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
- 따라서 본 연구에서는 손상된 지류문화재의 장기보관을 위한 강도보강의 방법으로 고분자를 용제에 용해시킨 후 한지, 열화한지 및 탈랍지에 처리하여 재열화에 따른 기계적 강도, 색도, 형태적 및 화학적 특성을 비교‧분석하여 열화 안정성을 평가하였다.
- 하지만 2006년 이후로 국립문화재연구소에서 이를 심각히 여긴바 현재까지 손상된 조선왕조실록 밀랍본에 관한 보다 구체적이고 과학적인 연구를 진행3)하고 있다. 이 연구의 일환으로 훼손된 밀랍지의 손상을 방지하기 위해 손상된 한지에 대한 강도 보강의 연구를 진행하였다.
제안 방법
- Polyester계 고분자 2종(PLA, PBS)과 PS는 DCM(dichloromethane)에 투입 후 충분히 교반하여 1, 2 및 3% 용액으로 제조하였다. 셀룰로오스 유도체 중 CA는 acetone과 혼합하였고 CN은 toluene으로 혼합하여 1, 2 및 3% 용액으로 제조하여 보강처리용액으로 사용하였다.
- 강도보강처리 시료들의 기계적 강도는 TAPPI T494, TAPPI T511 및 TAPPI T231에 의거하여 인장지수, 내절도 및 zero-span 인장강도를 측정하였다. 광학적 특성은 색차계(JX777, Color Techno System, Japan)를 이용하여 L, a, b값과 백색도(ISO%)를 측정하였다. 형태적 특성은 FE-SEM(S-4300, Hitachi, Japan)로 열화된 시료의 표면을 500 및 1000배율로 관찰하였으며 화학적 특성으로는 ATR-IR spectrometer(Alpha-P model, Brucker, Germany)로 측정한 spectra를 이용하여 oxidation index를 계산9-11)하였다.
- 따라서, 강도 및 oxidation index를 종합하여 선택된 최적의 재료인 polystyrene 3% 용액으로 이하의 탈랍지에 적용 시험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 한지, 열화한지 및 탈랍지에 보강처리를 실시하였다. 각각의 열화방법은 Fig.
- Polyester계 고분자 2종(PLA, PBS)과 PS는 DCM(dichloromethane)에 투입 후 충분히 교반하여 1, 2 및 3% 용액으로 제조하였다. 셀룰로오스 유도체 중 CA는 acetone과 혼합하였고 CN은 toluene으로 혼합하여 1, 2 및 3% 용액으로 제조하여 보강처리용액으로 사용하였다.
- 손상된 지류문화재의 강도를 보강하기 위해 용제 용해형 고분자 5종을 한지, 열화한지 및 탈랍지에 처리하여 기계적 강도, 색도, 광학적 특성 및 화학적 특성을 비교‧분석한 결과는 다음과 같다.
- 3과 같다. 열화한지의 150℃, 48시간 열화와 밀랍지의 150℃, 24시간 열화는 Jo 등3)의 연구보고서에 의거하여 진행하였으며 밀랍지의 탈랍은 dichloromethane 용액에 밀랍지(100 mL/g)를 침지시키고 초음파세척기를 이용하여 30분간 밀랍을 제거한 후 24℃, 50% RH에서 1시간동안 건조시켰다.
- 이상의 보강처리한지의 열화 안정성 실험을 통해 적합한 재료로 판단되는 PBS와 PS 3% 용액을 이용하여 열화한지에 보강처리를 실시하여 안정성을 분석하였다.
- 광학적 특성은 색차계(JX777, Color Techno System, Japan)를 이용하여 L, a, b값과 백색도(ISO%)를 측정하였다. 형태적 특성은 FE-SEM(S-4300, Hitachi, Japan)로 열화된 시료의 표면을 500 및 1000배율로 관찰하였으며 화학적 특성으로는 ATR-IR spectrometer(Alpha-P model, Brucker, Germany)로 측정한 spectra를 이용하여 oxidation index를 계산9-11)하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 용제 용해형 강도보강재료는 polyester계 2종, polystyrene, 용제형 셀룰로오스 유도체 2종을 사용하였으며 Table 1에 제반사항들을 열거하였다.
- 본 연구에 사용한 한지는 경남 의령에 위치한 신현세 한지공방에서 초지한 전통한지를 사용하였으며 밀랍은 전남 담양에 있는 빈도림 꿀초 공방에서 지리산 토종벌의 벌집을 정제한 천연 밀랍을 사용하였으며 밀랍지는 Kim 등9)의 논문과 같은 방법으로 제조하였다(Fig. 1).
이론/모형
- 강도보강처리 시료들의 기계적 강도는 TAPPI T494, TAPPI T511 및 TAPPI T231에 의거하여 인장지수, 내절도 및 zero-span 인장강도를 측정하였다. 광학적 특성은 색차계(JX777, Color Techno System, Japan)를 이용하여 L, a, b값과 백색도(ISO%)를 측정하였다.
성능/효과
- 1. 보강처리 한지의 강도에서는 셀룰로오스 유도체계고분자(cellulose acetate, cellulose nitrate)보다 합성고분자(polylactic acid, polybutylene succinate, polystyrene)의 보강효과 및 유지효과가 우수하였다.
- 2. 보강처리를 하면 열화에 대한 색상 변화를 감소시킬 수 있다.
- 3. Polystyrene를 제외한 4종류의 보강재료는 원료 자체에 carboxyl group을 가지고 있어 열화에 따른 보강처리 한지의 oxidation index가 크게 증가하였다.
- 4. 열화한지에 polybutylene succinate와 polystyrene을 처리한 결과, 두 재료 모두 강도 개선의 효과는 나타났으나 oxidation index에서 polybutylene succinate가 급격히 증가하여 보강재료로 적합하지 않았다.
- 5. Polystyrene를 처리한 탈랍지는 무처리 탈랍지보다 보강효과 및 강도유지효과가 우수하였다.
- 3은 용제 용해형 고분자를 처리한 한지의 열화에 따른 L, a, b값 및 백색도의 변화를 나타낸 그래프이다. Control 한지의 경우, 초기 L값은 83, a값은 -0.9, b값은 9.5, 백색도는 55 ISO%를 보이고 있었지만 48시간이 경과한 후에 L값은 59.5, a값은 -1.3, b값은 21.5, 백색도는 34 ISO%로 한지의 색상이 어두워지면서 누렇게 변하며 백색도가 상당히 감소한 것으로 확인할 수 있었다.
- 47로 열화에 따른 산화작용으로 인해 높은 oxidation index를 보이고 있었다. PBS를 처리한 열화한지는 원료 자체에 존재하는 carboxyl group으로 인해 급격한 산화가 진행되어 control보다 아주 높은 값을 보였다. 반면에, PS는 열화 진행에도 oxidation index가 거의 변하지 않고 안정적인 것을 확인할 수 있었다.
- 용제 용해형 고분자를 처리한 한지에서는 보강 처리 직후 L값, b값 및 백색도는 한지와 비슷하거나 좀 더 누렇고 어둡게 나타났다. 그러나 48시간 경과 후에는 색도 및 백색도의 감소가 control 한지보다 적었으며 색상도 좀 더 흰 것으로 확인되어 한지의 열화에 따른 색상변화를 감소시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다.
- 선발된 고분자 중 PLA, PBS, cellulose acetate 및 cellulose nitrate는 carboxyl group를 가지고 있다. 따라서 열화가 진행됨에 따라 carboxyl group을 가지고 있는 PLA, PBS, CA, CN는 점차적으로 oxidation index가 상승하는 결과를 보였다. 현재까지 단시간의 열화에서는 oxidation index가 급격히 상승하더라도 강도 감소는 나타나지 않았으나 장시간 열화가 지속된다면 강도도 현저히 감소될 것으로 사료된다.
- 따라서, 훼손된 지류문화재의 장기 보관을 위한 방법으로 용제 용해형 고분자 중 polystyrene 3% 용액을 사용하여 강도를 보강하는 것이 효과적일 것으로 보인다.
- Table 1은 보강 처리 한지의 열화에 따른 기계적 강도를 정리한 것이다. 셀룰로오스 유도체에 비해 합성고분자가 전체적으로 높은 값을 보였으며 그 중에서도 polystyrene이 높은 강도를 유지하며 열화에 안정성을 보이고 있었다. PLA와 PBS의 경우, 열화 24시간이 경과하여도 인장강도가 증가하는 것을 볼 수 있는데 이는 경화시간에 따른 강도의 증가로 판단된다.
- 열화 전 한지(A)에서는 닥섬유 주변에 투명막이 선명하게 나타나 있으나 열화가 진행됨에 따라 투명막이 찢어지는 등의 손상된 것을 FE-SEM을 통해 관찰할 수 있었다. 용제 용해형 고분자로 처리된 한지에서는 열화 전(C, E) 닥섬유 사이로 고분자가 코팅된 것을 확인하였으며 시간이 경과하여도 코팅층의 벗겨짐이나 crack이 관찰되지 않았고 오히려 더욱 견고해진 것처럼 보였다. 용제 용해형 고분자들은 일반적으로 100℃ 이상에서 경화과정을 거치는데12,13) 열 열화가 되면서 이러한 현상이 나타났기 때문에 섬유에 더욱 잘 고착되어 있는 것으로 보인다.
- 6은 열화한지에 선별된 PBS와 PS를 처리한 후 재열화를 실시하여 인장강도, 내절 및 zero-span 인장강도를 측정한 값이다. 인장강도와 zero-span 인장강도를 측정한 결과, PBS와 PS 모두 열화한지인 control보다 높은 강도를 보였으며 천천히 감소되는 것으로 나타났다. 내절도에서는 PS를 처리한 열화한지가 48시간의 열화에도 3-7회의 내절 횟수를 보였으나 PBS는 초기 내절도도 control보다 낮았으며 48시간 경과 시에는 내절도 측정이 불가능하였다.
- 한편, 셀룰로오스 유도체계열(cellulose acetate, cellulose nitrate)의 고분자는 3%를 처리하여도 control에 비해 눈에 띄는 강도 개선 효과를 보이지 않았으며 두 종류의 고분자 중에서는 cellulose nitrate가 조금 더 강도가 높게 나타났다. 인장지수의 경우에서는 polyester계의 고분자 2종(PLA, PBS)과 polystyrene이 적합한 것으로 나타났으며 고분자의 함량이 높을수록 강도는 비교적 높게 나타났다.
- PLA와 PBS의 경우, 열화 24시간이 경과하여도 인장강도가 증가하는 것을 볼 수 있는데 이는 경화시간에 따른 강도의 증가로 판단된다. 한편, 셀룰로오스 유도체계열(cellulose acetate, cellulose nitrate)의 고분자는 3%를 처리하여도 control에 비해 눈에 띄는 강도 개선 효과를 보이지 않았으며 두 종류의 고분자 중에서는 cellulose nitrate가 조금 더 강도가 높게 나타났다. 인장지수의 경우에서는 polyester계의 고분자 2종(PLA, PBS)과 polystyrene이 적합한 것으로 나타났으며 고분자의 함량이 높을수록 강도는 비교적 높게 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.