접수 16. 05. 12 / 심사종료 16. 06. 09 / 게재승인 16. 06. 12
Vol.32, No.2, pp155-165(2016)
DOI http://dx.doi.org/10.12654/JCS.2016.32.2.05 Printed in the Republic of Korea
pISSN: 1225-5459 eISSN: 2287-9781
폴리에틸렌글리콜(PEG) 함침처리한 완도선 목재의 표면 안정화를 위한 하이드록시프로필
셀룰로오스(HPC) 처리효과
김응호 | 한규성*,1 국립해양문화재연구소
*충북대학교 목재·종이과학과
Effect of Hydroxypropyl Cellulose Treatment for Surface Stabilization of Waterlogged Wood of Wan‐do Shipwreck
Impregnated with Polyethylene Glycol
Eung Ho Kim | Gyu Seong Han*,1
National Research Institute of Maritime Cultural Heritage, Mokpo, 58699, Korea
*Department of Wood and Paper Science, Chungbuk National University, Cheongju, 28644, Korea
1Corresponding Author: [email protected], +82-43-261-2807
초 록 수침고목재인 목재유물의 보존처리에 가장 많이 사용되는 PEG 함침 후 진공동결건조 방법의 단점인 표면 결함에 대한 안정화처리를 위해 HPC를 도포하였다. HPC의 효과를 확인하기 위해서 외관 및 실체현미경 관찰, 색차, 중량변화 율, 치수변화율을 측정하고, 통계분석을 실시하였다. 목재시료의 표면에 HPC가 얇은 층을 형성하였고, 가도관의 관공 과 균열의 틈 사이를 메우고 있었다. HPC 1,000,000을 처리한 시료의 부후되지 않은 표면에서 나타난 백화현상을 제외하 고 다른 변화는 나타나지 않았다. 열화시킨 시료는 수분 흡착에 의한 색변화가 나타났다. 시료 표면의 얇은 HPC 층은 열화 후에도 유지되고 있었으며, 수분 흡착에 의한 중량변화와 치수변화는 HPC에 의해 억제되는 것으로 나타났다.
중심어
: PEG, HPC,
표면 안정화,
중량변화,
치수변화,
열화ABSTRACT This study aimed at verifying the effect of hydroxypropyl cellulose(HPC) treatment on polyethylene glycol(PEG)-treated waterlogged wood for surface stabilizing. This research investigated macroscopic and microscopic appearance, color change, weight change, and dimensional change. And effect of HPC was verified through variance analysis (ANOVA) and least significant difference test(LSD). HPC formed thin layer on the surface of wood specimen, and blocked the pore of tracheid and the gap between the crack. Specimens without deterioration showed no invisible change except HPC 1,000,000 treatment group. Whitening was appeared at the sound surface of HPC 1,000,000 treated wood. Specimens with deterioration showed a little color difference change by external moisture adsorption. Thin layer of HPC on the surface of wood specimen was maintained after the deterioration, and this HPC layer significantly suppressed the weight and dimensional change by moisture adsorption.
Key Words: PEG, HPC, Surface stabilizing, Weight change, Dimensional change, Deterioration
Figure 1. The part of Wan-do wreck.
1. 서 론
해양에서 출수되는 유물에는 고선박, 목간, 청자, 백자, 철제솥, 청동그릇 등 다양한 유물이 있다. 청자 퇴화문 두 꺼비모양 벼루(보물 제 1782호), 청자 상감국화모란유로죽 문 매병 및 죽찰(보물 제 1783호), 청자 음각연화절지문 매 병 및 죽찰(보물 제 1784호)과 완도선(해유 16496), 달리 도선(해유 16486)과 같은 고선박, 도자기 포장용 나무(해 술 97), 명문(耽津□在京隊正仁守戶付砂器八十)이 기록된 목간(태안 25006)과 같은 유물들이 등록되어 있다. 이러한 유물들은 다양한 자연과학적인 분석을 통해, 산지나 시기 에 대한 정보, 제작기법이나 양식변화 등의 역사적, 학술적인 정보를 얻을 수 있는 점에서 문화재로서의 가치를 지닌다.
그 중 고선박, 목간, 소형목제품 등의 목재 유물 대부분 은 수침고목재의 상태로 출수된다. 수침고목재는 오랜 시 간동안 부후균과 세균 등에 의해 열화된 목재로 세포벽의 셀룰로오스 성분은 대부분 분해되어 없어진다. 특히 수백 년 동안 해수 중에 매몰된 목재의 경우 바닷물의 화학적 작 용과 해양 미생물 등에 의해 더 심한 분해가 나타나며, 분 해되어 없어진 세포 내 빈자리를 수분이 포화된 상태로 형 태만 유지하고 있다. 이러한 수침고목재를 보존처리 하지 않고, 외부에 노출시키게 되면 수축되고 변형이 나타나 형 태를 알아볼 수 없게 되어, 목재 유물은 반드시 약제 처리 하여 강화시키는 보존처리가 필요하다.
수침고목재 보존처리에 있어 다양한 방법들이 연구되 었고, 처리하는 목재의 상태에 따라 다양하게 적용되고 있 다. 현재 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene Glycol, PEG)을 사용한 보존처리가 쉽고 간단하며 비용적인 측면에서 이 점을 나타내어 대형 유물이나 다량의 보존처리에 주로 사 용되고 있다. 소형 유물의 경우 PEG 함침 후 진공동결건조 가 주로 진행되지만 일부 유물의 경우 보존처리 후 표면 결 함이 나타나는 단점이 존재한다(Kim, 2003).
그러나 대부분 PEG 처리로 완료하고 더 이상의 처리는 하지 않는 것이 일반적이지만, 처리 완료된 수침고목재의 표면 상태가 매우 좋지 않을 경우 하이드록시프로필 셀룰 로오스(Hydroxypropyl Cellulose, HPC)를 사용하여 표면 에 대한 안정화처리를 실시한다. HPC는 유기용매 및 물에 녹는 성질을 지니고 있어 가역적인 측면에서도 문화재에 대한 사용이 적합하며 사용 목적에 따라 분자량과 농도로 점도를 조절하여 사용할 수 있는 장점이 있다(Raymond et
al., 2009). 그러나 적절한 방법을 제시하거나 구체화된 연
구는 진행되어있지 않은 상태이며 필요로 하는 경우에만 경험에 의해 사용되고 있다.
따라서 본 연구에서는 1984년 완도에서 출수된 완도선 의 목재편을 대상으로 PEG 함침 후 진공동결건조를 실시 하였으며 표면 안정화를 위해 HPC를 도포하여 도포에 따 른 처리 효과를 검증하고자 하였다. 이를 위해 HPC의 분 자량 및 농도별로 도포하고 변화를 비교하였다. 외관 및 색 차 변화를 통해서 HPC가 문화재에 사용가능한 약제인지 확인하고자 하였다. 표면관찰을 통해서 HPC가 분자량 및 농도에 따른 도포현상을 관찰하였다. 중량변화를 통해 수 분의 흡탈착 방지효과를 검증하고, 치수변화율을 측정함 으로써 HPC에 의한 치수변화 억제효과를 확인하였다. 또 한 박물관 전시환경과 전시환경에 비해 고온다습한 상황 에서의 인공열화를 실시하여 HPC가 목재의 변화를 억제 하는지 알아보고자 하였다. HPC가 유물 외형에 미치는 영 향은 최소화하면서 변형을 억제하는 표면 안정화효과의 가능성을 검토하고, 차후 보존처리에 있어 유물에 적절한 분자량과 적당한 농도를 파악하고자 한다.
2. 재료 및 방법
2.1. 실험재료
2.1.1. 공시목재
본 실험에 사용한 공시목재는 1984년 4월 29일 출수된 완도선의 일부 목재편으로 수침상태로 보관되어 있던 목 재편을 사용하였다(Figure 1). 길이 57 cm, 높이 21 cm, 두 께 3-4 cm의 목재편을 두께는 그대로 두고, 가로, 세로 각 각 3 cm로 절단하였다. 절단 시료는 각 처리군 별로 6개씩 시료를 구분하고 임의로 1-48번까지 번호를 부여하였다.
2.1.2. 완도 해저침몰선
완도 해저침몰선(완도선)은 1983-84년 전남 완도군 약
(A) Cross section (B) Tangential section (C) Radial section
Figure 3. Microscopic images of specimen.
Figure 2. Wan-do wreck exhibited after restoration.
산면 어두리 앞섬 해저에서 문화재 관리국 완도해저유물 발굴조사단에 의한 수중발굴조사에서 출수되었다(The Office of Cultural Properties, 1985). 완도선의 보존처리는 10여 년간의 PEG 함침처리를 통해 이루어졌으며, 1994년 복원작업이 이루어졌다(Lee, 2009). 현재 목포에 있는 국 립해양문화재연구소의 전시관 고려선실에 전시되어 있다 (Figure 2).
2.1.3. 공시목재의 수종
본 실험에 사용된 목재의 수종분석을 실시하기 위해 연 륜이 1개 이상 포함되도록 횡단면, 방사단면, 접선단면의 시료를 채취하여 프레파라트를 제작하고, 광학현미경을 통해 구성세포의 특징을 관찰하였다(Figure 3). 그 결과 소 나무과 소나무속 소나무류(Pinaceae Pinus hard pine)로 식별하였다. 침엽수재로 연륜의 경계가 명확하고 수직수 지구가 관찰된다(Figure 3A). 접선단면에서 단열방사조직과 수평수지구가 포함된 방추형 방사조직이 혼재한다(Figure
3B). 방사단면의 방사조직은 방사가도관과 방사유세포로 구성되어있으며, 축방향 가도관벽에서 유연벽공이 1열로 관찰된다. 직교분야의 분야벽공은 창상형 벽공이고 방사 가도관의 수평벽에서는 거치상비후가 관찰되었다(Figure 3C).
우리나라에 분포하는 소나무류에는 소나무(적송, 육송) 와 곰솔(흑송, 해송)이 있으며, 활엽수재에 비해 가공이 용 이하고, 건조가 쉬운 편이며 수분에 강하다. 비중이 낮아 부력이 높은 수종으로 주로 건축, 토목, 선박 등으로 사용 된다(Lee, 1997).
2.1.4. 공시목재의 함수율
시료의 부후정도를 알아보기 위해 시험용 시료를 제작 하고 남은 부분을 이용하여 함수율을 측정하였다. 함수율 측정식은 다음과 같다.
Moisture content(%)=
×
: weight before drying, : weight after drying
함수율 측정 결과는 최대 610.9%, 최소 283.6%로 측정 되었다. 평균값은 492.2%(Standard deviation 98.4)로 측정 되었다.
2.1.5. PEG
본 실험에서는 PEG 함침 및 진공동결건조 처리한 수침 고목재를 제작하기 위해 PEG 4,000 제품을 사용하였다.
평균분자량은 3,800-4,400이며 녹는점은 55-58℃ 정도이 며, 10-40% 수용액으로 제조하여 실험에 사용하였다.
Table 1. List of analysis samples with their excavated location and various information.
HPC 100,000 HPC 370,000 HPC 1,000,000 Molecular weight(Mw.) 100,000 370,000 1,000,000
Form Powder
Particle size 20 mesh (99% through)
Autoignition temp. 400℃
pH range 5.0-8.5
Density 0.5 g/ml at 25℃
Viscosity(cPs) in H2O(25℃) 75-150 (5wt.%) 150-400 (2wt.%) 1,275-3,500 (1wt.%)
Table 2. The physical properties of HPCs used.
Naming Mw. Concentration(%) State Viscosity(cPs) Remarks
100-1 100,000 1 Liquid ≤300 Used
100-2 100,000 2 Liquid ≤300 Used
100-3 100,000 3 Liquid ≤300 Used
100-5 100,000 5 Liquid 350 Used
370-1 370,000 1 Liquid 350 Used
370-2 370,000 2 Liquid 450 Used
370-3 370,000 3 Gel 3,000 Unused
370-5 370,000 5 Gel 10,000 Unused
1,000-1 1,000,000 1 Liquid 650 Used
1,000-2 1,000,000 2 Gel 6,000 Unused
1,000-3 1,000,000 3 Gel 13,000 Unused
1,000-5 1,000,000 5 Gel 15,000≤ Unused
2.1.6. HPC
HPC는 분자량 100,000, 370,000, 1,000,000 제품을 각 각 사용하였으며, 99.9% Ethyl alcohol을 용매로 사용하여 제조하였다. 자세한 특징은 Table 1과 같다(Sigma Aldrich, 2015).
2.2. 실험방법
2.2.1. 공시목재의 전처리
일반적인 해양출수 수침고목재 보존처리 방법(Cha and Yoon, 2013)에 따라 진행하였다. 해양에서 출수된 목재는 우선적으로 탈염이 진행되지만 본 시료는 오랜 기간 담수 에 침지되어 있었기 때문에 탈염은 완료된 것으로 간주하 고 보존처리를 진행하였다.
간단한 세척도구를 사용하여 물리적 세척을 실시한 후 EDTA-2Na(Ethylenediaminetetracetic Acid-2Na) 2% 용 액에 48시간 함침하여 화학적 세척을 실시하였다. 시료에
남은 잔류약품을 제거한 후 PEG 4,000 용액 10-40%까지 단계적으로 농도를 상승시켜 함침하였다. 함침한 시료는 예비동결을 거쳐 진공동결건조를 실시하였다.
진공동결건조 후 치수 변화 측정을 위해 방사방향, 접선 방향, 길이방향으로 Insect pin을 꽂아 두었다. 완료된 시료 의 PEG 함침량은 240.13%(Standard deviation 18.9)로 추 정하였다.
2.2.2. HPC 도포
각 분자량별로 HPC 용액을 1%, 2%, 3%, 5%로 제조하 였다. 그러나 HPC 370,000과 HPC 1,000,000의 경우 3%
와 5% 용액이 gel 상태를 나타내었으며, 점도를 측정한 결 과 3,000 cPs 이상으로 측정되어 본 실험에서는 제외하였 다. HPC 1,000,000 2% 용액도 gel 상태이며 점도는 6,000 cPs로 측정되어 본 실험에서는 제외하였다. 본 실험에 사 용한 HPC의 특성은 Table 2와 같다.
각 용액은 시료에 수채화용 붓을 이용하여 도포하였다.
붓질 한번에 HPC 용액이 0.15-0.18g 정도 도포되는 것을 확인하고, 각 용액을 1g씩 적정하여 각 시료의 6면을 고르 게 도포하였다. 에탄올이 증발한 후 HPC 용액을 다시 같 은 양 도포하였으며 동일한 과정을 총 5회 반복하였다. 또 한 HPC를 도포하지 않은 시료를 준비하여 비교하였다.
2.2.3. 외관관찰
시료의 변화를 육안으로 비교, 관찰하기 위해 카메라를 이용하여 시료의 6면을 촬영하였다. Av모드(조리개 우선 모드), ISO 800, F 8.0으로 조절하여 촬영을 실시하였다.
또한 시료의 표면에 HPC가 도포되었는지 확인하기 위 하여 실체현미경(Olympus SZX7)을 이용하여 표면을 관 찰하고 촬영하였다.
2.2.4. 색차
HPC 용액 도포로 인한 색상의 변화를 Konica Minolta 사의 Spectrophotometer CM-3700d를 이용하여 측정하였 고, 명도(L*), 적색도(a*), 황색도(b*)의 변화를 확인하고, KS A 0067에 의해 색차를 계산하였다.
: difference of color
: difference of brightness
,
: difference of red and yellow chromaticness2.2.5. 중량변화율
처리 후 약품에 의한 중량 변화를 측정하여 HPC의 수 분의 흡탈착 억제 효과를 확인하고자 중량변화율을 계산 하였다. 처리군 별로 평균값을 확인하였으며, 중량변화율 은 다음과 같은 식으로 계산하였다. 통계분석을 실시하여 유의차를 검정하였다.
Weight change(W.C., %)=
×
: weight before treatment, : weight after treatment
2.2.6. 치수변화율
HPC 도포 이후 치수 변화를 측정하기 위하여 방사방향, 접선방향, 길이방향으로 Insect pin을 고정하고, 측미기를 통해 mm단위로 길이를 3회 반복 측정하여 평균값으로 각 치수를 측정하였다. 치수변화율을 계산하고 각 처리군 내에
서 평균값을 측정하여 비교하였으며 통계분석을 실시하였다.
치수변화율을 계산하는 방법은 다음과 같다.
Dimensional change(D.C., %)=
×
: length before treatment,
: length after treatment2.2.7. 인공열화
약제의 효과를 확인하고자 열화를 실시하였다. 기상청 자료에 의하면 2014년 밀양 지역의 온도가 37.9℃로 가장 높았으며, 목포 지역의 최고 상대습도는 100%이고 연평균 습도가 84.4%로 높게 나타난 것으로 확인하였다(Korea Meteorological Administration, 2015). 이를 기준으로 하 여 각 처리군 별로 3개씩 온도 40℃, 습도 85%를 유지하여 2주간 열화를 실시하였다. 열화시료와 비교하기 위하여 열 화에 사용하지 않은 비열화 시료는 일반적인 박물관 전시 환경 허용치(National Folk Museum of Korea, 2010)에 맞 추어 온도 25℃, 습도 55%를 유지하여 보관하였다.
2.2.8. 통계분석
색차, 중량변화, 치수변화에서 처리 약제 별 유의차를 확인하기 위하여 5% 유의수준에서 각각 분산분석을 실시 하였으며, 유의차가 있는 것으로 나타날 경우 Fisher의 최 소유의차 검정방법(Least significant difference, LSD)을 실시하여 유의성을 검정하였다. 유의하지 않은 처리군은 같은 문자로 그룹화하여 나타내었다.
3. 결과 및 고찰
3.1. HPC 처리시편의 외관
비열화 시료의 HPC 도포 전과 후의 모습을 관찰한 결 과(Figure 4), HPC를 도포하기 전과 후의 차이는 크게 나 타나지 않았으나, HPC 1,000,000 도포 시료의 경우 부후 가 심하지 않은 횡단면 표면에서 백화현상(목재표면에 도 포된 HPC층이 백색으로 불투명하게 된 현상)이 나타났다 (Figure 4D).
표면에 도포된 HPC의 현상을 알아보기 위해서 실체현 미경을 이용하여 비열화 시료의 표면을 관찰하였다(Figure 5). HPC를 도포한 시료의 표면에는 HPC의 얇은 층이 형 성되었고, 가도관의 관공과 균열사이에도 HPC가 침투되
(A) 370-2 (HPC untreated) (B) 370-2 (HPC treated) (C) 1,000-1 (HPC untreated) (D) 1,000-1 (HPC treated)
Figure 4. Images of specimens without deterioration.
(A) control (B) 100-1 (C) 100-2
(D) 100-3 (E) 100-5 (F) 370-1
(G) 370-2 (H) 1,000-1 (I) 1,000-1 (whitening)
Figure 5. Microscopic images of specimens without deterioration.
어 있는 것이 관찰되었다. 그러나 부후가 심하지 않은 단면 (Figure 5I)에서 HPC가 가도관 내부로 침투되지 못하고 표면에 두꺼운 막을 형성함으로써 백화현상을 일으키는 것으로 판단되었다.
HPC를 도포한 시료의 열화 전과 후의 모습을 관찰하였 다(Figure 6). 열화시킨 시료의 육안 관찰결과 수분 흡수에
의해 전체적으로 짙은 색으로 변하였다. HPC를 도포하지 않은 시료와 HPC를 도포한 시료 간에는 큰 차이가 없었다.
HPC 1,000,000 도포 시료의 부후가 심하지 않은 횡단면 표면에서 나타났던 백화현상이 완화되었다(Figure 6D).
HPC가 도포된 시료를 열화 시킨 후, 시료의 표면을 실 체현미경으로 관찰하였다(Figure 7). 시료에 도포된 HPC
(A) 370-2 (HPC untreated) (B) 370-2 (after deterioration) (C) 1,000-1 (HPC untreated) (D) 1,000-1 (after deterioration)
Figure 6. Images of specimens with deterioration.
(A) control (B) 100-1 (C) 100-2
(D) 100-3 (E) 100-5 (F) 370-1
(G) 370-2 (H) 1,000-1 (I) 1,000-1 (whitening)
Figure 7. Microscopic images of specimens with deterioration.
는 열화과정에서 수분을 흡착하여 HPC층이 투명해지는 경향을 나타냈다. 또한 HPC 1,000,000 도포 시료에서 부 후가 심하지 않은 단면(Figure 7I)에 도포된 HPC도 수분 을 흡착하여 투명해짐으로 인해 백화현상이 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
3.2. 색차
HPC 처리 전 목재시료와 HPC 처리 후 목재시료간의 색차, HPC 처리 전 목재시료와 HPC 처리 후 열화를 진행 한 목재시료간의 색차를 Table 3에 표기하였다.
Table 3. The color differences of HPC-treated specimens.
Without deterioration With deteriorationcontrol Average 1.422 4.454
Standard deviation. 1.418 4.531
100-1 Average 2.092 3.312
Standard deviation. 1.113 3.529
100-2 Average 1.947 2.284
Standard deviation. 1.611 1.761
100-3 Average 1.326 2.986
Standard deviation. 0.678 2.958
100-5 Average 1.394 3.171
Standard deviation. 1.245 2.188
370-1 Average 2.263 3.396
Standard deviation. 1.461 2.621
370-2 Average 1.647 4.098
Standard deviation. 0.944 2.169
1,000-1 Average 2.157 4.596
Standard deviation. 2.574 2.692
Figure 9. Weight change of specimens without deterioration.
Figure 8.
of HPCs film by deterioration.비열화 시료의
평균값은 2 이하의 수치를 나타내어 HPC 도포 전과 후의 색상이 육안으로는 구별할 수 없는 정도의 작은 변화를 나타냈다. 또한 각 HPC 처리군 시료 간에도 색차는 차이가 없었다. 열화된 시료들의
평균 값은 2-5 사이의 값으로 측정되어 육안으로 구별이 가능할 정도의 변화를 나타냈다. 즉, 열화에 의해 색차의 변화가 발생하였고, 이는 고습의 환경에서 수분을 흡착함으로써 시료의 명도 값(
)이 낮아져서 변화한 것으로 추정되었다.또한 HPC 자체의 색변화를 확인하기 위해 투명한 PVC 판에 도포하고 열화를 진행한 후 Calibration white 판에 대어 색차 값
값을 측정하였다(Figure 8). HPC의 농도 가 짙어질수록
값이 증가하였으나 0.25 이하의 값을
나타내어 HPC의 색변화는 나타나지 않은 것으로 판단하 였다.3.3. 중량변화율
전시환경인 온도 25℃, 습도 55%에서 2주간 보관한 비 열화 시료의 중량변화를 그래프로 나타내었다(Figure 9).
HPC를 도포한 직후 HPC를 도포하지 않은 시료와 비교하 여 HPC 처리군에서 중량이 증가하였다. 또한 농도가 높아 질수록 중량이 증가하였다. 이는 중량비로 제작한 HPC 용 액을 도포하고 용액의 에탄올이 증발하면서 잔류한 HPC 의 양만큼 중량이 증가된 것으로 판단된다. 도포이후 전시 환경에서 보관하는 과정에서 HPC를 도포하지 않은 시료 와 각 HPC 도포 시료 모두 일정한 중량으로 유지되는 것 을 확인하여, 일정한 온·습도가 유지되는 환경에서는 중량 변화가 나타나지 않을 것으로 판단된다.
HPC를 처리한 시료를 2주간 온도 40℃, 습도 85%의 조건에서 열화한 후 중량의 변화를 보면 HPC를 도포한 직
Figure 10. Weight change of specimens with
deterioration.Figure 11. Final weight change of specimens with
deterioration. (Same capital letters on the column of each HPCs are not significantly different from each other atp=0.5, Fisher's LSD)
Figure 12. Dimensional change of specimens without
deterioration.후 비열화 시료와 같이 HPC에 의한 중량변화가 나타난 것 을 확인할 수 있다(Figure 10). 그러나 2주간의 열화를 진 행한 후 중량변화는 12-16%로 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 고습한 환경에서 수분을 흡수함으로써 나 타난 것으로 판단하였다.
HPC 100,000 도포 시료는 HPC를 도포하지 않은 시료 에 비해 중량이 덜 증가하였으며, 농도가 높아질수록 중량 증가율이 줄어들었다. HPC 370,000 도포 시료의 경우 농 도가 높을수록 증가율이 줄어들었지만, HPC를 도포하지 않은 시료와 비슷한 정도로 나타났다. HPC 1,000,000 도 포 시료에서는 오히려 HPC를 도포하지 않은 시료보다 중 량이 증가하였다. 일부 HPC(평균분자량 100,000) 도포에 따른 중량변화의 억제효과가 있는 것으로 판단하여 통계 분석을 실시하였다. 처리군의 따른 유의성을 확인하여 Fisher의 LSD 검정을 실시하였고, 그 유의차를 나타내었 다(Figure 11).
LSD 검정 결과 HPC 도포에 의한 차이가 나타나며 상 대적으로 저분자량인 HPC 100,000의 농도를 높여 사용하 는 것이 가장 효과가 좋은 것으로 확인하였다.
3.4. 치수변화율
HPC를 도포하고 전시환경인 온도 25℃, 습도 55%에서 2주간 보관한 시료의 치수변화율을 그래프로 나타내었다
(Figure 12).
비열화 시료의 치수변화는 모두 ±0.05%내로 측정되었 다. 전시환경에 맞추어 유지되었을 때, HPC의 도포여부와 상관없이 치수변화의 차이를 보이지 않는 것으로 확인하 였다.
온도 40℃, 습도 85% 조건에서 2주간 열화된 시료의 치 수변화 결과는 다음 그래프와 같다(Figure 13).
열화된 시료의 치수변화는 접선>방사>길이 방향 순으 로 변화율의 차이가 나타났다. HPC 100,000 도포 시료는 HPC를 도포하지 않은 시료에 비해 치수변화율이 작았으며, 농도가 높아질수록 치수변화율이 작았다. HPC 370,000 도포 시료의 경우 농도가 높을수록 치수변화율이 줄어들 었다. HPC 1,000,000 도포 시료에서도 HPC를 도포하지 않은 시료보다 치수변화율이 작았다.
방사방향에서는 HPC를 도포하지 않은 시료에 비해 HPC를 처리한 시료에서 치수변화율이 작게 나타났다. 낮 은 농도(1-2%)에서 HPC의 분자량에 따른 차이는 없었다.
HPC 100,000의 경우 농도가 높아질수록 치수변화율이 줄 어들었다.
접선방향과 길이방향에서는 HPC를 도포하지 않은 시 료에 비해 HPC를 처리한 시료에서 치수변화가 작게 나타 났다. HPC의 분자량이 높아질수록 치수변화율이 줄어들 었으며, 농도가 높아질수록 치수변화율이 줄어들었다.
통계분석을 통해 유의성을 확인하였고, LSD 검정 결과
Figure 14. Final dimensional change of specimens with
deterioration. (Same capital letters on the column of each HPCs are not significantly different from each other at p=0.5, Fisher's LSD)Figure 13. Dimensional change of specimens with
deterioration.HPC 처리군에 따른 유의차를 나타냈다(Figure 14). HPC 의 분자량이 커지고 농도가 짙어질수록 치수변화에 대한 억제효과가 나타나는 것으로 확인되었다.
4. 결 론
수침고목재인 목재유물의 보존처리에 가장 많이 사용 되는 PEG 함침 후 진공동결건조 방법의 단점인 표면 결함 에 대한 안정화처리를 위해 HPC를 도포하였다. HPC가 수 분 흡착에 의한 중량 및 치수변화를 억제하는 효과를 확인 하였다.
완도선 출수 목재편을 시료로 사용하였다. 시료를 PEG 함침한 후 진공동결건조를 실시하였으며, 목재 표면에 HPC를 도포하였다. HPC는 분자량과 농도에 따라 다르게 적용하였다. 비열화 시료는 박물관 전시환경에 따라 온도 25℃, 습도 55%의 조건에서 보관하였고, 열화 시료는 고 온다습한 환경인 온도 40℃, 습도 85%의 조건에서 열화 를 진행하였다. HPC의 효과를 확인하기 위해서 외관 및 실체현미경 관찰, 색차, 중량변화율, 치수변화율을 측정하 고, 통계분석을 실시하였다.
목재시료의 표면에 HPC가 얇은 층을 형성하였고, 가도 관의 관공과 균열의 틈 사이를 메우고 있었다. HPC 1,000,000을 처리한 시료의 부후되지 않은 표면에서 나타난 불투명화 현상을 제외하고 다른 변화는 나타나지 않았다.
열화시킨 시료는 수분 흡착에 의한 색변화가 나타났다.
시료 표면의 얇은 HPC 층은 열화 후에도 유지되고 있었으 며, 수분 흡착에 의한 중량변화와 치수변화는 HPC에 의해 억제되는 것으로 나타났다.
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