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- ◎ 모든 포장 재료는 그 종류에 관계없이 고습에서는 부식 및 변색을 일으킨다. 이는 포장 재료의 종류보다 습도 조절이 더 중요하다는 것을 나타낸다.
제안 방법
- Chamber test 데시게이터 내에 금속시편을 넣고, 내부를 160mmHg로 진공상태를 만든 후, 실험하고자 하는 Gas를 주입시켜 밀폐상태로 8주간 유지시킨다. 각 Gas는 농도를 4단계로 나누어 유지시키고, 8주 후에 금속 시편의 표면관찰, 중량변화, 색도변화를 측정하여 부식정도를 판단하는 실험(Figure 1).
- 실험 장치는 180㎖ 데시게이터를 사용하였다. 데시게이터 하단에 포화수용액을 넣고, 금속시편을 포장 재료로 포장하여 데시게이터 내에 설치하여 상온에서 8주간 관찰하였다.
- 본 실험에서는 금속문화재의 장기 보존을 위한 보존환경 내에서 사용되는 실내재료인 목재와 목질제품 그리고 시멘트를 대상으로 Oddy test를 실시하였으며, 데시게이터를 이용한 유해가스를 대상으로 챔버 테스트를 실시하여 실내 오염물질에 의한 금속문화재의 부식과 손상도를 파악하였다. 또한 박물관의 유물포장지나 발굴현장에서 응급처리를 위해 사용되는 신문지나 갱지 등의 포장 재료를 대상으로 8주간 온습도 변화(23%, 43%, 65%, 85%)에 따라 금속유물에 미치는 영향을 파악하는 실험을 실시하였다. 실험 장치는 180㎖ 데시게이터를 사용하였다.
- 목재 시편 각각의 질량은 2g, 크기는 가로(15㎜)×세로 (15㎜)×높이(15㎜)로 일정하게 절단하였으며.
- 본 실험에서는 금속문화재의 장기 보존을 위한 보존환경 내에서 사용되는 실내재료인 목재와 목질제품 그리고 시멘트를 대상으로 Oddy test를 실시하였으며, 데시게이터를 이용한 유해가스를 대상으로 챔버 테스트를 실시하여 실내 오염물질에 의한 금속문화재의 부식과 손상도를 파악하였다. 또한 박물관의 유물포장지나 발굴현장에서 응급처리를 위해 사용되는 신문지나 갱지 등의 포장 재료를 대상으로 8주간 온습도 변화(23%, 43%, 65%, 85%)에 따라 금속유물에 미치는 영향을 파악하는 실험을 실시하였다.
- 본 실험에서는 실내 대기오염물질, 박물관 내장재료, 유물 포장시 사용되는 포장재료를 대상으로 Chamber test 및 Oddy test를 실시하여 금속의 중량 변화, 색도 변화 및 육안 관찰을 통해 금속문화재의 손상요인을 다각 적으로 분석하였다.
- 실험 전·후의 금속 시편의 변화를 비교하고, 박물관의 내장 재료에서 발생되는 오염물질과 습도에 의해 포장 재료가 금속에 미치는 영향을 표면 변화, 즉 육안관찰과 현미경 관찰과 중량 변화, 색도 변화를 통하여 분석하였다 (Table 2).
대상 데이터
- Oddy test에서 사용된 목재시편은 유물을 넣는 전시케 이스로 사용되는 오동나무와 수장고의 바닥재로 사용되는 너도밤나무로 하였다. 목질제품으로는 박물관의 전시실과 수장고에서 사용되는 9㎜ 합판(F0), 무기질계 조습패널, 스프러스, 9㎜ 합판(E0), 18T HS(E0)를 사용하였다.
- Oddy test에서 사용된 시멘트시편은 모든 시편의 중량은 동일하게 50g으로 하였으며, 각각의 시편은 타설 후 1일, 6개월, 2년, 5년이 지난 시멘트를 사용하였다.
- 금속 시편은 금도금, 은, 철, 구리, 청동, 10% NAD-10 처리된 철정 6종류로 하였다. 금도금은 전통적인 방법인 옻칠을 하여 금도금을 입혔다.
- Oddy test에서 사용된 목재시편은 유물을 넣는 전시케 이스로 사용되는 오동나무와 수장고의 바닥재로 사용되는 너도밤나무로 하였다. 목질제품으로는 박물관의 전시실과 수장고에서 사용되는 9㎜ 합판(F0), 무기질계 조습패널, 스프러스, 9㎜ 합판(E0), 18T HS(E0)를 사용하였다. 전시 마감용 벽지는 일본 Kawashina사에서 제작한 것으로 현재 박물관에서 마감용 벽지로 사용되는 것으로 하였다.
- ◎ Oddy test 결과 금속에 따라서 목재나 시멘트에 의해 부식되는 형태가 다르게 나타난다는 것을 알 수 있었으며, 금속의 부식에 가장 많은 영향을 미친 목질제품은 18T HS(E0)와 9㎜합판(F0), 9㎜합판(E0)이었다. 시멘 트는 타설 후 6개월이 지난 시멘트였다.
- 또한 박물관의 유물포장지나 발굴현장에서 응급처리를 위해 사용되는 신문지나 갱지 등의 포장 재료를 대상으로 8주간 온습도 변화(23%, 43%, 65%, 85%)에 따라 금속유물에 미치는 영향을 파악하는 실험을 실시하였다. 실험 장치는 180㎖ 데시게이터를 사용하였다. 데시게이터 하단에 포화수용액을 넣고, 금속시편을 포장 재료로 포장하여 데시게이터 내에 설치하여 상온에서 8주간 관찰하였다.
- 목질제품으로는 박물관의 전시실과 수장고에서 사용되는 9㎜ 합판(F0), 무기질계 조습패널, 스프러스, 9㎜ 합판(E0), 18T HS(E0)를 사용하였다. 전시 마감용 벽지는 일본 Kawashina사에서 제작한 것으로 현재 박물관에서 마감용 벽지로 사용되는 것으로 하였다. 목재 시편 각각의 질량은 2g, 크기는 가로(15㎜)×세로 (15㎜)×높이(15㎜)로 일정하게 절단하였으며.
- 청동은 송나라 시대의 동전을 사용하였으며, 동전의 표면을 덮고 있는 녹을 Air-brasive로 제거한 후 4등분 하여 아세톤으로 세척하여 시편으로 사용하였다. 철정은 경복궁에서 사용된 철정을 길이 20㎜로 잘라 실험에 사용하였으며, 철정은 표면의 녹을 제거하고, 실제 철제 보존처리와 같은 방식으로 10% NAD-10으로 코팅하여 사용하였다.
- 금도금은 전통적인 방법인 옻칠을 하여 금도금을 입혔다. 청동은 송나라 시대의 동전을 사용하였으며, 동전의 표면을 덮고 있는 녹을 Air-brasive로 제거한 후 4등분 하여 아세톤으로 세척하여 시편으로 사용하였다. 철정은 경복궁에서 사용된 철정을 길이 20㎜로 잘라 실험에 사용하였으며, 철정은 표면의 녹을 제거하고, 실제 철제 보존처리와 같은 방식으로 10% NAD-10으로 코팅하여 사용하였다.
- 농도는 일본 동경국립박물관에서 제시한 기준치의 100배 이상 으로 하였다3) (Table 1). 포장 재료는 한지(B), 솜(C), 시료 봉투(D), 거즈(E), 신문지(F)를 사용하였으며, 포화수용액은 4종류를 사용하였다.
이론/모형
- US/A-6800로 하였다. 표면 변화는 금속현미경 NIKON JP/EPIPHOT200을 사용하였다.
성능/효과
- 색도변화는 색도계 (spectro-guide)로 각 금속시편의 색도를 측정 후, 색차값을 ΔE로 나타냈다. 4) Oddy test 의 색도 변화 결과 원목과 목질제품에서는 9mm합판 (EO)에서 색차 값이 13.39, 18T HS(EO)에서 9.03, 너도밤나무에서 8.98 순으로 나타났다. 1일 지난 시멘트(C1)의 색차 값은 11.
- ◎ Oddy Test 결과 마감용 벽지 2종에서 철시편은 부식이 관찰되었으며, 구리시편은 목질제품인 9mm 합판 (FO)에서 변색이 관찰되었으며, 타설 후 1일과 6개월, 2 년이 지난 시멘트에서도 변색이 관찰되었다.
- ◎ 포장재 폭로실험의 표면 관찰 결과 저습의 조건에서는 표면 변화가 나타나지 않으나, 고습의 조건에서 금속 시편이 변색되거나 부식되는 현상이 나타났다.
- Oddy test 전후의 금속시편 중량변화율은 Table 3와 같다. 가장 많은 중량변화율을 보인 금속은 청동시편이며 가장 적은 중량변화율을 보인 금속은 은(Ag)시편이었다. 이와 같이 청동(Bronze)시편에서 중량변화율이 큰 것은 구리(Copper)시편에 비해 상대적으로 다량 함유된 불균일 물질인 납과 주석의 편석영향으로 생각해 볼 수 있다.
- 구리와 철시편의 부식을 제외하고 다른 금속 시편에서는 육안으로 관찰가능한 표면 부식이나 변색이 거의 일어나지 않았다(Figure 3 ). 대부분의 구리시편 변색현상을 보였으며, 특히 C1(1일), C2(6개월), C3(2년)에서 변색 현상이 심하게 나타났다. 은(Ag)시편은 일부 옅은 분홍색으로 변색되는 것이 나타 났다.
- ◎ Oddy test 색도 변화 관찰 결과 9mm 합판(EO)에서 가장 큰 색차 값(ΔE)이 나타났다. 시멘트에서는 양생기간이 짧을수록 금속시편의 색차 값 크게 나타났다.
- 철(Fe)과 구리(Cu)는 부분적으로 변색 및 부식 현상이 관찰되었으며, 특히 RH 85%에서 한지의 철과 구리 시편, 신문지의 구리와 철시편에서 육안·현미경 관찰 결과 변색 및 부식 현상이 심하게 나타났다.
- ◎ 유해가스 챔버 테스트 표면관찰 결과 대부분의 시편 에서 부식이 관찰되었다. 특히 Formic acid, Acetic acid, Acetaldehyde에서 철, 구리, 청동시편의 부식이 심각하게 진행되었으며, 저농도에서 고농도로 높아질수록 부식 정도가 심해짐이 확인되었다.
- Chamber test 시편의 색도변화는 Formic acid과 Acetic acid, Acetaldehyde에서 크게 나타났다. 특히 철과 구리시편의 색차가 컸으며, 상대적으로 금도금과 은시편은 색차 값이 작게 나타났다. ΔE값은 Acetaldehyde 40ppm에서 철과 청동시편이 각각 36.
후속연구
- 6) 따라서 RH 60% 이상의 고습에서 RP system을 적용하면 장기간 무산소·저습도를 유지하여 금속문화재의 적정한 보존환경 유지에 도움이 될 것이다.
- 본 실험에서 이루어진 Oddy test는 비교적 짧은 시간 내에 결과를 도출하여 정략적인 값을 제시하는데 미진한 점이 있다. 그러나 Oddy test의 실험 결과를 기초 자료로 합판의 종류, 특수 처리된 재질, 마감용 벽지에서 사용되는 접착제 및 시멘트가 발생시키는 오염물질의 종류와 적정 기준 농도에 대한 지침이 필요하며, 내장 재료에 의한 금속문화재의 손상 원인 규명과 메커니즘에 대한 연구가 진행 되어야 할 것이다. 또한, 전시실의 내장 재료 전체를 대상으로 Oddy test를 확대 실시하여 내장 재료의 선 정 기준과 관리에 대한 기초 자료를 마련해야 할 것이다.
- 그러나 Oddy test의 실험 결과를 기초 자료로 합판의 종류, 특수 처리된 재질, 마감용 벽지에서 사용되는 접착제 및 시멘트가 발생시키는 오염물질의 종류와 적정 기준 농도에 대한 지침이 필요하며, 내장 재료에 의한 금속문화재의 손상 원인 규명과 메커니즘에 대한 연구가 진행 되어야 할 것이다. 또한, 전시실의 내장 재료 전체를 대상으로 Oddy test를 확대 실시하여 내장 재료의 선 정 기준과 관리에 대한 기초 자료를 마련해야 할 것이다.
- 유해가스 Chamber test는 이제까지 이루어지지 않은 금속문화재를 대상으로 유기산 및 휘발성유기화합물에 의한 손상정도를 측정 하였다는데 의의가 있다. 본 실험에서 도출된 Data는 유해가스에 대한 금속문화재의 손상도를 규명하고 실내대기오염물질 최대 허용 농도를 제시하는 기준 자료로서 사용될 수 있다.
- 포장재 폭로실험을 통해 포장 재료가 습도에 따라 각 금속시편 부식에 영향을 미친 원인과 그 반응 메커니즘 규명 등 구체적 제어에 대한 연구가 수행되어야 할 것이 다. 1956년 A.
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