[논문]출토 목관재 보존을 위한 강화처리제 연구

김수철; 신성필

문제 정의

따라서 본 연구에서는 무령왕릉 목관재의 보존처리를 시행하기에 앞서 열화가 심한 목재의 재질을 강화시키기위해 사용되고 있는 목재 처리제"9를 이용하여 목관 재와 물리적 특성인 최대 함수율이 유사한 목재시편을 대상으로 약제 침투에 따른 중량의 변화와 수축률 색상의 변화, 침투 확산에 따른 형태관찰 등을 통하여 열화된 건조 목재의 수축변형을 방지하고 유물원래의 색을 살리면서 재질을 강화시키는 처리제를 선택하여 무령왕릉 목관재 및 유사한 재질의 특성을 갖는 건조목재의 강화처리제로 적용하고자 하였다.
따라서 목재의 수종적 특성과 조직의 분해 상태 등을 조사하고 처리 전 실험을 통하여 그 처리 방향을 찾는 것이 중요하다. 따라서 본 연구는 무령왕릉 목관재 보존처리를 위하여 목관재와 물리적 특성이 유사한 참나무시험편을 대상으로 열화된 건조 목재의 강화 처리제 실험을 실시하였다. 그 결과 Dammar 수지가 목재내부에 침투하여 균일하게 분산되며 목재의 수축변형을 일으키지 않고 색 변화 또한 적어 효과적임을 확인 할 수 있었다.

제안 방법

Dammar 1% (in xylene), Dammar2% (in xylene), Paraloid B72 1% (in acetone), Hydroxypropyl Cellulose 0.5% (in ethanol), Hydroxypropyl Cellulose 1% (in ethanol)의 처리용액을 각각 중량비(wt/wt)로 만들어 실험 방법을 Table 1과같이 하여 실험하였다. 이때, 목관이 방사방향으로 절단된 정목판을 가공하여 제작된 것이므로 실험 시 처리제도 실험시험편의 방사단면에 침투시켰다.
첫 단계에서 처리제를 시험편의 방사단면에 한 방울씩 30초 간격으로 5방울 떨어뜨렸다. 그리고 이것을 1회로 하여 90분 간격으로 하루에 6회 실시하였으며 6회에 한 번씩 중량변화를 측정하였다. 전체 7일간 실시하여 각 처리제를 시험편에 총 200방울씩 침투시킨 후 색 변화와 수축률을 측정하였다.
시험편은 길이 80 mm의 목재를 연륜 방향으로 15 mm 간격으로 절단한 후진공 동결 건조하여 건조상태로 만든 후 15 mm X 15 mmX 15 mm크기가 되도록 각각 절단하여 27개의 시험편을 제작하였다. 시험편 모양의 양호한 정도에 따라 A, B, C 세 등급으로 분류하고 각 처리제를 적용, 3반복을 원칙으로 하였다.
약제 침투에 따른 목재의 색 변화 정도를 관찰하기 위해 색도계 (MINOLTA Reader CR-100)를 이용하여 명도(L*), 적색도(a*), 황색도(b*)의 변화를 측정하였고 오차를 최소화하기 위하여 각 시험편 당두 지점을 정하여 처리 방법에 따라 6개의 색차값을 산출하여 평균값을 구하였다. 색상의 변화는 국제조명 위원회 (CIE, Commission International del Eclairage) 에서 정한 L*a*b* 표색계에 의한 색차값으로 KS A 0067의 규정에 따라 산출 하였다
그리고 이것을 1회로 하여 90분 간격으로 하루에 6회 실시하였으며 6회에 한 번씩 중량변화를 측정하였다. 전체 7일간 실시하여 각 처리제를 시험편에 총 200방울씩 침투시킨 후 색 변화와 수축률을 측정하였다. 첫 단계 실험을 마친 시험편 중 Dammar 1%, Dammar 2%, Paraloid B72 1%를 침투시킨 시험편에서 각각 3개씩의 시험편을 선택하여 H.
처리제에 의한 시험 편의 수축률을 비교하기 위하여 처리 전 처리제를 침투시킬 시험 편의 방사단면에 X표시 (흠집)를 한 다음 길이를 정밀 측정기(Lintab)로 측정하여 처리 전과 처리 후의 수축률(shrinkage rate)을 다음식을 이용하여 구하였다."
처리제의 침투, 확산 정도를 측정하기 위하여 모든 시험편의 처리 전 중량을 측정하여 6회(1 day) 간격으로 처리제를 떨어뜨린 전과후의 실험 편의 중량변화를 0.001g 단위까지 전자저울(METTER TOLEDO PR503)로 즉정하여 중량변화율(weight change rate) 을 계산하였다.
전체 7일간 실시하여 각 처리제를 시험편에 총 200방울씩 침투시킨 후 색 변화와 수축률을 측정하였다. 첫 단계 실험을 마친 시험편 중 Dammar 1%, Dammar 2%, Paraloid B72 1%를 침투시킨 시험편에서 각각 3개씩의 시험편을 선택하여 H.P.C 0.5%을 100회 침투시키고 색 변화와 수축률, 중량변화율 등을 측정 하였다.
관찰하기 위하여 처리 전. 후의 목재 표면을 실체 현미경 (Leica MZ75)으로 촬영하였다.

대상 데이터

그래프상에서 중량 증가율이 확연하게 감소하는 부분은 Dammar를 사용한 처리제가 완전 경화하기까지 충분한 시간이 필요하다는 것을 보여준다. Dammar 1%, Dammar 2%, Paraloid B72 1%로 첫 단계 실험을 마친 시험 편에서 각각 3개의 시험편을 선택하여 H.P.C 0.5%를 100회 침투시킨 후 시험편의 중량을 측정한 결과 중량 변화는 없었다.
강화 처리제로는 Dammar, Paraloid B72(Mw: 105, 000), Hydroxypropyl Cellulose(Mw: 370, 000) 를 사용하였다.
본 실험에 사용된 시험편은 목관재의 물리적 특성인 최대함수율 346 %와 유사한 열화 상태의 수침 고 목재로서 광주 신창동에서 출토된 최대 함수율 (maximum moisture content) 410 %의 참나무(Quwcus spp.)를이용하였다. 시험편은 길이 80 mm의 목재를 연륜 방향으로 15 mm 간격으로 절단한 후진공 동결 건조하여 건조상태로 만든 후 15 mm X 15 mmX 15 mm크기가 되도록 각각 절단하여 27개의 시험편을 제작하였다.
)를이용하였다. 시험편은 길이 80 mm의 목재를 연륜 방향으로 15 mm 간격으로 절단한 후진공 동결 건조하여 건조상태로 만든 후 15 mm X 15 mmX 15 mm크기가 되도록 각각 절단하여 27개의 시험편을 제작하였다. 시험편 모양의 양호한 정도에 따라 A, B, C 세 등급으로 분류하고 각 처리제를 적용, 3반복을 원칙으로 하였다.

이론/모형

색상의 변화는 국제조명 위원회 (CIE, Commission International del Eclairage) 에서 정한 L*a*b* 표색계에 의한 색차값으로 KS A 0067의 규정에 따라 산출 하였다

성능/효과

따라서 본 연구는 무령왕릉 목관재 보존처리를 위하여 목관재와 물리적 특성이 유사한 참나무시험편을 대상으로 열화된 건조 목재의 강화 처리제 실험을 실시하였다. 그 결과 Dammar 수지가 목재내부에 침투하여 균일하게 분산되며 목재의 수축변형을 일으키지 않고 색 변화 또한 적어 효과적임을 확인 할 수 있었다. 따라서 Dammar의 농도를 증가시켜가며 목재에 침투시키고 열화된 목재 표면은 Cellulose 계 수지인 H.
그 결과 Dammar 수지가 목재내부에 침투하여 균일하게 분산되며 목재의 수축변형을 일으키지 않고 색 변화 또한 적어 효과적임을 확인 할 수 있었다. 따라서 Dammar의 농도를 증가시켜가며 목재에 침투시키고 열화된 목재 표면은 Cellulose 계 수지인 H.P.C로 코팅해주는 강화보존 처리 방법이 적합한 것 点 확인되었다.
방사 방향의 수축률을 측정한 결과 Dammar 1%와 2%는 팽윤하였으며 Paraloid B72는 실험 초기부터 육안으로 관찰 가능할 정도의 큰 색 변화 뿐 아니라 수축으로 인해 표면이 함몰되거나 형태 변형이 크게 일어난 것을 볼 수 있다(Figure 3, 5). Hydroxypropyl Cellulose 에서도 함몰과 수축이 일어났다.
본 연구의 색 변화, 중량 변화율, 수축률 및 표면 변화를 종합하여 비교한 결과 Dammar 2% (in xylene)처리가 유물 내부에 균일하게 침투하며 색 변화를 최소화하고 유물의 수축 변형을 방지하므로 강화 처리제로써 가장 우수한 것으로 판단된다.
침투하여 잔존하고 있다는 것을 의미한다. 실험 결과 약제 침투 횟수에 따른 중량 증가는 Dammar 2%> Dammar 1%> Hydroxypropyl Cellulose 1% > Paraloid B72 1%>Hydroxypropyl Cellulose 0.5% 순으로 Dammar를 처리제로 사용한 시험편의 중량 증가율이 다른 처리제의 시험 편에 비해 큰 것을 볼 수 있다 (Figure 2). 결과에서 H.
약제 침투실험을 마친 후의 모든 시험 편에서 명도 (L*)와 황색도(b*)는 감소한 반면, 적색도(a*)는 증가하였다. 시험 편에 큰 변화의 색차를 가져온 약제는 Paraloid B72 1%>Hydroxypropyl Cellulose 0.
5%로 2차 처리를 한 시험 편의 색차가 조금 더 큰 것을 볼 수 있다(Table 2, Figure 4). 큰 색차값을 보인 Paraloid B72는 1회(30방울) 처리만으로도 육안식별이 가능할 정도의 뚜렷한 색 변화를 보였으나 비교적 처리 전후의 색차 값이 컸던 Hydroxypropyl Cellulose는 실험 과정에서 처리제를 3회(90 방울) 이상 침투시키면서부터 색 변화가 크게 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 이것은 처리제에 의해 형성된 HP.

후속연구

다만 이 결과는 한정된 처리제에 대한 비교 결과이므로 향후 안정성이 입증되는 다양한 처리제의 개발과 함께 열화 정도가 다른 건조 목재를 대상으로 처리제에 따른 강화 처리 효과에 관한 지속적인 연구가 요구된다.

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