호박은 오래전부터 장식품, 공예품, 부장품 등으로 사용되어 매장문화재 형태로 발굴되고 있다. 발굴 당시 호박은 풍화가 많이 진행되어 표면의 균열, 박락 등이 관찰된다. 풍화에 따른 호박의 성분 변화를 파악하는 것은 보존상태를 진단하고, 적절한 보존방법을 적용하는데 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 열분해/GC/MS로 호박의 열분해 산물을 분석하여 호박을 구성하는 성분을 찾고자 하였다. 또한, 열과 산소가 있는 조건에서 60일 동안 인공열화하여 호박의 열분해 산물의 구성비가 변화하는 것을 관찰하였다. 실험결과 호박의 주요 열분해 산물로 abietic acid가 검출되었고, monoterpene류, alkene류, aromatic hydrocarbon류가 검출되었다. 주요한 23개의 성분에 대해 열화에 따른 상대적인 면적비를 비교하여 열화에 따른 경향성을 파악하였다. 주성분인 abietic acid는 산소와 열이 있는 조건에서 급격하게 감소하였지만, 열만 있는 조건에서는 변화가 크지 않은 것으로 보아 산소가 호박의 열화에 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. 실제 풍화된 호박 원석의 표면에 대해 열화실험 결과를 적용하여 열화상태를 파악하는 시도도 하였다.
호박은 오래전부터 장식품, 공예품, 부장품 등으로 사용되어 매장문화재 형태로 발굴되고 있다. 발굴 당시 호박은 풍화가 많이 진행되어 표면의 균열, 박락 등이 관찰된다. 풍화에 따른 호박의 성분 변화를 파악하는 것은 보존상태를 진단하고, 적절한 보존방법을 적용하는데 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 열분해/GC/MS로 호박의 열분해 산물을 분석하여 호박을 구성하는 성분을 찾고자 하였다. 또한, 열과 산소가 있는 조건에서 60일 동안 인공열화하여 호박의 열분해 산물의 구성비가 변화하는 것을 관찰하였다. 실험결과 호박의 주요 열분해 산물로 abietic acid가 검출되었고, monoterpene류, alkene류, aromatic hydrocarbon류가 검출되었다. 주요한 23개의 성분에 대해 열화에 따른 상대적인 면적비를 비교하여 열화에 따른 경향성을 파악하였다. 주성분인 abietic acid는 산소와 열이 있는 조건에서 급격하게 감소하였지만, 열만 있는 조건에서는 변화가 크지 않은 것으로 보아 산소가 호박의 열화에 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. 실제 풍화된 호박 원석의 표면에 대해 열화실험 결과를 적용하여 열화상태를 파악하는 시도도 하였다.
Ambers have been used mostly as beads, jewelry and ornaments from ancient times and excavated as a buried artifact. When excavated, they are severely weathered to be cracked, exfoliated and disintegrated. Monitoring of changes in composition of amber according to weathering is very important for dia...
Ambers have been used mostly as beads, jewelry and ornaments from ancient times and excavated as a buried artifact. When excavated, they are severely weathered to be cracked, exfoliated and disintegrated. Monitoring of changes in composition of amber according to weathering is very important for diagnosing the condition of amber and applying conservation materials and techniques. In this study, we tried to find the components of amber by analyzing amber with pyrolysis/GC/MS. The changes in the composition of pyrolzates after artificial ageing for 60 days under heat and oxygen were also observed. Abietic acid was detected as a main component of fresh amber and monoterpene, alkene, aromatic hydrocarbon were detected as major pyrolyzates. Changes with artificial ageing was estimated by comparing the peak area ratio of 23 components, and it was found that abietic acid abruptly decreased in the presence of heat and oxygen together, revealing that oxygen is a key factor to the deterioration of amber. It was also tried to understand the weathered surface of original amber gemstone based on the result of this ageing experiment.
Ambers have been used mostly as beads, jewelry and ornaments from ancient times and excavated as a buried artifact. When excavated, they are severely weathered to be cracked, exfoliated and disintegrated. Monitoring of changes in composition of amber according to weathering is very important for diagnosing the condition of amber and applying conservation materials and techniques. In this study, we tried to find the components of amber by analyzing amber with pyrolysis/GC/MS. The changes in the composition of pyrolzates after artificial ageing for 60 days under heat and oxygen were also observed. Abietic acid was detected as a main component of fresh amber and monoterpene, alkene, aromatic hydrocarbon were detected as major pyrolyzates. Changes with artificial ageing was estimated by comparing the peak area ratio of 23 components, and it was found that abietic acid abruptly decreased in the presence of heat and oxygen together, revealing that oxygen is a key factor to the deterioration of amber. It was also tried to understand the weathered surface of original amber gemstone based on the result of this ageing experiment.
또한, 호박을열 조건, 열과 산소 조건에서 60일 동안 인공열화시킨후 열분해/GC/MS분석을 실시하여 호박 구성 성분과 열분해 산물의 변화양상을 관찰하였다. 구성 성분에 대한 상대적인 변화와 주요 성분의 시간에 따른 변화를 파악하였으며, 이를 토대로 호박의 상태를 진단할 수 있는 마커를 선정하고자 하였다. 아울러, 이 결과를 실제 호박의 풍화된 표면에 적용하여 풍화정도를 이해하려는 시도를 하였다.
구성 성분에 대한 상대적인 변화와 주요 성분의 시간에 따른 변화를 파악하였으며, 이를 토대로 호박의 상태를 진단할 수 있는 마커를 선정하고자 하였다. 아울러, 이 결과를 실제 호박의 풍화된 표면에 적용하여 풍화정도를 이해하려는 시도를 하였다.
제안 방법
본 연구에서는 호박의 구성 성분을 파악하기 위해 열분해/GC/MS 분석을 실시하였다. 또한, 호박을열 조건, 열과 산소 조건에서 60일 동안 인공열화시킨후 열분해/GC/MS분석을 실시하여 호박 구성 성분과 열분해 산물의 변화양상을 관찰하였다. 구성 성분에 대한 상대적인 변화와 주요 성분의 시간에 따른 변화를 파악하였으며, 이를 토대로 호박의 상태를 진단할 수 있는 마커를 선정하고자 하였다.
하지만, 호박을 통제된 조건에서 인공적으로 열화하여 그것의 성분변화를 관찰한 예는 드물다. 본 연구에서는 호박의 구성 성분을 파악하기 위해 열분해/GC/MS 분석을 실시하였다. 또한, 호박을열 조건, 열과 산소 조건에서 60일 동안 인공열화시킨후 열분해/GC/MS분석을 실시하여 호박 구성 성분과 열분해 산물의 변화양상을 관찰하였다.
대상 데이터
실험에 사용한 호박은 Baltic 호박으로 웹사이트를 통해 구매하였고 IR 분석과 Raman분석 후 기 발표된 논문자료와 비교하여 산지에 대한 신뢰성을 확보하였다.12-14 시료의 균질성을 확보하기 위해 원석에서 자연 풍화된 부분을 제거한 후 그 내부를 사용하였다. 시료는 마노사발(Agate mortar & pestle)에서 수작업으로 가루를 만들어 사용하였는데, 실험에 사용한 호박 원석과 분쇄 후 호박 시료를 Fig.
데이터처리
또한, benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene과 같이 aromatic hydrocarbon류도 주요한 성분으로 검출되었다. 분석의 재현성을 확인하기 위해 동일 시료에 대해 3회 반복측정을 실시하였고, peak 면적에 대한 상대표준편차(RSD, %)를 Table 2에표시하였다. 반복측정 결과 peak면적이 적은 경우 RSD가 10% 이상인 경우도 있으나, 대체로 10% 이하로 열화에 따른 경향성을 파악하는데 문제가 없을 것으로 판단되어 이후 실험에서는 1회의 분석결과를 데이터로 사용하였다.
성능/효과
1. 호박을 열분해/GC/MS로 분석한 결과 abietic acid가 주성분으로 검출되었으며, valeric acid, butanedioic acid, borneol, aromatic hydrocarbon 등이 주요하게 검출되었다.
2. 60일 동안 산소조건과 열 조건에서 인공열화한호박과 자연풍화 호박의 열분해/GC/MS 크로마토그램이 열화전 호박의 크로마토그램과 유사하게 유지되고 있어 풍화상태의 호박을 확인하는데 이 방법이 유용할 것으로 보인다.
3. 23개 성분의 함량변화를 peak 면적 총합과 각 peak 면적에 대한 비율로 각각 관찰한 결과 산소조건 에서 열화시킨 호박에서 변화가 크게 나타났고, 열화 기간에 따라 peak 면적비의 지속적 변화가 있는 성분 조합을 찾을 수 있었다.
4. 자연풍화시료의 성분변화는 산소조건에서 열화한 시료와 유사한 경향성을 보여 산소가 호박의 자연풍 화에 중요한 역할을 함을 알 수 있었고, 면적비 변화를 이용할 경우 호박의 열화상태를 가늠할 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
따라서, 풍화된 표면이 열과 산소 열화 조건에서 열화 했을 가능성이 높으며, 앞에서 본 것처럼 abietic acid가 열 열화의 경향성과는 크게 다름을 감안했을 때, 산소의 영향을 많이 받은 것으로 보인다. 한편, 산소 열화의 경향성을 따르는 조합 (1,5), (1,9), (1,19), (1,21), (1,22), (1,23), (2,4), (2,5), (2,7), (2,9) 등 69개에 대해 열화시간에 따른 변화 정도를 정량적으로 분석하고, 이를 다양한 풍화시료에 적용하여 검증을 한다면 호박의 풍화상태를 진단할 수 있는 마커로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
호박을 장식품, 공예품에 사용하게된 특성은?
호박은 삼나무과, 금송과, 콩과 등의 나무에서 나오는 삼출물이 수백만년 동안 땅 속에 묻혀 고분자화된 것으로서 Baltic, Dominican 호박 등 생성된 장소에 따라 다양하게 존재한다. 옛날부터 광택, 희소성 등보석으로서의 특성을 가지고 있어 장식품, 공예품 등에 사용되어 왔다. 우리나라에서도 백제, 가야, 신라등 삼국시대 이래 유적에서 호박유물이 종종 출토되어 왔으며, 조선시대에 사용된 호박 장식품은 상당수가 전세되어 오고 있다.
호박은 무엇으로 만들어졌는가?
호박은 삼나무과, 금송과, 콩과 등의 나무에서 나오는 삼출물이 수백만년 동안 땅 속에 묻혀 고분자화된 것으로서 Baltic, Dominican 호박 등 생성된 장소에 따라 다양하게 존재한다. 옛날부터 광택, 희소성 등보석으로서의 특성을 가지고 있어 장식품, 공예품 등에 사용되어 왔다.
식물성 수지를 분류하는 2가지 그룹은?
식물성 수지는 매우 복잡하고 다양한 성분들의 혼합물로서 terpenoid 수지와 phenolic 수지의 2가지 그룹으로 분류가 가능하다. Terpenoid 수지는 isoprene 단위(C 5 H 8 )로 구성되며, fused ring system을 구성하고, 침엽수와 속씨식물에 널리 존재한다.
참고문헌 (19)
J. Park and Y. Lim, J. Conserv. Sci., 28(3), 247-256 (2012).
D. Scalarone and O. Chiantore, In 'Organic mass spectrometry in art and archaeology', M. P. Colombini and F. Modugno Eds., p327, Wiley, West Sussex, 2009.
Y. Shashoua, 'Degradation and inhibitive conservation of Baltic amber in museum collections', The National Museum of Denmark, 2002.
K. L. Sobeih, M. Maron and J. Gonzalez-Rodriguez, J. Chromatogr. A, 1186, 51-66 (2008).
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