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국보 제229호 창경궁 자격루 누기 표면에 고착된 오염물 제거 방법 연구

유하림,조하늬,이재성,유지아,박영환,유동완,You, Ha Rim,Jo, Ha Nui,Lee, Jae Sung,Yu, Ji A,Park, Young Hwan,Ryu, Dong Wan 한국문화재보존과학회 2021 보존과학회지 Vol.37 No.2

국보 제229호 창경궁 자격루 누기는 조선시대 과학기술의 정점을 보여주는 과학 문화재로서, 현재는 대·중·소 파수호(播水壺)와 수수호(受水壺)만 남아있다. 2018년부터 약 2년 여간 이루어진 자격루 누기의 전면적인 보존처리 과정에서, 표면에 발생한 오염물을 동정하고 이를 제거하기 위한 실험을 실시하였다. 표면 오염물은 이전 보존처리와 조사 과정에서 사용된 스쿠알란(squalane)과 실리콘 오일(silicone oil)이 환경 요인에 노출되어 발생한 오염물로 확인되었다. 이에 따라 우선적으로 고려할 사항을 설정하여 실험을 진행하였으며, 이를 통해 오염물을 효과적으로 제거할 수 있는 방법을 알아보았다. 우선 유기용제와 습포제를 이용한 실험에서는 톨루엔과 벤토나이트를 적용했을 때 가장 큰 색차 변화폭(𝚫E)을 나타내는 등 뛰어난 반응성이 확인되었다. 그러나 이에 수반되는 유기용제의 유해성과 습포제로 인한 2차 오염 발생 가능성 또한 확인할 수 있었다. 한편 보존처리자의 안전과 작업 환경 및 작업 용이성을 우선적으로 고려한 실험에서는 유기용제에 비해 반응성이 미비하고 비교적 많은 시간과 인력이 요구되었으나, 회차가 거듭될수록 색차 변화폭(𝚫E)의 정도가 유기용제 실험 결과와 동일한 범주 내까지 도달하는 것을 확인하였다. 특히 계면활성제를 활용한 방법이 오염물 제거에 가장 효과적인 것으로 확인되었다. Korea's National Treasure No. 229, the Jagyeongnu (clepsydra) of Changgyeonggung Palace, is a scientific and cultural property representing the pinnacle of science and technology in the Joseon Dynasty. Currently, only the large, mid-sie, and small Pasuhos (bronze jars) remain. During a nearly two-year conservation project by the Cultural Heritage Conservation Science Center (CHCSC) that began in 2018, conservators identified the contaminants on the surface of the water clock's components. It turned out that the contaminants had been caused by the exposure of squalane and silicone oil, used in an earlier preservation treatment, to the elements. The CHCSC conducted experiments to determine the most effective method to remove the contaminants. First, the conservators tried using an organic solvent, a poultice, and the application of toluene and bentonite, which yielded excellent reactivity and significant color difference changes (𝚫E). However, the reactivity was insufficiently effective to warrant the health hazards to the conservators and the environment (toluene is toxic). Although organic solvents required considerably more effort, time, and human resources, the conservators confirmed that their use achieved a true color difference variation (𝚫E) that was within the same range as the toxic hydrocarbon. Thus, they confirmed that using an organic surfactant was the best method for removing the contaminants.

경주 금척리 유적 출토 철기의 용도별 분류에 따른 제작기법 고찰

유하림,조남철,신용비 한국문화재보존과학회 2022 보존과학회지 Vol.38 No.3

The remains found in Geumcheok-ri, Gyeongju are located in close proximity to the Ancient Tombs in Geumcheok-ri, Gyeongju (Historic Site) which were built between the late 5th and early 6th centuries, and these tombs are known to belong to the powerful rulers of that area. Using metallurgical techniques, this study was conducted on the iron objects obtained from the excavated remains in Geumcheok-ri, Gyeongju which are presumed to have a close relation to the nearby ruins that played an important role in the growth of Silla. To identify differences in manufacturing techniques based on the purpose of the iron objects, eight objects were selected after classifying them by use and the microstructure and non-metallic inclusions were investigated. The analyses results confirmed that the manufacturing process involved forging iron with a high or low carbon content to produce a particular shape, and that the carburization process was applied to iron post forging a shape to increase its strength when necessary. The mechanical properties were improved by selectively applyingthe steelmaking method and the heat treatment technique considering the functions of the parts, andthe low temperature reduction was applied to the smelting process. Furthermore, in comparison withthe iron objects excavated from the remains located in the center of Gyeongju and its outskirts, it is confirmed that there is similarity in the smelting and manufacturing techniques between these objects. 경주 금척리 유적은 5세기 후반에서 6세기 전반에 조성된 금척리고분군(사적 제43호)과 매우 연접하며, 유적이 위치한 지역은 그 일대의 유력 지배세력의 무덤으로 알려져 있다. 신라 성장에 일익을 담당했던 인근 유적과도 밀접한 관련성이 있을 것으로 추정되는 경주 금척리 유적에서 출토된 철기를 대상으로 금속학적 방법론을 도입한 연구를 진행하였다. 철기의 용도 에 따른 제작기법 차이를 확인하기 위해 용도별로 분류하여 8점을 선정하고, 미세조직 및 비금 속개재물을 연구하였다. 분석 결과 제작 공정은 탄소함량이 높은 소재를 사용하여 형상을 단조 하는 방법과 탄소함량이 낮은 소재를 사용하여 형상 단조만을 하는 기법, 형상 단조 후 필요에 따라 강도를 높이기 위한 침탄작업을 실시하는 기법이 적용된 것으로 확인된다. 이후 부위별 기능을 고려한 제강법과 열처리기술을 선택적으로 적용하여 기계적 성질을 향상시켰으며 제련 공정에는 저온환원법이 적용되었을 가능성이 크다. 또한 경주 중심부와 외곽에 위치한 유적에 서 출토된 철기 유물과 비교해본 결과 제련 및 제작기술에서 상호 유사한 것이 확인된다.

보물 불랑기자포의 과학적 조사와 보존처리

유하림,이재성,박영환 한국문화재보존과학회 2023 보존과학회지 Vol.39 No.4

본 연구에서는 화기(火器) 발달사에 귀중한 자료로 평가되는 보물 불랑기자포의 전면적 인 보존처리에 앞서, 보존 상태 진단 및 적합한 보존처리 계획을 수립하기 위해 과학적 조사를 선행했다. 형태 조사, 방사선 투과조사, 3D 스캔, 색차 분석으로 불랑기자포의 형태 및 보존 상태를 확인할 수 있었으며, 과거 보존처리제로 사용한 코팅제의 완전한 제거 및 함침법을 적 용한 보존처리 방법이 필요한 것으로 판단되었다. 특히 불랑기자포의 크기 및 무게, 내부 밀도, 결함 등을 만족시키기 위해 각 과정에 충분한 반응 시간을 설정해야 하며, 취약성을 고려한 주의가 요구되는 것으로 확인되었다. 또한 P-XRF, XRD, FT-IR 분석으로 조성 성분과 표면 오염 물을 확인한 결과 불랑기자포는 Cu-Sn-Pb이 주원소로 구성되었으며, 표면에는 내부 합금 원소 특성에 기인한 다양한 부식물이 검출되었다. 부분적으로는 내부를 침식하는 공식성 부식물이 발생하였으며, 이와 같은 내부 부식인자의 활동을 억제하고 잠재적 요인을 제거하여 안정성을 부여하는 보존처리가 필요할 것으로 판단하였다. 앞선 과학적 조사 결과를 바탕으로 실시한 보존처리는 ‘표면 오염물 제거-안정화 처리-강화 처리-복원-보존처리 후 조사 및 마무리’의 순서 로 이루어졌다. 각 과정에서는 색차 및 광택도를 측정하여 변화 양상을 파악하였으며, 다양한 조사 결과와의 종합적인 검토를 통해 보존처리의 지표로 활용하기에 적합한 것으로 확인되었다. In this study, a scientific investigation was conducted to diagnose the conservation condition and establish an appropriate conservation treatment plans prior to comprehensive conservation treatment o f the B ullanggi J apo, t reasure which is c onsidered a valuable r esource in t he h istory o f firearms development. Morphological surveys, radiographic surveys, 3D scans, and color difference analysis confirmed the form and conservation status of the Bullanggi Japo, and it was judged that a conservation treatment method involving complete removal of the coating materials used in the past and the application of impregnation is required. In particular, it was found that sufficient reaction time should be set for each process to meet the requirements such as the size and weight, internal density, defects, etc. of the Bullanggi Japo, and care should be taken to consider vulnerabilities. In addition, P-XRF, XRD, and FT-IR analyses confirmed the composition and surface contamination, and identified that the Bullanggi Japo is composed of Cu-Sn-Pb and various corrosion products on the surface is attributed to internal alloying elements. Partly due to the presence of pitting corrosion products that erode the interior, it was determined that the conservation treatment is needed to inhibit the activity of these internal corrosive factors and eliminate potential factors to provide stability. Based on the results of the previous scientific investigations, the conservation treatment was carried out in the following order: surface decontamination - stabilization treatment - consolidation - restoration – survey after conservation treatment and finishing. In each process, color difference and glossiness were measured to understand the changes, and through a comprehensive review of the various findings, it was confirmed that they are suitable for use as indicators of conservation treatment.

1957년 원주 법천사지 지광국사탑 수리에 사용된 철물(鐵物)의 재료학적 특성 연구

유하림,이재성,이태종,박희정 국립문화재연구원 2020 헤리티지:역사와 과학 Vol.53 No.4

국보 제101호로 지정된 원주 법천사지 지광국사탑은 조성 후 수차례 이전 및 이건되었는데, 특히 한국전쟁 시 폭격 으로 인한 심각한 훼손으로 1957년 전면적인 해체·보수가 이루어졌다. 당시 재료 및 수리 내용이 남아있지 않지만 보존 처리를 진행하면서 지광국사탑에 사용된 다양한 형태의 금속재료를 확인하였다. 각 부재를 연결하는데 꺽쇠 및 앵커볼 트 외에 두께 9mm의 원형철근이 주로 사용되었으며, 부재와 모르타르 복원재를 연결하기 위해 다양한 두께의 원형철 근과 철사 등이 사용되었다. 건축물로 분류되는 석탑에 통상적으로 사용되는 이형철근이 아닌 매끈한 표면의 원형철근 이 사용되었다. 이는 모르타르 복원 시 재료가 가진 부착 강도와 결합력 강화를 위해 재료의 형태를 변형시키고, 서로 교 차시켜 결속하고 불규칙적으로 꼬아 단면적을 늘리는 등 재료의 단점을 보완한 것으로 확인되었다. 또한 금속학적 분석 법을 적용하여 알아본 결과 전체적으로 탄소 함량이 낮은 아공석강 소재로 사용하여 제작하였다. 미세조직 내에는 불규 칙한 크기로 분포하는 방울 형태의 비금속개재물이 다수 포함되어 있으나 전체 성분에는 영향을 미치지 않을 정도의 미 량으로 포함되어 있다. SEM-EDS의 면 분석으로 검출되지 않는 망간(Mn)과 황(S)이 정량 분석 및 EPMA 분석법으로 확 인한 결과 망간황화물(MnS)로 시료의 형태와 관계없이 미세조직 결정립 내에 고르게 분포하고 있다. 철물의 형태 제작 후 작업의 용이성을 위해 2차로 균질화 등 열처리를 실시한 것으로 보여지며, 철물의 두께가 얇아질수록 포함된 탄소 함 량이 감소하고 탄성과 신장률이 증가하는 특성에 따라 복원 작업 순서를 정하고 다양한 형태의 철물을 사용한 것으로 보인다. National Treasure no. 101, the stupa of State Preceptor Jigwang from the Beopcheonsa Temple Site in Wonju has been transferred from place to place and reassembled several times since it was built. In particular, overall dismantling and repair was carried out in 1957 to restore parts damaged by bombing during the Korean War. Documented information on the repair process and materials used at that time does not exist. However, various types of metal materials used for this stupa have been identified during conservation work. Besides clamps anchor bolts, 9mm-thick circular rebars were mainly used for joining the parts of this stupa, while circular rebars and wires of various thicknesses were used for joining the parts with mortar restoration materials. Although deformed bars are typically used for stone pagodas classified as architectural structures, smooth circular rebars were used in this case. In terms of restoration using mortar, material shapes were transformed, bound alternately, and twisted irregularly to improve bonding strength and coherence in order to insert restoration materials and to bolster structural weaknesses. In addition, metallographic analysis showed the material to be hypo-eutectoid steel with low carbon content. Many non-metallic inclusions in the shape of drops of different sizes were included, which do not affect the whole elemental composition due to the very small quantities involved. Qualitative and EPMA analysis of Mn and S, which were not identified by SEM-EDS area analysis, established an even distribution of MnS in crystal grains of the microstructure, regardless of the shape of the samples. It is presumed that secondary homogenization and softening might have been conducted after manufacturing to facilitate the working process. Furthermore, in consideration of properties indicating that the thinner the steel is, the less carbon content contained and the greater the elasticity and elongation, it is judged that restoration work was ordered.

안경과 고양이

유하림 제3시대그리스도교연구소 2018 제3시대 Vol.139 No.-