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문제 정의
- 적산조도(lux·h)는 조도에 시간을 곱한 값으로 문화재가 받는 열화 정도를 나타낼 수 있는 값이다[5]. 본 논문에서는 적산조도와 색온도를 중점으로 조명이 문화재에 미치는 영향에 대하여 실험하고자 한다. 색온도는 빛의 색감을 온도로 나타낸 것으로 표준물체(흑체)가 방출하는 광색과 그 때의 절대온도에 의한 빛의 색을 표현한 것으로 단위는 절대온도 K이다[6].
제안 방법
- 이번 실험에서는 LED 조명의 색온도를 시각적으로 따뜻한 빛(2800K)과 차가운 빛(5500K), 그리고 중간값(4100K) 세 종류로 나누어 회당 54,000lux·h 적산조도를 10회 반복하여 540,000lux·h 동안의 색온도에 따른 빛의 차이에 따라 변색이 진행되는 방향과 속도를 확인하였다. 또한 도자기와 서화문화재의 색온도에 따른 가시적 색상의 변화를 촬영하여 색온도가 색상에 미치는 효과를 확인하였다.
- 본 실험에서는 국립중앙박물관에서 적용하고 있는 적산조도를 기준으로 그동안 실험에서 견뢰도가 약한 황벽 염색의 노란색과 소목 염색의 붉은색 그리고 비교적 견뢰도가 좋은 쪽으로 염색한 파란색 비단을 대상으로 LED(광원: L1000 BC X Metz)의 적산조도에 의한 변색 실험을 실시하였다. 실험을 위하여 시간당 10,000lux 이상의 빛을 사용하여 조명하였으며 1회 실험 시 적산조도를 54,000lux·h(국립중앙박물관 서화 및 직물의 1년 적산조도 기준, 표1)로 10회 반복 실험하였다.
- 실험 공간의 온도는 24~26℃, 습도는 50~60%이며, 실험 전 시편의 표면 온도는 24~25℃, 실험 종료 직전의 표면 온도는 27~28℃를 유지하였다. 시편의 변색 정도의 측정은 색차계를 사용하였으며, 측정된 L* a* b* 값을 바탕으로 색차를 계산하였다.
- 실험을 위하여 시간당 10,000lux 이상의 빛을 사용하여 조명하였으며 1회 실험 시 적산조도를 54,000lux·h(국립중앙박물관 서화 및 직물의 1년 적산조도 기준, 표1)로 10회 반복 실험하였다.
- 이번 실험에서는 LED 조명의 색온도를 시각적으로 따뜻한 빛(2800K)과 차가운 빛(5500K), 그리고 중간값(4100K) 세 종류로 나누어 회당 54,000lux·h 적산조도를 10회 반복하여 540,000lux·h 동안의 색온도에 따른 빛의 차이에 따라 변색이 진행되는 방향과 속도를 확인하였다.
대상 데이터
- 실험을 위하여 시간당 10,000lux 이상의 빛을 사용하여 조명하였으며 1회 실험 시 적산조도를 54,000lux·h(국립중앙박물관 서화 및 직물의 1년 적산조도 기준, 표1)로 10회 반복 실험하였다. LED 실험에 사용된 LED의 경우 평면 조명이며, LED 소자 60개가 한 면에 설치된 조명으로 보다 더 정확한 실험을 위해 조명과 시편이 평행이 되도록 설치하였다. 실험 공간의 온도는 24~26℃, 습도는 50~60%이며, 실험 전 시편의 표면 온도는 24~25℃, 실험 종료 직전의 표면 온도는 27~28℃를 유지하였다.
- b값의 감소로 보아 약간 녹색 부분으로 변색이 진행된 것이 확인된다. 황벽은 견뢰도가 매우 낮은 염료로 이번 실험에서는 LED 변색 속도를 확인하기 위해 선정하였다. 특히 1차 실험에서 매우 급격한 변화를 보였으며 그 후에도 꾸준히 변색이 진행되는 것을 확인하였다.
성능/효과
- 노출 전·후 변색을 X축으로 하여 열화 진행 속도를 보면 조명이 전구색에서 주광색으로 갈수록 즉, 색온도가 높아질수록 열화 진행 속도에 큰 차이가 발생하였다.
- 특히 도7의 5500K 광원처럼 블루스파이크의 스펙트럼이 높다는 것은 그만큼 광원에 푸른색 부분이 많이 함유되어 있다는 것을 의미한다. 도6의 2800K 광원의 분광분포 스펙트럼에서 보면 파란색 부분의 블루스파이크 피크가 5500K 광원의 절반 이하로 확인되었다. 본 실험에서 사용한 LED 광원의 경우 색온도가 높아질수록 이 부분의 스펙트럼이 커지기 때문에 이와 비례하여 변색이 발생하는 것으로 생각된다.
- 이번 실험은 가속화 실험으로 일반적인 박물관 조명환경에서는 본 실험보다 적은 변색이 발생할 수 있으나 견뢰도가 낮은 염색 직물의 경우 LED 조명에서도 상당히 많은 변색이 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 2800K보다는 5500K 색온도의 조명에서 변색이 더욱 심화 되는 것이 확인되었다.
- 모든 시편은 1차 적산조도 54,000lux·h으로 조명했을 때 가장 급격하게 변색이 나타났다.
- 그러나 자외선이 없다고 해도 가시광선에서만 나오는 조도로도 변색이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이번 실험은 가속화 실험으로 일반적인 박물관 조명환경에서는 본 실험보다 적은 변색이 발생할 수 있으나 견뢰도가 낮은 염색 직물의 경우 LED 조명에서도 상당히 많은 변색이 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 2800K보다는 5500K 색온도의 조명에서 변색이 더욱 심화 되는 것이 확인되었다.
- 모든 시편은 1차 적산조도 54,000lux·h으로 조명했을 때 가장 급격하게 변색이 나타났다. 적산조도가 누적될수록 변색은 계속 진행되었으며, 변색의 강도는 약해지는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 같은 조명에서는 색온도가 높아질수록 변색이 더 많이 진행됨을 알 수 있었다.
- 황벽은 견뢰도가 매우 낮은 염료로 이번 실험에서는 LED 변색 속도를 확인하기 위해 선정하였다. 특히 1차 실험에서 매우 급격한 변화를 보였으며 그 후에도 꾸준히 변색이 진행되는 것을 확인하였다.
후속연구
- 기존 박물관에서 사용하던 할로겐이나 형광등 등은 오랜 기술 개발을 통하여 안정하게 생산된 제품이다. 그러나 LED 조명의 경우 새로운 기술이 적극적으로 도입되어 매년 새로운 상품이 개발되고 있으며, 앞으로의 조명들도 기존 조명에 비해 빠른 발전 속도를 가질 것으로 기대된다.
- 문화재를 정확하게 보여 주기 위해서는 정오의 태양광에 가까운 표준광원을 사용하는 것이 가장 정확하게 관람하는 전시라고 생각할 수도 있으나, 현재의 LED 조명 기술에서는 태양광에 가까운 색온도일수록 변색에 영향을 줄 수 있는 블루스파이크가 많이 발생하는 광원이 될 확률이 매우 높다. 따라서 전시 조명시 조도뿐 아니라 색온도나 연색성 및 분광분포 스펙트럼도 같이 확인하여 같은 조도와 색온도라 하더라도 어떤 부분에서 에너지가 높은 광원인지를 미리 확인한다면 그만큼 조명으로 인한 문화재 변색을 줄일 수 있을 것이다. 앞으로도 다양한 LED 광원에 대한 문화재 변색 연구가 축적된다면 LED에서 발생할 수 있는 변색의 조건과 원인을 명확하게 구명할 수 있을 것이다.
- 앞으로 박물관에는 LED 조명뿐 아니라 새로운 많은 조명이 기술의 발달에 따라 도입될 것이다. 기존 박물관에서 사용하던 할로겐이나 형광등 등은 오랜 기술 개발을 통하여 안정하게 생산된 제품이다.
- 따라서 전시 조명시 조도뿐 아니라 색온도나 연색성 및 분광분포 스펙트럼도 같이 확인하여 같은 조도와 색온도라 하더라도 어떤 부분에서 에너지가 높은 광원인지를 미리 확인한다면 그만큼 조명으로 인한 문화재 변색을 줄일 수 있을 것이다. 앞으로도 다양한 LED 광원에 대한 문화재 변색 연구가 축적된다면 LED에서 발생할 수 있는 변색의 조건과 원인을 명확하게 구명할 수 있을 것이다. 이를 토대로 앞으로 조도나 색온도와 더불어 다양한 전시 조명에 대한 새로운 기준이 마련될 수 있을 것이다.
- 27의 변색을 보였다(도3). 이러한 수치는 거의 변색이 일어나지 않은 것으로 판단되며, 앞으로 LED에 대한 변색을 확인하기 위해서는 더 많은 적산조도가 필요할 것으로 보인다.
- 앞으로도 다양한 LED 광원에 대한 문화재 변색 연구가 축적된다면 LED에서 발생할 수 있는 변색의 조건과 원인을 명확하게 구명할 수 있을 것이다. 이를 토대로 앞으로 조도나 색온도와 더불어 다양한 전시 조명에 대한 새로운 기준이 마련될 수 있을 것이다.
- 최근 조명과 관련된 색채 연구가 활발히 진행되고 있는 가장 큰 이유도 LED 조명의 이러한 특성 때문이다[3, 4]. 하지만 LED는 할로겐램프 등의 기존 조명과 다른 분광분포를 가지기 때문에 전시물의 손상성이나 연색성 또한 다를 수 있으므로 이 점에 대한 검증은 앞으로 지속적으로 이루어져야 할 부분이다.
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