본 연구에서는 고대 먹의 과학적이고 체계적인 분석을 통해 선조들의 조묵방법 및 기술을 파악하는 것이 연구의 목적이다. 고목재와 고문서의 묵서부의 먹을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 고목재(창덕궁 신선원전 적심)를 연륜연대분석한 결과 1899년에 벌채된 것으로 나타났으며, 따라서 고목재에 씌어진 먹의 연대를 추정할 수가 있었다. 고대 먹 원료인 그을음의 단일입자크기는 고목재의 경우 평균 107nm로 가장 크게 분석되었고, 12개의 고문서의 경우 38~86nm범위를 나타냈다. 응집체입자크기 분석 결과 고목재의 경우 평균 370nm로 단일입자크기와 같이 가장 크게 분석되었으며, 고문서의 경우 평균 206~318nm로 분석되었고, 단일입자크기와 응집체입자크기 간에는 같은 경향의 분포를 나타내었다. 단일입자크기와 응집체입자크기로 그을음의 원료를 분석할 수가 있을 것으로 생각되었다. 고목재와 고문서 묵서부분의 박편상먹의 적외선 및 라만 분광분석에서는 목재나 종이의 간섭으로 먹 입자의 스펙트럼을 얻을 수 없었다. 고목재에서 분리한 분말먹의 라만 분광분석에서는 현대 송연 그을음과 유사한 라만 스펙트럼패턴을 보여, 송연먹으로 추정할 수 있었다.
본 연구에서는 고대 먹의 과학적이고 체계적인 분석을 통해 선조들의 조묵방법 및 기술을 파악하는 것이 연구의 목적이다. 고목재와 고문서의 묵서부의 먹을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 고목재(창덕궁 신선원전 적심)를 연륜연대분석한 결과 1899년에 벌채된 것으로 나타났으며, 따라서 고목재에 씌어진 먹의 연대를 추정할 수가 있었다. 고대 먹 원료인 그을음의 단일입자크기는 고목재의 경우 평균 107nm로 가장 크게 분석되었고, 12개의 고문서의 경우 38~86nm범위를 나타냈다. 응집체입자크기 분석 결과 고목재의 경우 평균 370nm로 단일입자크기와 같이 가장 크게 분석되었으며, 고문서의 경우 평균 206~318nm로 분석되었고, 단일입자크기와 응집체입자크기 간에는 같은 경향의 분포를 나타내었다. 단일입자크기와 응집체입자크기로 그을음의 원료를 분석할 수가 있을 것으로 생각되었다. 고목재와 고문서 묵서부분의 박편상먹의 적외선 및 라만 분광분석에서는 목재나 종이의 간섭으로 먹 입자의 스펙트럼을 얻을 수 없었다. 고목재에서 분리한 분말먹의 라만 분광분석에서는 현대 송연 그을음과 유사한 라만 스펙트럼패턴을 보여, 송연먹으로 추정할 수 있었다.
In this work, scientific and systematic analysis was conducted for finding out the methods and techniques of ancient ink stick making. Analysis the ancient ink stick on ancient documents and wooden writing as letter or painting, we concluded as followings. From the analysis of ancient wood by dendro...
In this work, scientific and systematic analysis was conducted for finding out the methods and techniques of ancient ink stick making. Analysis the ancient ink stick on ancient documents and wooden writing as letter or painting, we concluded as followings. From the analysis of ancient wood by dendrochronology, wood was cut at 1899, which provided the information on the year of ink stick's made on writing on ancient wood. Single particle size for soot of ancient ink stick was 107 nm for ink on the roof-filling timber in Sinsunwonjeon of Changdeok Palace, compared to 38 to 86 nm on the letter on ancient 12 paper document. Aggregate particle size was 370 nm for ink on the roof-filling timber in Sinsunwonjeon of Changdeok Palace, but 206 to 318 nm for aggregate particle size on 12 paper documents. There was similar pattern between single particle size and aggregate particle size of soot, which might provide the information of raw material for ancient ink. From infra-red and Raman spectroscopic analysis of sheet of writing on paper or wood, there was severe interference from background material (paper or wood). From Raman spectroscopic analysis of ancient ink carefully separated from ancient wood, spectrum pattern was closer to ink stick made by the soot from pine burning.
In this work, scientific and systematic analysis was conducted for finding out the methods and techniques of ancient ink stick making. Analysis the ancient ink stick on ancient documents and wooden writing as letter or painting, we concluded as followings. From the analysis of ancient wood by dendrochronology, wood was cut at 1899, which provided the information on the year of ink stick's made on writing on ancient wood. Single particle size for soot of ancient ink stick was 107 nm for ink on the roof-filling timber in Sinsunwonjeon of Changdeok Palace, compared to 38 to 86 nm on the letter on ancient 12 paper document. Aggregate particle size was 370 nm for ink on the roof-filling timber in Sinsunwonjeon of Changdeok Palace, but 206 to 318 nm for aggregate particle size on 12 paper documents. There was similar pattern between single particle size and aggregate particle size of soot, which might provide the information of raw material for ancient ink. From infra-red and Raman spectroscopic analysis of sheet of writing on paper or wood, there was severe interference from background material (paper or wood). From Raman spectroscopic analysis of ancient ink carefully separated from ancient wood, spectrum pattern was closer to ink stick made by the soot from pine burning.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 고대 먹의 과학적이고 체계적인 분석을 통해 선조들의 조묵기술을 파악하고 보존하는 것이 연구의 목적이고, 또한 이로 인해 고대 전통먹 재현과 현대 먹의 고급화 및 품질향상을 통해 침제 되어 있는 우리 먹산업에도 일익을 담당 할 수 있을 것으로도 사료된다.
또는 그을음 생성 과정에서 공기 중에 존재하는 산소의 첨가에 따라 산소계 작용기의 존재도 가능하다. 따라서 본 연구에선 적외선 분광 분석의 이런 특성을 고대 먹의 구조 분석에 사용하고자 하였다.
본 연구에서는 고대 먹의 과학적이고 체계적인 분석을 통해 선조들의 조묵방법 및 기술을 파악하는 것이 연구의 목적이다. 이를 바탕으로 고대 전통먹 재현과 현대 먹의 고급화 및 품질향상에 기여할 것으로 생각하며, 고목재와 고문서의 묵서부의 먹을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
실물의 고대 먹 입수가 현실적으로 어려워 본 연구에서는 고목재와 고문서의 묵서부분의 먹에서 고대 먹의 분석을 시도하였다. 고목재는 고 건축물과 관재에서 묵서를 포함한 부분을 채취한 총 4점을 재료로 사용하였다.
본 연구에서는 고대 먹의 과학적이고 체계적인 분석을 통해 선조들의 조묵방법 및 기술을 파악하는 것이 연구의 목적이다. 이를 바탕으로 고대 전통먹 재현과 현대 먹의 고급화 및 품질향상에 기여할 것으로 생각하며, 고목재와 고문서의 묵서부의 먹을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
고목재 및 고문서의 묵서부분에서 채취하여, 이들을 주사전자현미경(FE-SEM, LEO-1530)을 사용하여 먹 입자를 5,000~80,000배까지 관찰하였다(Figure 1). 주사전자현미경으로 촬영한 이미지를 이미지 분석 프로그램인 Nikon NIS-Elements AR 3.
고목재와 고문서에 사용된 고대 먹을 주사전자현미경(FE-SEM)을 사용하여 고목재(목재표면의 먹그림이나 묵서) 4점과 고문서(종이에 씌어지거나 인쇄된 묵서) 14점의 먹 입자를 관찰하였다. 고목재 4점 중 건축물 시료인 창덕궁 신선원전 적심의 먹그림에서는 입자를 관찰할 수 있었으나(Figure 2), 나머지 목관 시료인 칠곡 목관 천판(시료 2번), 민사공 심지원 목관 횡대(시료 3번), 성천공 심익창 목관 횡대(시료 4번)의 묵서에서는 시료의 오염이 심하여 입자를 관찰할 수 없었다.
즉 묵서부의 분석시 얇은 묵서층에 목재층이 인접하여 있기 때문에 목재 부분에 의한 간섭에 의하여 묵서부분과 목재 부분의 라만 패턴이 분리가 불가능하였다. 그래서 묵서 부분을 포함하고 있는 표층을 면도칼로 조심스럽게 긁어내어 묵서 부분 분말(분말상)과 묵서를 포함하고 있지 않는 목재 부분을 분말로 만들어서 라만 분광 분석을 실시하였다(Figure 7 및 8). Figure 7은 창덕궁 신선원전 적심 목재부분의 라만스펙트럼이고, Figure 8은 창덕궁 신선원전 적심 묵서부분(분말상)의 라만스펙트럼이다.
본 연구의 주사현미경에 의한 관찰에서도 단일입자(Figure 1, A)와 응집체입자(Figure 1, B) 구조가 상존하는 것을 볼 수 있었다. 따라서 본 연구에서의 주사 전자 현미경과 화상 이미지 분석에 의한 먹 입자 크기 분석은 단일입자를 기준으로 하는 경우 응집체입자를 기준으로 하는 두 가지 경우로 나누어 분석 하였다.
분석은 적외선분광스펙트럼(Bruker Optik BMBH사의 IFS 66/S 모델)과 라만분광스펙트럼(Bruker Optik BMBH 사의FRA 106/S 모델)으로 실시하였다. 먼저 고목재 및 고문서에 대해 박편상먹의 적외선 및 라만 분광분석을 실시하였고, 후에 고목재의 분말상먹에 대해 라만분광 분석을 실시하였다.
분석은 적외선분광스펙트럼(Bruker Optik BMBH사의 IFS 66/S 모델)과 라만분광스펙트럼(Bruker Optik BMBH 사의FRA 106/S 모델)으로 실시하였다. 먼저 고목재 및 고문서에 대해 박편상먹의 적외선 및 라만 분광분석을 실시하였고, 후에 고목재의 분말상먹에 대해 라만분광 분석을 실시하였다.
1을 이용하여 분석하였다. 입자 크기 분석은 단일입자(Figure 1, A)와 응집체입자(Figure 1, B)로 나눠서 크기를 측정하였다.
창덕궁 신선원전 적심으로 사용된 고목재와 고문서들의 묵서부분을 채취 하여 시료로 사용하였다. 채취는 고목재에서는 박편상먹1(칼로 묵서부를 도려낸 것, 목재일부포함)과 분말상먹(긁어 모은 먹), 고문서에서는 박편상먹2(칼로 묵서부를 도려낸 것, 종이일부포함)로 제작하였다.
대상 데이터
실물의 고대 먹 입수가 현실적으로 어려워 본 연구에서는 고목재와 고문서의 묵서부분의 먹에서 고대 먹의 분석을 시도하였다. 고목재는 고 건축물과 관재에서 묵서를 포함한 부분을 채취한 총 4점을 재료로 사용하였다. 고문서는 사찰의 불상에 있는 서책 및 부착고지에서 묵서를 포함한 부분을 채취한 총 14점을 재료로 사용하였다.
고문서 시료, 즉 종이에 씌어지거나 인쇄된 묵서 시료 14점을 대상으로 먹 입자를 관찰하였다. 14점 중 12점의 시료에서 먹 입자를 관찰할 수 있었으나(Figure 1,3), 2점의 시료에서는 오염이 심하여 관찰할 수 없었다.
고목재는 고 건축물과 관재에서 묵서를 포함한 부분을 채취한 총 4점을 재료로 사용하였다. 고문서는 사찰의 불상에 있는 서책 및 부착고지에서 묵서를 포함한 부분을 채취한 총 14점을 재료로 사용하였다. 고목재 재료 및 고문서 재료들의 소재지, 시료명 및 연대는 Table 1과 같다.
창덕궁 신선원전 적심으로 사용된 고목재와 고문서들의 묵서부분을 채취 하여 시료로 사용하였다. 채취는 고목재에서는 박편상먹1(칼로 묵서부를 도려낸 것, 목재일부포함)과 분말상먹(긁어 모은 먹), 고문서에서는 박편상먹2(칼로 묵서부를 도려낸 것, 종이일부포함)로 제작하였다.
데이터처리
고목재 및 고문서의 묵서부분에서 채취하여, 이들을 주사전자현미경(FE-SEM, LEO-1530)을 사용하여 먹 입자를 5,000~80,000배까지 관찰하였다(Figure 1). 주사전자현미경으로 촬영한 이미지를 이미지 분석 프로그램인 Nikon NIS-Elements AR 3.1을 이용하여 분석하였다. 입자 크기 분석은 단일입자(Figure 1, A)와 응집체입자(Figure 1, B)로 나눠서 크기를 측정하였다.
이론/모형
고목재의 연대측정은 연륜연대기법3 을 이용하여 추정하였으며, 고문서는 문서의 기록과 내용으로 연대를 분석하였다.
성능/효과
1. 고목재(창덕궁 신선원전 적심)를 연륜연대분석한 결과 1899년에 벌채된 것으로 나타났으며, 따라서 고목재에 씌어진 먹의 연대를 추정할 수가 있었다.
2. 고대 먹의 단일입자크기는 고목재(창덕궁 신선원전 적심)의 경우 평균 107nm로 가장 크게 분석되었고, 12개의고문서의 경우 38~86nm범위를 나타냈다. 고문서의 단일입자 크기는 남원 선원사 명부전 진광대왕 복장유물 중 서책1(1611년)이 평균 38nm로 가장 작게 분석되었고, 강화 전등사 명부전 지장보살 복장유물 중 서책3(1636년)이 평균 86nm로 가장 크게 분석되었다.
3. 고목재와 고문서 묵서부분의 박편상먹으로의 적외선 및 라만 분광 분석에서는 목재나 종이의 간섭으로 먹 입자의 스펙트럼을 얻을 수 없었다. 고목재에서 분리한 분말상 먹의 라만 분광 분석에서는 현대 송연 그을음과 유사한 라만 스펙트럼패턴을 보여, 송연먹으로 추정할 수 있었다.
고문서 시료인 12개의 시료의 평균 응집체입자크기는 206~318nm이며, 17번(속초 보광사 지장보살 복장유물 중 서책 1(1740년)) 시료가 평균 206nm로 가장 작게 분석되었다. 8번(강화 전등사 명부전 지장보살 복장유물 중 서책 3(1636년))시료가 평균 318nm로 고문서 중 가장 크게 분석되었다.
고문서 시료인 12개의 시료의 평균 단일입자크기는 38~86nm이며, 10번(남원 선원사 명부전 진광대왕 복장유물 중 서책 1(1611년))시료가 평균 38nm로 가장 작게 분석되었다. 8번(강화 전등사 명부전 지장보살 복장유물 중 서책 3(1636년))시료가 평균 86nm로 고문서 중 가장 크게 분석되었다.
단일입자크기 분석과 같이 고목재 묵서부 1번 시료가 평균 370nm로 가장 크게 분석되었다. 고문서 시료인 12개의 시료의 평균 응집체입자크기는 206~318nm이며, 17번(속초 보광사 지장보살 복장유물 중 서책 1(1740년)) 시료가 평균 206nm로 가장 작게 분석되었다. 8번(강화 전등사 명부전 지장보살 복장유물 중 서책 3(1636년))시료가 평균 318nm로 고문서 중 가장 크게 분석되었다.
2배정도의 크기를 나타내었다. 단일입자와 응집체입자 간의 크기를 비교하면, 단일입자의 크기가 클 수 록 응집체입자의 크기도 커진다는 사실을 알 수 있다. Figure 4에서 보이는 바와 같이 단일입자크기가 가장 큰 1번 시료의 경우 응집체입자크기에서도 가장 큰 크기로 분석되었으며, 비교적 작은 크기로 분석된 고문서 시료의 경우에도 약간의 차이는 있지만, 단일입자크기와 응집체입자크기 간에는 같은 경향의 분포를 나타내었다.
고대 먹의 응집체입자크기 분석결과는 Table 4에 나타내었다. 단일입자크기 분석과 같이 고목재 묵서부 1번 시료가 평균 370nm로 가장 크게 분석되었다. 고문서 시료인 12개의 시료의 평균 응집체입자크기는 206~318nm이며, 17번(속초 보광사 지장보살 복장유물 중 서책 1(1740년)) 시료가 평균 206nm로 가장 작게 분석되었다.
Figure 7은 창덕궁 신선원전 적심 목재부분의 라만스펙트럼이고, Figure 8은 창덕궁 신선원전 적심 묵서부분(분말상)의 라만스펙트럼이다. 묵서부에서 표면 침투가 일어나기 때문에 묵서부분을 조심스럽게 긁어내는 과정에서도 목재에 의한 오염을 피하기는 어려웠지만 묵서부 박편을 라만 측정한 결과보다는 먹 입자에 의한 라만 효과를 더 측정 할 수 있었다. 목재 내 묵서 부분과 목재 부분을 긁어 분리하여 라만 분석한 결과 목부에서는 라만 흡광 패턴이 나타나지 않았지만(Figure 7), 묵서 부분에서는 현대 먹의 송연 그을음17과 유사한 패턴의 라만 흡광을 확인하였다(Figure 8).
고문서의 단일입자 크기는 남원 선원사 명부전 진광대왕 복장유물 중 서책1(1611년)이 평균 38nm로 가장 작게 분석되었고, 강화 전등사 명부전 지장보살 복장유물 중 서책3(1636년)이 평균 86nm로 가장 크게 분석되었다. 응집체입자크기 분석 결과 고목재의 경우 평균 370nm로 단일입자크기와 같이 가장 크게 분석되었으며, 고문서의 경우 평균 206~318nm로 분석되었고, 단일입자크기와 응집체입자크기 간에는 같은 경향의 분포를 나타내었다. 단일입자크기와 응집체입자크기로 그을음의 원료를 분석할 수가 있을 것으로 생각되었다.
후속연구
반면에 입자 크기가 가장 작은 10번 시료는 유연먹을 사용하였을 것으로 분석된다. 그 외의 크기 입자로 나타난 먹의 그을음의 재료에 대해서는 최솟값이 1번과 같은 40nm이고 평균값이 100nm에 가까운 시료 5, 7 및 8번은 송연먹을 사용한 것으로, 나머지는 유연먹을 사용한 것으로 추정할 수 있을 것으로 생각 할 수 있으나, 이것에 대해서는 좀 더 다각적 연구가 필요할 것으로 생각된다.
다이아몬드는 sp3 혼성궤도를 갖기 때문에 1330cm-1에서 특징적인 산란 피크를 갖고, 탄소 60개로 만들어진 플러린은 1462cm-1에서 뚜렷한 피크를 갖는데 비하여 탄소 70개로 만들어진 플러린은 1582cm-1에서 특징적인 피크를 보인다. 따라서 그을음이 만들어지는 과정에서 입자의 크기에 따라 특징적인 라만 피크를 보일 것으로 판단되고 이를 근거로 먹의 원료 분석이 가능할 것으로 생각되었다.
목재 내 묵서 부분과 목재 부분을 긁어 분리하여 라만 분석한 결과 목부에서는 라만 흡광 패턴이 나타나지 않았지만(Figure 7), 묵서 부분에서는 현대 먹의 송연 그을음17과 유사한 패턴의 라만 흡광을 확인하였다(Figure 8). 이로써 고목재의 묵서부의 라만 분광분석을 통해 고대 먹의 그을음 원료 등을 분석할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
라만 분광 분석이란?
빛이 매질을 통과할 때 분자의 진동에 의하여 파장을 변화시켜 일부가 진행방향에서 이탈하여 다른 방향으로 진행하는 현상의 산란이라고 하는데 이런 산란 현상을 측정하는 것이 라만 분광 분석이다. 흑연계 물질에 해당하는 흑연, 탄소 나노튜브, 풀러린, 그래핀의 라만 분석에서 가장 눈에 띄는 피크 1580cm-1 부근의 G 피크와 2700cm-1 부근의 2D 피크이다.
적외선 분광분석이란?
하지만 정확한 양의 에너지를 공급 받을 때만 진동한다. 분자가 진동하는데 필요한 에너지가 적외선이며 작용기(functional group)마다 다른 진동 에너지를 갖는다. 적외선 분광분석은 이런 성질을 이용하여 분석 대상 물질에 존재하는 작용기의 존재를 확인하는 분석 방법이다(Silvertein, et al 2005)12. 목재나 종이는 구성하고 있는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스와 리그닌이 가지고 있는 작용기에 의하여 적외선 흡광을 한다(Schwanninger et al 2004)13.
분자가 진동하는 조건은?
분자는 진동할 수 있다. 하지만 정확한 양의 에너지를 공급 받을 때만 진동한다. 분자가 진동하는데 필요한 에너지가 적외선이며 작용기(functional group)마다 다른 진동 에너지를 갖는다.
Kozinski, J.A. and Saade, R., "Effect of biomass burning on the formation of soot particles and heavy hydrocarbons. An experimental study". Fuel, 77, p225-237, (1998).
Zhu, W., Miser, D.E., Chan, W.G. and Hajaligo, M.R., "HRTEM investigation of some commercially available furnace carbon blacks". Carbon, 42, p1841-1845, (2004).
Gwaze, P., Schmid, O., Annegarn, H.J., Andreae, M.O., Huth, J. and Helas, G., "Comparison of the three methods of fractal analysis applied to soot aggregates from wood combustion". Aerosol Science, 37, p820-838, (2006).
Fitzpatrick, E.M., Ross, A.B., Bates, J., Andrews, G., Jones, J.M., Phylaktou, H., Pourkashanian, M and Williams, A., "Emission of oxygenated species from the combustion of pine wood and its relation to soot formation". Trans IChemE, Part B, 85(B5), p430-440, (2007).
Fitpatrick, E.M., Jones, J.M., Pourkashanian, M., Ross, A.B., Williams, A and Bartle, K.D., "Mechanistic aspects of soot formation from the combustion of pine wood". Energy & Fuels, 22, p3771-3778, (2008).
Silverstein, R.M., Webster,F.X. and Kiemle, D.J. "Spectroscopic identification of organic compounds". Wiley, Hoboken, N.J. (2005).
Schwanninger, M., Rodrigues, J.C., Pereira, H. and Hinterstoisser, "Effects of short-time vibratory ball milling on the shape of FT-IR spectra of wood and cellulose". Vibrational Spectroscopy, 18, p23-40, (2004).
Akhter, M.S., Chughtai, A.R., and Smith, D.M., "The structure of hexane soot 1. Spectroscopic studies". Applied spectroscopy, 39, p143-153, (1985).
Agarwal, An overview of raman spectroscopy as applied to lignocellulosic materials, in Advances in Lignocellulosics Characterization (Ed D.S., Argyropoulos). Tappi press, Atlanta USA, (1999).
Sadezky, A., Muckenhubber, H., Grothe, H., Niessner, R. and Poschl, U. "Raman microspectroscopy of soot and related carbonaceous materials: spectral analysis and structural information". Carbon, 43, p1731-1742, (2005).
Ivleva, N.P., Messerer, A., Yang, X., Niessner, R. and Poschl, U., "Raman microspectroscopic analysis of changes in the chemical structure and reactivity of soot in a diesel exhaust aftertreatment model system". Environmental Science and Technology, 41, p3702-3707, (2007).
Knauer, M, Schuster, M.E., Su, D., Schlogl, R., Niessner, R. and Ivleva, N.P., "Soot structure and reactivity analysis by Raman microspectroscopy, temperature-programmed oxidation, and high-resolution transmission electron microscopy", The Journal of Physical Chemistry, 113, p13871-13880, (2009).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.