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문제 정의
- 따라서 우리나라에서 출토되는 칠기의 보다 효과적인 보존처리를 위해서는 출토고대 칠기의 상태를 구현해 줄 수 있는 열화된 현생칠기 시험편을 대상으로 여러가지 처리제에 대한 치수안정성과 침투성을 비교하여 보다 효과적인 보존처리 방법을 설정하고자 하였다.
제안 방법
- Table 1과 Figure 5에서처럼 각 처리제별 함침처리는 각 농도 10%에 2주간 함침하고 용액의 온도는 모두 실온 에서 처리하였으며 처리제 농도는 중량비로 계산하여 용액 을 만들었다. PEG#400PEG#3, 350은 저분자와 고분자의 복합처리로 각 처리 농도는 PEG#400과 PEG #3, 350 의 중랑비로 1:9의 용액을 만들어 함침처리하였다.
- 발굴되는 중요한 칠기 유물의 안전하고 효과적인 보존 처리를 위하여 인공수침 칠기 현생 시험편을 대상으로 다양한 처리방법을 적용하는 모의실험을 통하여 치수안정화 효과, 중량 변화율, 침투성 등으로 보존처리 효과를 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 각 처리완료 된 시험편을 Figure 7에서처럼 섬유(길이) 방향으로 각 5mm 단위로 절단하여 위에서 아래로 번호를 1어서 11번으로 구분하여 총 11개 단편을 제작하였다. 섬유방향에 따른 처리제의 침투 여부를 실체현미경으로 개략적인 확인을 하고 주사전자현미경(Hitachi S- 3500N)으로 도관, 목섬유, 유세포의 미세조직에 있어서 의 처리제별 침투 여부를 확인하였다.
- 처리제별 치수안정화 효과를 비교하기 위하여 시험편의 수축률을 측정하였다. 수축률은 Figure 6에서처럼 시험편 의 방사단면과 접선단면에 X표시한 후 길이를 정밀측정기(Lintab)로 측정하여 진공 동결건조 후 각 단면별 수축 률(shrinkage rate)을 다음식을 이용하여 구하였다
- 즉, 약상대습도 60%의 실내에 방치하여 시험편이 평형을 유지하는 상태의 함수율이다. 이러한 시험편을 상대습도 30%, 온도 20*0의 항온항습 조건에서 7일간 방치한 후 중량변화를 측정하였다. 측정 결과 방치 후 중량 감소가 가장 작은 시험편은 Sucrose 10%처리로 8%의 중량 감소를 하였으며 가장 큰 중량 감소를 나타낸 것은 PEG#400PEG#3, 350 40% 처리로 약 30%의 중량감소를 나타내었다.
- 처리제별 치수안정화 효과를 비교하기 위하여 시험편의 수축률을 측정하였다. 수축률은 Figure 6에서처럼 시험편 의 방사단면과 접선단면에 X표시한 후 길이를 정밀측정기(Lintab)로 측정하여 진공 동결건조 후 각 단면별 수축 률(shrinkage rate)을 다음식을 이용하여 구하였다
- 처리제별 침투, 확산 정도를 측정하기 위하여 시험편의 함침처리 전과 함침처리 후 중량 변화를 0.001g 단위까지 전자저울(METTER TOLEDO PR503)로 측정하여 중 량변2(weight change rate 계산하였다.
대상 데이터
- 각 처리완료 된 시험편을 Figure 7에서처럼 섬유(길이) 방향으로 각 5mm 단위로 절단하여 위에서 아래로 번호를 1어서 11번으로 구분하여 총 11개 단편을 제작하였다. 섬유방향에 따른 처리제의 침투 여부를 실체현미경으로 개략적인 확인을 하고 주사전자현미경(Hitachi S- 3500N)으로 도관, 목섬유, 유세포의 미세조직에 있어서 의 처리제별 침투 여부를 확인하였다.
- 본 연구에 사용된 재료는 고대출토 칠기의 시료확보가 불가능하므로 옥외에 노출되어 열화된 현생칠기상판을 대상으로 하였으며 수종은 버드나무속(㎛ spp.)으로 식 별되었다. 칠기상판의 크기는 지름 35cm, 두께 1.
- (Figure 1). 칠기 상판을 Figure 2와 같이 폭 2cm, 길이5.5cm, 두께 1.5cm 절단하여 총 36개를 제작한 후 Figure 3과 같이 측면과 마구리면에 생칠을 2회 칠하여 현생 시험편(L)을 18개 만들고 나머지 18개는 생칠을 3 회하여 현생 시료(P)를 만들어 총36개의 시험편을 사용 하였다(Figure 4).칠이 된 시험편을 인공적으로 수침상태로 만들고 완전 포수상태의 칠기 시험편 최대함수율은 200%였다.
성능/효과
- Sucrose 19%+Glycerin l%(t-butanol 5% in water)처리의 경우 함침 처리 중 중량 증가율이 증가하였으며 절단면에서도 Sucrose가 전체적으로 침투 분포되어 있었다. Dextrin 20%(t- butanol 5% in water)처리의 경우 중량 증7]율과 관련하여 보면 초기에 중량이 감소하다 나중에 증가하였으며 건 조 후 전체 단면에서 처리제가 고르게 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 전체 단면에 고르게 분포하므로 열화 된 칠의 균열부를 통한 침투뿐만 아니라 측면 면에서도 고르게 처리제의 침투확산이 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
- Figure 11은 처리된 목재 조직을 주사전자현미경으로 관찰한 결과이다. PEG#3, 350 40% 함침 처리한 현생 시험편의 경우 단면에서 PEG의 결정이 쉽게 확인되었는데 주로 도관 및 목섬유 내강에 충전되어 있었으며, Sucrose 20%의 경우 목섬유와 유세포의 세포벽내부와 도관내강의 표면에 결정이 관찰되었고 도관내강은 충전 되지 않았다. Dextrin의 경우 목섬유와 도관의 세포벽에 분포하고 목섬유의 내강에 충진 되어 있었다.
- 86% 20%일 때는 -13%로 지속적으로 감소하였다. Sucrose 19%+Glycerin l%(t-butanol 5% in water)은 10%일 때 중량이 1.76%, 20%일 때 3.84%로 계속 증가하였고 Dextrin 20%(t-butanol 5% in water)은 10%일 때-0.02%의 감소를 보였으나 20%가 되면서1.45%로 증가하였다. PEG 처리에서는 PEG#400 PEG#3, 350 40%처리를 저}외하고는 초기부터 20%까지 는 중량이 감소하다가 30%부터 서서히 증가하였다.
- ① 현생 칠기 시험편을 대상으로 처리한 결과 PEG#3, 350 40% 처리에 의한 것이 수축률이 낮아 처리 효과가 우수한 것으로 나타났으며 중량은 Sucrose 19%+Glycerin l%(t-butanol 5% in water)의 경우 지속적으로 증가하였다.
- ④ 본 처리 결과를 기초로 출토칠 기 유물을 PEG#3, 350 40% 함침 처리한 다음 진공 동결건조 해주는 방법이 가장 적합한 처리법임을 제시할 수 있다.
- 각 처리제에 따른 현생 칠기 시험편의 수축률 측정 결과 PEG#3, 350 40% 함침처리 후 진공 동결건조가 가장 작은 치수변화를 나타내므로 진공 동결건조를 이용한 출토칠 기 유물의 보존처리 가장 적합한 처리법으로 여 겨졌다.
- 1%로 치수변화가 가장 작아 치수안 정화 효과가 우수한 것으로 판단되었다. 그러나 PEG#400PEG#3, 350 30%처리의 경우 접선방향5.8%, 방사방향 3.8%로 수축률이 높아 치수안정화 효과가 낮은 것으로 나타났다.
- PEG#400 PEG#3, 350 40%처리는 10%에서 감소하다가 20% 이후부터 증가하였다. 대부분의 시험편이 함침 초기에 중량이 감소되는 현상을 보였는데 이는 시험편이 옻칠 도막으로 감싸있으므로 처리제의 침투가 원활하지 않아 시험편 내부와 처리 용액사이에 농도차가 발생되어 목재 내부의 수분이 시험편 밖으로 나오는 탈수현상에 의한 것으로 판단되었다.
- 8%로 모든 처리에서 접선방향이 많이 수축을 하였다. 또한 가장 낮은 수축률의 경우 접선방향은 PEG#3, 350 40%처리에 의한 것으로 5.3%, 방사방향은 PEG#400PEG#3, 350 40%처리에 의한 것이 0%로 가장 치수변화가 작게 나타났다. 반면 가장 큰 수축률의 경우 접선방향은 Sucrose 10%처리에 의한 것으로7.
- 또한 각각의 Sucrose 10%, 20% 처리 시험편을 동일한 조건에서 10% 함침처리 후 두 시험편의 중량을 측정한 결과 Sucrose 10% 처리 시험편은 큰 감소를, Sucrose 20%처리 시험편은 작은 감소를 나타냈는데 이는 동일한 조건의 시험편이라도 동일한 시기에 처리제의 침투확산이 이루어지지 않다는 것을 증명하고 있다.
- Figure 10은 각 처리제별 시험편을 섬유방향으로 절단한 것으로 각 단면을 실체현미경 하에서 관찰한 결과 저분자량인 Sucrose와 고분자량인 Dextrin, PEE#3, 350의 처리제 모두 시험편 내부로 침투되어 처리제의 분자량에 관계없이 현생칠기 시험편에 침투됨이 확인되었다. 또한 시험편의 중량 변화율과 비교하여 보면 PEG#3, 350 함침처리의 경우 초기에 중량이 감소하다가 서서히 증가된 결과와 PEG#3, 350 30% 및 40% 처리후의 단면에서 보듯이 30%보다 40%인 경우 처리제가 더 많이 침투된 것이 관찰됨으로써 각 처리 농도와 함침 시간사이에는 비례관계가 성립되며 초기의 농도 차이에 의한 중량감소가 발생되었기 때문에 보다 긴 함침기간이 요구되는 것으로 여겨졌다. Sucrose 19%+Glycerin l%(t-butanol 5% in water)처리의 경우 함침 처리 중 중량 증가율이 증가하였으며 절단면에서도 Sucrose가 전체적으로 침투 분포되어 있었다.
- 침투 결과에서처럼 옻칠이 되어 있는 현생칠기 시험편 의 함침처리에 있어서 고분자량의 PEG#3, 350가 침투되기 때문에 낮은 농도에서 함침 처리한 다음 진공 동결건 조해 주는 방법뿐만 아니라 고분자량의 PEG#3, 350을 고농도로 함침 처리한 후 자연건조, 조습건조 처리가 가 능함을 보여주고 있다. 또한 저분자량의 함침처리 후 동 결건조 된 시험편은 함침 농도와 침투량5] 비례하므로 진 공 동결건조를 위하여 동결과정에서 얼음의 팽창으로 인한 목재 조직의 파손을 방지하기 위해서는 저 농도인 20%보다 높은 함침 농도의 처리가 요구됨을 확인할 수 있었다.
- Dextrin 20%(t- butanol 5% in water)처리의 경우 중량 증7]율과 관련하여 보면 초기에 중량이 감소하다 나중에 증가하였으며 건 조 후 전체 단면에서 처리제가 고르게 분포하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 전체 단면에 고르게 분포하므로 열화 된 칠의 균열부를 통한 침투뿐만 아니라 측면 면에서도 고르게 처리제의 침투확산이 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
- 3%, 방사방향은 PEG#400PEG#3, 350 40%처리에 의한 것이 0%로 가장 치수변화가 작게 나타났다. 반면 가장 큰 수축률의 경우 접선방향은 Sucrose 10%처리에 의한 것으로7.7%, 방사방향은 PEG#400PEG#3, 350 30%처리에 의한 것이 3.8%로 치수변화가 크게 나타났다.
- 이 수축률을 중량 증가 결과와 비교판단해 보면 수축률이 가장 적은 PEG#3, 350 40%의 처리는 칠 도막으로 완전히 둘러싸여 있는 시험편 내부로 고분자인 PEG#3, 350의 용액이 초기에는 중량 감소와 더불어 탈 수 현상을 유도하였으나 점점 농도가 증가하므로써 함침 시간에 비례하여 FEG가 내부까지 침투된 것으로 판단되었다. 또한 수축률이 가장 작게 나타난 것은 동결건조과정에서 변화가 없었던 것으로 생각된다.
- 처리제별 수축률은 PEG#3, 350 40%처리가 접선방향5.3%, 방사방향 -0.1%로 치수변화가 가장 작아 치수안 정화 효과가 우수한 것으로 판단되었다. 그러나 PEG#400PEG#3, 350 30%처리의 경우 접선방향5.
- 이러한 시험편을 상대습도 30%, 온도 20*0의 항온항습 조건에서 7일간 방치한 후 중량변화를 측정하였다. 측정 결과 방치 후 중량 감소가 가장 작은 시험편은 Sucrose 10%처리로 8%의 중량 감소를 하였으며 가장 큰 중량 감소를 나타낸 것은 PEG#400PEG#3, 350 40% 처리로 약 30%의 중량감소를 나타내었다. 이는 저분자량의 PEG#400이 진공 동결과정에서 어는점이 낮아 수분이 승화되지 않고 목재 세포 내에 잔존하며 일부는 열화된 목재의 셀룰로오스 비결정 영역에서 OH기 결합으로 남아 있기도 하기 때문이다.
- 5cm 절단하여 총 36개를 제작한 후 Figure 3과 같이 측면과 마구리면에 생칠을 2회 칠하여 현생 시험편(L)을 18개 만들고 나머지 18개는 생칠을 3 회하여 현생 시료(P)를 만들어 총36개의 시험편을 사용 하였다(Figure 4).칠이 된 시험편을 인공적으로 수침상태로 만들고 완전 포수상태의 칠기 시험편 최대함수율은 200%였다. 건전한 버드나무의 포수상태 최대함수율은 174% 이다.
후속연구
- ② 함침처리 과정에서 시험편 내부와 처리 용액사이의 농도차가 발생되므로 내부의 수분이 시험편 밖으로 나오 는 탈수현상에 의해 중량이 감소하였다. 따라서 보다 긴 함침기간이 요구되는 것으로 판단되며 장기간 처리로 탈수 현상을 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
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