[논문]SEM을 이용한 출토 견섬유의 손상 형태에 관한 연구

배순화; 이미식

doi:10.5850/jksct.2013.37.5.667

SEM을 이용한 출토 견섬유의 손상 형태에 관한 연구
Fracture Morphology of Degraded Historic Silk Fibers Using SEM 원문보기

한국의류학회지 = Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, v.37 no.5, 2013년, pp.667 - 675

Abstract ▼ AI-Helper

After analyzing excavated $17-18^{th}$ century silk fibers through a scanning electron microscopy, we discovered seven different kinds of fracture morphology. Using Morton & Hearle fiber fracture morphology, we classified the findings into four different categories. Type I is tensile failure resulting from brittle fracture, granular fracture, and ductile fracture. Type II is fatigue failure caused by tensile fatigue, flex fatigue, and axial split (fibrillation). Type III is bacterial deterioration discovered only in excavated artifacts. Type IV is a combination of the three above. Humid underground conditions and the infiltration of bacteria caused the fibers to swell and weaken its interfibrillar cohesion. Fractures occur when drying and processing an excavated artifact that is already in a fragile condition. Therefore, one must minimize damage through a prompt cleaning process and make sure that the least possible force is exerted on the fabric during any treatment for repair and exhibition.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 오랜 기간 동안 땅속에 매장되어 있었던 견섬유가 어떠한 손상 형태를 나타내는지 알아보기 위하여 17~18세기의 출토직물에서 채취한 섬유들을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy, Mira II, Te- scan)으로 관찰하고 그 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 출토복식 보존처리 시 필요한 정보를 얻기 위하여 지하에서 오랜 시간 퇴화 과정을 거친 견섬유의 손상 형태를 출토직물에서 채취한 시료를 대상으로 전자현미경을 이용하여 조사분석하였다.

제안 방법

17~18세기의 출토직물에서 채취한 견섬유의 손상 형태를 주사전자현미경으로 분석한 결과 7가지 유형의 손상 형태를 발견하였으며 이를 Morton and Hearle(2008) 의 손상형태 분류에 근거하여 4개의 카테고리로 분류 하였다.
관찰시료는 각 유물에서 작은 조각으로 떨어져 나와 원래 위치를 알기 어려운 직물 편을 유물별로 5~7개씩을 채취하였으며, 이 시료들을 관찰하여 손상이 발견된 부위를 찾아 시료당 10~15매의 사진을 촬영하고, 그 결과 공통적으로 많이 나타나는 형태를 비교 분석하였다.
유물에서 채취한 섬유들을 전자현미경으로 관찰하는 작업은 각 유물별로 수개월간의 보존처리 과정과 조사가 진행되는 동안, 그와 병행하여 진행하였다. 다만 보존처리 시의 세척 과정에 의하여 섬유의 추가적인 손상 및 변형이 일어날 수 있다는 점을 고려하여, 세척하기 전의 유물에서 섬유를 채취하여 형태를 관찰하였다.
또한 유물에서 충류의 발생도 관찰되었기에 시급한 처리가 요구되는 상황이었다. 보존처리를 위하여 필요한 사전조사 과정을 거친 후, 습식세척을 해도 추가 손상이 없을 정도의 유물에 대하여 물세척 과정을 거쳐 오염물을 제거하였으며, 건조 과정에서 유물의 형태를 바로잡아 주었다. 창녕조씨 유물은 수습 후의 유물상태가 매우 건강하였으며 솔기의 튿어짐 외에는 직물의 손상이 별로 없어 보이는 상태였다.
본 연구를 통해 17~18세기의 분묘에서 출토된 견섬유들을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 이들의 손상 형태를 brittle fracture, granular fracture, ductile fracture, tensile fatigue, flex fatigue, fibrillation, bacterial deterioration의 7가지로 분류하였고, 이를 Morton and Hearle (2008)의 섬유 손상 형태 분류방법에 근거하여 인장력에 의한 손상(tensile fracture; brittle fracture, granular fracture, ductile fracture), 피로에 의한 손상(fatigue failure; tensile fatigue, flex fatigue, fibrillation), 미생물에 의한 손상(bacterial deterioration), 그리고 두 가지 이상의 손상 유형이 동시에 발견되는 복합적인 원인에 의한 손상 형태의 4가지 유형으로 범주화하였다.
본 연구에서는 여주박물관 소장의 창녕조씨 유물, 서울 신내동 무연고묘 유물, 그리고 경남 사천시에서 발굴된 무연고묘의 견직물 유물에서 탈락된 섬유들을 대상으로 주사전자현미경 촬영을 하여 출토 견섬유의 손상 형태를 분석하고, 다른 조건에서의 견섬유 퇴화 유형과 비교하여 그 차이점을 분석하였다.
유물에서 채취한 섬유들을 전자현미경으로 관찰하는 작업은 각 유물별로 수개월간의 보존처리 과정과 조사가 진행되는 동안, 그와 병행하여 진행하였다. 다만 보존처리 시의 세척 과정에 의하여 섬유의 추가적인 손상 및 변형이 일어날 수 있다는 점을 고려하여, 세척하기 전의 유물에서 섬유를 채취하여 형태를 관찰하였다.
유물을 인수한 이후에는 적절한 과정을 거쳐 보존처리를 행하였다. 신내동 유물은 출토 당시에도 유물의 상태가 좋은 편은 아니었고, 젖은 채로 수개월간 방치되어 있었기 때문에 출토 직후의 상태에 비하여 유물의 손상이 많이 진행되었을 것으로 사료된다.
Morton and Hearle (2008)은 전자현미경을 이용하여 섬유의 절단 형태를 연구하여 그 형태가 섬유의 종류에 따라 다르며 어떤 힘을 받았느냐 하는 이력에 따라서도 다르다고 하였다. 이들은 섬유의 절단 형태를 크게 3가지 카테고리; 인장절단 (tensile fracture), 피로손상(fatigue failure), 기타손상으로 나누어 각각의 카테고리를 세분화하여 18가지 유형으로 구분하였다(Fig. 1).

대상 데이터

대부분의 출토직물은 오랜 시간 관내에서 물리화학적 열화 과정을 겪어 손상된 상태로 출토된다. 경기도여주군의 여주박물관에 소장되어 있는 원주원씨(원익손 1722~1783)의 부인 창녕조씨 유물, 서울 신내동 무연고묘 유물(18세기), 그리고 경남 사천에서 발굴된 무연고묘(17세기 초~중반으로 추정)의 견직물도 미이라와 함께 손상된 채로 발굴, 수습되었다. 유물들은 각각 다른 시기에 발굴되었으며, 수습한 이후에 보존처리가 이루어질 때까지의 보관상태도 상이하였다.

성능/효과

(2001)은 천연염색된 면과 견직물의 환경조건에 따른 물성 변화 연구에서 1년간 땅속, 물속, 공기 중에서 퇴화시킨 면직물과 견직물의 색, 강도, 유연도 변화를 측정하였고 그에 따른 섬유 형태 변화도 관찰하였다. 땅속, 물속 그리고 공기 중에서 퇴화된 직물의 경우 처했던 환경에 따라 그 형태 변화가 다르게 나타났으며 물성 변화도 각각 상이하게 나타났다. 또한 섬유 간에도 차이가 있어 면과 견은 땅 속과 물속에서 물성 변화 패턴이 달라서 땅속에서 견은 면에 비해 강도 저하가 서서히 일어났으며 물속에서는 견이 면보다 손상이 빨리 일어난다고 보고하였다.
모든 유물에서 볼 수 있는 손상형태는 아니지만, 출토유물에서 발견된 특이한 유형으로서 균류에 의한 손상이 확인되었다. 여주와 사천시의 유물에서는 확인되지 않았지만 서울 신내동 유물에서 관찰된 균류에 의한 피해는 섬유 전체에 걸쳐서 미세한 구멍을 냄으로써 섬유가 약화된 것을 확인할 수 있다.
섬유의 굴곡에 의한 손상은 오랜 기간 동안에 굴곡되는 힘을 지속적으로 받고 있던 부분에서 섬유가 절단되는 것으로 관찰되었다. 출토직물은 수백 년간 관내에서 차곡차곡 접혀진 상태로 압력을 받게 되며, 이때 굴곡 되는 부분의 섬유들은 매우 큰 힘을 장기간에 걸쳐 받게 되며, 이 부분은 약간의 힘에도 쉽게 손상될 수밖에 없다.
섬유의 매장환경에서의 퇴화에 의한 손상 유형은 다양한 퇴화 조건이 동시에 작용하면서 복합적으로 발생 하였다. 세섬유화가 일어난 섬유에서 인장이나 굴곡의 힘이 작용하여 손상된 형태, 균류에 의한 손상과 굴곡이나 인장의 힘이 동시에 주어져 손상된 형태 등을 발견할 수 있었다.
피로에 의한 손상 형태는 반복적인 장력에 의해 손상된 tensile fatigue, flex fatigue, axial split(fibrillation)의 형태로 나타났다. 또한 오랜 시간 물속에서 팽윤되어 있던 견섬유의 fibrillation은 인장력이 원인이 아닌 자연적인 침수로 인한 팽윤과 물리적인 힘의 작용이 원인이 된다는 점에서 Morton and Hearle(2008)의 유형분석과 차이가 있다.

후속연구

본 연구를 통하여 견섬유의 퇴화를 잘 이해하고 이를 바탕으로 출토유물의 보존처리 및 보수 시 세탁, 손질등 유물에 가급적 손상을 최소화 할 수 있는 개선된 방법을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.
손상의 흔적이 보이지 않는 비교적 건강한 상태의 유물이라 할지라도 내부상태는 위의 연구결과와 같이 이미 구조적으로 많은 손상이 진행된 상태이기 때문에 유물조사 과정, 보존처리, 보수, 전시 및 보관 등 유물에 손상을 줄 수 있는 여러 가지 작업을 진행할 때 각별한 주의를 환기시키고, 이러한 작업을 통해 소중한 문화유산을 후대에 오랫동안 남겨주는 데에 기여할 수 있기를 기대한다.
이처럼 출토시기도 다르고, 출토 당시의 유물상태 및 보관상태도 상이한 조건의 견섬유들을 조사함으로써 다양한 형태의 손상 형태를 관찰할 수 있을 것으로 기대 하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	brittle fracture는 어떤 형태인가?	1]에서와 같이 7가지 손상 형태로 세분화된다. 세분화된 형태 중에서 brittle fracture는 섬유가 딱딱해지면서 횡단면으로 손상이 전파되어 잘려나가는 형태이다(type 1, 5). 이와 유사한 손상 형태가 신내동과 사천시 출토유물에서도 나타났으며, 섬유의 축에 수직 방향으로 미세한 크랙(transverse crack)이 다수 발견되었다.
	유물에서 가장 많이 나타나는 손상 유형은 무엇인가?	모든 유물에서 가장 많이 나타나는 손상 유형은 세섬유화(fibrillation)이다. 세섬유화는 물에 팽윤된 섬유에 물리적인 힘이 주어졌을 때 피브릴이 벗겨져 나오는 것이다(Nemec, 1994).
	신내동 유물이 젖은 채로 냉장고에서 보관된 사실을 통해 짐작할 수 있는 것은?	신내동 유물은 출토 이후에 즉시 보존처리한 것이 아니며, 다른 두 곳의 유물과는 달리 젖은 채로 수개월간 냉장고에서 보관되었던 유물이다. 따라서 이미 관내에서 미생물의 침해로 인해 피해를 입기 시작했던 섬유들이 출토 후 산소가 풍부한 지상환경에서 젖은 상태로 냉장보관되었던 수개월 동안 활발해진 미생물의 활동으로 피해가 가중되었으리라는 것을 짐작할 수 있다. [Fig.

참고문헌 (8)

Ahn, C. S. (1998). Analysis of morphological degradation examined on bast fibers of archaeological textiles. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 22(6), 679-690.
Bae, S. W., & Lee, M. S. (1999). A study on the scientific conservation of buried-fabrics form old tombs. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 23(7), 987-997.
Bresee, R. R., & Goodyear, G. E. (1986). Fractography of historic silk fibers. In M. J. Comstock (Series Ed.) & H. L. Neeldles, S. H. Zeronian (Vol. Ed.), Advanced in chemistry series: Vol. 212 Historic textile and paper material (pp. 95-109). Washington DC: ACS.
Lee, M. S., Park, M. J., Bae, S. W., & Lee, Y. H. (1999). Analysis of buried-fabrics from the tomb of Kim Heumjo by physical, chemical and biological method. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 23(6), 809-819.
Lee, M. S., Hong, M. K., Kim, E. K., & Bae, S. W. (2001). Effect of storage conditions on the color and the mechanical properties of fabrics dyed with natural dyes. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 25(3), 617-628.
Morton, W. E., & Hearle, W. S. (2008). Physical properties of textile fibres (4th ed.). Cambridge: Woodhead Publishing Limited.
Nemec, H. (1994). Fibrillation of cellulosic materials - Can previous literature offer a solution? Lenzinger Berichte, 9/94, 69-72.
Timar-Balazsy, A., & Eastop, D. (1998). Chemical principles of textile conservation. Oxford: Burrerworth-Heinemann.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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