Study on Material Characteristic of Modern Cultural Heritage Rickshaw

접수 16. 02. 15 / 심사종료 16. 03. 07 / 게재승인 16. 03. 09

Vol.32, No.1, pp033-042(2016)

DOI http://dx.doi.org/10.12654/JCS.2016.32.1.04 Printed in the Republic of Korea

pISSN: 1225-5459 eISSN: 2287-9781

근ㆍ현대문화재 인력거 재질분석 연구

김수철¹ | 최재완* | 이지은**

한국전통문화대학교 보존과학과

*한국전통문화대학교 문화유산융합대학원 수리복원학과

**대한민국역사박물관

Study  on  Material  Characteristic  of  Modern  Cultural  Heritage  Rickshaw

Soo Chul Kim¹ | Jae Wan Choi* | Jee Eun Lee**

Dept. of Conservation Science, University of Technology and Science, Korea National University of Cultural Heritage, Buyeo, 33115, Korea

*Dept. of Heritage Conservation & Restoration, Graduate School of Convergence Cultural Heritage, Korea National University of Cultural Heritage, Buyeo, 33115, Korea

**National Museum of Korean Contemporary History, Seoul, 03141, Korea

1Corresponding Author: [email protected], +82-10-5048-1592

초 록 근ㆍ현대문화재는 다양한 재질의 재료가 공존하는 특성을 갖고 있다. 문화재를 보존하고 관리함에 있어 근ㆍ현대 문화재에 대한 재질분석이 미비한 실정이었다. 본 연구에서는 대한민국역사박물관 소장 인력거를 대상으로 각 재질별 로 분석을 실시하였다. 금속, 목재, 도료, 섬유 및 가죽에 대해서 P-XRF, 수종분석, 도막층분석, FT-IR, 현미경 관찰을 통해 분석을 실시하였다. 분석결과 금속은 대부분 구리(Cu), 아연(Zn) 합금이 확인되었고 부분적으로 철(Fe)과 니켈(Ni) 이 측정되었다. 특히 니켈(Ni) 합금은 근대시기에 와서 사용된 금속으로 인력거에 사용된 금속이 근ㆍ현대에 제작된 것으로 유추할 수 있었다. 목재는 참나무속, 대나무류, 편백나무류가 식별되었다. 편백나무류는 일본 자생종으로 목부 재의 일부분이 일본에서 제작되었을 것이라고 판단된다. 도막층은 인력거 외부에 5회 이상 도료가 칠해진 것으로 확인되 었고 내부에서는 3회 정도 도료가 칠해진 것으로 나타났다. 이는 내부에서 더 간단한 도색작업이 이루어졌을 것으로 판단된다. 섬유 및 가죽 분석결과 면(Cotton)과 양모(Wool)가 사용되었고 가죽은 우피(牛皮)를 이용한 것으로 사료된 다. 본 연구 결과를 토대로 근ㆍ현대문화재 재질에 대한 기초 자료 및 진정성 있는 보존 연구에 활용될 것이라 기대한다.

중심어

:

,

,

,

, FT-IR

,

ABSTRACT Modern cultural heritage were made with various materials. But there are no certain analysis for modern cultural heritage. Analysis on rickshaw from National Museum of Korean Contemporary History were carried out using P-XRF, species identification, paint film analysis, FT-IR and microscope observation. As a result Copper and Zinc were measured in metal parts. Nickel alloys were first used in the modern era for rickshaw. Wooden parts, Oak(Quercus spp.), bamboo(Phyllostachys spp.) and Hinoki cypress(Chamaecyparis spp.) were identified. Outer films were painted by 5 layers and inner films were painted by 3 layers. More simple painting process were performed on the inner part. Cotton and wool were identified by FT-IR. Also, cowhide were identified. Authenticity conservation and restoration could be carried out with the results.

Key Words: Rickshaw, Modern cultural heritage, Cultural heritage analysis, FT-IR spectroscopy, Species identification

Figure 1. Photograph of rickshaw.

Figure 2. Portable XRF analysis performed on rickshaw.

1. 서 론

우리나라는 19세기 후반부터 일본과 서구 열강들에 의 해 새로운 문물이 들어오게 된다(Kang, 2008). 외국 문물 의 유입으로 인해 전통적인 재료와 기술이 새로운 방면으 로 변모하기 시작하면서 근ㆍ현대문화재에 다양한 재질의 재료가 공존하는 특징을 갖게 된다(Yang, 2008). 이러한 대표적인 근ㆍ현대문화재로는 인력거, 순종황후어차, 분 쉬(R. Wunsch)의 외과도구 등이 있는데 급격한 산업화와 도시화로 인해 근ㆍ현대문화재에 대한 멸실 및 훼손을 막 고 보존해야할 필요성이 대두되고 있다(National Institute of Cultural Heritage, 2013).

베니스헌장과 나라문서에는 문화재는 원형보존에 대한 원칙과 보존 및 복원에 있어 사용되는 재료 또한 원형과 동 일해야 된다는 등 재료에 진정성에 대한 내용이 제시되어 있다. 따라서 문화재를 보존하기에 앞서 문화재의 재료에 대한 과학적분석이 이루어져야 진정성 있는 보존처리가 가능하다.

본 연구에서는 대표적인 근ㆍ현대동산문화재인 대한민 국역사박물관 소장 인력거를 대상으로 각 재질에 대한 과 학적 분석을 통해 장기적 보존 및 관리의 기초 자료로 활용 하고자 한다.

2. 연구 대상 및 방법

근ㆍ현대문화재인 인력거는 일본에서 메이지 유신 이 후 서양문물의 유입으로 인해 1869년부터 제작되기 시작 했으며 1883년 박영효에 의해 우리나라에 도입되었다 (Lee, 2004). 본 연구는 대한민국역사박물관 소장 인력거 를 대상으로 하였으며 금속, 목재, 도료, 섬유 및 가죽 등 재 질에 대한 과학적 분석을 실시하였다(Figure 1).

2.1. 금속

금속부분에 대한 분석을 실시하기 위해 Portable XRF (α-2000, Innov-X Systems, USA)를 이용하였다. Portable XRF는 시료에 X-ray를 조사하여 원자에서 2차적으로 발 생하는 형광 X-ray를 이용하여 정성 및 정량 분석할 수 있 는 장비이다. 분석 대상 표면에 조사된 X-ray가 원자에 충 돌했을 때 원자는 들뜨게 되고 각 원자 고유의 특정 X-ray 를 방출하는 원리로 성분분석이 가능하다(Holler et al., 2007).

P-XRF분석은 인력거 뒷면 나사, 장식, 휠커버, 스프링, 손잡이, 장식구 등 총 27포인트를 선정하여 분석하였다 (Figure 2, Table 1). 분석조건은 Alloy모드로 10-40kV, 전 류 10-50μA에서 측정구경은 13mm로 각각 30초씩 원자번 호 15번(P) 이상의 원소에 대해서 분석을 실시하였다.

2.2. 목재

목재시편을 자연탈락 되는 부분에 한에 최소량으로 확 보하였다. 시료 위치는 차양막 지지대, 의자내부 등 총 5점 을 선정하여 수종분석을 실시하였다(Figure 3).

시료를 삼단면이 노출되도록 Razor blade(ST-300, Dorco, Korea)를 이용하여 삼단면 박편을 제작하였다. 박편은

Table 1. Location of metal samples.

No. Sample name No. Sample name

#1 Rear screw #15 Left support axis

#2 Rear part 1 #16 Right support axis

#3 Rear part 2 #17 Right metal part

#4 Rear left side part #18 Down side of metal part

#5 Right side of wheel cover 1 #19 Foothold metal part

#6 Right side of wheel cover 2 #20 Upper chair metal part

#7 Right part of sun-block cover #21 Wheel center axis

#8 Right side spring 1 #22 Side metal of wheel

#9 Right side spring 2 #23 Sun-block cover rivet

#10 Right side spring 3 #24 Left side of metal

#11 Foothold nail #25 Right wheel bolt

#12 Right handle #26 Right wheel nut

#13 Left handle #27 Right side rivet

#14 Left wheel cover(inside) -

Figure 3. Locations of wooden samples.

Safranine(1%, aq. soln.)으로 염색하고, Slide glass위에 고정 시키고 Glycerine(50%, aq. soln.)을 떨어뜨린 뒤 Cover glass를 덮어 수종분석용 프레파라트를 완성하였다. 제작된 프레파라트는 광학현미경(Eclipse Lv 100, Nikon, Japan)

으로 조직을 미시적으로 관찰하여 수종을 식별할 수 있는 특징을 찾아 사진촬영 하였다. 수종식별은 ‘목재조직과 식 별(Park et al., 1987)’, ‘한국산 목재의 구조(Lee, 1994)’,

‘한국산 목재의 성질과 용도II(Lee, 1997)’를 참조하였다.

Figure 4. Locations of paint film samples.

(A) (B)

Figure 5. (A): Fiber samples of cushion, (B): Samples of sun-block cover.

2.3. 도료

도료시편은 자연탈락 되는 부분에 한에 최소량으로 확 보하였다(Figure 4). 건조된 시편을 섬유방향으로 임시 고 정 시킨 후 에폭시 수지를 혼합하여 24시간 동안 완전 경화 하였다. 에폭시 마운팅 된 시료를 Diamond cut-off wheel (MOD13, Struers, Denmark)을 이용하여 8~10μm로 박편 을 제작하였다. 박편을 Slide glass위에 올린 후 퍼마운트 로 봉입하여 Cover glass를 덮어 고정시킨 뒤 50℃의 열풍 건조기에서 건조하여 도막관찰용 프레파라트를 제작하였 다. 제작된 프레파라트를 실체현미경에서 투과광과 편광 하 관찰 및 사진촬영을 실시하였다.

2.4. 섬유 및 가죽

섬유 및 가죽은 쿠션과 차양막에서 총 5점 선정하였고 (Figure 5), 최소한으로 시료를 채취하여 현미경관찰 및 FT-IR Spectroscopy(Alpha, Bruker, Germany)를 이용하여

분석을 실시하였다. FT-IR은 분석대상에 적외선(Infrared ray)을 조사하면 분자결합에 따른 신축진동, 굽힘 그리고 변형 진동과 같은 진동운동을 일으키기 위해 결합의 종류 나 결합하고 있는 원자에 따라 고유한 진동 주파수에 해당 하는 빛에너지를 흡수 한다. 이렇게 흡수된 빛에너지는 원 자의 특성에 따라 고유의 적외선 스펙트럼을 나타나게 되 고 이를 통해 분자 결합과 구조에 대한 정보를 얻을 수 있 다(Holler et al., 2007). 본 연구에서는 FT-IR 분광분석은 ATR 방식으로 측정하고 분해능은 4cm^-1, 측정 범위는 4000~600cm^-1에서 48회 스캔하였다. 측정된 스펙트럼은 OPUS Library 값과 대조하여 분석하였다.

3. 연구 결과 3.1. 금속

대한민국역사박물관 소장 인력거 금속부분에 대한 P-XRF 분석 결과 대부분의 시료에서 구리(Cu)와 아연 (Zn) 합금인 황동이 확인되었고 니켈(Ni)도 확인되었다.

Table 2. Result of P-XRF analysis.

No. Sample name Fe Cu Zn Ni Mn Co Nb Sn Pb

#1 Rear screw 99 - 0.5 - 0.5 - - - -

#2 Rear part 1 - 65.7 34.1 0.1 - - 0.1 - -

#3 Rear part 2 0.1 67.6 28.6 3.7 - 0.1 0.1 - -

#4 Rear left side part 0.2 66.7 31.3 1.7 - - 0.1 - -

#5 Right side of wheel cover 1 0.1 67.0 31.8 0.7 - - 0.1 - 0.2

#6 Right side of wheel cover 2 0.3 60.1 28.5 10.6 - 0.3 0.1 - 0.2

#7 Right part of sun-block cover 0.3 63.8 32.5 3.0 - - 0.1 - 0.3

#8 Right side spring 1 92.3 1.3 0.5 5.2 0.7 - - - -

#9 Right side spring 2 69.6 5.0 0.5 24.4 0.5 - - - -

#10 Right side spring 3 70.3 6.1 0.7 21.4 0.5 1.0 - - -

#11 Foothold nail 98.7 0.3 0.2 - 0.8 - - - -

#12 Right handle 0.2 63.2 36.3 0.1 - - 0.1 - -

#13 Left handle 0.8 67.7 18.6 3.2 - - - 1.4 8.0

#14 Left wheel cover(inside) 0.7 57.5 21.7 19.6 - 0.4 - - 0.2

#15 Left support axis 18.2 24.9 - 56.2 0.1 0.6 - - -

#16 Right support axis 75.8 15.0 - 8.7 0.5 - - - -

#17 Right metal part 97.3 0.3 - 2 0.4 - - - -

#18 Down side of metal part 0.6 64.0 34.4 0.9 - - - - 0.2

#19 Foothold metal part 0.2 65.2 33.9 0.3 - - 0.1 0.2 -

#20 Upper chair metal part 0.4 61.6 32.9 4.8 - - 0.1 - 0.2

#21 Wheel center axis 0.9 75.9 6.4 11.2 - 0.1 - 4.2 1.3

#22 Side metal of wheel 52.2 - 0.5 46.2 0.2 0.8 - - -

#23 Sun-block cover rivet 0.1 66.2 32.1 0.1 - - 0.1 - 1.3

#24 Left side of metal 99.5 - - - 0.3 - - - -

#25 Right wheel bolt 0.9 66.1 7.0 20.1 - 0.3 - 2.9 2.6

#26 Right wheel nut 93.5 0.9 1.9 4.0 0.5 - - - -

#27 Right side rivet 0.2 66.3 25.9 7.1 - - 0.1 - 0.4

또한 금속시료 #1, #11, #17, #24에서는 철(Fe) 함량이 97% 이상 되는 시료도 확인됐다(Table 2). 위치별로 확인 한 결과, 인력거 장식부분 등 일반적인 부분에서는 구리 (Cu), 아연(Zn) 합금인 황동이 분석되었다. 휠커버, 바퀴 지지대와 같이 비교적 외부노출이 심한 부분은 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 합금으로 확인되었으며 철(Fe), 니켈 (Ni) 합금도 분석되었다.

3.2. 목재

목재시료 #1, #2, #5에서는 환공재 이며 단일천공으로 관찰되었다. 도관 상호간 벽공은 교호 상으로 나타났으며 축방향 유조직은 산재상, 단접선상, 수반산재상 및 대상으 로 확인되었다. 방사조직은 1~35열이며 동성형인 복합방

사조직이며 주위상 가도관, 타일로시스 및 결정이 존재하 는 해부학적 특징이 관찰되었기 때문에 참나무속(Quercus spp.)으로 식별하였다(Figure 6, 7, 10)(Lee, 1997). 목재시 료 #3에는 2차목질부가 없고 관다발이 있는 부제중심주가 존재하며 기본세포조직은 대체적으로 유세포로 이루어져 있다. 특히 횡단면상에서 두꺼운 섬유조직 유세포로 둘러 싸여 있다. 이와 같은 해부학적 특징이 나타났기 때문에 대 나무류(Phyllostachys spp.)로 식별하였다(Figure 8)(Song and Park, 2010). 목재시료 #4에서는 가도관의 이행이 급 하고 점진적이며 말단벽이 평활한 축방향 유세포가 존재 하고 산재상 및 대상배열로 관찰되었다. 가도관내 벽공은 1열이며 방사조직은 방사 유세포만으로 구성되어 있다. 수 평벽은 두껍고 가끔 벽공이 관찰되며 평활한 말단벽을 지 니고 있다. 교분야 벽공은 전형적인 편백형으로 교분야당

(A) (B) (C)

Figure 6. Micrograph of wooden sample #1. (A): Cross section(×100), (B): Radial section(×200), (C): Tangential sec-

tion(×100).

(A) (B) (C)

Figure 7. Micrograph of wooden sample #2. (A): Cross section(×200), (B): Radial section(×200), (C): Tangential sec-

tion(×200).

(A) (B) (C)

Figure 8. Micrograph of wooden sample #3. (A): Cross section(×100), (B): Radial section(×100), (C): Tangential sec-

tion(×100).

(A) (B) (C)

Figure 9. Micrograph of wooden sample #4. (A): Cross section(×200), (B): Radial section(×400), (C): Tangential sec-

tion(×200).

(A) (B) (C)

Figure 10. Micrograph of wooden sample #5. (A): Cross section(×200), (B): Radial section(×200), (C): Tangential sec-

tion(×200).

보통 2개정도의 벽공이 존재하는 해부학적 특징이 나타났 기 때문에 편백나무(Chamaecyparis spp.)로 식별하였다 (Figure 9)(Lee, 1997).

3.3. 도료

도료시료에 대한 도막층 분석 결과 도료시료 #1은 대한 민국역사박물관 소장 인력거 내부에서 채취한 시료이며 도료시료 #2와 #3은 외부에서 채취한 시료이다. 도료시료

#1은 도막층이 3개 Layer로 나타났으며 도료시료 #2와 같 은 경우는 밑층 위에 약 5개의 Layer이 확인되었다(Figure 11). 도료시료 #3에서는 약 4개 이상의 Layer이 관찰되었 다(Figure 12).

3.4. 섬유 및 가죽

섬유 및 가죽시료에 대한 FT-IR 분석결과 면섬유, 마섬 유 그리고 우피(牛皮)가 분석 되었다(Table 3). 쿠션내피시 료, 차양막내피시료, 차양막외피시료는 면섬유(Cotton)와 마섬유(Flax)의 IR-Spectrum 값이 유사하가 나타났기 때 문에 면섬유와 마섬유의 혼합물로 확인되었다(Figure 14, 15). 쿠션외피시료는 IR-Spectrum 값이 양모(Wool)과 유 사하게 나타났기 때문에 양모를 사용하여 제작한 것으로 판단된다(Figure 14). 차양막 가죽은 FT-IR을 이용하여 Spectrum 값을 측정 하고, 면피소가죽시편 Spectrum 값과 대조하여 분석한 결과 Spectrum 값이 매우 유사하게 확인 되어 차양막가죽시료는 우피(牛皮)를 이용했을 것이라 사 료된다(Figure 13).

Figure 11. Micrograph of paint film sample #1(×200) and #2(×200).

Figure 12. Micrograph of paint film sample #3(×200). Figure 13. IR-Spectrum compared cowhide with sun-block

Table 3. Analysis result of FT-IR.

No. Sample name Analysis result

#1 Inner part of cushion Cotten and flax

#2 Outer part of cushion Wool

#3 Inner part of sun-block cover Cotton and flax

#4 Outer part of sun-block cover Cotton and flax

#5 Sun-block cover leather Cowhide

Figure 14. IR-Spectrum for inner part and outer part of cushion.

Figure 15. IR-Spectrum for inner part and outer part of sun-block cover.

4. 고찰 및 결론

대한민국역사박물관 소장 인력거에 대해 재질별로 과 학적 분석을 실시하였다. 재질은 금속, 목재, 도료, 섬유 및 가죽으로 분류하였고 각각 P-XRF, 수종분석, 도막층 분석, FT-IR 등 분석을 실시하였다.

먼저 금속부분에서는 대체적으로 구리(Cu), 아연(Zn) 합금인 황동이 대체적으로 확인됐으며 니켈(Ni)도 포함된 시료도 확인되었다. 금속 #1, #8, #17, #24, #26에서는 순 수 철(Fe) 성분이 확인 됐으며 그 외에 철(Fe), 니켈(Ni), 납 (Pb)도 확인되었다. 니켈의 활용은 근대시기에 들어와서 나타났으며, Fe-Ni 합금이 금속 시료 #9, #10, #15, #22에 서 확인되었기 때문에 근대시기이후에 제작된 것으로 사 료된다(Selwyn, 2004). 또한 일반적인 장식 부분은 구리 (Cu), 아연(Zn) 합금인 황동을 사용하였지만 외부 환경에 큰 영향을 받는 휠커버나 바퀴지지대와 같은 부분에서는 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni) 합금 또는 철(Fe), 니켈(Ni) 합금을 이용하였다.

목재부분의 수종분석 결과 목재시료 #1, #2, #5는 참나 무속(Quercus, spp.)로 식별되었고 목재시료 #3은 대나무 류(Phyllostachys spp.)로 식별되었다. 목재시료 #4는 편백 나무류(Chamaecyparis spp.)로 확인되었다. 편백나무는 일본에서 자생하는 종으로 이를 통해 인력거가 일본에서 생산된 부재로 만들어졌을 것이라고 추측 할 수 있다(Park, 2011).

도료부분에 대한 성분분석과 도막층분석 결과 인력거 외부에 칠해진 도막층은 Layer가 5개 이상 확인되었다. 반 면에 인력거 내부 도막층은 Layer가 3개로 확인 되었는데

이는 외부에 비해 내부에 간단한 도색작업을 실시한 것으 로 사료된다.

섬유부분에 대한 분석결과 쿠션내피는 면섬유(Cotton) 과 마섬유(Flax)를 혼합하여 만든 재료로 판단되며 쿠션외 피는 양모(Wool)로 이루어진 것을 확인 할 수 있었다. 차양 막 외피와 내피는 모두 면섬유(Cotton)와 마섬유(Flax) 혼 합물로 확인 되었으며 차양막 가죽의 FT-IR 스펙트럼 값과 면피소가죽 스펙트럼 값을 비교한 결과 일치하여 차양막 가죽은 우피(牛皮)를 이용하여 제작한 것이라고 사료된다.

대한민국역사박물관 소장 인력거를 각 재질별로 분석 한 결과 우리나라 근ㆍ현대시기에 사용된 다양한 재료를 확인 할 수 있었다. 이러한 분석데이터는 우리나라 근ㆍ현 대문화재에 대한 기초 자료일 뿐만 아니라 진정성 있는 보 존처리 및 복원에 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

REFERENCES

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