용제 처리에 따른 트레이싱지의 특성 변화 연구 = A Study on the Property Changes of Tracing paper by Solvent Treatments

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 도면 제작에 널리 사용되는 트레이싱지의 열화 특성과 보존 과정에서 적용되는 용제(증류수, 에탄올, 아세톤)가 재질 변화에 미치는 영향을 규명하고자 수행되었다. 트레이싱지는 고해를 통해 섬유 간 공극을 최소화하고, 황산 처리 및 글리세린, 아크릴계 수지 등의 첨가제를 포함한 공정을 거쳐 제작되는 단섬유계 종이로, 높은 투명성과 평활도를 지니는 반면 습도 변화, 수분 접촉, 온도 상승 등에 매우 민감하게 반응한다. 이러한 재질적 특성으로 인해 실제 소장 도면에서는 찢김, 주름, 황변 등 다양한 열화 양상이 나타난다. 도면의 보존처리는 고문헌이나 회화류와 유사한 절차로 진행되며, 필요에 따라 증류수, 에탄올, 아세톤을 이용한 습식 클리닝이 적용된다. 습식 클리닝은 필수적인 단계는 아니지만, 트레이싱지가 제조 과정에서 이미 산성을 띠고 있어 시간이 경과함에 따라 산성화가 지속되는 특성을 보이므로 보존 목적에 따라 선택적으로 활용된다. 그러나 트레이싱지의 열화 특성과 용제 처리에 따 른 변화를 정량적으로 비교한 연구는 국내외적으로 부족한 실정이며, 이에 따라 보존처리 기준 마련을 위한 기초 자료의 구축이 필요한 상황이다. 이에 본 연구에서는 지시적 시료인 Whatman No.1 여과지와 트레이싱지 를 대상으로 건열 및 습열 조건에서 168, 336, 504, 672시간 동안 인공 열화를 적용하여 열화에 따른 물리·화학적 변화를 분석하였다. 용제 처리는 선 행 연구와 동일하게 증류수, 에탄올(70%), 아세톤(100%)을 사용하여 시편을 침적한 뒤 건조하여 실험에 적용하였다. 열화된 시편은 육안 및 디지털 현미경 관찰을 통해 외형 변화를 확인하고, 색도 측정, MIT 내절강도 측정, 접촉각 측정, 수소이온 농도(pH) 측정, ATR-FTIR 스펙트럼 분석을 통해 재질 변화를 정량적으로 평가하였다. 또한 실제 도면에서 사용되는 먹, 연필, 수성·유 성 잉크를 적용한 시편을 대상으로 동일한 용제를 사용하여 부분 적용법, 스프레이법, 침적법을 수행하고, 용제 처리에 따른 필기 매체의 안정성을 검토 하였다. 연구 결과, 와트만지는 용제 처리 후 변화가 없었던 반면, 트레이싱지는 에탄올과 아세톤 처리 시편에서 표면 굴곡과 수축률 변화가 크지 않았으나, 증류수 처리 시편에서는 굴곡과 수축률이 상대적으로 크게 나타났다. 이는 증류 수의 느린 휘발로 인해 섬유 내부 수분 침투와 비균질한 수소결합이 발생했기 때문으로 해석된다. 한편, 트레이싱지는 열화가 진행됨에 따라 건열 및 습열 조건 모두에서 황변이 관찰되었으며, 특히 습열 조건에서는 168시간 이후부 터 황변이 두드러지게 나타나 시간이 경과할수록 그 정도가 더욱 심화되는 경향을 보였다. 또한 증류수와 아세톤 처리 시편은 초기 열화 단계부터 색 변화가 뚜렷하게 나타났으며, 672시간 경과 시점에서는 용제 처리 여부에 관계없 이 모든 시편에서 유사한 수준의 황변이 확인되었다. 이는 증류수 처리 시 높 은 극성과 수분 이동에 따른 쏠림 현상으로 황변이 촉진되고, 아세톤 처리 시에는 미세 공극 형성으로 인해 산화 반응이 활성화된 결과로 판단된다. 색도 측정에서는 열화가 진행될수록 L*값은 감소하고 b*값은 황색 계열로 증가하는 경향을 보였으며, 특히 트레이싱지는 습열 조건에서 색차(△E)가 12 이상까지 증가하여 현저한 색 변화가 확인되었다. 이러한 변화는 동일 조건에서 변화 폭이 상대적으로 작았던 Whatman No.1과 비교할 때, 트레이싱지가 온·습도 변화에 훨씬 취약한 재질임을 보여준다. 내절강도 측정 결과, 두 시료 모두 열화 기간이 길어질수록 기계적 강도가 감소하는 경향을 보였으며, 이는 셀룰로오스의 열분해 및 산화, 그리고 가수분해 반응이 복합적으로 진행된 결과로 해석된다. 용제 처리에 따른 강도 차이는 미미하여 용제 자체가 기계적 강도 변화에 미치는 영향은 제한적인 것으로 나타났다. 한편 접촉각 측정에서는 열화 및 용제 처리에 따른 유의미한 변화가 확인되지 않아 코팅층의 변화는 크지 않은 것으로 판단된다. pH는 열화 기간이 증가할수록 점차 감소하였으며, 특히 트레이싱지는 습열 조건에서 빠르게 산성화되는 경향을 보여 동일 조건에서 황변이 두드러지게 진행된 현상과의 연관성을 시사한다. ATR-FTIR 분석에서는 O–H, C–H, C–O–C 피크 등 셀룰로오스의 주요 피크가 확인되었고, 흡광도 변화는 미미하여 열화 및 용제 처리가 코팅층이나 섬유 구조에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 필기 매체 안정성 평가 결과, 매체 종류에 따라 뚜렷한 차이가 나타났다. 먹과 연필은 세 가지 용제와 모든 처리 방식에서 비교적 안정적인 거동을 보였으나, 수성 잉크는 모든 용제에서 용해 및 번짐이 크게 발생하였고, 유성 잉크는 에탄올과 아세톤 처리에서 색의 연화와 번짐이 관찰되었다. 특히 스프레이법과 침적법에서는 수성·유성 잉크 모두에서 용해, 번짐, 색 변화가 복합적으로 발생하여, 잉크가 포함된 트레이싱지 도면에 용제를 직접 적용하는 것은 매우 높은 위험성을 동반하는 것으로 확인되었다. 종합적으로 본 연구를 통해 트레이싱지는 온·습도 변화에 매우 민감하며, 특히 습열 조건에서 황변과 산성화가 빠르게 진행된다는 점을 실험적으로 확인하였다. 또한 용제 처리는 트레이싱지 자체의 물리·화학적 특성에는 큰 영향을 미치지 않는 반면, 필기 매체의 안정성에는 결정적인 영향을 미치는 것으로 나타나 보존처리 시 필기 매체의 종류에 따른 용제 선택 기준이 신중히 고려되어야 함을 제시하였다. 본 연구는 트레이싱지의 열화 특성과 용제 처리 에 따른 특성 변화를 정량적으로 평가한 연구로서, 향후 도면 보존처리 기준 수립과 보존 현장에서의 용제 적용 판단을 위한 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 트레이싱지 5
• 2. 트레이싱지의 특징 7
• 3. 종이의 방향 9
• Ⅲ. 재료 및 방법 11
• 1. 연구 재료 11
• 1) 와트만지 및 트레이싱지 11
• 2) 용제 12
• 2. 시편 제작 방법 13
• 1) 인공 열화 특성 평가 13
• (1) 용제 처리 13
• (2) 인공 열화 15
• 2) 필기 매체 안정성 평가 17
• (1) 시편 제작 17
• (2) 용제 처리 18
• 3. 시편 목록 21
• 4. 연구 방법 27
• 1) 물리적 특성 분석 27
• (1) 육안 및 현미경 관찰 27
• (2) 색도 측정 27
• (3) 내절강도 측정 29
• (4) 접촉각 측정 29
• 2) 화학적 특성 분석 30
• (1) 수소 이온 농도(pH) 측정 30
• (2) ATR-FTIR 스펙트럼 분석 30
• 3) 필기 매체 안정성 평가 31
• Ⅳ. 연구 결과 33
• 1. 물리적 특성 분석 33
• 1) 육안 및 현미경 관찰 33
• 2) 색도 측정 56
• 3) 내절강도 측정 65
• 4) 접촉각 측정 69
• 2. 화학적 특성 분석 75
• 1) 수소이온 농도(pH) 측정 75
• 2) ATR-FTIR 스펙트럼 분석 77
• 3. 필기 매체 안정성 평가 83
• Ⅴ. 고찰 및 결론 89
• 참고문헌 94