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문제 정의
- 본 연구는 국내에서의 입수의 어려움과 보존처리에 있어서의 단점을 가진 전자선 열화견의 사용을 지양하고 자외선 열화견 제조에서의 단점으로 지적되어 온장시간 제작 기간 소요라는 한계를 극복하고 보다 단시간에 보존처리에 적합한 성질을 가진 자외선 열화견을 얻기 위해, 자외선의 종류, 자외선 조사 시간에 따른 열화견의 특성과 견본 회화 보존처리에의 적용성을 평가한 것이다.
- 이때 보견용 열화견의 친수성이 떨어지면 보채나 염색에 어려움이 생기기 때문에, 보채나 염색 작업이 용이하게 하기 위해서는 열화견의 친수성이 높아야 한다. 본 연구에서는 열화견이 가진 친수성의 척도를 일정 습도에서 열화견에 함유된 수분률로 평가였다.
가설 설정
- 자외선 열화견의 수치화된 물성 평가와 함께 서화보존 처리가가 열화견을 사용하여 실제 견본 회화의 보견 작업을 가정한 평가가 필요하였다. 이를 위해 자외선 열화견의 절단되는 정도를 인또(서화보존처리용 칼)를 사용하여 실제 보견 작업처럼 잘라보며 평가하였다.
제안 방법
- 견본 회화 문화재의 보존처리에 있어 보견작업에 적합한 자외선 인공 열화견을 얻기 위해 자외선의 종류, 자외선 조사 시간에 따른 열화견의 특성과 견본 회화 보존처리에의 적용성을 평가하였다.
- 견본 회화의 보견 작업에서 사용되는 자외선 열화견의 적용성을 알아보기 위해 자외선 열화견의 절단되는 정도를 인또(서화보존처리용 칼)를 사용하여 실제 보견 작업처럼 잘라보며 평가하였다(Figure 13, Table 1). UV-C 열화견과 UV-A 열화견 모두 자외선 조사시간이 길어질수록 견사의 절단도가 높았으나, UV-C 열화견의 열화가 UV-A 열화견보다 빠르게 일어남을 확인할 수 있었다.
- 이를 위해 자외선 열화견의 절단되는 정도를 인또(서화보존처리용 칼)를 사용하여 실제 보견 작업처럼 잘라보며 평가하였다. 그리고 보채나 염색의 용이성을 평가하기 위해 시간에 따른 각각의 열화견을 실제 작업과 동일하게 배접하고 건조판에 붙인 다음, 색맞춤 작업과 동일한 방법으로 포수용 아교 1%를 2회 도포한 후 그 위에 채색을 하여 물감이 스며드는 정도를 평가하였다.
- 자외선 열화견의 수치화된 물성 평가와 함께 서화보존 처리가가 열화견을 사용하여 실제 견본 회화의 보견 작업을 가정한 평가가 필요하였다. 이를 위해 자외선 열화견의 절단되는 정도를 인또(서화보존처리용 칼)를 사용하여 실제 보견 작업처럼 잘라보며 평가하였다. 그리고 보채나 염색의 용이성을 평가하기 위해 시간에 따른 각각의 열화견을 실제 작업과 동일하게 배접하고 건조판에 붙인 다음, 색맞춤 작업과 동일한 방법으로 포수용 아교 1%를 2회 도포한 후 그 위에 채색을 하여 물감이 스며드는 정도를 평가하였다.
- 따라서 보견용 화견으로 사용하기 위해서는 견본 회화의 화견과 비슷한 강도를 가져야 한다. 이를 위해 자외선 조사시간에 따른 열화견의 인장강신도 변화를 평가하였다.
- 자외선 열화견의 표면 특성은 주사전자현미경(Tescan, TS5136MM)을 이용하여 열화견을 금증착시킨 후 진공에서 관찰하였다. 인장강신도는 온도 20℃, 습도 55%에서 하루 동안 전처리를 한 자외선 열화 견직물에서 경사 5올을 채취하여 인장시험기(Shimadzu, AG-10KNI)를 사용하여 파지거리 100mm, 크로스헤드 속도 100mm/min의 조건에서 측정하였다. 자외선 열화견의 수분률은 인공 열화 견직물(2cm×10cm) 5본을 온도 20℃, 습도 55%에서 하루 동안 전처리한 후의 무게와 110℃에서 1시간 30분 동안 건조시킨 후의 무게를 측정하여 무게 변동률로부터 계산하였다.
- 자외선 열화 촉진처리는 생견 직물 표면에 UV-A 램프를 조사 강도로 672시간 조사하였으며, UV-C 램프는 650시간 조사하였다. 열화 촉진처리 시 온도는 20~30℃이며, 습도는 40~60%이다.
- 자외선 열화견의 수분률은 인공 열화 견직물(2cm×10cm) 5본을 온도 20℃, 습도 55%에서 하루 동안 전처리한 후의 무게와 110℃에서 1시간 30분 동안 건조시킨 후의 무게를 측정하여 무게 변동률로부터 계산하였다.
- 자외선 열화견의 표면 특성은 주사전자현미경(Tescan, TS5136MM)을 이용하여 열화견을 금증착시킨 후 진공에서 관찰하였다. 인장강신도는 온도 20℃, 습도 55%에서 하루 동안 전처리를 한 자외선 열화 견직물에서 경사 5올을 채취하여 인장시험기(Shimadzu, AG-10KNI)를 사용하여 파지거리 100mm, 크로스헤드 속도 100mm/min의 조건에서 측정하였다.
- 친수성 테스트의 또 다른 실험으로, 안료의 흡수성 정도를 테스트하기 위해 각각의 열화된 비단에 동일한 농도의 먹을 동일한 방법으로 세필을 사용해 선을 그어 보았다(Figure 15, Table 2). 현미경으로 관찰한 결과, UV-C 열화견과 UV-A 열화견 모두 짧은 시간 자외선을 조사한 열화견은 자외선을 조사하지 않은 생견보다 먹의 흡수력이 떨어졌다.
대상 데이터
- 자외선 램프는 UV-A 램프(필립스 TL 60W/10R)와 UV-C 램프(필립스 TUV115W-VHO)를 사용하였다. UV-A 램프는 350~400nm 파장의 자외선을 방출하고 365nm 부근에서 최대 피크를 가지며(Figure 1) 자외선 강도는 365nm에서 8.
- 자외선 열화 대상 직물로 정련하지 않은 생견 직물을 사용하였다. 직물의 규격은 섬도가 25/70den(경사/위사), 밀도는 104/83개/inch(경사/위사)이며 크기는 10cm×20cm이다.
성능/효과
- 9mW/cm2이며, UV-C 램프는 253.7nm에서 최대 피크를 가지며(Figure 2) 자외선 강도는 254nm에서 4.2~6.2mW/cm2이다.
- 즉 섬유의 바깥층보다 섬유 중심의 열화정도가 덜한 것으로, 자연적으로 열화된 화견과 열화상태가 흡사해 보였다. UV-A 열화견은 UV-C 열화견보다 더딘 열화도를 보여, UV-C 열화견은 270시간, UV-A 열화견은 504시간을 조사한 후부터 인또로 긁기가 용이한 상태가 되었다.
- UV-A 조사 열화견의 수분률은 자외선 조사시간의 증가와 함께 완만히 감소하다가 240시간 조사하였을 때 7.3%로 최저로 감소(미조사견의 90.1%)하였으며, 그 이후에는 다시 증가하는 경향을 보여 672시간 조사하였을 때에는 7.9%로 미조사견 수분률의 97.5%까지 증가하였다. 마찬가지로 UV-C 조사 열화견도도 222시간 조사할 때까지 6.
- 4%)로 증가하였다. UV-A와 UV-C 조사 열화견의 수분률이 조사시간의 증가에 따라 감소하다가 증가하는 것은 비슷한 경향을 보이지만, 비슷한 인장강도라고 하더라도 수분률 감소폭은 UV-C가 훨씬 더 컸다. 따라서 UV-C 조사 열화견에 비해 UV-A 조사 열화견이 친수성이 더 좋아 보채나 염색이 용이함이 추정된다.
- 견본 회화의 보견 작업에서 사용되는 자외선 열화견의 적용성을 알아보기 위해 자외선 열화견의 절단되는 정도를 인또(서화보존처리용 칼)를 사용하여 실제 보견 작업처럼 잘라보며 평가하였다(Figure 13, Table 1). UV-C 열화견과 UV-A 열화견 모두 자외선 조사시간이 길어질수록 견사의 절단도가 높았으나, UV-C 열화견의 열화가 UV-A 열화견보다 빠르게 일어남을 확인할 수 있었다. UV-A 열화견은 UV-C 열화견의 부서지는 느낌을 띠는 것과는 달리, 열화견의 속심이 살아있는 듯한 양상을 띠었다.
- 견본 회화의 보견 작업에서의 자외선 열화견의 적용성 중 색상은 중요한 요인 중의 하나이다. UV-C 열화견과 UV-A 열화견 모두 자외선 조사시간이 길어질수록 황변지수가 증가하였다. UV-C 열화견은 연한 황색에서 진한 황색으로 확연히 변해갔으나, UV-A 열화견은 672시간 경과 후에도 색상에 큰 변화를 보이지 않았다(Figure 11).
- . 그래서 새로 짠 생견직물로 결손 또는 손상부위를 메우는데 사용하게 되었으나, 오랜 기간 서서히 손상이 진행된 견본 회화 자료의 화견과 물리적 성질(강도, 신도, 신축성)이나 질감에서의 차이로, 보존처리 작업 후 시간이 경과함에 따라 원래의 화견과 보견한 생견 직물이 균형을 잃게 되는(외부로부터 가해진 응력이 원래의 열화된 화견에 집중2) 등, 오히려 보존처리한 회화 자료의 보존에 나쁜 결과를 낳게 되었다.
- 열화견의 물리적 특성을 비교한 결과, 장파장 자외선(UV-A)으로 조사한 열화견은 단파장 자외선(UV-C)으로 조사한 열화견에 비해 오랜 시간에 걸쳐 자연상태에서 열화가 일어난 생견과 유사한 표면 손상 형태를 보여주고 있으며, UV-C 열화견은 자외선 조사와 함께 급격한 강신도 저하가 일어나지만 UV-A 열화견은 강신도의 저하가 완만하게 일어났다. 그리고 UV-A 열화견은 UV-C 열화견에 비해 수분률이 높으며 자외선 조사 시간에 따른 황변지수는 완만하게 증가하였다.
- UV-A와 UV-C 조사 열화견의 수분률이 조사시간의 증가에 따라 감소하다가 증가하는 것은 비슷한 경향을 보이지만, 비슷한 인장강도라고 하더라도 수분률 감소폭은 UV-C가 훨씬 더 컸다. 따라서 UV-C 조사 열화견에 비해 UV-A 조사 열화견이 친수성이 더 좋아 보채나 염색이 용이함이 추정된다.
- 열화견으로 염색이나 보채 작업을 할 경우, 친수성이 떨어지면 균일하게 염색되지 않거나 색맞춤이 되지 않기 때문에 작업의 원활한 진행을 위해서 열화견의 친수성은 매우 중요하다. 실제 견본회화의 보존처리와 같은 방법으로 열화견을 배접하고 아교포수한 후, 채색하여 물감이 스며드는 정도를 관찰한 결과, UV-C 열화견과 UV-A 열화견 모두 비교적 전반적으로 채색이 균일하게 도포되었는데, 자외선 조사시간이 길어질수록 채색의 균일도가 높아지는 것을 도포시 감도와 세밀한 육안검사를 통해 확인할 수 있었다(Figure 14). 선행 연구에 따르면 전자선 열화견1이나 UV-C 열화견은 보채를 할 때 친수성이 부족하여 물감을 튕겨내고, UV-A 열화견은 친수성이 있다고 알려져 있다5.
- 열화견의 물리적 특성을 비교한 결과, 장파장 자외선(UV-A)으로 조사한 열화견은 단파장 자외선(UV-C)으로 조사한 열화견에 비해 오랜 시간에 걸쳐 자연상태에서 열화가 일어난 생견과 유사한 표면 손상 형태를 보여주고 있으며, UV-C 열화견은 자외선 조사와 함께 급격한 강신도 저하가 일어나지만 UV-A 열화견은 강신도의 저하가 완만하게 일어났다. 그리고 UV-A 열화견은 UV-C 열화견에 비해 수분률이 높으며 자외선 조사 시간에 따른 황변지수는 완만하게 증가하였다.
- 오래된 견본 회화 자료의 화견에 대한 인장강도를 측정한 자료가 없어 직접적인 비교는 곤란하지만, 의복에 사용된 생견의 인장강도 자료에 의하면 생견이 약 140년 정도 경과하면 1.4g/d8, 200백년 경과하면 0.8g/d9로 떨어지기 때문에, 본 연구에서는 UV-A는 120시간 이상, UV-C는 12시간 조사하면 200년 정도 경과한 생견의 인장강도를 얻을 수 있다.
- 그러나 UV-C 열화견의 경우, 30시간이 지나서야 조금씩 먹이 흡수되는 경향을 보였으며, UV-A 열화견의 경우, 96시간이 지난 후부터 먹이 흡수되는 경향을 보였다. 이것으로 보아 열화 초기에는 친수성이 떨어지다가 자외선 조사시간이 길어질수록 친수성이 증가한다는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 UV-C 열화견이 UV-A 열화견에 비해 수분률이 낮음에도 불구하고 안료의 흡수도가 높은 것은 섬유 표면의 미세한 크랙 사이로 안료가 흡수되어 보이는 현상으로 추측된다.
- 이와 같이 UV-C에 비해 UV-A 조사 열화견에서 황변이 심하게 일어나지 않는 이유는, 자외선의 파장이 200-331nm에서 견섬유의 황변이 주로 일어나기 때문이다10. 이상의 결과는 UV-C 열화견에 비해 밝은 황색을 띠는 UV-A 조사 열화견이 보채나 염색에 적합함을 보여준다.
- 자외선 인공 열화견의 견본 회화 보존처리에의 적용성을 평가한 결과, UV-A 열화견은 UV-C 열화견에 비해 황변도가 낮고, 강도면에서도 자연열화된 회화문화재의 열화 양상을 띄는 것으로 보아, UV-C 열화견보다 UV-A 열화견이 견본 회화의 보견 작업에 사용하기에 더 적합한 것으로 판단된다.
- UV-A 열화견은 UV-C 열화견의 부서지는 느낌을 띠는 것과는 달리, 열화견의 속심이 살아있는 듯한 양상을 띠었다. 즉 섬유의 바깥층보다 섬유 중심의 열화정도가 덜한 것으로, 자연적으로 열화된 화견과 열화상태가 흡사해 보였다. UV-A 열화견은 UV-C 열화견보다 더딘 열화도를 보여, UV-C 열화견은 270시간, UV-A 열화견은 504시간을 조사한 후부터 인또로 긁기가 용이한 상태가 되었다.
- 친수성 테스트의 또 다른 실험으로, 안료의 흡수성 정도를 테스트하기 위해 각각의 열화된 비단에 동일한 농도의 먹을 동일한 방법으로 세필을 사용해 선을 그어 보았다(Figure 15, Table 2). 현미경으로 관찰한 결과, UV-C 열화견과 UV-A 열화견 모두 짧은 시간 자외선을 조사한 열화견은 자외선을 조사하지 않은 생견보다 먹의 흡수력이 떨어졌다. 그러나 UV-C 열화견의 경우, 30시간이 지나서야 조금씩 먹이 흡수되는 경향을 보였으며, UV-A 열화견의 경우, 96시간이 지난 후부터 먹이 흡수되는 경향을 보였다.
후속연구
- UV-A 열화견은 UV-C 열화견에 비해 장시간 조사하여야 비슷한 정도의 강도를 가지게 되는 시간적인 단점이 있지만, 열화 양상으로 보았을 때 UV-A 열화견이 자연적으로 열화된 견본 회화 자료의 보존처리에 적합하다고 판단되며, 보존처리 대상 견본 회화의 손상 상태에 따라 UV-A 조사시간을 조절한다면 견본 회화 자료에 적합한 보견 작업이 가능하리라 추정된다.
- . 더구나 자외선 열화 처리 전 생견을 온수처리를 하여 세리신층을 일부 제거하여 세리신층이 노출됨으로 순수 생견 직물에 비해 자외선에 의한 열화 속도가 훨씬 빠를 것으로 추측되지만(생견보다 정련견이 자외선 열화속도가 빠름), 순수 생견을 사용하고 낮은 자외선 조사강도를 사용한 본 연구의 UV-A 열화견에 비해 보견 작업에 필요한 강신도를 얻는데 훨씬 긴 시간이 필요한 것을 보여주고 있다. 이러한 차이는 실험에 사용된 UV-A 램프의 종류의 차이(선행 연구 National FL20S/BL-B)에 따른 현상인지 아니면 알지 못하는 또 다른 요인 때문인지는 판단할 수 없다.
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