야외 금속 조각 작품 표면 보존용 액상형 wax의 제조 및 적용성 연구

투고일_2020.10.10 심사기간_2020.11.01-14 게재확정일_2020.12.11

야외 금속 조각 작품 표면 보존용 액상형 wax의 제조 및 적용성 연구

A Study on the Manufacturing and Applicability of Liquid Wax for Surface Preservation of Outdoor Metal Sculpture Works

오승준, 한서대학교 문화재보존과학연구센터 / 위광철(교신저자), 한서대학교 문화재보존학과

Oh, Seung Jun_The Research center of Conservation Science for Cultural Heritage, Hanseo University / Wi, Koang Chul(Corresponding author)_Department of Cuitural Heritage Conservation, Hanseo University

차례 1. 서론

2. 재료 및 방법

2.1. 액상형 wax 배합 재료 2.2. 액상형 wax 제조 방법 2.3. 비교 대상 기존 wax 2.4. 시편 제작

2.5. 물성 실험

3. 결과 및 고찰 3.1. 액상형 wax 3.2. 물성 실험

4. 결론

References

야외 금속 조각 작품 표면 보존용 액상형 wax의 제조 및 적용성 연구

A Study on the Manufacturing and Applicability of Liquid Wax for Surface Preservation of Outdoor Metal Sculpture Works

오승준, 한서대학교 문화재보존과학연구센터 / 위광철(교신저자), 한서대학교 문화재보존학과

Oh, Seung Jun_The Research center of Conservation Science for Cultural Heritage, Hanseo University / Wi, Koang Chul(Corresponding author)_Department of Cuitural Heritage Conservation, Hanseo University

요약

중심어 야외 조각 보존 금속 조각 작품 보존 보존용 재료 wax 코팅 액상형 wax

야외 조각 공원 설치 작품 및 환경 조형물은 대기환경오염물과 자외선, 생물학적 피해 등으로 인해 손 상되고 작품 본래의 형상이 변형되어 작가의 의도와 다른 전달력과 왜곡된 미적 정보를 전달하고 있 다. 이를 방지하기 위해 미술사적 과학적 보존처리가 이루어지고 있으며, 이중 금속 재질의 야외 조각 작품 보존 시 작품의 표면 보존을 위해 wax 코팅이 이루어지고 있다. wax는 코팅 후 작품이 왜곡되어 보이지 않으며 가역성이 있어 보존 재료로서 사용되어지고 있는 반면에 대기오염물질과 산성비, 염수, 먼지 등에 의해 노화가 진행되고 이는 코팅력, 내구성, 내열성, 차단성, 황변성 등이 저하되는 현상과 이로 인해 처리 후 지속적인 관리와 주기적인 재처리가 필요하다. 이에 본 연구에서는 현재 야외 금속 조각 작품 표면 보존용 재료인 3종의 wax보다 성능이 개선된 wax를 제조하여 염수분무, 자외선 열화, 접촉각 등의 물성 실험으로 적용 가능성에 대해 판단해보고자 하였다. 연구결과 기존에 사용되어 온 3 종의 wax(C, O, Q-wax) 보다 수분 및 습기에 대한 차단성과 지속성, 자외선으로부터의 내구성이 증 진된 wax를 제조하였으며, 제조된 L-wax는 대기오염물질 등으로부터 2배 이상의 차단성과 코팅 지 속력을 나타내었으며, 자외선 차단 효과는 약 6～30배 이상 증진되어 wax의 노화 방지에 우수한 효 과가 있다고 판단된다. 또한 기존 wax의 코팅방법인 Deep 코팅 방법이 아닌 분무법으로 사용이 가능 하도록 제조하여 작업의 편리성을 확보하고, 분사를 통한 세밀한 부분까지의 코팅이 보다 수월하게 이 루어져 작업성이 개선될 수 있다고 판단되며, 코팅 시 열을 가하지 않고 저독성 용제를 사용한 재료로 서 인체의 안전성, 화재로부터의 안정성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다. 이러한 결론을 기반으로 추가적인 연구가 이루어진다면 작품 본래의 형태, 재질, 정보력, 전달력, 전시효과, 재처리로 인한 작 품의 피로도 증가 등을 예방할 수 있을 것으로 판단된다.

ABSTRACT

Keyword

preservation of outdoor sculptures

preservation of metal sculpture works materials for

preservation wax coating liquid wax

Outdoor sculpture park installation works and environmental sculptures are damaged by air pollutants, ultraviolet rays, biological damage, etc., and the original shape of the work is transformed, conveying a different transmission power and distorted aesthetic information from the artist's intention. In order to prevent this, art history and scientific preservation treatment is performed, and wax coating is applied to the outdoor sculptures made of double metal to preserve the surface of the work. Wax is used as a preservation material as it does not distort the work after coating and has reversibility, whereas aging progresses by air pollutants, acid rain, salt water and dust, causing deterioration of coating power, durability, thermostability, interrupting performance, so continuous management and periodic reprocessing are required.

Thus, this study tried to determine the applicability of waxes with improved performance than three types of waxes used for preserving the surface of outdoor metal sculptures, by experimenting with properties such as salt spray, UV degradation, and contact angle. Results show that a wax with improved barrier properties against water and moisture, and durability against UV rays than previous ones (C, O, Q-wax) was manufactured, and L-wax showed more than twice the barrier properties and coating power, and UV blocking effect was improved by about 6-30 times with excellent effect in preventing aging of wax. Workability can also be improved by making it possible to use the spray method instead of the existing deep coating method, securing convenience of work with easier coating to the detailed parts through spraying.

As a material using a low-toxic solvent without applying heat during coating, it can secure human safety from fire. If additional research is conducted based on this conclusion, the original form, material, information power, transmission power, exhibition effect, and increased fatigue of the work due to reprocessing can be prevented.

1. 서론

미술작품 보존은 작가의 창작물로 탄생한 미술품이 작품의 특성과 작가의 전달 의도에 맞는 공간에 전시되어진 후 자연적 또는 인위적 노화 및 열화 등에 의해 손상되었을 경우 과학적인 방법과 미술사적 정보를 바탕으로 작품의 수명을 연장하고 본래의 형상과 전달력을 회복시키 는 과정이다. 이러한 보존 과정은 미술작품 제작에 사용되어진 재료의 노화, 부식, 열화, 변형 등을 원천적으로 차단할 수는 없지만 재료학적 연구와 자연과학적 보존기술을 기반으로 한 예방적 보존이 가능하다(Kwon et al., 2017).

현대미술 작품은 연필, 물감 · 목탄 · 먹 등의 재료를 사용하는 회화, 돌 · 나무 · 금속 · 흙과 같은 재료로 만들어지는 조각, 영화 · 사진 · 비디오 · 컴퓨터 등의 미디어 재료와 기술이 적용되는 미 디어아트 등 다양한 형식에 따라 수많은 재료와 기법으로 만들어지고 있다(Sim, S., 2003).

이중에서 조각 작품의 재료로는 금속류(강철 · 청동 · 황동 · 알루미늄 · 스테인레스 등)와 석재 류(화강암 · 대리암 등), 세라믹류(도기 · 자기 · 타일 · 유리 등)와 같은 단일재료에서부터 이러 한 재료를 혼합하여 사용하는 복합재료와 석유화학공업의 발달로 인해 개발된 합성수지류 (Polycarbonate, PVC, FRP 등)가 다양하게 혼용되어 사용되고 있다(Kim, J., 2010).

이러한 재료를 사용해 제작된 조각 작품 중 조각공원 설치 작품 또는 환경조형물 등과 같이 야외에 설치된 작품의 노화 및 손상원인으로는 온 · 습도 변화, 자외선, 환경 오염물, 생물학적 피해, 자연재해, 침식성 바람, 산성비 및 낙서, 잘못된 보존처리 등이 있다(Considine et al., 2010). 특히 철제, 동합금제로 제작된 조각 작품은 산업화 및 도시화로 인해 심해지는 대기오 염과 이로 인한 산성비, 산성안개, 대기오염물질 등에 의해 표면층의 손상을 가속화 시키고 있다(Huh, W., 2009). 야외 청동 조각 작품은 화석 연료에 의해 발생되는 대기오염물질이 비 또는 습기 등과 복합적으로 작용해 부식이 진행되고, 작품 표면이 얼룩으로 인해 오염되어진다

<Figure 1~3>. 철제 조각 작품은 붉은 계열의 부식화합물이 발생되고 이러한 과정이 반복적 이고 집중적으로 진행되어 구조적인 문제를 발생시키기도 하여 작품뿐만 아닌 관람자의 안전 을 위협하기도 한다(Kwon et al., 2016).

<Figure 1> Bronze Work(Title:

Memory, Sculptor: Kim Mu-Gi, Year of Production : 2004)

<Figure 2> Occurrence of Corrosion on the Inner Surface of Bronze Work

<Figure 3> Spots and Stains on the Outer Surface of Bronze Work

이렇게 외부 환경에 의해 손상이 일어난 금속 조각 작품은 과학적인 재료와 방법을 통해 보존처 리가 이루어지고 있다. 금속 조각 작품 중 철제 작품은 클리닝 → 구조 보강 및 복원 → 도장 및 표면처리 → wax 코팅의 순으로 보존처리가 이루어지고(Yang, S., 2014), 동합금제 작품은 클리닝 → 구조 보강 및 복원 → 파티네이션 및 도장 → wax 코팅의 순으로 처리가 이루어진다.

이는 철제 및 동합금제 작품의 기본적인 보존처리 과정이며, 작품의 손상 상태 및 복합 재료일 경우에 따라서는 보존처리 과정도 다르게 진행될 수 있다.

보존처리 과정 중 wax 코팅 처리는 붓이나 솔을 이용하여 wax를 도포하거나 열을 가해 내부로 침투시킨 후 면천 등을 이용하여 wax를 정착시키고 균일한 광택처리가 이루어질 수 있도록 표면정리로 마무리된다. wax 코팅은 철제 및 동합금제 조각 작품을 외부 부식인자 및 이물질, 조류 배설물 등으로부터 보호하고 이를 통해 작품을 보호하고 수명을 연장하기 위해 이루어지 고 있다(Oh S., & Wi K., 2017a). 현재 국내에서 사용되고 있는 wax는 Renaissance

wax(Picreator Enterprises Ltd, United Kingdom), Butcher’s wax(The Butcher Company, America), Micro-crystalline wax(Dongnamyuhwa, Korea), HAC-5 wax(혼합 wax), Quake wax(Conservation Materials Limited, America), Conservation wax(Conservation Materials Limited, America), Outdoor Sculpture wax(Conservation Materials Limited, America) 등이 있다.

보존용 wax로 사용되고 있는 약 7종의 wax는 도포 후 얇은 피막을 형성해 작품의 이질감을 최소화할 수 있고 수분 및 부식인자, 대기오염물질 등의 차단성을 가지고 있으며, 재처리 시 wax의 제거가 가능한 가역성 재료이기 때문에 야외 조각 작품 및 근대 문화재 등의 보존처리에 사용되어지고 있다<Figure 4, 6>. 그러나 얇은 피막의 형성은 차단성이 낮아 반복적이 코팅이 이루어지기도 하고, 이로 인한 광택도 및 색감의 변화로 이질감이 발생할 수 있다. 또한 자외선 에 의한 열화 또는 대기오염물질 등에 의해 코팅된 wax가 노화현상이 발생해 갈라짐과 분말화 및 백화 현상, 표면 얼룩 등이 발생되는 단점을 가지고 있다<Figure 5, 7, 8>.

<Figure 6> Steam Locomotive Funnel in Gyeongui Line Jangdan Station (2017)

<Figure 7> Stains and Efflorescence of Wax

<Figure 8> Discoloration and Aging of Wax

이와 같은 사용상의 단점 이외에 현재 국내에서 야외 조각 작품 보존용으로 사용되어지고 있는 대부분의 wax가 국외 제품이거나 다른 용도로 사용되어지고 있는 wax를 적용하고 있는 실정 이다(Oh S., & Wi K., 2017b). 실제 국외 박물관에서 보존용 wax로 개발되어 적용하고 있는 wax도 있으나, 이 또한 국외 조각 작품과 야외 환경에 최적화된 재료로서 우리나라의 야외 환경 및 조각 작품에 최적화된 wax는 전무해 이를 개선하기 위한 연구 개발이 필요하다.

이에 본 연구에서는 기존에 사용되어온 Quake wax(이하 Q-wax), Conservation wax(이하 C-wax), Outdoor Sculpture wax(이하 O-wax) 3종에 대한 물성실험을 진행하여 재료의 장·

단점을 비교, 분석해보고자 하였으며, 기존 wax 보다 물성이 상회하고, 고체 및 크림 성상의 기존 wax보다 사용성을 증진시킬 수 있는 액상형 wax를 제조해 열화 실험과 염수분무시험의 신뢰성 평가를 기반으로 한 적용 및 대체 가능성을 판단해보고자 한다.

2. 재료 및 방법

2.1. 액상형 wax 배합 재료

액상형 wax의 제조를 위한 재료는 유연성과 접착성을 증가시킬 수 있는 Micro Wax(동남유화, Korea)와 내산성과 내염분성을 증진시키기 위해 내열성 도료나 내마모성 도료에 주로 사용되 는 Polyethylene Wax(동남유화, Korea)를 이용하였다. 또한 채질과 끈적임 방지제로 Paraffin Wax(동남유화, Korea)를 첨가하였으며, 일반 solvent의 유해성을 최소화하고 wax와의 용해 성을 확보할 수 있는 Non-Toxic Solvent(Chemoxy, U.K)를 적용하였다. 여기에 wax의 장기 간 안정성을 유지하고 물질들이 분리되는 것을 막기 위해 Additives(SC Chem, Korea)를 제조 시 혼합하였으며, 그림 1과 같이 재료 선정 및 예비실험 등의 배합과정을 수차례에 걸쳐 진행한 결과 보존용 액상형 wax가 최종적으로 만들어졌다<Figure 9>.

<Figure 5> Discoloration and Efflorescence on the Surface of the Statue of Patriot Kim Yong-Hwan (2017)

<Figure 4> Condition of the Statue of Patriot Kim Yong-Hwan After Preservation Treatment in 2009

2.2. 액상형 wax 제조 방법

합성은 중온 합성으로 reflux condenser를 장착하 고 50 ~ 60℃에서 Non-Toxic Solvent → Micro Wax → Polyethylene Wax → paraffin Wax 순으 로 용해시킨 후 약 60 분 후에 Additives를 첨가하 고 60분 reflux 하여 제조한다. 제조 후 24시간 안 정화하고 침강유무를 확인하고, 상온에서는 침강 이 되지만 흔들어서 다시 콜로이드 상태가 되면 안 정한 것으로 판단할 수 있다.

2.3. 비교 대상 기존 wax

현재 국내외 야외 금속 조각 작품 보존 시 사용되 어지고 있는 표면 보존용 wax 중 Q-wax, C-wax, O-wax 3종을 선정하였으며, 이에 대한 물성실험을 진행하여 재료의 장·단점을 비교, 분석 하였다<Figure 10>.

2.4. 시편 제작

일반 구조용 압연 강재(KS D 3503)와 주석청 동을 이용해 시편을 제작하였으며, 50 × 50 × 1 ㎜ 크기로 고른 피막이 형성 될 수 있도록

#300, 500, 1000, 1200 순으로 sand paper를 이 용하여 연마하고 표면에 남아있는 유지 성분 및 이물질을 제거하기 위해 Acetone (DAEJUNG, Korea)에 침적하여 10분간 초음파 세척한 후 열풍건조기를 이용해 24시간 건조하였다. wax 코팅은 현재 우리나라 야외 금속 조각 작품 보 존처리 시 일반적으로 사용되어지고 있는 Deep 코팅 방법으로 진행하였으며, 이는 금속

시편 표면에 열을 가해 wax가 금속 내부까지 침투하고 표면을 코팅해주는 방법으로 비교대상 인 3종의 기존 재료에 대해 적용하였고, 제조된 액상형 wax는 열을 가하지 않고 분무법을 통해 도포하였다.

Deep 코팅 방법으로 제작된 시편은 wax는 동량의 무게(2g)를 측정해 도포하여 굳으면 표면을 재 가열해 깨끗한 융 천과 부드러운 솔을 이용해 여러 번 문질러 왁스가 균일하게 코팅될 수 있도록 표면 처리를 해주었으며, 제조된 액상형 wax를 이용한 제작 시편은 도포 후 융 천과 부드러운 솔을 이용해 균일하게 도포될 수 있도록 하였다.

그러나 Deep 코팅 방법으로 제작된 시편의 경우 가열 후 표면 온도가 다르고 이는 도포된 wax 의 녹는 속도 및 점도에 영향을 미칠 수 있으며, 표면 처리 방법 역시 실제 현장에서 적용되고 있는 방법이나 작업자와 재료, 도구 등에 다라 다를 수 있어 이로 인해 발생되는 wax의 도포 양, 광택, 두께 등은 고려하지 않고, 실제 보존처리 현장에서 사용되는 방법으로 wax를 코팅하 여 시편을 제작하였음을 밝혀둔다.

2.5. 물성 실험 2.5.1. 적외선분광분석

소량의 시료로 표면의 비파괴 분석이 가능한 ATR측정법을 사용하여 분석하였으며, 분석은

<Figure 10> Three Types of Existing Wax(A: C-Wax, B:

O-Wax, C: Q-Wax)

<Figure 9> Manufactured Wax Mixing Flow Diagram

각 시료의 가장 바깥 면, 즉 도장의 표면에 대하여 실시하였다. 분석기기는 ThermoFisher SCIENTIFIC사의 Nicolet 6700 장비를 사용하여 4000 ~ 600cm^-1 영역을 범위로 resolution 은 4 cm^-1이며 scan time은 24회이다. 획득한 스펙트럼은 소프트웨어 내 라이브러리를 통하여 그 정보를 검색하였다.

2.5.2. 염수분무실험

염수 분무 실험은 KS D 9502(염수 분무 실험 방법–중성, 아세트산 및 캐스 분무 실험)에 의거 해 진행하였으며, 실험 조건은 5% NaCl 용액(온도 35±2℃, 염수 농도 50±5g/L, pH 6.5∼

7.2)에 12시간 간격으로 5회 분무하고 성상의 변화를 확인하였다.

2.5.3. 자외선 열화 실험

인공 자외선 조사 실험은 FS-40 형광 UV 램프(분광 에너지 분포 313 nm)가 장착된 자외선 조사기(Exposure to Man-made Ultraviolet Light Test Chamber, UV tester, Korea)를 사용 하였으며, ISO 11507(Paints and varnishes - Exposure of Coatings to artificial weathering - Exposure to fluorescent UV lamps and water)에 의거하여 진행하였다. 48시간 노출 후 분광측색계(CM-2600d, Minolta, Japan)를 이용하여 노출 전후의 색도 변화를 측정하였다.

2.5.4. 접촉각 및 박막 두께 측정

코팅된 wax 박막의 표면 성질을 알아보기 위해 접촉각 측정기(P-300Touch, Korea, SEO)를 이용하여 접촉각을 측정하였으며, 박막 두께 측정기(750, AutomationDr.Nix, Germany)를 이 용해 측정은 총 10회로 최대 값과 최소 값을 제외하고 평균 값을 계산하였다.

2.5.5. 광택도 측정

시편의 광택도는 광택측정기(IG-320, Horiba, Japan)를 이용하고 KS L 2405(거울면 광택도 측정 방법)에 준하여 측정하였다. 광택도 측정기기는 항상 유리거울을 기준으로 유리거울의 광택도 기준을 100으로 정하며 측정조건은 주사광원 LED(파장 : 880 nm)로 주사각 60°, 수광 각 60°, 단면적 12 × 6 mm으로 0.1단위 까지 측정하였으며, 총 10회로 최대 값과 최소 값을 제외하고 평균 값을 계산하였다.

3. 결과 및 고찰 3.1. 액상형 wax

제조한 야외 금속 조각 작품 표면 보존용 wax(이하 L-wax)는, Micro Wax, Polyethylene Wax, Paraffin Wax, Non-Toxic Solvent, Additives를 혼합하였다. Figure 1과 같은 흐름도에 따른 반복적인 배합과정을 거쳐 최적의 배합비율을 찾았으며, 조성은 <Table 1>과 같다.

L-wax는 기존에 사용되어온 3종의 wax와 물성 면에서 큰 차이가 없거나 물성이 상회하도록 배합하였으며, 상온에서 Deep 코팅 방법을 사용하지 않고 분무법으로 사용할 수 있도록 제조하 여 사용성을 개선하고자 하였다. 또한 습기와 외부 오염물질로부터의 차단성 및 방수성, 내구 성, 지속성 등이 향상된 wax로 <Figure 11>과 같은 결과물을 확인할 수 있다.

Material wt.%

Micro Wax 1 ∼ 10

Polyethylene Wax 1 ∼ 10

Paraffin Wax, 1 ∼ 10

Non-Toxic Solvent 80 ∼ 100

Additives 0.1 ∼ 5

<Table 1> Final Composition of Liquid Wax

<Figure 11> Final Product of Liquid Wax

3.2. 물성 실험

3.2.1. 기존 wax FT-IR 분석

기존 wax 시료에 적외선의 파장을 바꾸면서 비춰주면 작용기에 따라 특수한 영역의 적외선이 흡수되는데, 고유의 흡수스펙트럼에 따라 미지의 물질을 동정하는데 활용할 수 있는 적외선분 광분석 스펙트럼을 소프트웨어의 라이브러리를 통하여 검색하여 분석 하였다.

분석 결과 C-wax는 C-C 지방족 탄화수소 화합물의 C-H 신축 진동 피크가 2956 ㎝

-1(C-H), 2916 ㎝^-1(C-H), 2850 ㎝^-1(C-H) 대에서 확인되었으며, 카르보닐 신축 진동 피 크 1737 ㎝^-1(C=O) 가 함께 관찰되었다. 또한 1473 ㎝^-1, 1463 ㎝^-1, 1378 ㎝^-1, 1176 ㎝^-1, 730 ㎝^-1, 720 ㎝^-1대가 나타나고 있어 Bees wax 계열로 추정된다<Figure 12>.

O-wax와 Q-wax는 2,915 ㎝^-1에서 순수한 PE wax의 특징적인 피크를 확인할 수 있었으며, 지방족 탄화수소 화합물의 C-H 신축 진동 피크 2848 ㎝^-1(C-H) 대가 관찰되었다. 또한 1720 ㎝^-1(C=O)에서 카르보닐 신축 진동 피크를 확인하였으며, 1463 ㎝^-1, 1377 ㎝^-1, 720

㎝^-1(C-C)대가 나타나고 있어 PE wax 계열로 추정된다<Figure 13, 14>.

<Figure 12> Result of C-Wax FT-IR <Figure 13> Result of O-Wax FT-IR <Figure 14> Result of Q-Wax FT-IR

3.2.2. 염수분무실험

염수분무실험은 금속 재료의 부식 정도 및 속도를 확인할 수 있는 방법으로 야외 금속 조각 작품의 경우 외부 환경으로부터의 부식 차단성을 유지해야 작품 본래의 형태를 유지할 수 있다.

이에 차단성을 확인한 결과 철제와 동합금제 Blank 시편은 1회 분무 후 부식이 진행되는 것을 확인하였으며, 기존에 사용되어온 wax는 2회 분무에서부터 변화가 나타나기 시작하였다. 철제 시편에 기존 재료인 O-wax와 Q-wax가 도포되었을 경우 염수에 의한 wax의 노화가 빠르게 일어나는 것을 확인하였으며, wax의 백화현상이 관찰되고 코팅력이 저하되어 철제 시편의 부 식이 진행되기 시작하였다. 제조된 L-wax는 5회 분무 후에도 wax의 노화로 인한 시편의 부식 발생은 관찰되지 않았으며, 표면에 염수에 의한 염 결정만 확인할 수 있어 기존 재료에 비해 염수에 의한 코팅성과 내구성, 차단성 등이 증진된 재료임을 확인할 수 있다<Figure 15>.

<Figure 15> Result Before·After Sale Spray Test on the Iron Specimen(A : Photo before Salt Water Spray, A-a : Blank Specimen, A-b : C-Wax Coating Specimen, A-c : O-Wax Coating Specimen, A-d : Q-Wax Coating Specimen, A-e : L-Wax Coating Specimen, B : Photo After Salt Water Spray, B-a : Blank Specimen, B-b : C-Wax Coating Specimen, B-c : O-Wax Coating Specimen, B-d : Q-Wax Coating Specimen, B-e : L-Wax Coating Specimen)

wax 코팅한 동합금제 시편은 기존 재료 3종 모두 염수에 의해 노화되고 코팅력이 저하되는

것을 확인하였으며, C-wax가 가장 빠르게 저항성을 잃어 금속 시편이 부식되는 것이 관찰되 었다. O-wax와 Q-wax도 부식화합물이 생성될 정도로 wax의 코팅력이 저하된 것을 확인하 였으며, 코팅된 wax의 백화현상도 부분적으로 나타난 반면 L-wax는 4회 분무 시 까지는 변화 가 나타나지 않았으며, 5회 분무 후 미세한 변색이 일어났지만 백화현상은 발견되지 않았다.

이러한 결과 액상형 wax가 철제와 동합금제 표면 보존용 wax로서 염수에 대한 외부 환경으로 부터 기존 재료 보다 코팅성, 내구성, 차단성 등에서 상회하는 효과가 나타났음을 확인할 수 있었다<Figure 16>.

<Figure 16> Result Before·After Sale Spray Test on the Copper Alloy Specimen(A : Photo before Salt Water Spray, A-a : Blank Specimen, A-b : C-Wax Coating Specimen, A-c : O-Wax Coating Specimen, A-d : Q-Wax Coating Specimen, A-e : L-Wax Coating Specimen, B : Photo After Salt Water Spray, B-a : Blank Specimen, B-b : C-Wax Coating Specimen, B-c : O-Wax Coating Specimen, B-d : Q-Wax Coating Specimen, B-e : L-Wax Coating Specimen)

3.2.3. 색도 및 자외선 열화 실험

wax의 도포 전과 후의 색도 변화는 조각 작품의 왜곡된 정보 또는 전달력을 줄 수 있어 도포 이후에 변화량을 최소화하여 작품 본래의 의도와 특성을 왜곡되지 않게 전달할 수 있어야한다.

이러한 변화량 확인 결과 철제 시편은 O-wax(△E*ab 3.84) < C-wax(△E*ab 5.03) <

L-wax(△E*ab 7.12) < Q-wax(△E*ab 7.30) 순으로 도포 후 색의 평균 변화량을 확인하였 다. 또한 명도를 나타내는 L* 값은 –7.27의 Q-wax가 가장 높은 변화량을 나타내었으며, a*

값은 0.21의 C-wax와 O-wax(a* 0.09), Q-wax(a* 0.02) 3종은 Red 계열이 증가하였고 L-wax(a* -0.02)는 Green 계열이 증가하였다. b* 값은 Yellow 계열이 증가한 것으로 확인되 는 C-wax(b* 0.31)와 Blue 계열이 증가한 3종 O-wax(b* -0.33), Q-wax(b* -0.68), L-wax(b* -0.70)의 값이 측정되었다. 이러한 결과 제조한 L-wax를 도포할 경우 작품 표면 의 명도가 낮아질 수 있으며, Green 계열과 Blue 계열이 일부 증가할 수 있지만 기존 재료와 유사한 변화량을 나타내어 실제 적용은 가능할 것으로 판단된다<Table 2>.

동합금제 시편은 C-wax(△E*ab 4.07) < O-wax(△E*ab 5.92) < Q-wax(△E*ab 7.06)

< L-wax(△E*ab 7.60) 순으로 도포 후 색의 평균 변화량을 확인하였다. 또한 명도를 나타내 는 L* 값은 –5.97의 L-wax가 가장 높은 변화량을 나타내었으며, a* 값은 3.23의 Q-wax와 O-wax(a* 1.86), C-wax(a* 1.50), L-wax(a* 3.11) 4종 모두 Red 계열이 증가하였다. b*

값 역시 4종 모두 Blue 계열이 증가하였으며, O-wax(b* 1.80), Q-wax(b* 3.36), L-wax(b*

3.53), C-wax(b* 2.75)의 값이 측정되었다. 이러한 결과 제조한 L-wax를 도포할 경우 작품 표면의 명도가 낮아지고 Blue 계열이 일부 증가할 수 있으며, 동합금제의 시편의 영향으로 판단 되는 Red 계열의 증가 또한 기존 재료와 유사한 변화량을 나타내어 실제 적용에는 가능성이 있다고 사료된다<Table 3>.

자외선에 의해 작품 표면 및 도료 등이 열화 되어 작품에 손상을 주며, 이를 방지하고자 코팅한 wax도 자외선에 의해 열화 되어 작품 표면을 보호하지 못할 수 있어 노출 실험을 통해 자외선 으로부터의 wax 내구성을 확인해보았다. 확인 결과 철제 시편은 L-wax(△E*ab 0.05) <

O-wax(△E*ab 0.35) < Q-wax(△E*ab 0.97) < C-wax(△E*ab 1.68) 순으로 열화 후 평 균 변화량을 확인하였으며, 황변도를 확인할 수 있는 b* 값은 L-wax(b* 0.01) < Q-wax(b*

-0.06) < C-wax(b* 0.28) < O-wax(b* 0.34)의 순으로 나타나 제조된 L-wax가 자외선으 로부터의 가장 높은 차단성과 내구성을 가지고 있는 것을 확인하였다<Table 4>.

동합금제 시편은 L-wax(△E*ab 0.32) < O-wax(△E*ab 1.52) < Q-wax(△E*ab 1.73)

< C-wax(△E*ab 1.97) 순으로 열화 후 평균 변화량을 확인하였으며, 황변도를 확인할 수 있는 b* 값은 L-wax(b* 0.26) < Q-wax(b* 0.61) < O-wax(b* 1.18) < C-wax(b* 1.84) 의 순으로 나타나 제조된 L-wax가 우수한 성능을 보여준 반면 C-wax와 O-wax의 경우 철제 및 동합금제 시편 모두에서 차이는 있지만 가장 많은 황변현상을 보여주어 이를 코팅제로 사용 할 경우 자외선에 의한 노화로 작품의 손상 시기가 당겨질 수 있으며, 이로 인한 왜곡된 전달력 이 높아지고 재처리로 인한 작품의 피로도가 증가할 수 있을 것으로 추정된다<Table 5>.

Chromaticity

Wax L* a* b* △E*ab

C Wax

Before Coating 69.68 0.05 0.25 - After Coating 64.66 0.26 0.56 -

Change -5.02 0.21 0.31 5.03

O Wax

Before Coating 69.68 0.05 0.25 - After Coating 65.85 0.14 -0.08 - Change -3.83 0.09 -0.33 3.84

Q Wax

Before Coating 69.68 0.05 0.25 - After Coating 62.41 0.07 -0.43 - Change -7.27 0.02 -0.68 7.30

L Wax

Before Coating 69.68 0.05 0.25 - After Coating 62.59 0.03 -0.45 - Change -7.09 -0.02 -0.70 7.12

<Table 2> Chromaticity Change Before·After Wax Coating (Iron Specimen)

Chromaticity

Wax L* a* b* △E*ab

C Wax

Before Coating 84.11 8.46 16.33 - After Coating 81.50 9.96 19.08 -

Change -2.61 1.50 2.75 4.07

O Wax

Before Coating 84.11 8.46 16.33 - After Coating 78.78 10.32 18.13 -

Change -5.33 1.86 1.80 5.92

Q Wax

Before Coating 84.11 8.46 16.33 - After Coating 78.80 11.69 19.69 -

Change -5.31 3.23 3.36 7.06

L Wax

Before Coating 84.11 8.46 16.33 - After Coating 78.14 11.57 19.86 -

Change -5.97 3.11 3.53 7.60

<Table 3> Chromaticity Change Before·After Wax Coating (Copper Alloy Specimen)

Chromaticity

Wax L* a* b* △E*ab

Blank Specimen 69.68 0.05 0.25 -

C Wax

Before 64.66 0.26 0.56 -

After 66.32 0.29 0.84 -

Color Change 1.66 0.03 0.28 1.68

O Wax

Before 65.85 0.14 -0.08 -

After 65.76 0.12 0.26 -

Color Change -0.09 -0.02 0.34 0.35

Q Wax

Before 62.41 0.07 -0.43 -

After 63.38 0.11 -0.49 -

Color Change 0.97 0.04 -0.06 0.97

L Wax

Before 62.59 0.03 -0.45 -

After 62.54 0.05 -0.44 -

Color Change -0.05 0.02 0.01 0.05

<Table 4> Color Change After Artificial Ultraviolet Irradiation (Iron Specimen)

Chromaticity

Wax L* a* b* △E*ab

Blank Specimen 84.11 8.46 16.33 -

C Wax

Before 81.50 9.96 19.08 -

After 80.89 10.32 20.92 -

Color Change -0.61 0.36 1.84 1.97

O Wax

Before 78.78 10.32 18.13 -

After 77.82 10.28 19.31 -

Color Change -0.96 -0.04 1.18 1.52

Q Wax

Before 78.80 11.69 19.69 -

After 77.18 11.59 20.30 -

Color Change -1.62 -0.10 0.61 1.73

L Wax

Before 78.14 11.57 19.86 -

After 78.01 11.43 20.12 -

Color Change -0.13 -0.14 0.26 0.32

<Table 5> Color Change After Artificial Ultraviolet Irradiation (Copper Alloy Specimen)

3.2.4. 접촉각 및 박막두께 측정

Blank 시편과 wax가 코팅된 시편의 접촉각과 표면 고착 이미지는 <Table 6, 7>에 나타내었으 며, 도막두께 측정 결과는 <Table 6>에서 확인할 수 있다. 접촉각 측정 결과 철제 시편은 L-wax(112.79°) > Q-wax(105.90°) > C-wax(105.28°) > O-wax(105.18°) >

Blank(80.84°)의 순으로 확인되었으며, 동합금제의 경우 L-wax(109.81°) >

O-wax(105.20°) > C-wax(104.76°) > Q-wax(104.54°) > Blank(81.19°)의 순으로 나타 났다. 이러한 결과 제조한 L-wax가 기존 3종의 재료에 비해 코팅성, 수분 및 습기로부터의 차단성이 상회하는 것을 확인 할 수 있었으며, 철제 또는 동합금제와 같이 작품 재질에 따른 차이점은 확인할 수 없어 추가적인 재질에 대한 확장성을 갖는다면 야외 금속 조각 작품 표면 보존용 wax로서의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

도막 두께 측정은 wax 도포 후 두께 에 따른 물성 변화를 확인하기 위해 진행하였으며, 측정 결과 철제 시편 은 L-wax(2.3 ㎛) < O- wax(3.4

㎛) < C-wax(4.1 ㎛) < Q-wax (4.8 ㎛)의 순으로 확인되었으며, 동합금제는 L- wax(5.8 ㎛) <

O-wax(6.3 ㎛) < Q-wax(6.7 ㎛)

< C-wax(7.1 ㎛)의 순으로 나타났다. 이는 도포 후 표면 처리 과정에서 균일하지 못한 원인으 로 나타날 수 있는 결과일 수 있으나 제조된 L-wax가 가장 얇은 박막을 보여주어 박막 두께가 외부 오염물부터의 차단성과 비례하지 않는다는 결과를 확인할 수 있었다.

Wax

Specimen Blank C-Wax O-Wax Q-Wax L-Wax

Iron Specimen

Copper Alloy Specimen

<Table 7> Surface Fixation Status Before·After Wax Coating

3.2.5. 광택도 측정

광택도 측정은 시편 당 10회씩 측정한 후 최대 값과 최소 값을 제외한 평균 값을 계산하였으며, 측정 결과 철제 시편은 O-wax(50.9) < Q-wax(53.2) < L-wax(59.8) < Blank(62.7) <

C-wax(74.5)의 순으로 확인되었으며, 동합금제 시편은 Blank(87.9) < L-wax(89.3) <

O-wax(90.6) < Q-wax(91.8) < C-wax(95.7)의 순으로 나타났다<Table 8>.

변화량은 철제 시편에서 L-wax(2.8) < Q-wax(9.5) < O-wax(-11.8), C-wax(11.8)의 순으로 확인되었으며, 동합금제 시편에서 L-wax(1.4) < O-wax(2.7) < Q-wax(3.9) <

C-wax(7.8)의 순으로 나타났다. 이는 제조한 L-wax의 광택도 변화량이 가장 낮게 나타나 wax 도포 전과 후의 광택 변화가 거의 없어 작품에 이질감을 주지 않을 것으로 판단된다. 그러 나 기존 wax의 경우 C-wax는 가장 광택도가 높게 측정되어 광택으로 인해 금속 본래의 광택 보다 밝게 보일 수 있으며, O-wax는 광택도가 저하되어 철제에 코팅될 경우 철제 특유의 광택 을 훼손하고 이질감을 줄 수 있을 것으로 사료된다<Figure 17>.

Glossiness Wax

Iron Specimen

Copper Alloy Specimen

Blank 62.7 87.9

C-Wax 74.5 95.7

O-Wax 50.9 90.6

Q-Wax 53.2 91.8

L-Wax 59.8 89.3

<Table 8> Result of Glossiness Measurement

-20 -10 0 10 20

C-wax O-wax Q-wax L-wax

Iron specimen Copper alloy specimen

<Figure 17> Result of Glossiness Change Material

Properties Wax

Contact Angle(°) Coating Thickness(㎛) Iron

Specimen

Copper Alloy Specimen

Iron Specimen

Copper Alloy Specimen

Blank 80.84 81.19 - -

C-Wax 105.28 104.76 4.1 7.1

O-Wax 105.18 105.20 3.4 6.3

Q-Wax 105.90 104.54 4.8 6.7

L-Wax 112.79 109.81 2.3 5.8

<Table 6> Contact Angle and Coating Thickness Measurement Result

4. 결론

본 논문에서는 우리나라의 야외 금속 조각 작품 보존을 위한 wax 코팅제 개발 및 적용성 기초 연구를 진행하였으며, 다음과 같은 결론을 통해 wax 코팅제 연구와 야외 금속 조각 작품 보존 을 위한 제언을 하고자한다.

첫째, 기존에 사용되어 온 wax 보다 수분 및 습기에 대한 차단성과 지속성, 자외선으로부터의 내구성이 증진된 wax를 제조하였다. 제조된 L-wax는 대기오염물질 등으로부터 2배 이상의 차단성과 코팅 지속력을 나타내었으며, wax의 변색과 백화현상으로 인한 손상을 방지할 수 있는 기능성을 부여할 수 있었다. 또한 자외선으로 부터의 차단 효과는 기존 재료에 비해 약 6∼30배 이상의 차단 효과성을 나타내어 자외선에 의한 wax의 노화 방지에 우수한 효과가 있다고 판단된다. 이러한 결론을 기반으로 대기오염물질과 자외선에 의해 발생할 수 있는 부식 및 노화, 작품 본래의 형태, 재질, 정보력, 전달력, 전시효과, 재처리로 인한 작품의 피로도 증가 등을 예방할 수 있을 것으로 판단되며, 예방적 차원에서의 보존·관리가 이루어져야만 야외 조각 작품을 안정적이고 항구적으로 보존할 수 있을 것이다. 이는 단순히 미술 작품의 보존을 위한 것만이 아닌 예술과 인간, 도시, 환경과의 조화로움을 되찾고 보호할 수 있는 환경과 시스템을 만들 수 있을 것으로 사료된다.

둘째, 기존 wax와 유사하거나 상회하는 물성을 가지도록 제조된 L-wax는 Deep 코팅 방법이 아닌 분무법으로 사용이 가능하도록 제조해 작업의 편리성을 확보하고, 분사를 통한 세밀한 부분까지의 코팅이 보다 수월하게 이루어질 수 있을 것으로 판단되어 작업성이 개선될 수 있다 고 판단된다. 또한 열을 가하지 않고 저독성 용제를 사용한 재료로서 인체의 안전성과 화재로부 터의 안정성을 확보할 수 있을 것으로 기대되어지나 현장에서 직접 작품을 보존하기 위한 다양 한 조건에서의 충분한 적용성 연구가 이루어져야 할 것이다.

셋째, 현재 야외 금속 조각 작품 표면 보존용으로 사용되어지고 있는 약 7종의 wax는 보존용 재료가 아닌 국외 타용도 제품 또는 다른 환경에 최적화된 배합 재료 등이다. 이러한 점은 경제 성 뿐 만 아닌 조각 작품의 성상에 맞는 재료의 미사용과 잘못된 배합 정보로 인한 성능 저하 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서는 국내 환경과 조각 작품의 성상, 재료의 국산화 등에 맞춰 보존용 wax가 개발되어야 할 것이다. 이를 위해서는 제조된 L-wax의 물성과 내구성, 내산성, 안전성 등의 향상과 실제 야외 환경에서의 장기간 폭로실험 과 장기적인 모니터링을 통한 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 연구가 지속적으로 이루어져 야 할 것이다.

우리나라의 야외 조각 작품에 대한 체계적이고 전문적인 보존처리는 2000년대를 전후해 이루 어지기 시작하였으나 현재까지도 보존처리 전문가 부족 및 인식 부족 등의 이유로 실제 보존ㆍ 관리가 이루어지는 사례는 소수에 불가하다. 그러나 야외 조각 작품의 보존·관리 및 적용 가능 한 재료의 연구와 개발, 보존 기술 등에 대한 지속적인 연구가 이루어진다면 단계적으로 개선될 수 있을 것으로 사료되며, 본 연구가 기초 연구 자료로서 활용될 수 있기를 기대한다.

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