선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 문화재청 국립문화재연구소의 지원을 받아 문화재 보존기술연구개발(R&D) 사업의 일환으로 이 루어 졌으며 , (재)충남테 크노파크디 스플레 이 센터 의분 석 지원에 감사드리는 바이다.
- 화학적 안정성이 반드시 확인되어야 한다. 본 연구에서는 수지의 광학적 . 화학적 안정성을 확인하기 위해 720시간(30일) 농안 인위직으로 가외선(UV)를 조사하는 황변실험을 실시하였다.
- 2: 이러한 기준에 가장 적합한 청동유물 보존처리용 강화처리제를 알아보기 위해 많이 쓰이고 있는 강화처리제 4종을 선별하여 각각의 용제에 따라 5%, 10%, 15%, 20% 용액을 제조하였다. 이들 용액을 청동시편에 코팅한 후 다양한 실험과 분석을 통해 강화처리제들의 코팅 특성을 알아보았으며 가장 코팅 효과가 우수한 강화처리제를 선별하여 차후 보존처리 시 활용될 수 있는 기초 자료를 제시 하고자 한다.
제안 방법
- 2. 코팅 박막의 물리적 특성인 박막의 두께, 접착력, 광택도를 측정하여 비교하였다. 수지 I와 V의 경우 점도가 낮고 용매가 빨리 증발하여 박막 두께가 얇으며 접착력 또한 낮은 편이다.
- 또한 강화처리 후에도 금속 유물의 미학적 가치를 훼손시키지 않는 동시에 강화처리의 목적인 약화된 유물 강화와 외부의 오염물과 마모를 방지해야 한다.2: 이러한 기준에 가장 적합한 청동유물 보존처리용 강화처리제를 알아보기 위해 많이 쓰이고 있는 강화처리제 4종을 선별하여 각각의 용제에 따라 5%, 10%, 15%, 20% 용액을 제조하였다. 이들 용액을 청동시편에 코팅한 후 다양한 실험과 분석을 통해 강화처리제들의 코팅 특성을 알아보았으며 가장 코팅 효과가 우수한 강화처리제를 선별하여 차후 보존처리 시 활용될 수 있는 기초 자료를 제시 하고자 한다.
- 3. 접촉각 측정과 계산된 표면에너지를 통해 강화처리제 코팅 박막의 성질을 알아보았다. 그 결과, 모든 시편의 H;Q의 접촉각은 60° 이상을 나타내며 코팅 박막들은 모두 극성을 띤다.
- )를 이용하였다. 3단계의 임계 하중(critical load(Lc)) 중 코팅 버/막이 벗겨지기 시작한 I© (delamination)를 기준으로 하여 접착력을 평 가하였다.*6 ISO (International Organization for Stan- dardization)에 명시된 기준에 따라 광택계(VG-200 Gloss meter, N1PPONDENSHOKU Co.
- 4. 황변실험과 EIS를 통해 코팅 박막의 노화도를 비교하였다. 황변실험 결과, 수지 I의 색도 변화가 두드러지게 나타나므로 자외선에 가장 불안정하다는 것을 알 수 있다.
- 그러므로 가능하다면 강화처리를 하더라도 유물 본래의 느낌을 해치지 않도록 하는 것이 바람직 하다. ISO (International Organization for Standardization)에서 명시한 광택도 측정 기준을 청동시편에 적용시켜 측정한 값은 지나치게 고광택으로 측정되었으므로 광택이 낮은 플라스틱 샘플을 기본 베이스로 하여 측정을 실시하였다 (Fig. 5). 시편 B15, B20, N20을 제외하고는 모두 Gloss 60의 측정 값이 10 이 하의 값을 가진다.
- 각 강화처리제로 코팅한 시편의 표면을 실체현미경으로 관찰하였다(Fig. 1). 수지 B는 전체 직으로 모든 농도의 코팅 박막이 투명하게 형성된다.
- 각 강화처리제로 코팅한 청동시편의 표면을 실체 현미 경(MZ75, LEICA Co.)으로 20배 확대하여 관찰하였으며, 디지털 카메라(D200, Nikon Co.)로 촬영하여서로 비교하였다. 원자력간현미경 (AFM: Atomic Force Microscope, XE-150, PSA Co.
- 본래 시료로써 사용하던 청동 시편의 경우 일정한 거칠기로 표면처리를 하였으므로 그 자체의 광택이 매우 높은 편이다. 그러므로 기본광택이 낮은 플라스틱 샘플에 청동시편과 같은 방법으로 코팅 한 후 측정 을 실시하였다.
- )로 3회 연속 측정하여 평균값을 계산하였으며, L*a*b* 값으로 나타내었다. 또한 전기화학직 임피던스분광학(EIS, Electrochemical Impedance Spectroscopy)에 의해 박막의 부식속도를 측정 하였다. 측정 기기는 Potentiostatic E1S(DC1O5, Gamty Co.
- 박막의 분광 특성을 통한 반사량에 근거하여 비접촉식 박막두께 측정 장비인 광학박막두께측정기 (ST5000, K-MAC Co.)를 이용하여 버/막 두께를 측정하였으며, 시편과 박막 사이의 접착력은 Nano Scratch Tester(CSM Instrument Co.)를 이용하였다. 3단계의 임계 하중(critical load(Lc)) 중 코팅 버/막이 벗겨지기 시작한 I© (delamination)를 기준으로 하여 접착력을 평 가하였다.
- 시 편과 코팅 박막 사이의 접착력은 scratch test를 통해 확인된 3단계의 임계하중(critical load(Lc)) 중 코팅 박막의 조각이 시편에서 떨어져 나오는 시점 (delamination)인 Lc를 기준으로 알아보았다(Fig. 4). 수지 B와 N의 경우 농도가 높아질수록 접착력의 증가 폭도 증가하며 15%까지는 수지 B의 접착력이 크지만 20%에서는 수지 N의 접착력이 크다.
- 실체현미경으로는 관찰이 불가능한 나노미터(nm) 단위의 표면을 AFM을 이용하여 관찰하였고 코팅 시편의 3D topography® Fig. 2에 나타내었다. 색의 분포가 고르게 나타날수록 시편의 표면이 고르다는 것을 의미한다.
- 이들 수지를 각각의 용제에 혼합하여 5%, 10%, 15%, 20% 용액을 제조하였다. 용액을 코팅할 청동 방자판(Cu 78%, Sn 22%)을 약 2x2 cm로 자른 후 SiC 연마지 #200부터 #2000까지 순차적으로 연마하고 ethyl alcohol로 초음파세척을 실시하였다. 표면처리가 완료된 청동 시편에 dip-coating 방식으로 코팅한 후 24시간 동안 자연 건조하여 코팅을 완료하였다 (Table 1).
- )로 촬영하여서로 비교하였다. 원자력간현미경 (AFM: Atomic Force Microscope, XE-150, PSA Co.)은 실체현미경에서 관찰할 수 없었던 나노 단위의 표면관찰이 가능하므로 코팅한 시편의 미세한 표면을 관찰하고자 이용하였다.
- 용제로는 YK-D80 을 사용하였다. 이들 수지를 각각의 용제에 혼합하여 5%, 10%, 15%, 20% 용액을 제조하였다. 용액을 코팅할 청동 방자판(Cu 78%, Sn 22%)을 약 2x2 cm로 자른 후 SiC 연마지 #200부터 #2000까지 순차적으로 연마하고 ethyl alcohol로 초음파세척을 실시하였다.
- 청동시편에 코팅된 각 강화처리제의 방식 성능을 실험하기 위해 전기화학적 임피던스 측정을 실시하였다. 박막 아래에서 발생하는 부식에 대한 분극 저항이 클수록 방식 효과가 크며, 임피던스 결과는 박막 자체의 두께와 관련되는 박막의 분극저항 외에도 실험 용액의 저항, 박막의 피복기공저항과 박막의 아래에 생성되는 부식생성물에 의해 영향을 받는다.
- 청동시편에 코팅된 박막의 표면 성질을 알아보기 위해 접촉각 측정기 (DSA100, KRUSS GmbH Co.)로접촉각을 측정하여 코팅의 소수성 정도를 파악하였다. 이 때 사용한 측정용액은 초순수(H2O)와 디오도메탄 (CH2I2)이며, 두 용액에서 측정된 접촉각을 Owens- Wendt-geometric mean에 적용하여 표면에너지를 계산하였다.
- 청동유물 보존처리에 쓰이고 있는 4종의 강화처리제인 수지 B, 수지 1, 수지 N, 수지 V에 대해 다양한 표면분석 방법 및 전기화학적 임피던스 측정 등을 이용하여 각 강화처리제별로 특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 코팅된 강화처리제의 황변화를 촉진시키기 위해720시간(30일) 농안 자외 선 (UV)을 조사하였다. 사용한 자외선의 파장은 254 nm와 365 nm이며, 기기는 Ultraviolet Fluorescence Analysis Cabinet (Model CL- 150, Spectroline Co.
- 본 연구에서는 수지의 광학적 . 화학적 안정성을 확인하기 위해 720시간(30일) 농안 인위직으로 가외선(UV)를 조사하는 황변실험을 실시하였다."
대상 데이터
- 사용한 자외선의 파장은 254 nm와 365 nm이며, 기기는 Ultraviolet Fluorescence Analysis Cabinet (Model CL- 150, Spectroline Co.)이다. 황변실험 중에 일어나는 색도의 변화는 이틀 간격으로 색도계(Chroma Meter CT-200, Minolta Co.
- 에서 개발한 아크릴 수지이다. 수지 B는 poly methyl acrylate와 poly ethyl methacrylate (MA/EMA) 의 copolymer이며 용제로는 xylene을 사용하였다. 수지 I는 Acryloid B44, methyl methacrylate copolymer 에 benzotriazmle(BTA)과 실리콘 오일, 자외선 흡수제가 첨가된 혼합물로 용제는 ethyl alcohol이다.
- 4 수지 V는 fluor olefin 과 alkyl vinyl ether의 공중합체 탄화불소 코팅제로써 불소 함유율이 25~32%에 이른다. 용제로는 YK-D80 을 사용하였다. 이들 수지를 각각의 용제에 혼합하여 5%, 10%, 15%, 20% 용액을 제조하였다.
- 또한 전기화학직 임피던스분광학(EIS, Electrochemical Impedance Spectroscopy)에 의해 박막의 부식속도를 측정 하였다. 측정 기기는 Potentiostatic E1S(DC1O5, Gamty Co.)이며, 수용액으로는 0.1 M 염화나트륨(NaCl) 용액을 사용하였다. 측정된 임피던스 스펙트럼은 보데도표(bode plot)로 도시하였다.
데이터처리
- )이다. 황변실험 중에 일어나는 색도의 변화는 이틀 간격으로 색도계(Chroma Meter CT-200, Minolta Co.)로 3회 연속 측정하여 평균값을 계산하였으며, L*a*b* 값으로 나타내었다. 또한 전기화학직 임피던스분광학(EIS, Electrochemical Impedance Spectroscopy)에 의해 박막의 부식속도를 측정 하였다.
이론/모형
- 시편 B15, B20, N20을 제외하고는 모두 Gloss 60의 측정 값이 10 이 하의 값을 가진다. Gloss 60의 측정 값이 10 이 하일 경우 Gloss 85의 측정 값을 취하는 ISO 규격에 명시된 광택값 관리기준에 따라본 연구에서의 광택값은 Gloss 85의 측정값을 이용하였다.
- )로접촉각을 측정하여 코팅의 소수성 정도를 파악하였다. 이 때 사용한 측정용액은 초순수(H2O)와 디오도메탄 (CH2I2)이며, 두 용액에서 측정된 접촉각을 Owens- Wendt-geometric mean에 적용하여 표면에너지를 계산하였다. 7 계산된 표면에너지는 분산성분과 극성성분의 합으로 표현되며 이들 성분의 기여도는 표면의 성질을 예측할 수 있게 한다.
- 1 M 염화나트륨(NaCl) 용액을 사용하였다. 측정된 임피던스 스펙트럼은 보데도표(bode plot)로 도시하였다.
성능/효과
- 1. 각 강화처리제를 코팅한 시편의 표면을 실체현미경과 AFM을 통해 관찰한 결과, 수지 I는 형성된 박막이 불투명할 뿐 아니라 표면에 굴곡이 많은 것을 알 수 있다. 수지 V는 투명한 박막을 형성하나 수지 I 와 비슷한 양상을 보이며 수지 N의 경우 낮은 농도에서 코팅 방향의 흔적 이 발견된다.
- 접촉각 측정과 계산된 표면에너지를 통해 강화처리제 코팅 박막의 성질을 알아보았다. 그 결과, 모든 시편의 H;Q의 접촉각은 60° 이상을 나타내며 코팅 박막들은 모두 극성을 띤다. 소수성과 농도는 관련이 없으나 수지 V의 소수성 이 가장 크게 나타나며 수지 B 가 가장 작다.
- 안정성 및 방식 성능으로 볼 수 있다. 그러므로 수지 B가 현재 사용하는 4종의 강화처리제 중에서는 강화처리의 목적에 가장 적합한 강화 효과를 얻을 수 있을 것으로 본다.
- 또한 10% 용액보다 20% 코팅이 자외선에 더 안정하며 E1S 결과에서도 20% 코팅 박막의 방식성능이 우수한 것으로 나타났다. 농도와 관계없이 수지 B의 임피던스가 큰 것으로 보아 방식성능이 다른 강화처리제들에 비해 우수한 것으로 보인다.
- 낮은 농도에서는 4종의 강화처리제 간의 접착력 차이가 크지 않은 편이나 농도가 증가할수록 강화처리제 간의 접착력 차이가 크게 나타난다. 따라서 높은 농도에서의 접착력을 비교하여 본 결과 수지 1, 수지 V보다는 수지 B와 수지 N의 접착력이 우수한 편으로 나타난다.
- 자외선으로 인한 색상변화와 황변에 가장 안정한 강화처리제는 수지 B와 수지 V이며 황변에는 수지 B가 더 안정하다. 또한 10% 용액보다 20% 코팅이 자외선에 더 안정하며 E1S 결과에서도 20% 코팅 박막의 방식성능이 우수한 것으로 나타났다. 농도와 관계없이 수지 B의 임피던스가 큰 것으로 보아 방식성능이 다른 강화처리제들에 비해 우수한 것으로 보인다.
- 두 가지 측정용액 중 초순수(HQ)는 극성용액, 디오도메탄(CH2l2)은 분산용액에 해당된다. 모든 시편에서 초순수(HQ)의 접촉각이 크게 나타났으며 이로 보아 고분자 수지의 코팅 박막은 극성을 띠는 박막임을 알 수 있다.7
- 연구결과를 종합하여 청동유물 보존처리에 사용되는 4종의 강화처리제의 코팅 특성을 비교한 결과, 표면관찰, 접착력, 부식저항성, 자외선과 황변에 대한 안정성 등의 특성에서는 수지 B가 가장 우수하다. 그러나 소수성 및 분산 성질, 광택의 특성에서는 오히려 수지 V가 우수한 것으로 나타나고 있다.
- 10, 11의 스펙드럼은 주파수가 증가하여도 임피던스값이 감소하는 비율은 일정하다. 이로 보아 박막의 피복기공저항은 매우 작은 것을 알 수 있으며, 실험 중 박막-시편 경계면에 생성되는 부식생성물에 의한 박막의 결함은 일정한 속도로 생겨나는 것으로 생각된다. 10% 강화처리제로 코팅한 박막에 대한 임피던스 측정 결과(Fig.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.