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문제 정의
- 본 연구에서는 실제 보존처리 과정과 동일하게 4종의 봉채를 각각 아교포수된 한지에 도포한 후 채색된 상태를 관찰하고 인공열화시켜 추후 변색되는 양상을 예측하고자 하였다.
- 본고에서는 봉채의 채색 양상을 관찰하고 인공열화를 통해 추후 색이 변화하는 상태를 예측하고자 하였다.
제안 방법
- 6점의 시료에 대한 색상 변화를 색차계(CM-700d, Konica Minolta, JPN)를 사용하여 CIE Lab 색공간에 따른 L* a* b*값을 5회 측정하여 평균값을 구한 후, 다음의 공식을 이용하여 열화 전 시료와 144시간 열화 후 시료의 ΔE값(KS A 0063)을 계산하였다.
- 추가로 에너지 분산형 분광 분석(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)(X-MAXN, Oxford, GBR)을 통해 봉채 안료의 성분을 분석하였다. 그리고 봉채의 정확한 화합물을 확인하기 위해서 다목적고분해능 X-선회절기(X-ray diffractometer, XRD)(Empyrean, PANanlytical, NLD)를 이용하여 X선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석을 실시하였으며, 일부 안료의 분석을 위하여 라만분광분석기(XperRam F2.8, NanoBase, KOR)로 스펙트럼을 분석하였다.
- 실험에 사용된 신현세 한지와 대조군 한지 시료(Table 3)에 대하여 냉온추출법(KS M ISO 6588-1)으로 pH(LAQUA pH/ION METER F-72, Horiba, JPN)를 측정하였다. 그리고 추출된 용액에 대하여 이온크로마토그래피 분석(Dionex ICS-3000, ThermoFisher, USA)을 실시하여 한지의 성분을 추정하였다.
- 그리고 연지와 본람의 발색 화합물은 구체적으로 확인되지 않았지만, 대자의 경우 침철석(Goethite, FeO(OH))이 검출되어 산화철 광물을 발색 화합물로 이용함을 확인할 수 있었다(Figure 10). 등황은 XRD 분석 결과 특정한 화합물이 발견되지 않아 추가적으로 라만분광분석을 실시하였다. 그 결과 1593 cm-1의 특징적인 라만 스펙트럼 피크가 관찰되었는데(Figure 11), 이는 기존 연구에서 규명된 등황의 라만 스펙트럼과 일치한다(Lee, 2015).
- 배접된 한지에 아교포수를 실시하고 본람, 등황, 연지, 대자의 봉채를 채색하였으며, 대조군으로 아교포수된 한지와 아무런 처리도 하지 않은 한지를 준비하였다. 6종 시료의 가장자리를 5 cm 이상 잘라낸 후 각각 14.
- 시료의 채색층을 확인하기 위하여 단면을 관찰하였으며, 실체현미경(DG-3, Scalar, JPN) 및 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)(JSM-IT300, Jeol, JPN)을 사용하여 육안으로 관찰이 어려운 시료의 표면 상태를 관찰하였다. 추가로 에너지 분산형 분광 분석(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)(X-MAXN, Oxford, GBR)을 통해 봉채 안료의 성분을 분석하였다.
- 열화는 건열, 습열, 자외선을 적용하였으며, 각각 24시간 간격으로 총 144시간 열화시켜 시료의 색상 변화를 관찰하였다. 건열열화는 항온건조기(OF-22GF, Jeio Tech, KOR), 습열열화는 항온항습조(TH-PE-100, Jeio Tech, KOR), 자외선열화는 노화시험기(UV-2000, Atlas, USA)를 이용하였다(Table 2).
- 일반적으로 ΔE가 2∼3 이상에서는 색상이 다르다고 평가되며(Oh, 2007), 본 고에서는 육안상으로 명확한 색상 차이가 감지되는 3(Appreciable) 이상의 값을 기준으로 정리하였다.
- 시료의 채색층을 확인하기 위하여 단면을 관찰하였으며, 실체현미경(DG-3, Scalar, JPN) 및 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)(JSM-IT300, Jeol, JPN)을 사용하여 육안으로 관찰이 어려운 시료의 표면 상태를 관찰하였다. 추가로 에너지 분산형 분광 분석(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)(X-MAXN, Oxford, GBR)을 통해 봉채 안료의 성분을 분석하였다. 그리고 봉채의 정확한 화합물을 확인하기 위해서 다목적고분해능 X-선회절기(X-ray diffractometer, XRD)(Empyrean, PANanlytical, NLD)를 이용하여 X선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석을 실시하였으며, 일부 안료의 분석을 위하여 라만분광분석기(XperRam F2.
대상 데이터
- 6종 시료의 가장자리를 5 cm 이상 잘라낸 후 각각 14.5 × 6.5 cm 크기의 시편으로 재단하였다(Figure 2).
- 열화는 건열, 습열, 자외선을 적용하였으며, 각각 24시간 간격으로 총 144시간 열화시켜 시료의 색상 변화를 관찰하였다. 건열열화는 항온건조기(OF-22GF, Jeio Tech, KOR), 습열열화는 항온항습조(TH-PE-100, Jeio Tech, KOR), 자외선열화는 노화시험기(UV-2000, Atlas, USA)를 이용하였다(Table 2).
- 시중에 시판되는 봉채의 종류는 길상(棒絵具, 吉祥, JPN), 봉황(棒彩, 鳳凰, JPN), 여우표(棒絵具, 上羽絵惣, JPN) 등이 있다(Eom, 2017). 본고에서는 이들 중 봉황사(社)의 본람, 연지, 대자를 사용하였으며, 등황은 시판되는 필관등황(筆管藤黃)을 사용하였다(Figure 1).
- 실험에 쓰인 한지는 보존처리용으로 제작된 신현세 전통 한지를 사용하였다(Table 1).
이론/모형
- 색차의 비교를 위하여 미국국립표준국에서 제시한 색차 단위 수치와 감각적 표현과의 관계를 참고하였으며 그에 따른 용어를 정리하였다(Table 7). 또한 각각의 열화 방법에 따른 시료의 색차 측정 결과와 ΔE값을 정리하였다(Table 8, 9, 10).
- 실험에 사용된 신현세 한지와 대조군 한지 시료(Table 3)에 대하여 냉온추출법(KS M ISO 6588-1)으로 pH(LAQUA pH/ION METER F-72, Horiba, JPN)를 측정하였다. 그리고 추출된 용액에 대하여 이온크로마토그래피 분석(Dionex ICS-3000, ThermoFisher, USA)을 실시하여 한지의 성분을 추정하였다.
성능/효과
- 각각의 봉채 안료를 채색한 시료를 인공열화 시킨 결과, 건열열화에서는 두드러지는 색상 변화가 나타나지 않았고 습열열화에서 등황이 붉게 변색하는 결과를 보였다. 자외선열화의 경우 등황과 연지에서 퇴색 현상이 일어났으며, 특히 등황의 경우 퇴색의 정도가 크게 나타났다.
- 공시 안료인 봉채에 대한 구체적인 화합물 분석을 위하여 XRD 분석을 실시한 결과 본람과 연지, 대자에서 검출되었던 Ca, Si, Al 성분은 각각 석영(Quartz, SiO2)과 방해석(Calcite, CaCO3), 납석(Pyrophylite, Al2O3⋅4SiO2⋅H2O)임이 확인되었다.
- 봉채의 실체현미경과 SEM-EDS 분석 결과 본람 ⋅ 연지 ⋅ 대자는 미세한 입자 형태로 한지 표면에 도포되는 채색 양상을 나타내었으며, EDS 분석 결과 Ca, Si, Al이 검출되 었다. 구체적인 화합물을 확인하기 위하여 실시한 XRD 분석 결과 석영, 방해석, 납석이 공통적으로 검출되어 이들을 체질 안료로 사용했음을 추정할 수 있었다. 본람과 연지는 특정한 발색 화합물이 검출되지 않았지만, 대자의경우 침철석이 검출되어 산화철 광물을 혼합하여 제조하였음이 확인되었다.
- 관찰 결과 아교포수된 시료들의 단면은 포수되지 않은 시료에 비하여 좀 더 매끄럽게 정리된 표면 양상을 보였다(Figure 3). 그리고 채색된 시료들이 모두 한지 바탕색이 보이지 않을 정도로 뚜렷한 색상(Figure 4)을 보이는 반면 단면에서 채색층이거의 식별되지 않아(Figure 3) 봉채의 뛰어난 피복력을 확인할 수 있었다. 그리고 채색 시편의 현미경과 SEM 이미지에서 닥섬유 사이의 공극을 막고 있는 아교포수층이 확인되었으며, 이러한 표면상태 위에 안료가 채색된 형태를 보였다(Figure 4, 5).
- 반면 등황은 입자가 아닌 피막 형태의 채색 양상을 보였고, XRD 분석에서 화합물이 검출되지 않았다. 등황의 라만분광분석 결과 특정 피크가 선행연구와 일치하여 현재 시판되는 필관등황은 인공적인 제조 과정을 거치지 않은 유기안료임을 추정할 수 있었다.
- 따라서 시판되는 필관등황은 인공적인 제조화 과정을 거치지 않은 유기안료로 추정된다. 반면 대자의 경우 체질 성분과 발색 화합물이 모두 무기물인 무기안료로 확인되었으며 본람과 연지의 체질 성분은 무기물로, 발색 화합물은 유기물로 추정된다.
- 봉채의 실체현미경과 SEM-EDS 분석 결과 본람 ⋅ 연지 ⋅ 대자는 미세한 입자 형태로 한지 표면에 도포되는 채색 양상을 나타내었으며, EDS 분석 결과 Ca, Si, Al이 검출되 었다.
- 14의 ΔE값이 측정되었다. 세부적으로 L*값과 a*값이 각각 1.23, 2.49 증가하였고 b*값이 23.98 감소하였다. 이는 황색이 큰 폭으로 감소했음을 의미하며, 육안상으로도 한지의 재색이 드러날 만큼 등황이 퇴색되었음을 확인할 수 있다(Figure 15).
- 실험에 사용된 신현세 한지와 대조군 한지 시료의 pH 측정 결과 문경 한지를 제외한 모든 시료가 평균 8을 초과하는 약알칼리성를 나타냈다. 추출된 용액에 대한 IC 분석 결과 신현세 한지의 나트륨 농도가 다른 한지에 비하여 약 8배 가량 많이 검출되었다(Table 11).
- 연지의 자외선열화 결과 Much에 해당하는 9.82의 ΔE값을 보였으며 L*값이 4.25 증가하고 a*값이 8.83 감소하였으며 b*값은 0.68 증가하였다.
- 자외선열화에서 연지와 등황은 약 24시간부터 약간의 퇴색을 보이기 시작하였으며, 특히 등황은 약 72시간 만에 완전히 퇴색되는 경향을 보였다. 24시간 동안 조사된 UVA-340의 300∼400 nm 사이의 자외선 노출 총량은 약 3.
- 각각의 봉채 안료를 채색한 시료를 인공열화 시킨 결과, 건열열화에서는 두드러지는 색상 변화가 나타나지 않았고 습열열화에서 등황이 붉게 변색하는 결과를 보였다. 자외선열화의 경우 등황과 연지에서 퇴색 현상이 일어났으며, 특히 등황의 경우 퇴색의 정도가 크게 나타났다.
- 실험에 사용된 신현세 한지와 대조군 한지 시료의 pH 측정 결과 문경 한지를 제외한 모든 시료가 평균 8을 초과하는 약알칼리성를 나타냈다. 추출된 용액에 대한 IC 분석 결과 신현세 한지의 나트륨 농도가 다른 한지에 비하여 약 8배 가량 많이 검출되었다(Table 11). 일반적으로 등황은 알칼리가 첨가될 경우 주황색으로 색상이 현저하게 변화된다(Elisabeth, 1997).
후속연구
- 실제 안료의 변색과 퇴색은 복합적인 요인에 의해 일어나기 때문에 3종의 열화 방법에 의한 실험은 각각의 요인에 의한 단편적인 결과만을 보여주며 완벽한 변색 결과를 예측하긴 어렵다. 그러나 이러한 결과는 보존처리가 완료된 유물에 대한 적절한 보존환경 조성의 중요성을 상기시켜 주며, 관련 연구 데이터가 축적되면 추후 보채용 안료를 선택하거나 활용하는데 기준을 마련할 수 있을 것이다.
- 보존처리 당시 유물에 어울리는 색상으로 보채를 완료하였어도 추후 부적절한 보존 환경 또는 자연적인 노화에 따라서 결국 색상이 변하게 될 것이다. 따라서 보채에 쓰이는 안료의 노화 양상에 따른 색상 및 상태 변화의 예측이 가능하다면 보채의 방향을 설정하는데 도움이 될 것이다.
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