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문제 정의
- 이를 위하여 polyvinyl butyral를 이용한 복원제를 새롭게 합성하고 접착성, 황변도, 충진성, 수축성, 도색성들의 물성들을 측정하였으며 다양한 종류의 충전제를 이용하여 삼천사지에서 출토된 분청사기를 복원하여 복원 재료로서의 가능성을 시험하였다. 또 복원된 분청사기를 다시 용제를 사용하여 분리함으로써 가역성을 테스트 하였으며, 이 과정을 통하여 도자기 복원재로서 계속적으로 연결될 추후 연구의 기초가 되고자 하였다.
- 이러한 이유로 새롭게 개발된 무황변 가역성의 메움제를 도자기에 적용하여 복원재로서의 타탕성을 연구하고자 하였다. 보존처리 된 도자기는 삼천사지 탑비구역에서 출토된 유물중 하나인 분청사기접시였으며 발굴당시 19개의 편으로 수습되었다.
- 일반적으로 다양하게 나타나는 분청의 표면 문양과는 달리 문양이 없는 도자기였으며(Figure 1) 접합 후에도(Figure 2) 40 mm 정도의 단풍잎 형태로 결손된 부분이 있고 마모된 접합선이 보이는 상황이어서 결손부의 메움과 접합 편 경계 부분의 메움 작업이(Figure 3) 필요한 상황이었다6 . 이를 위하여 본 논문에서는 에폭시 복원제의 물성과 접착성들을 기준으로, 가역성과 무황변의 특성을 추가한 새로운 복원제를 합성하여 도자기 복원에 사용할 메움제로 이용하고자 하였다. 이를 위하여 polyvinyl butyral를 이용한 복원제를 새롭게 합성하고 접착성, 황변도, 충진성, 수축성, 도색성들의 물성들을 측정하였으며 다양한 종류의 충전제를 이용하여 삼천사지에서 출토된 분청사기를 복원하여 복원 재료로서의 가능성을 시험하였다.
제안 방법
- 응축 방식을 이용한 촉진 내후성 시험법으로 측정하였다. 313 nm에서 최대 파장을 나타내는 U.V. 램프를 이용하여 120 Watt 분위기에서 48 시간 동안 노출하며 2 시간 간격으로 표면 색도 변화를 관찰하였다. 충진성은 제조된 메움제 20 g에 산화알루미늄과 Micro-balloon를 각각 혼합조에서 혼합하여 접착도와 인장도가 85%까지를 나타내는 점을 포화 충진도로 계산하였다.
- 가역성 역시 KS 시험법의 부재로 인하여 메움제의 완전 경화 후, MEK, Acetone, toluene 등의 용제에 용해시켜 재 용해 가능 정도를 확인하였다. Melting point (녹는점)와 Transition (전이) 온도의 측정은 300℃까지 가열이 가능한 Oil bath내에 1.0 g의 수지 샘플 5개를 넣은 유리관에 온도계를 접촉시킨 녹는점 측정 장치를 이용하여 바로 수지의 액체화 온도와 수지의 표면 유동성이 생기는 온도를 측정하여 이를 기록하였다.
- 도색성은 KS 시험법의 부재로 인하여, 직접 아크릴물감을 도색하여 건조한 후, 테이프를 이용하여 이들의 박리로 검토하였다. 가역성 역시 KS 시험법의 부재로 인하여 메움제의 완전 경화 후, MEK, Acetone, toluene 등의 용제에 용해시켜 재 용해 가능 정도를 확인하였다. Melting point (녹는점)와 Transition (전이) 온도의 측정은 300℃까지 가열이 가능한 Oil bath내에 1.
- 그동안 도자기 복원재료로 주종을 이루었던 에폭시 수지의 단점인 황변성과 가역성의 해결을 위하여 polyvinyl butyral 메움제를 제조하여 삼천사지에서 출토된 분청사기 접시를 복원한 후, 이를 다시 원래의 상태로 되돌리는 과정을 실행하였다. 메움제로 사용된 polyvinyl butyral 수지는 접착성과 충진성, 수축성, 도색성, 강도와 경도 조절 가능성 등에서 우수한 물성을 나타내었다.
- 수축성은 충진된 메움제를 눈금이 있는 polymer 코팅지가 붙어있는 종이틀에서 경화시킨 후, 이의 메스실린더 상에서 체적을 측정 하여 변화를 계산하였다. 도색성은 KS 시험법의 부재로 인하여, 직접 아크릴물감을 도색하여 건조한 후, 테이프를 이용하여 이들의 박리로 검토하였다. 가역성 역시 KS 시험법의 부재로 인하여 메움제의 완전 경화 후, MEK, Acetone, toluene 등의 용제에 용해시켜 재 용해 가능 정도를 확인하였다.
- 메움제는 polyvinyl butyral 원재와 silane계 첨가제를 iso-propyl alcohol에 농도별로 용해시켜 제조하였으며 산화알루미늄과 Micro-balloon을 충전제로 섞어서 제조하되, 도자기의 경도보다 낮은 경도가 나타나도록 제조하였다.
- Japan) 이용하여 측정하였다. 모든 실험들은 KS 시험법을 이용하거나 일부 변형하여 사용하였으며, 기기의 적용이 불가능하거나 KS 시험법을 찾지 못한 경우에는 임의로 실험실에서 제조하여 사용하되 실험 결과의 신뢰성을 높이도록 실험 결과값들을 늘여서 이를 평균하는 방법을 이용하였다. 접착도와 인장도 측정은 Universal model 을 (흥인, Korea) 사용하였으며, 황변도는 KS 시험법의 내후성 시험법에 의거하여 UV-chamber를(SK HACCP, Korea) 임의 제조하여 사용하였다.
- 본 메움제의 경화 시간은 혼합된 충진제의 종류와 사용 정도에 따라서 차이를 나타내었지만 최소 3 시간에서 24시간까지 조정이 가능하여, 선 경화 시험의 결과로 완전한 경화 확인 후, 실 적용시의 표면을 정리 복원 가능 시간으로 활용하였다. 사용된 메움제는 기존의 에폭시 메움제보다 연마가 훨씬 수월하여 모터툴을 이용하지 않아도 성형이 가능할 정도로 표면 경도를 조절하여 제조하여서 표면 정리 시의 작업성이 매우 우수하였다.
- 충진성은 제조된 메움제 20 g에 산화알루미늄과 Micro-balloon를 각각 혼합조에서 혼합하여 접착도와 인장도가 85%까지를 나타내는 점을 포화 충진도로 계산하였다. 수축성은 충진된 메움제를 눈금이 있는 polymer 코팅지가 붙어있는 종이틀에서 경화시킨 후, 이의 메스실린더 상에서 체적을 측정 하여 변화를 계산하였다. 도색성은 KS 시험법의 부재로 인하여, 직접 아크릴물감을 도색하여 건조한 후, 테이프를 이용하여 이들의 박리로 검토하였다.
- sigma 사의 butvar를(80% 이상, hydroxy 18%, acetate 2% 이하) 그대로 사용하였으며, isopropyl alcohol과 silane 첨가제는 Aldrich사의 제품을 사용하였다. 용매들은 분석급 이상의 시약을 사용하였으며 복원에 사용되는 복원 재료도 모두 분석급 이상의 시약을 이용하여 제조하여 적용하였다.
- 이를 위하여 본 논문에서는 에폭시 복원제의 물성과 접착성들을 기준으로, 가역성과 무황변의 특성을 추가한 새로운 복원제를 합성하여 도자기 복원에 사용할 메움제로 이용하고자 하였다. 이를 위하여 polyvinyl butyral를 이용한 복원제를 새롭게 합성하고 접착성, 황변도, 충진성, 수축성, 도색성들의 물성들을 측정하였으며 다양한 종류의 충전제를 이용하여 삼천사지에서 출토된 분청사기를 복원하여 복원 재료로서의 가능성을 시험하였다. 또 복원된 분청사기를 다시 용제를 사용하여 분리함으로써 가역성을 테스트 하였으며, 이 과정을 통하여 도자기 복원재로서 계속적으로 연결될 추후 연구의 기초가 되고자 하였다.
- 점도의 측정은 Visco Star plus (Fungilab Co. Italy)를 이용하여 측정하였으며, 표면 경도는 Showa A형과 D형을 (Showa Co. Japan) 이용하여 측정하였다. 모든 실험들은 KS 시험법을 이용하거나 일부 변형하여 사용하였으며, 기기의 적용이 불가능하거나 KS 시험법을 찾지 못한 경우에는 임의로 실험실에서 제조하여 사용하되 실험 결과의 신뢰성을 높이도록 실험 결과값들을 늘여서 이를 평균하는 방법을 이용하였다.
- 램프를 이용하여 120 Watt 분위기에서 48 시간 동안 노출하며 2 시간 간격으로 표면 색도 변화를 관찰하였다. 충진성은 제조된 메움제 20 g에 산화알루미늄과 Micro-balloon를 각각 혼합조에서 혼합하여 접착도와 인장도가 85%까지를 나타내는 점을 포화 충진도로 계산하였다. 수축성은 충진된 메움제를 눈금이 있는 polymer 코팅지가 붙어있는 종이틀에서 경화시킨 후, 이의 메스실린더 상에서 체적을 측정 하여 변화를 계산하였다.
대상 데이터
- Polyvinyl butyral은7 sigma 사의 butvar를(80% 이상, hydroxy 18%, acetate 2% 이하) 그대로 사용하였으며, isopropyl alcohol과 silane 첨가제는 Aldrich사의 제품을 사용하였다. 용매들은 분석급 이상의 시약을 사용하였으며 복원에 사용되는 복원 재료도 모두 분석급 이상의 시약을 이용하여 제조하여 적용하였다.
- 이러한 이유로 새롭게 개발된 무황변 가역성의 메움제를 도자기에 적용하여 복원재로서의 타탕성을 연구하고자 하였다. 보존처리 된 도자기는 삼천사지 탑비구역에서 출토된 유물중 하나인 분청사기접시였으며 발굴당시 19개의 편으로 수습되었다. 일반적으로 다양하게 나타나는 분청의 표면 문양과는 달리 문양이 없는 도자기였으며(Figure 1) 접합 후에도(Figure 2) 40 mm 정도의 단풍잎 형태로 결손된 부분이 있고 마모된 접합선이 보이는 상황이어서 결손부의 메움과 접합 편 경계 부분의 메움 작업이(Figure 3) 필요한 상황이었다6 .
이론/모형
- 접착도 및 인장도는 KS-M3722 시험법과 변형 KS 시험 법으로 측정하였다. 황변도는 KS-M5982 시험법을 이용 하여 형광 U.
- 모든 실험들은 KS 시험법을 이용하거나 일부 변형하여 사용하였으며, 기기의 적용이 불가능하거나 KS 시험법을 찾지 못한 경우에는 임의로 실험실에서 제조하여 사용하되 실험 결과의 신뢰성을 높이도록 실험 결과값들을 늘여서 이를 평균하는 방법을 이용하였다. 접착도와 인장도 측정은 Universal model 을 (흥인, Korea) 사용하였으며, 황변도는 KS 시험법의 내후성 시험법에 의거하여 UV-chamber를(SK HACCP, Korea) 임의 제조하여 사용하였다.
- 접착도 및 인장도는 KS-M3722 시험법과 변형 KS 시험 법으로 측정하였다. 황변도는 KS-M5982 시험법을 이용 하여 형광 U.V. 응축 방식을 이용한 촉진 내후성 시험법으로 측정하였다. 313 nm에서 최대 파장을 나타내는 U.
성능/효과
- 이들의 전단 강도와 접착도로 볼 때, 본 메움제가 도자기에 대한 접착력의 문제로 박리되거나 재 복원해야 하는 문제는 발생치 않을 것으로 보인다. 또 이 정도의 접착 및 전단강도는 복원된 유물에 충격이 가해질 경우, 접착부에서의 이탈현상을 유도할 수 있게 되어, 기존의 강한 접착력을 갖는 에폭시계의 사용보다 유물의 안정성에서 더 우수할 것으로 보인다.
- 그동안 도자기 복원재료로 주종을 이루었던 에폭시 수지의 단점인 황변성과 가역성의 해결을 위하여 polyvinyl butyral 메움제를 제조하여 삼천사지에서 출토된 분청사기 접시를 복원한 후, 이를 다시 원래의 상태로 되돌리는 과정을 실행하였다. 메움제로 사용된 polyvinyl butyral 수지는 접착성과 충진성, 수축성, 도색성, 강도와 경도 조절 가능성 등에서 우수한 물성을 나타내었다. 특히 무황변성으로볼 때, 변색 시 재 복원을 해야 하는 에폭시의 문제점을 해결한 좋은 결과를 보였으며 우수한 가역성으로 인하여 복원의 문제점 발생시, 도자기의 안정성을 담보할 수 있는 좋은 여건이 생긴 것으로 보인다.
- 본 메움제의 경화 시간은 혼합된 충진제의 종류와 사용 정도에 따라서 차이를 나타내었지만 최소 3 시간에서 24시간까지 조정이 가능하여, 선 경화 시험의 결과로 완전한 경화 확인 후, 실 적용시의 표면을 정리 복원 가능 시간으로 활용하였다. 사용된 메움제는 기존의 에폭시 메움제보다 연마가 훨씬 수월하여 모터툴을 이용하지 않아도 성형이 가능할 정도로 표면 경도를 조절하여 제조하여서 표면 정리 시의 작업성이 매우 우수하였다. 이는 적당한 경도의메움제를 사용함으로써, 표면 정리 과정을 쉽게 하여 주변 유약층에 긁힘 및 마모 현상 등의 2차 피해를 줄일 수 있는 장점이 있었다(Figure 6).
- 첫째, 유물에 영향을 주지 않으면서 언제라도 최초의 상태로 돌릴 수 있도록 가역성이 있어야 하며 둘째, 복원할 도자기의 접합면에 단단하게 붙어야 하므로 좋은 접착 능력을 가져야 한다. 셋째, 작업하기 편하도록 연마가 가능하여 성형할 수 있어야 하며 넷째, 색상이 변하거나 수축하지 말아야 한다. 다섯째, 처리 대상인 도자기보다 강도가 약하고 부드러워야 하며 여섯째, 채색이 가능해야 한다는 요구점을 가지고 있다.
- 점도 역시도 안정적이었지만, 표면과 내부의 경화 속도의 문제로 인한 작업 성의 문제는 차후 더 해결해야 할 문제로 보인다. 온도에서의 안정성은 매우 우수하여 250℃ 이상에서도 안정한 상태를 보이고 있어, 차후 열경화형 재료로도 발전이 가능할 것으로 보이며, 전이 온도의 경우, 충진 정도에 따라 차이를 보이기는 하지만, 비교적 높은 온도 (170℃)에서 결정 되는 것을 알 수 있었다. 사용된 본 메움제의 착색도는 복원된 그림에서도 알 수 있듯이 매우 안정한 착색을 나타내 어서 복원의 문제는 없을 것으로 보이며(Figure 9), 완전 경화 후, 다시 용매에서 재 용해되는 과정 역시도 큰 문제가 없는 것으로 보인다.
- 유물의 특성에 맞는 재료의 적용은 도자기유물의 보존에 있어 필수적인 요건으로, 결손부위에 사용되는 메움제는 주로 다음과 같은 특성을 가져야만 한다. 첫째, 유물에 영향을 주지 않으면서 언제라도 최초의 상태로 돌릴 수 있도록 가역성이 있어야 하며 둘째, 복원할 도자기의 접합면에 단단하게 붙어야 하므로 좋은 접착 능력을 가져야 한다. 셋째, 작업하기 편하도록 연마가 가능하여 성형할 수 있어야 하며 넷째, 색상이 변하거나 수축하지 말아야 한다.
- 메움제로 사용된 polyvinyl butyral 수지는 접착성과 충진성, 수축성, 도색성, 강도와 경도 조절 가능성 등에서 우수한 물성을 나타내었다. 특히 무황변성으로볼 때, 변색 시 재 복원을 해야 하는 에폭시의 문제점을 해결한 좋은 결과를 보였으며 우수한 가역성으로 인하여 복원의 문제점 발생시, 도자기의 안정성을 담보할 수 있는 좋은 여건이 생긴 것으로 보인다. 하지만 이들의 제조 공법상의 방법 문제와 본문에 표기된 것처럼 작업성을 위한 산소 접촉면과 내부의 경화 속도 문제, 메움제뿐만이 아니라 에폭시 수지처럼 거푸집을 이용하여 복원 부위를 제작하는 작업까지 가능하려면 더 많은 연구가 후행되어야 할 것으로 보인다.
후속연구
- 다섯째, 처리 대상인 도자기보다 강도가 약하고 부드러워야 하며 여섯째, 채색이 가능해야 한다는 요구점을 가지고 있다. 즉, 가역성, 접착성, 성형성, 무황변성, 반수축성, 강도 조절가능성, 채색 가능성이 요구 사항이라고 할 수 있으며, 이중에서 특히 가 역성 부분은 도자기의 복원 문제뿐만이 아니라, 보존 처리 기본 원칙에도 부합되는 사항으로 복원 재료에 대한 심층 적인 연구가 필요한 것으로 보인다.
- 하지만 이들의 제조 공법상의 방법 문제와 본문에 표기된 것처럼 작업성을 위한 산소 접촉면과 내부의 경화 속도 문제, 메움제뿐만이 아니라 에폭시 수지처럼 거푸집을 이용하여 복원 부위를 제작하는 작업까지 가능하려면 더 많은 연구가 후행되어야 할 것으로 보인다. 하지만 메움제 자체 만으로서의 사용 또한 많은 적용과 지속적인 연구가 더하여 진다면, 매우 우수한 결과를 나타낼 수 있는 초석이 될 것으로 보인다.
- 특히 무황변성으로볼 때, 변색 시 재 복원을 해야 하는 에폭시의 문제점을 해결한 좋은 결과를 보였으며 우수한 가역성으로 인하여 복원의 문제점 발생시, 도자기의 안정성을 담보할 수 있는 좋은 여건이 생긴 것으로 보인다. 하지만 이들의 제조 공법상의 방법 문제와 본문에 표기된 것처럼 작업성을 위한 산소 접촉면과 내부의 경화 속도 문제, 메움제뿐만이 아니라 에폭시 수지처럼 거푸집을 이용하여 복원 부위를 제작하는 작업까지 가능하려면 더 많은 연구가 후행되어야 할 것으로 보인다. 하지만 메움제 자체 만으로서의 사용 또한 많은 적용과 지속적인 연구가 더하여 진다면, 매우 우수한 결과를 나타낼 수 있는 초석이 될 것으로 보인다.
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