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문제 정의
- 습포법은 화학용제를 이용한 방법으로 도자기나 석조문화재에는 적용된 사례뿐만 아니라 섬유 또는 깃털 장식에 이르는 넓은 범위에서 응용되고 있다. 그러나 금속문화재에는 적용된 사례가 미비한 실정이며 본 연구에서는 금속문화재에 적용하여 안정성 여부를 검토하였다.
- 또한 물리적 방법인 sand blaster의 경우 유리가루가 분사되어 유물의 표면에 손상을 줄 뿐만 아니라 환경오염을 유발하며 보존처리자의 인체에도 유해하다. 그러므로 본 연구에서는 금속문화재 표면에 부착된 페인트 및 유성물질의 제거 가능성을 알아보고자 화학적 방법 중 하나인 습포법과 현재 다양한 산업분야에서 사용되고 있는 dry-ice pellet cleaning을 상호 비교실험 하였다.
- 최초로 사용한 예로는 2007년 서울 광화문 세종로에 있는 이순신 장군 동상을 드라이아이스와 고압세척기를 이용하여 과거 페인트 층과 대기오염물질 등이 뒤섞인 표면층을 제거하였으며 이외에도 남산의 김구 선생, 안중근 의사, 이시영 선생의 동상과 부산 3·1운동 기녑탑, 우장춘 동상, 최치원 동상 등이 세정되었다. 그러므로 본 연구에서는 습포법과 dry-ice pellet cleaning을 비교하여 옥외 금속문화재의 표면 페인트 및 유성물질의 제거 실험과 분석을 통하여 dry-ice pellet cleaning의 적용 가능성을 검토해보고자 한다.
- 본 연구는 옥외 금속 문화재 표면의 오염물 제거를 위해 기존의 물리적, 화학적 방법을 대신해 친환경 첨단 건식 세정 방법인 드라이아이스와 화학적 방법인 습포법을 비교 실험하여 표면 이물질 제거 조건을 설정하고 안정성을 검토하여 현장 적용 여부를 알아보고자 실험 및 분석을 실시하였다. 실험은 청동시험편을 대상으로 실시하였으며 가장 적절한 제거 조건을 찾아보고자 하였다.
- 본 연구는 옥외 금속 문화재 표면의 오염물 제거를 위해 기존의 물리적, 화학적 방법을 대신해 친환경 첨단 건식 세정 방법인 드라이아이스와 화학적 방법인 습포법을 비교 실험하여 표면 이물질 제거 조건을 설정하고 안정성을 검토하여 현장 적용 여부를 알아보고자 실험 및 분석을 실시하였다. 실험은 청동시험편을 대상으로 실시하였으며 가장 적절한 제거 조건을 찾아보고자 하였다. 실체현미경, SEM을 통한 표면상태 관찰, 성분분석은 FT-IR, 색도계를 이용한 표면의 색상변화, 마지막으로 Auto-CAD를 이용하여 제거 면적을 분석하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 청동 시험편에 도포된 유성페인트와 락카 스프레이를 잠정적으로 확인하기 위해 다양한 유기용매를 묻혀 제거가 되는지 확인하였다. 면봉을 이용하여 용해도 테스트를 실시한 결과 디클로로메탄(dichloromethane, CH2Cl2)에 용해되었으며 습포제는 메틸셀룰로우즈(Methyl cellulose)로 선정하였다7.
제안 방법
- 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 청동시험편을 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 제거된 면적량을 알아보기 위해 Auto-CAD를 이용하였다. Auto-CAD를 사용하여 표면의 제거 전 면적을 구하고 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 제거 한 후 표면 잔류물(residue, R)의 면적을 계산하였다. 전체 면적에서 표면의 잔류물(R)의 면적 비율을 계산하며, 공식은 다음과 같다(1).
- Dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 제거한 청동시험편 중 가시적으로 판단하였을 때 세정이 완전히 이루어진 시험편을 대상으로 표면 잔류 여부를 FT-IR(Perkin Elmer社 spectrum 100)분석을 이용하여 500∼4000cm-1 파장영역을 측정하고 자외선 흡수 피크 스펙트럼의 변화 양상을 비교 관찰하였다.
- Dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 청동시험편 표면의 유성페인트와 락카 스프레이를 제거하였으며 제거 전·후의 제거 정도를 알아보기 위해 디지털카메라(D200, Nikon)와 실체현미경(MZ95, Leica)으로 관찰하였다.
- Dry-ice pellet cleaning으로 제거한 청동시험편 중 육안으로 깨끗하게 제거된 분사압력 5bar인 시험편을 대상으로 표면의 이물질 잔류여부와 성분변화를 알아보기 위하여 FT-IR 분석을 실시하였다. 분석 대상 시료는 깨끗한 청동시험편(Blank), 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 청동시험편(Before) 그리고 유성페인트와 락카 스프레이가 제거된 청동시험편(After)이다.
- Dry-ice pellet으로 5bar에서 육안으로 깨끗하게 제거된 청동시험편을 대상으로 주사전자현미경 관찰을 실시하였다. 유성페인트의 경우 dry-ice pellet 분사 전 시편은 blank 시편과 달리 모재 표면에 유성페인트가 도포되어 있는 것을 확인할 수 있었으나(Figure 7B), 분사 후 시험편의 모재 표면의 경우 손상은 없으며 유성페인트도 모두 제거된 것이 확인 되었다(Figure 7C).
- 국제조명위원회(Commision Int ernationale de IEclaiage: CIE)의 측정기준인 L*a*b*값을 이용하여 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 유성페인트와 락카 스프레이 제거 전·후의 색도차를 산출하였으며 표면 변화를 알아보았다.
- 면봉을 이용하여 용해도 테스트를 실시한 결과 디클로로메탄(dichloromethane, CH2Cl2)에 용해되었으며 습포제는 메틸셀룰로우즈(Methyl cellulose)로 선정하였다7. 디클로로메탄과 메틸셀룰로우즈를 혼합한 팩을 제작하여 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 청동시험편에 약 5mm 두께로 바른 뒤 그 위에 거즈로 밀봉하여 24시간 씩 2번에 걸쳐 실시한 후 금속 표면의 제거 변화를 관찰하였다.
- 유성페인트와 락카 스프레이가 균일하게 도포된 청동시험편에 분사거리는 약 20cm로 두었으며 분사시간은 분사 압력이 가장 높은 5bar에서 완전히 제거되는 시간을 기준으로 유성페인트는 6초, 락카 스프레이는 7초로 정하였다. 또한 드라이아이스 분사 시 압력에 따른 방사입자의 속도와 충격압에 따른 청동 시험편 표면의 제거정도를 비교하고 드라이아이스 pellet에 의한 제거효과에 영향을 미치는 공정변수별 최적 조건을 확립하기위해 압력을 1bar씩 증가시키면서 표면의 제거양상을 관찰하였다. 본 실험의 공정 변수들의 실험조건은 Table 2에 나타내었다.
- 본 연구에서는 옥외에 노출된 근·현대 문화재 표면에 페인트 및 락카 스프레이를 제거하기 위하여 우선 유사시편을 제작하여 실험한 후 청동유물에 적용하였다.
- 색도 변화를 알아보기 위해 색도계 (Chroma Meter CT-200, Minolta)를 사용하였으며 측정 방법은 동일한 위치를 3회 연속 측정하여 평균값을 구하였다. 국제조명위원회(Commision Int ernationale de IEclaiage: CIE)의 측정기준인 L*a*b*값을 이용하여 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 유성페인트와 락카 스프레이 제거 전·후의 색도차를 산출하였으며 표면 변화를 알아보았다.
- 실험은 청동시험편을 대상으로 실시하였으며 가장 적절한 제거 조건을 찾아보고자 하였다. 실체현미경, SEM을 통한 표면상태 관찰, 성분분석은 FT-IR, 색도계를 이용한 표면의 색상변화, 마지막으로 Auto-CAD를 이용하여 제거 면적을 분석하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 위의 실험 및 분석을 통하여 옥외 금속 문화재에 적용 가능한 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 비교하였다. 습포법의 락카 스프레이 제거 효과는 거의 없었으며 유성페인트는 dry-ice pellet cleaning과 제거 효과가 유사하게 나타났으나 제거 시간이 길고 화학적 방법을 이용하기 때문에 인체에도 유해하다.
- 유물 적용 실험에 사용된 시료는 청동경 두 점이며 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 청동시험편을 드라이아이스 클리닝으로 제거 하였을 때 육안 관찰시 완전히 제거되었던 분사거리 약 20cm, 분사압력 5bar, 분사시간은 유성페인트 6초, 락카 스프레이 7초로 정하였다. 제거 전·후의 표면 변화를 비교하기 위해서 실체현미경(MZ95, Leica)의 6.
- 유성페인트와 락카 스프레이가 균일하게 도포된 청동시험편에 분사거리는 약 20cm로 두었으며 분사시간은 분사 압력이 가장 높은 5bar에서 완전히 제거되는 시간을 기준으로 유성페인트는 6초, 락카 스프레이는 7초로 정하였다. 또한 드라이아이스 분사 시 압력에 따른 방사입자의 속도와 충격압에 따른 청동 시험편 표면의 제거정도를 비교하고 드라이아이스 pellet에 의한 제거효과에 영향을 미치는 공정변수별 최적 조건을 확립하기위해 압력을 1bar씩 증가시키면서 표면의 제거양상을 관찰하였다.
- 습포법을 이용하여 제거한 청동시험편은 제거가 완전히 이루어지지 않아 제거 전 청동시험편의 명도차가 약하게 나타났다. 이를 통해 가장 낮은 압력인 2bar로 분사한 청동시험편과 습포법을 적용한 청동시험편을 제외한 시험편은 dry-ice pellet cleaning을 이용하여 제거가 이루어짐을 확인하였다(Figure 9B).
- 이후 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 제거 후 육안으로 깨끗하게 제거된 시편을 대상으로 주사전자현미경(JEOL JSM-7401F, Bruker QUANTAX800)으로 높은 배율에서 선명하게 제거 전·후의 표면 상태를 비교하였다.
- 제거 전·후의 표면 변화를 비교하기 위해서 실체현미경(MZ95, Leica)의 6.3배율로 관찰하였다.
- 면적 측정은 dry-ice pellet cleaning을 이용하여 유성페인트와 락카 스프레이를 제거한 후 Auto-CAD로 제거된 면적을 도식화하여 나타낸 것이다. 제거된 면적의 백분율을 구하고 유성페인트와 락카 스프레이를 분사 압력별로 나누어 나타냈으며 dry-ice pellet cleaning과 비교하기 위하여 습포법을 적용한 시험편도 제거 면적을 계산하였다. 유성페인트와 락카 스프레이를 각각 도식화한 결과는 Table 3, 4에 나타내었다.
- 청동 시험편을 대상으로 유성페인트와 락카 스프레이를 균일하게 도포하고 약 20cm거리에서 드라이아이스 분사시 압력에 따른 방사입자의 속도와 충격 압에 따른 제거정도를 비교하기 위해 압력을 1bar씩 증가시키면서 표면의 제거 정도를 실체 현미경과 주사전자 현미경으로 관찰하였다. 유성페인트의 경우 압력이 높을수록 제거율이 높으며 가장 높은 압력인 5bar에서 완전히 제거가 되었음을 확인하였다.
- 80%이며 크기는 가로 50mm, 세로 50mm, 두께 1mm이다. 청동 시험편의 표면을 균일하게 만들고 이물질을 제거하고자 연마지에서 #1200까지 연마한 후 표면에 알키드 NC계 수지 도료인 락카 스프레이를 약 50cm 거리에서 균질하게 분사하였고 에나멜계 유성페인트는 신나를 10% 희석하여 도포하였다.
- 청동시험편 표면의 유성페인트와 락카 스프레이를 제거하기 위해 기존에 사용되고 있는 화학적 방법 중 하나인 습포법과 첨단 건식 세정방식인 드라이아이스 장비 중 dry-ice pellet cleaning으로 이물질의 제거 가능성 여부 및 제거 정도를 비교하였다.
- 청동시험편으로 실험을 진행하기 전 유성페인트와 락카 스프레이의 도장 두께를 알아보기 위하여 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 시료를 잘라 단면을 마운팅한 뒤 3μm, 1μm로 미세 연마하여 도장 두께를 SEM으로 측정하였다.
- 청동시험편을 이용한 dry-ice pellet cleaning 실험에서 도출한 결과를 바탕으로 유성페인트는 분사시간 6초, 분사압력 5bar, 분사거리 20cm로 락카 스프레이는 분사시간 7초, 분사압력 5bar, 분사거리 20cm로 제거 조건을 선정하여 실험하였다. 표면 상태를 실체현미경으로 확대 관찰한 결과 유성페인트를 도포한 청동경의 경우 청동시험편처럼 납작하고 평평한 부분은 깨끗하게 제거되었지만 굴곡이 있는 부분은 잔류된 미세입자가 남아있음을 확인하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 옥외에 노출된 근·현대 문화재 표면에 페인트 및 락카 스프레이를 제거하기 위하여 우선 유사시편을 제작하여 실험한 후 청동유물에 적용하였다. Dry-ice pellet cleaning을 실험할 유사시험편은 청동편으로 조성은 Cu 93.20%, Sn 6.80%이며 크기는 가로 50mm, 세로 50mm, 두께 1mm이다. 청동 시험편의 표면을 균일하게 만들고 이물질을 제거하고자 연마지에서 #1200까지 연마한 후 표면에 알키드 NC계 수지 도료인 락카 스프레이를 약 50cm 거리에서 균질하게 분사하였고 에나멜계 유성페인트는 신나를 10% 희석하여 도포하였다.
- 청동 시험편에 도포된 유성페인트와 락카 스프레이를 잠정적으로 확인하기 위해 다양한 유기용매를 묻혀 제거가 되는지 확인하였다. 면봉을 이용하여 용해도 테스트를 실시한 결과 디클로로메탄(dichloromethane, CH2Cl2)에 용해되었으며 습포제는 메틸셀룰로우즈(Methyl cellulose)로 선정하였다7. 디클로로메탄과 메틸셀룰로우즈를 혼합한 팩을 제작하여 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 청동시험편에 약 5mm 두께로 바른 뒤 그 위에 거즈로 밀봉하여 24시간 씩 2번에 걸쳐 실시한 후 금속 표면의 제거 변화를 관찰하였다.
- 본 연구에 적용된 드라이아이스 클리닝 기기는 ㈜ IMT 레이저 그룹의 P302 JET의 pellet nozzle이 사용되었다. 저온 가압되어 만들어진 드라이아이스 pellet의 크기는 약 3mm 이며 일반 중대형 대상물을 세척하거나 표면에 부착된 먼지, 오일, 페인트를 제거하는데 주로 사용된다.
- Dry-ice pellet cleaning으로 제거한 청동시험편 중 육안으로 깨끗하게 제거된 분사압력 5bar인 시험편을 대상으로 표면의 이물질 잔류여부와 성분변화를 알아보기 위하여 FT-IR 분석을 실시하였다. 분석 대상 시료는 깨끗한 청동시험편(Blank), 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 청동시험편(Before) 그리고 유성페인트와 락카 스프레이가 제거된 청동시험편(After)이다.
- 유물 적용 실험에 사용된 시료는 청동유물이 대상이며 표면의 이물질을 알코올로 세척 후 청동시험편과 동일한 조건으로 시편의 오른쪽에 유성페인트와 락카 스프레이를 도포하였다(Figure 4).
데이터처리
- 도포되었던 유성페인트와 락카 스프레이의 제거 전·후의 색상 차이를 정확하게 알아보기 위해 동일한 위치를 3번 연속 측정하였으며 측정값은 국제조명위원회에서 규정한 CIE L*a*b로* 표시하였다.
이론/모형
- 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 청동시험편을 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 제거된 면적량을 알아보기 위해 Auto-CAD를 이용하였다. Auto-CAD를 사용하여 표면의 제거 전 면적을 구하고 dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 제거 한 후 표면 잔류물(residue, R)의 면적을 계산하였다.
성능/효과
- Dry-ice pellet cleaning과 습포법을 이용하여 유성페인트와 락카 스프레이가 도포된 시편을 제거하였을 때 가시적 관찰과 실체현미경 관찰을 통해 원래의 청동시험편의 표면이 드러나는 것을 확인하였다. 도포되었던 유성페인트와 락카 스프레이의 제거 전·후의 색상 차이를 정확하게 알아보기 위해 동일한 위치를 3번 연속 측정하였으며 측정값은 국제조명위원회에서 규정한 CIE L*a*b로* 표시하였다.
- 또한 Auto-CAD를 이용한 제거면적 측정 결과, 분사압력에 비례하여 제거되는 면적이 넓어짐을 확인할 수 있었다. FT-IR 분석 결과에서는 유성페인트의 경우 깨끗한 청동시험편과 흡수피크가 유사하게 나타나 이를 통해 청동 시험편 표면의 유성페인트가 제거됨을 확인하였으며 락카 스프레이의 경우는 일부 흡수피크가 락카 스프레이 도포 후와 유사하여 청동시험편 표면의 락카 스프레이가 완전히 제거되지 않음을 확인할 수 있었다.
- 실체 현미경 관찰 결과, 유성페인트와 락카 스프레이는 제거가 이루어졌음을 확인하였다. 그러나 청동시험편과 달리 청동경은 굴곡이 있는 부분이 있었기 때문에 완벽하게 제거되지 않음을 알 수 있었으며 락카 스프레이를 도포한 청동경은 유성페인트보다 도포된 입자가 미세하여 평평한 부분뿐만 아니라 굴곡이 있는 부분도 완벽히 제거가 되지 않았음을 확인할 수 있었다(Figure 12).
- 습포법을 이용하여 제거한 유성페인트는 황색도가 원래의 청동시험편보다 높은 것으로 보아 표면에 남아있는 얼룩 때문인 것으로 판단되며 락카 스프레이는 제거 전 청동시험편과 변화가 거의 없는 것으로 보아 제거가 잘 이루어지지 않았음을 확인하였다. 또한 Auto-CAD를 이용한 제거면적 측정 결과, 분사압력에 비례하여 제거되는 면적이 넓어짐을 확인할 수 있었다. FT-IR 분석 결과에서는 유성페인트의 경우 깨끗한 청동시험편과 흡수피크가 유사하게 나타나 이를 통해 청동 시험편 표면의 유성페인트가 제거됨을 확인하였으며 락카 스프레이의 경우는 일부 흡수피크가 락카 스프레이 도포 후와 유사하여 청동시험편 표면의 락카 스프레이가 완전히 제거되지 않음을 확인할 수 있었다.
- 표면 상태를 실체현미경으로 확대 관찰한 결과 유성페인트를 도포한 청동경의 경우 청동시험편처럼 납작하고 평평한 부분은 깨끗하게 제거되었지만 굴곡이 있는 부분은 잔류된 미세입자가 남아있음을 확인하였다. 락카스프레이를 도포한 청동경의 경우도 유성페인트보다 도포된 입자가 미세하여 굴곡이 없는 부분도 완벽히 제거가 되지 않음을 알 수 있었다.
- 유성 페인트는 분사거리 20cm, 분사압력 2bar에서는 제거되지 않았으나 분사압력이 높을수록 제거되는 면적이 넓어졌다. 분사압력에 따른 제거율은 0%, 83.26%, 98.59%, 100%이며 분사압력 5bar에서는 제거율 100%로 완전히 제거됨을 확인할 수 있었다. 습포법으로 제거한 시험편은 24시간씩 2차에 걸쳐 제거한 결과 제거율 100%로 완전히 제거되었다.
- 락카 스프레이는 분사거리 20cm, 분사압력 2bar에서는 세정 효과가 없었으며 유성페인트와 마찬가지로 나머지 시험편은 분사압력이 높을수록 제거되는 면적이 넓었다. 분사압력에 따른 제거율은 0.25%, 47.99%, 75.97%, 100%이며 분사압력 5bar에서 육안상 100%로 제거됨을 확인할 수 있었으나 유성페인트보다 분사시간이 길고 제거되는 면적의 넓이가 상대적으로 적음을 확인할 수 있었다. 습포법으로 제거한 시험편의 제거율은 41.
- 이것은 락카 스프레이의 부착 강도가 유성페인트에 비해 강하며 입자의 크기도 작기 때문인 것으로 판단된다. 색도 측정 결과, dry-ice pellet cleaning을 이용하여 제거 시 유성페인트와 락카 스프레이 제거 후의 청동시험편과 원래의 청동시험편 표면의 명도와 채도가 유사하게 나타남을 확인하였다. 습포법을 이용하여 제거한 유성페인트는 황색도가 원래의 청동시험편보다 높은 것으로 보아 표면에 남아있는 얼룩 때문인 것으로 판단되며 락카 스프레이는 제거 전 청동시험편과 변화가 거의 없는 것으로 보아 제거가 잘 이루어지지 않았음을 확인하였다.
- 59%, 100%이며 분사압력 5bar에서는 제거율 100%로 완전히 제거됨을 확인할 수 있었다. 습포법으로 제거한 시험편은 24시간씩 2차에 걸쳐 제거한 결과 제거율 100%로 완전히 제거되었다.
- 유성페인트의 경우 압력이 높을수록 제거율이 높으며 가장 높은 압력인 5bar에서 완전히 제거가 되었음을 확인하였다. 습포법을 이용하여 유성페인트가 도포된 청동 시험편을 24시간씩 2차에 걸쳐 제거 실험한 결과 도포되었던 유성페인트는 완전히 제거는 되었으나 금속표면에 어둡게 얼룩이 남아 있는 것을 확인하였다(Figure 5). 락카 스프레이도 압력이 높을수록 제거율이 높으며 가장 높은 압력인 5bar에서 육안으로 깨끗하게 제거가 되었으나 습포법을 이용하여 제거한 경우 일부만 제거가 되었으며 제거되지 않은 락카 스프레이는 들뜸 현상들이 관찰되었다(Figure 6).
- 색도 측정 결과, dry-ice pellet cleaning을 이용하여 제거 시 유성페인트와 락카 스프레이 제거 후의 청동시험편과 원래의 청동시험편 표면의 명도와 채도가 유사하게 나타남을 확인하였다. 습포법을 이용하여 제거한 유성페인트는 황색도가 원래의 청동시험편보다 높은 것으로 보아 표면에 남아있는 얼룩 때문인 것으로 판단되며 락카 스프레이는 제거 전 청동시험편과 변화가 거의 없는 것으로 보아 제거가 잘 이루어지지 않았음을 확인하였다. 또한 Auto-CAD를 이용한 제거면적 측정 결과, 분사압력에 비례하여 제거되는 면적이 넓어짐을 확인할 수 있었다.
- 그러나 dry-ice pellet으로 제거한 후에는 제거되지 않았던 가장 낮은 압력인 2bar를 제외하고는 원래의 청동시험편 표면색인 적색과 황색계열로 나타났다. 습포법을 이용하여 제거한 청동시험편은 짙은 얼룩으로 원래 청동시험편의 색상보다 적색의 경향성이 강하게 나타났다. L*경향성은 유성페인트 제거 전·후의 명도차가 컸으며 제거 후에는 원래 청동시험편과 명도 값이 유사하게 나타났다.
- 실체 현미경 관찰 결과, 유성페인트와 락카 스프레이는 제거가 이루어졌음을 확인하였다. 그러나 청동시험편과 달리 청동경은 굴곡이 있는 부분이 있었기 때문에 완벽하게 제거되지 않음을 알 수 있었으며 락카 스프레이를 도포한 청동경은 유성페인트보다 도포된 입자가 미세하여 평평한 부분뿐만 아니라 굴곡이 있는 부분도 완벽히 제거가 되지 않았음을 확인할 수 있었다(Figure 12).
- 청동 시험편을 대상으로 유성페인트와 락카 스프레이를 균일하게 도포하고 약 20cm거리에서 드라이아이스 분사시 압력에 따른 방사입자의 속도와 충격 압에 따른 제거정도를 비교하기 위해 압력을 1bar씩 증가시키면서 표면의 제거 정도를 실체 현미경과 주사전자 현미경으로 관찰하였다. 유성페인트의 경우 압력이 높을수록 제거율이 높으며 가장 높은 압력인 5bar에서 완전히 제거가 되었음을 확인하였다. 습포법을 이용하여 유성페인트가 도포된 청동 시험편을 24시간씩 2차에 걸쳐 제거 실험한 결과 도포되었던 유성페인트는 완전히 제거는 되었으나 금속표면에 어둡게 얼룩이 남아 있는 것을 확인하였다(Figure 5).
- 표면상태 관찰 결과, 유성페인트와 락카 스프레이 모두 분사압력에 비례하여 제거가 이루어졌다. 제거된 청동 시험편을 대상으로 주사전자현미경을 이용한 표면 관찰 결과, 유성페인트, 락카 스프레이 모두 모재 표면의 손상 없이 유성물질만 제거되었으나 락카 스프레이의 경우 확대 관찰하였을 때 표면의 미세입자가 잔류함을 확인할 수 있었다. 이것은 락카 스프레이의 부착 강도가 유성페인트에 비해 강하며 입자의 크기도 작기 때문인 것으로 판단된다.
- 측정 결과, 10%의 신나로 희석한 유성 페인트는 평균 75μm의 두께로 도포되었으며 락카 스프레이는 12.94μm로 균일하게 도포 되었다(Figure 2, 3).
- 청동시험편을 이용한 dry-ice pellet cleaning 실험에서 도출한 결과를 바탕으로 유성페인트는 분사시간 6초, 분사압력 5bar, 분사거리 20cm로 락카 스프레이는 분사시간 7초, 분사압력 5bar, 분사거리 20cm로 제거 조건을 선정하여 실험하였다. 표면 상태를 실체현미경으로 확대 관찰한 결과 유성페인트를 도포한 청동경의 경우 청동시험편처럼 납작하고 평평한 부분은 깨끗하게 제거되었지만 굴곡이 있는 부분은 잔류된 미세입자가 남아있음을 확인하였다. 락카스프레이를 도포한 청동경의 경우도 유성페인트보다 도포된 입자가 미세하여 굴곡이 없는 부분도 완벽히 제거가 되지 않음을 알 수 있었다.
후속연구
- 또한 옥외 금속 문화재는 오랜 시간동안 대기오염, 습도, 온도에 따라 청동 표면에 부식이 점차 가중되며 특히 인위적 훼손인 유성페인트와 락카 스프레이가 복합적으로 형성되어 유물 표면의 오염정도나 상태에 따라 제거 방법은 달라질 수 있다. 그러므로 좀 더 다양한 장비 개발과 많은 연구와 실험을 통한 기초자료를 바탕으로 신중하게 현장에 적용되어야 하며 옥외 금속 문화재 뿐만 아니라 대형의 금속 예술품에도 다양하게 적용될 수 있을 것으로 본다.
- 습포법의 락카 스프레이 제거 효과는 거의 없었으며 유성페인트는 dry-ice pellet cleaning과 제거 효과가 유사하게 나타났으나 제거 시간이 길고 화학적 방법을 이용하기 때문에 인체에도 유해하다. 또한 청동시험편 표면에 얼룩과 메틸셀룰로오스 잔류물이 남아있어 이러한 잔류물에 의한 2차 손상이 우려되므로 문화재에 적용하는데 어려움이 있을 것으로 판단된다.
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