압착 시 2회 이상 매트를 교체하였다.
- 연대별 종이시험편의 특성을 파악하기 위하여 Hertzberg stain solution, C-stain 용액을 염색 후 광학현미경을 이용하여 섬유의 종류(기계펄프 또는 화학펄프), 섬유의 길이, 훼손상태 등을 관찰하였다. 또한 연대별 충전제 사용여부 및 종류를 분석 하기 위해 시편의 회분 함량 및 준비된 시험편을 Au-ion coating 후 E-SEM으로 관찰하였다.
- 세척처리 후에는 가속 열화법을 사용하여 그 처 리효과를 비교 하였다. 이와 같이 물（증류수）과 알칼리수를 이미 열화된 종이에 사용하여 수분과 pH변화 및 물성변화에 대하여 관찰하였다.
- 종이의 pH 및 수분 측정은 시편을 파괴시키는 물리적, 화학적 분석 방법을 접목할 경우보다 상세 한 분석이 가능하지만, 자료의 훼손을 방지하기 위해 비파괴 시험을 실시하였다. 종이의 수분은 전기 흐름을 이용한 측정방법을 사용하였고, 종이 표면 pH는 전극법으로 표면 pH측정센서가 부착된 HANNA HI1413로 측정하였다.
- 본 연구에서는 일정한 환경에서 장기간 보존된 종이자료를 연대별로 구분하여 종이의 열화 특성과 물성을 측정하고, 건조화 및 산성화 예방을 위해서 2종류의 세척방법을 적용하여 그 효과를 분석하였다. 첫째로, 자료 복원전문가들이 일반적으로 사용하고 있는 물（증류수）로 세척 처리하였으며,3）둘째 로는 증류수를 전기분해 시켜 얻은 알칼리수（OH이온수）로 세척 처리하였다. 알칼리수는 염기성용 액과 달•리 금속이온들（Na, K, Ca 등）을 종이에 남기지 않는 특성이 있으므로 증류수와 같은 효과이면서 pH를 높일 수 있는 장점이 있다.
대상 데이터
- 도서관에 장기간 보존되어 이미 열화가 진행된 자료로부터 최근의 자료에 이르기까지 1950년도부터 10년 단위로 구분하여 연대별(1955, 1968, 1975, 1986, 1992, 2000년)에 따라 종이 시험편을 선별 채 취하였다. 연대별로 선별된 종이자료의 물성 측정 결과를 Table 1에 나타냈다.
이론/모형
- 종이의 pH 및 수분 측정은 시편을 파괴시키는 물리적, 화학적 분석 방법을 접목할 경우보다 상세 한 분석이 가능하지만, 자료의 훼손을 방지하기 위해 비파괴 시험을 실시하였다. 종이의 수분은 전기 흐름을 이용한 측정방법을 사용하였고, 종이 표면 pH는 전극법으로 표면 pH측정센서가 부착된 HANNA HI1413로 측정하였다. 수분과 pH 측정 시 5 mm 두께의 아크릴판 위에 측정 시 편을 올려 놓고 측정하였으며, 측정 부분을 미리 연필로 표시하여 처리 전후 동일한 부분을 측정하여 비교 하였다.
성능/효과
- 가속열화 처리는 Nakano에 의해 제시된 가속열 화조건인 80℃, RH 80%에서 21일간과 60℃, RH 80%에서 70일간 인공열화 실험을 통해 강도와 색차 변화가 보고된 바 있다.4)강도저하와 변색 두 경우에서 색차의 변화는 내절강도의 변화보다 직선적으로 나타났다. Fig.
- 본 연구에서는 기존 증류수에 의한 방법과 새로운 방법으로 제시한 알칼리수에 의한 세척 처리 효과를 비교하였다. 기존 증류수에 의한 세척처리는 세척 후 높은 함수율과 종이 표면의 pH 증가를 나타내었다. 하지만 20일 동안의 가속 열화 처리를 실시하였을 경우 원래의 pH 특성과 함수율로 회귀 되는 특성을 나타냈다.
- 알칼리수는 종이와의 친수성 이 강하고 침투성이 우수한 특성을 갖고 있어 증류 수보다 세척처리시간을 단축할 수 있었으며, 가속 열화 후에도 함수율 증대, pH 개선 및 강도적 성질의 개선이 증류수보다 우수한 경향을 나타냈다. 따라서 보존용 종이자료들의 세척처리는 종이자료의 보존성을 증대시켰으며 알칼리수를 이용한 보존처리는 증류수처 리보다 더 우수한 보존성 효과를 확인할 수 있었다.
- 알칼리수 처리의 경우 종이 내 수분공급이 빠르고 가속열화 후에도 종이 내 수분을 지속적으로 높게 유지시켰다. 또한 종이 내에 잔존하는 산성분의 세척 효과 측면에서도 일반 증류수로 처리하는 것보다 알칼리수로 처리 시 종이 내 산성분의 세척능 력이 높게 나타났다. 알칼리수는 종이와의 친수성 이 강하고 침투성이 우수한 특성을 갖고 있어 증류 수보다 세척처리시간을 단축할 수 있었으며, 가속 열화 후에도 함수율 증대, pH 개선 및 강도적 성질의 개선이 증류수보다 우수한 경향을 나타냈다.
- 세척처리 결과 종이 내 수분함량과 종이의 표면 pH는 연도별로 치-이가 있으나, 세척처리에 의해 증가하는 경향을 보였으며, 1975년 이전 시편의 경우 에서 더욱 효과적이었음을 나타내고 있다. 증류수에 의한 처리와 알칼리수에 의한 처리 결과를 비해 볼 때 알칼리수에 의한 처리가 종이내 수분공급과 산성분을 중화시켜주는 효과가 높았으며, 오래된 자료일수록 세척처리 효과가 우수하였다.
- 또한 종이 내에 잔존하는 산성분의 세척 효과 측면에서도 일반 증류수로 처리하는 것보다 알칼리수로 처리 시 종이 내 산성분의 세척능 력이 높게 나타났다. 알칼리수는 종이와의 친수성 이 강하고 침투성이 우수한 특성을 갖고 있어 증류 수보다 세척처리시간을 단축할 수 있었으며, 가속 열화 후에도 함수율 증대, pH 개선 및 강도적 성질의 개선이 증류수보다 우수한 경향을 나타냈다. 따라서 보존용 종이자료들의 세척처리는 종이자료의 보존성을 증대시켰으며 알칼리수를 이용한 보존처리는 증류수처 리보다 더 우수한 보존성 효과를 확인할 수 있었다.
- 연대별로 채취한 종이를 Hertzberg stain solution 및 C-stain으로 염색하여 관찰한 결과 1955, 1968, 1986년 시편에서의 섬유는 황갈색으로 변하여 대부분 기계펄프로 구성된 것으로 판단되며, 1975, 1992, 2000년 시편에서의 섬유는 회적색과 회적보라색으로 변하여 기계펄프와 화학펄프를 혼합하여 초지한 종이인 것으로 판단된다. 연대별에 따라 종이를 구성하는 섬유조성의 결과에서 1986년도 인쇄물의 경우 대부분이 기계펄프로 제 조되었다는 의미는 아니며, 단 본 실험에 사용된 종이에서는 기계펄프로 초지된 것임을 나타내는 것이다.
- 연대별로 채취한 종이의 충전제 사용여부 및 종류를 분석하기 위하여 400℃와 900℃의 연소 조건 에서 시편의 회분량을 측정해 본 결과 1955, 1968년 시편에서는 각각 0.9%, 3.7%로 회분량이 매우 적었으며, 1975년 이후 시편들에서는 회분량이 크게 증가된 것을 알 수 있었다(Table 2), 2000년 시편의 경우 400℃ 연소 조건에서는 16.5%이 었고 900℃ 연 소 조건에서는 13.3%로 감소된 결과로 보아 900℃조건에서 이산화탄소를 발생시키며 분해하는 탄산 칼슘을 사용한 것으로 추정된다.
- 종이자료의 열화 유형으로서 황변화, 건조화, 산성화, 부스러짐이 대부분이었으며, 훼손 유형의 근 본적인 원인은 산성용지의 사용과 보존 환경 속에서 자연적인 건조화, 산성화로 기인된 것으로 밝혀 졌다.2）이러한 건조화 및 산성화에 대한 예방 방법을 강구하지 않으면 중요한 종이자료의 훼손이 가속화되고 향후 막대한 처리비용을 감당해야 한다.
- 세척처리 결과 종이 내 수분함량과 종이의 표면 pH는 연도별로 치-이가 있으나, 세척처리에 의해 증가하는 경향을 보였으며, 1975년 이전 시편의 경우 에서 더욱 효과적이었음을 나타내고 있다. 증류수에 의한 처리와 알칼리수에 의한 처리 결과를 비해 볼 때 알칼리수에 의한 처리가 종이내 수분공급과 산성분을 중화시켜주는 효과가 높았으며, 오래된 자료일수록 세척처리 효과가 우수하였다. 증류수와 알칼리수로 처리된 2000년 시편의 경우 pH는 알칼리 영역의 결과를 나타냈다.
- 열화가 진행되고 있는 종이 기록물의 보존수명 을 연장하기 위해 보존처리에 의한 종이 내 적당한 수분과 중성수준의 PH 유지가 매우 중요한 인자이다. 최신 보존환경을 갖춘 서고에 보존하고 있는 종이자료의 경우에서라도 연대에 따른 종이의 물리적 특성을 분석한 결과, 약 30년 정도 경과된 1975 년 이전의 종이 기록물에서는 저함수율 및 자연산 성화에 의한 열화로 인해 보존처리가 절실히 요구 되는 상태로 변화되었음을 알 수 있었다.
- 1955년 및 1968년 시료의 경우 회분 함량이 극히 낮았다. 회분량 결과와 E-SEM에 의한 원소조성을 비교 분석한 결과 회분량이 10%이상인 1975, 1986, 1992, 2000년 시편의 경우 충전제로서 talc, CaCOs, clay를 구성하는 원소가 상당량 검출되는 결과를 얻을 수 있었다
후속연구
- 종이자료의 열화 유형으로서 황변화, 건조화, 산성화, 부스러짐이 대부분이었으며, 훼손 유형의 근 본적인 원인은 산성용지의 사용과 보존 환경 속에서 자연적인 건조화, 산성화로 기인된 것으로 밝혀 졌다.2）이러한 건조화 및 산성화에 대한 예방 방법을 강구하지 않으면 중요한 종이자료의 훼손이 가속화되고 향후 막대한 처리비용을 감당해야 한다. 열화된 신문용지의 예를 Fig.
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