미술작품에 사용되는 종이의 劣化와 保存

저자 : 稻葉政滿(동경예술대학 미술학부 보존과학실)   
역자 : 황채금(국립현대미술관 학예연구실 보존과학실)

1. 머릿말
2. 종이의 PH
3. 산성종이
4. 종이열화와 PH의 관계
5. 산에 의한 종이의 열화 메카니즘
6. 종이 원료섬유의 종류와 그 열화에 대한 저항성의 차이
7. 중성지(中性紙)
8. 중성 초조지(妙造紙) 		9. 탈산처리 (脫酸處理)
10. 열화된 종이의 강화(强化)
11. 빛의 영향
12. 산화반응에 의한 열화
13. 생물적 원인에 의한 열화
14. 위기관리
15. 끝맺음
4. 종이열화와 PH의 관계

일본에도 종이에 그림을 그리는 경우에는 Size제로 Dosa를 사용하는 경우가 많다. Dosa는 아교와 명반의 수용액으로 명반은 종이의 PH를 저하시킨다. 여기서는 화지 (和紙)에 Dosa를 넣었을 때 종이에 미치는 영향을 검토한 예를 열거하여 종이의 산성 화(PH저하)가 종이의 어떠한 성질을 열화시키는가를 서술하고자 한다.

시료로서는 시판되는 각종 종이로서, 닥종이(楮紙), 삼아지(三啞紙), 안피지(雁皮紙), 마지(麻紙) 를 사용했다. 이런 종이에 각각 Dosa 그리고 아교, 명반만의 수용액을 각각 붓으로 칠하고, 건조후 온도 80°C, 습도 80%RH의 분위기에서 촉진열화(促進劣化)처리를 실시했다.

또한 내절강도(耐辨强度)를 측정했다. MIT (메사추세스공과대학)형 내절강도시험기 는 시험편을 스프링으로 잡아당겨 힘을 가할 수 있는 Clamp(예를 들면 1kg)와, 왕 복 회전하는 꺾임 헤드(head)사이에 시료를 장치, 왕복 회전 헤드를 좌우로 합계 270도 흔드는 작용에 의해 시험편을 꺽어서 잘라질 때 까지의 꺽임 횟수를 측정할 수 있게 만든 것이다.

◀ 圖2 삼아지(三啞紙)의 촉진열화처리에 의한 내절강도의 변화를 圖2에 나타냈다.

내절강도는 열화처리에 의한 지수와 관계가 있어 (이 그래프에서는 직선적) 저하되는 경향 임을 알 수 있다. 이 圖에서도 같은 경향 으로 나타났지만, 넣는 용액의 종류에 의 한 차라고 반드시 확인된 것은 아니다.

그 것은 종이의 성질 차이 등에 의해 각 용액 의 도포량에 따라 불규칙하게 분포되기 때문이라고 생각된다. 각각 종이의 PH는 평판 유리전극을 사용하여 측정했다.

그 결과, 미세한 불규칙한 분포가 있는 종이의 PH는 명반 을 함유한 용액을 뿌리면 낮아지게 된다 . 2. 상아지의 촉진열화처리에 의한 그러나 그 저하량은 종이의 종류에 따라서 내절강도의 변화 크게 다르게 된다.



예를 들면, 촉진열화 처리전 명반 용액을 뿌리지 않은 시료와 고농도의 명반을 뿌린 시료의 PH를 비교하 면 닥종이에서는 8.5-6.9로 근소한 저하를 보였지만 마지(麻紙)는 6.4-4.3으로 크게 변해 전형적인 산성종이의 영역에 들어가 있다.

이것으로 산에대한 완충작용이 종이에 따라서 크게 다르다는 것을 알 수 있다. (여기 실험에서 사용한 종이는 시판 화지(和 紙)의 예이고 닥종이 (渚紙)의 일반적인 성질이 아닌 점에 주의할 것)

그런데 다음 식에 의하면 내절강도의 열화 속도 K(그래프상에서 직선의 경사에 대응 하고 있다. 열화가 빠른 경우에는 크게 된 다.)를 계산해서 그 값 K와 촉진열화처리 전의 종이의 PH관계를 구했다. (圖3)

◀ 圖3 내절열화처리속도(k)와 종이의 ph관계

S=So e X P (-Kt)

여기서 S;기계적 강도 So ;초기의 기계 적 강도 t :열화처리 시간 이 圖에서 종이의 PH가 낮아 PH5부근 보다 낮게되면 열화속도가 급격하게 증가 하는 것을 알 수 있다.

이어서 종이의 인 장강도(引張强雇)를 측정했다. 그러나 촉 진열화처리에 대한 인장강도는 내절강도때 만큼은 저하되지 않았다.

그런데 화지를 액자하거나 병풍을 하는 경우에는 습도 변화에 의한 종이, 나무틀의 신축(伸縮)으로 인하여 꺾임보다는 인장력을 더 받는다. 이 경우 종이가 찢어지는 것은 인장강도 때문 만이 아니고 그때 종이가 얼마만큼 늘어나는가에 의해서 영향을 받는다.

이러한 종이 의 성질을 평가하는 것으로는 인장에너지흡수(TEA;Tention Energy Absorption) 가 적용된다. TEA는 인장시헌의 경우 응력왜곡선과 기본선과의 사이의 면적으로 정 의된다. TEA를 계산해서 열화속도를 전술한 식을 이용해서 계산했다.

◀ 圖4 인장에너지 흡수열화속도와 종이의 관계
◀ 圖5 변색속도와 종이의 관계

종이의 PH와의 관계를 圖4에 나타냈다. 내절강도와 열화속도와의 관계와 같은 결과를 얻었다. 양 자(兩者)의 열화속도 사이의 상관계수는 0.92로 좋은 관계를 나타냈다.

촉진열화처리 중 종이는 변색했다. (사진3) 종이의 색을 색도계를 이용해서 측정하 고 L a b 값을 구했다.

이 값에서 열화처리 하지 않은 시료와의 색차이 E를 계산했다. 삼아지(三植紙)의 경우, 변색의 정도는 아무것도 넣지 않은 시료가 가장 적고 명반의 농도가 증가할수록 커졌다. 다른 종이에서도 유사한 경향이 확인되었지만 상호 관련을 밝히기 위해 공시험을 하고 각 측정점을 관계식(△E = △E,+Rlnt)으로 사해서 그 변색속도 R를 각 시료에 대해서 구했다.

이 R과 PH와의 관계를 표시한 것이 圖5이다. 변색속도도 먼저 두 열화속도 정수와 같은 모양의 경향을 나타내고 중 성에서는 산성도가 증가함에 따라 급격하게 커지게 된다.

이상 화지(和紙)는 내절강도 및 인장에너지 흡수의 열화속도, 변색속도가 모두 중성 부근에서는 적고, PH가 5부근보다 저하되면 급격하게 크게되는 것을 기술했다. 양지 (洋紙)에 대해서도 같은 사실이 밝혀졌다.

표3. 목재의 수용성 원소분석결과

여기서 주목되는 것은 각각 화지의 PH저하량이 다르다는 것이다. 즉 산에 대해서 높은 완충성을 가진 종이는 PH가 약간 낮아지고, Dosa 처리후에도 종이의 보존성은 악화되지 않았다.

이런 화지가 산에 대한 완충성이 높은 것은 화지 섬유를 얻기위해 원료를 찔(蒸熱) 때, 목회 (木灰)나 석회가 사용되기 때문에 최종 제품인 화지에도 알 카리가 되는 것이라고 생각된다. 찔 때 넣는 첨가제로 가성소다를 사용한 경우에는 물 에 쉽게 녹기 때문에 알카리의 대부분은 잔류하지 않는다.

여기서 참고로 목회(木灰)에서 추출한 알카리에 대한 결과를 表3 및 圖6에 나 타냈다. 이 예의 경우는 칼륨이 주성분이 지만 물에 비교적 녹기 어려운 칼슘도 상 당히 포함되어 있다. 따라서 그 대부분은 탄산염의 형으로 그 밖에 일부는 수산화물 의 형으로 나누어 진다.

양지(洋紙)에서 말하는 중성지와 같이 첨료로서 탄산칼슘(CaCO)₃을 첨가한 우타지(宇陀紙 ;화지의 일종)의 보존성은 당연히 높게 된다.