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문제 정의
- 7 본 연구에서는 충북 영동 영국사 대웅전의 하부 토양층에서 발견된 탄화 목부재의 현장 보존처리방법을 개발하고자 하였다.
제안 방법
- 1. 탄화목재의 보존처리 방법으로 (1) PEG#4000 80% 점적, (2) PEG#400 10%점적하고 5일 뒤 PEG#4000 80% 점적, (3) PEG#400 10%를 4일간 점적한 후 PEGM000 10%에서 40%까지 단계적으로 점적, (4) 아세톤 탈수 후 ParaloidB-72 10%, 20% 점적, (5) Sucrose 40% 수용액 점적, (6) Caparol-binder 5%, 10% 점적 등 6가지 처리법을 비교하였다. 그 결과 PEG#400 10%를 4일간 실온에서 점적한 후 PEG#4000 10%에서 40%까지 단계적으로 점적하는 방법이 좋은 치수안정성을 나타냈으며, 육안적으로 관찰했을 때도 갈라짐이 발생하지 않고 견고하였다.
- 2. 대웅전 하부에서 줄토된 주두로 보이는 탄화 건죽 부재 2점에 대해 현장에서의 보존처리를 위해 PEG#400 10% 점적 후 PEG#4000 80%를 85℃로 가열하여 점적하였다. 경화 처리된 주두는 실험실로 운반하여 PEG#4000 80% (85℃)로 재처리 한 결과 우수한 치수안정성을 보여주었다.
- 6가지 방법에 의해 보존처리 된 시료들의 각 단면별 외부 형태를 육안적으로 관찰하여 갈라짐(할렬)을 4단계로 분류하였다(Table 2, Figure 14-17).
- C처리에서는 PEG#400 10%를 실온에서 4일 동안 24시간마다 점적시키고, PEG#4000 10%에서 40%까 지 각 농도별 2일씩 점적시키면서 10%씩 농도를 상승 시켜 자연건조 하였다.
- D처리에서는 시편을 실온에서 Acetone으로 치환시킨 후 Paraloid B-72 10%를 점적하고, 24시간 후 Paraloid B-72 20%를 점적하여 자연건조 시켰다. E처리에서는 실온에서 Sucrose 40% 수용액으로 점적하여 자연건조 시켰다.
- 대웅전 하부에서 줄토된 주두(柱頭)로 주정되는 건죽 부재 2점을 현장에서 1차 보존처리하였다. 깨진 기와 파편과 흙이 탄화 건축부재(주두)의 밑 부분에 엉겨붙어있어 표면의 상태가 좋지 않아 곧바로 PEG#400 10% 수용액과 PEG#4000 80% 수용액 (85℃)으로 단계적으로 경화처리한 후, 물에 적신 천으로 주두를 감싼 다음 우레탄 폼으로 내부를 충전시켜 실험실로 운반하였다(Figure 18).
- 모든 시편은 처리 전의 중량을 측정하였으며, 보존처리 후 약제의 침투, 확산 정도를 측정하기 위해 24시간 마다 전자저울로 0.001g 단위까지 측정하여 다음 식으로 중량변화율을 계산하였다.
- 응급보존처리가 시급하였다. 본 연구는 여러 실험을 통해 습기를 머금고 있는 취약한 탄화목(숯)을 현장에서 즉시 보존처리 할 수 있는 방법을 6가지의 처 리약제를 사용하여 치수안정성을 비교하였다.
- 처리 후 치수변화율 실험을 위해 섬유방향, 방사방향, 접선방향^ 측정용 핀을 꽂아 디지털 버니어캘리퍼스를 이용하여 24시간마다 측정하였다 (Figure 19-20). 치수변화율 그래프에서 나타낸 바와 같이 섬유방향의 치수변화율은 주두1(A)에서는 약 0.
- 치수안정성을 평가하기위해 탄화목의 3방향에 측정용 핀을 꽂아 치수변화율을 측정하였다. 여섯 가지 방법에 의해 처리된 탄화목은 Figure 10~12와 같은 치수변화 를나타내었다.
- 의한 평균치수변 화율을 Figure 13에 나타내었다. 평균치수변화율 DC(%)는 3방향 치수변화율에 수축과 팽윤이 모두 유물 보존에 해가 되는 것이므로 모두 절대 값을 취하여 합한 후 평균을 다음과 같은 식으로 계산하였다.
- 시료에 섬유방향, 방사방향, 접선방향별로 측정용 핀을 꽂았다(Figuue 5). 핀과 핀 사이의 거리를 측정하기 위하여 핀 머리에 X표시 (흠집)를 한 다음 연륜폭측정기 로 측정하였다. 약제 처리 전과 건조 후의 치수 변화율은 다음 식으로 계산하였다.
대상 데이터
- 포괄적인 연구는 Caple & Murray(1994)에 의해 이루어졌다. 2 이들은 PEG, Epoxy Resin, Pararoid B-72(acryliccopolymer)등으로 20여 가지 조건에서 실험하였다. 실 험 결과 PEG#400 10%로 5일간 처리한 후, PEG#4000 10%~40%로 추가로 처리하여, 상대습도 90%, 75%, 60%, 35%에서 단계적으로 건조시킨 방법이 찌그러짐도 없고, 할렬도 일어나지 않았으며, 외관상의 상태도 아주 견고하여 가장 좋은 처리 방법이었다고 하였다.
- 본 실험에 사용된 시료는 영국사 대웅전 하부에서 출토된 탄화목(숯) 중 보존 대상이 아닌 것을 선택하였다(Figure 4). 수종은 소나무(Pinus densiflora Sieb.
- 영국사 하부에서 출토된 탄화목재를 14개의 시편으로 절단해 PEG#400, PEG#4000, Paraloid B-72, Sucrose, Caparol-binder를 이용하여 Table 1과 같이 6가지 처리법으로 실험하였다.
- )이었다. 탄화 목부재는 크기를 일정하게 자를 수 가 없었지만 보통 3cm × 3cm × 5cm가 되도록 횡단면의 나이테 패턴에 맞추어 14개의 시료를 제작하였다.
성능/효과
- Jover(1994)는 스페인 Abric Romani의 구석기 유적(45,000년前)에서 출토된 목탄유물을 현장에서 곧바로 PEG#4000 80% 수용액 을 100℃로 가열하여 점적하여 처리하였다.3 그 결과 우수한 치수 안정성을 나타냈으며, 현재는 박물관에 전시·보관 중에 있다.
- B처리에서는 PEGM00 10%처리 후 약 120%까지 중량이 증가하였고 이후 5일의 건조기간 동안 약 80%까 지 감소하였다. 다시 PEG#4000 80% 재처리 후 약 150%까지 증가하였다가 120%까지 서서히 감소되었다.
- C처리에서는 첫째 날 PEG#400 10%처리 후 약 100%까지 중량이 증가하지만 둘째 날부터 PEG#400 10%처리 이후에 중량변화율이 90%, 80%, 70%까지 약 10%씩 감소되었다. 이는 처음 약제 침투시 시료의 내부까지 PEG#400이 침투되었고 점차 침투 정도가 떨어지는 것으로 생각된다.
- D처리에서는 Paraloid B-72 20%까지 점적 후 약 20%의 중량증가율을 나타냈다. 이는 PEG를 처리한 방 법보다 훨씬 적은 중량증가율을 보여 Paraloid B-72가 탄화목의 내부까지의 침투율이 떨어지는 것으로 보인다.
- 나타냈지만 아주 안정적인 모습을 보여주고 있다. PEG#400 10%로 4일 동안 매일 점적했을 때 3방향 모 두 1% 내외의 팽윤을 보여주었고, 이후 PEG 4000 10%~40%처리 될 때까지 접선방향이 3%까지 조금 더 팽윤되었다.
- 대웅전 하부에서 줄토된 주두로 보이는 탄화 건죽 부재 2점에 대해 현장에서의 보존처리를 위해 PEG#400 10% 점적 후 PEG#4000 80%를 85℃로 가열하여 점적하였다. 경화 처리된 주두는 실험실로 운반하여 PEG#4000 80% (85℃)로 재처리 한 결과 우수한 치수안정성을 보여주었다.PEG#4000을 85℃ 정도 가열 후 처리하여 표면에서 바로 응고되는 것을 방지하는 것이 중요하였다.
- 탄화목재의 보존처리 방법으로 (1) PEG#4000 80% 점적, (2) PEG#400 10%점적하고 5일 뒤 PEG#4000 80% 점적, (3) PEG#400 10%를 4일간 점적한 후 PEGM000 10%에서 40%까지 단계적으로 점적, (4) 아세톤 탈수 후 ParaloidB-72 10%, 20% 점적, (5) Sucrose 40% 수용액 점적, (6) Caparol-binder 5%, 10% 점적 등 6가지 처리법을 비교하였다. 그 결과 PEG#400 10%를 4일간 실온에서 점적한 후 PEG#4000 10%에서 40%까지 단계적으로 점적하는 방법이 좋은 치수안정성을 나타냈으며, 육안적으로 관찰했을 때도 갈라짐이 발생하지 않고 견고하였다.Caple & Murray(1994)3] 실험과 같은 결과를 나타낸 것이다.
- A처리에서 접선방향의 치수변화율은 두 시료(7번, 9번) 모두에서 0~3%의 수축을 나타냈다. 방사방향의 치수변화율은 0~2% 사이에서 조금의 변동이 있었지만 시간이 지날수록 0% 정도로 안정되게 나타났다. 섬유방향 치수변화율은 시료 7번에서는 거의 변화가 없었지만 시료 9번은 약 3% 정도 팽윤되었다.
- 6~10%까지 나타나 가장 큰 수축을 보여주었다. 시료 2번의 섬유방향 치수변화율은 15일째까지는 일정하지 않게 수축이 되었으며, 그 후 2% 정도로 안정화되었다. 시료 5번의 섬유방향 치수변화율은 6%정도에서 안정화 되었다.
- 료 12, 13번, F방법에 의해 처리된 14번이었다. 시료 5번은 무처리재임에도 불구하고 접선단면과 방사단면에서 약간의 갈라짐을 보였으며 전체적인 형태 변화는 없었다. 시료 7번, 13번, 14번 역시 접선단면과 방사단 면에서만 미세하게 갈라짐이 나타났으며, 시료 12번은 3단면에서 갈라짐이 나타났다.
- 서서히 수축하는 경향을 나타냈다. 시료 13번은 3방향에서 약 1%의 안정된 치수변화율과 달리 육안적 관찰에서는 큰 할렬은 관찰되지 않았지만 미세한 균열이 여러 곳에서 나타났다.
- 시료 2번의 섬유방향 치수변화율은 15일째까지는 일정하지 않게 수축이 되었으며, 그 후 2% 정도로 안정화되었다. 시료 5번의 섬유방향 치수변화율은 6%정도에서 안정화 되었다. 접선방향의 치수변화율은 2~6% 사이에서 수축·팽창을 반복하였다.
- 시료 6번은 3방향 모두 일관성 없는 수축·팽윤을 반복하였다. 시료 8번은 PEG#400 10%처리 후 건조과정에서 큰 팽윤을 나타냈지만 PEG#4000 80%로 처리된 이후에는 안정된 모습을 보였다. 시료 8번은 접선방향 6%, 방사방향 14%, 섬유방향 18%의 팽윤을 나타내고 있지만 이는 실질적인 팽윤이 아니라 PEG#400 10% 처리 후 5일 동안의 건조과정에서 시료의 갈라짐과 뒤틀림에 의한 치수변화로 생각된다.
- 2 이들은 PEG, Epoxy Resin, Pararoid B-72(acryliccopolymer)등으로 20여 가지 조건에서 실험하였다. 실 험 결과 PEG#400 10%로 5일간 처리한 후, PEG#4000 10%~40%로 추가로 처리하여, 상대습도 90%, 75%, 60%, 35%에서 단계적으로 건조시킨 방법이 찌그러짐도 없고, 할렬도 일어나지 않았으며, 외관상의 상태도 아주 견고하여 가장 좋은 처리 방법이었다고 하였다. 그러나 이 연구는 치수변동 등 실험결과가 구체적으로 제시되어 있지 않다.
- 영국사 출토 탄화목의 함수율은 215%-235%로 수분 을 많이 함유하고 있었으며, 원소조성비 분석결과 약 500℃에서 탄화되었고, X선 회절분석 결과 셀룰로오스 결정성이 붕괴된 숯으로 조사되어 매우 취약한 상태이었다.7 본 연구에서는 충북 영동 영국사 대웅전의 하부 토양층에서 발견된 탄화 목부재의 현장 보존처리방법을 개발하고자 하였다.
- 이상에서 살펴본 바와 같이 치수변화율에서도 좋은 결과를 나타낸 C처리방법에 의해 처리된 시료 3, 4번이 육안적인 관찰에서도 처리 전의 형태를 그대로 유지하고 있어 가장 좋은 처리방법이었다. 이러한 이유는 PEG#400이 탄화목의 내부에까지 침투하여 공극에 흡착되어 있고, 외부는 PEG#4000이 둘러싸고 있어 안정 된 결과를 나타낸 것으로 보인다.
- 이후 PEG#4000 10% 처리 후에 다시 약 110%까지 중량이 증가하였고 이튿날 PEG#4000 10%를 재처리 했을 때 이보다 약 20% 줄어 들었다. 이후부터 PEG#4000 20%, 30%, 40%로 처리함에 따라 약제농도의 상승과 함께 중량변화율도 약 5%정도씩 상승하였다.
- 평균치수변화율은 A처리, E처리방법이 1.2%, C처리는 1.7%의 치수변화율을 나타내고 있어 우수한 치수안 정성을 보여주었다. 반면 B처리는 무처리재보다 높은 8.
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