1. 서 론
미술품 중 회화의 손상원인은 크게 자연적 손상, 인위적 손상으로 나뉜다. 자연적 손상은 온⋅습도 변화로 인한 손상, 빛에 의한 손상, 공해인자로 인한 손상 등이 있으며, 인위적 손상의 경우 물리적 힘에 의한 손상, 잘못된 복원으로 인한 손상, 관람객들의 무지로 인한 피해 등이 있다(An, 2016). 미국의 한 미술품 보험회사(Private Client Selectⓒ)에서 발표한 2016∼2020년 미술품 손상원인별 손상 발생 빈도에 의하면 충격으로 인해 발생되는 손상이 62%로 가장 높은 비율을 차지하였다(Figure 1).
최근 문화예술 분야의 위상과 대중들의 관심이 높아져 미술품 전시를 찾는 관람객들이 많아지고 있으며, 작품의 운송 횟수도 늘어나 미술품을 물리적인 위험 요소로부터 보호해야 할 필요성이 높아지고 있다. 미술관 및 박물관에서는 미술품의 손상을 예방, 보호하기 위해 작품 가장자리에 액자 틀과 전면에 유리 보호체를 적용하고 있다. 해외에서는 반달리즘(Vandalism)이라는 사회적 불만을 표출하기 위한 목적으로 레오나르도 다빈치의 ‘모나리자’, 반 고흐의 ‘해바라기’ 등 유명 예술품에 오염물질을 던지는 행위가 벌어졌으나 보호체로 인해 작품에 직접적인 손상이 발생되지 않았다.
그러나 보호체는 작품의 모든 손상을 완벽히 보호할 수 없다. 그 예로 2012년 국내 한 박물관에서 지정문화유산인 병풍을 보호하고 있던 유리 진열장이 파손되어 유리 파편들이 흩어져 해당 유물이 100여 곳 이상 훼손되는 사고가 발생하였다. 이 밖에도 온⋅습도 변화로 작품에 곰팡이가 발생되면 유리 보호체 내부 표면에 번식되는 현상이 빈번하게 나타난다. 또한 유리 보호체 표면에 반사되는 전시장의 조명 빛이나 자연채광은 시야를 방해하여 관람객들이 작품 본연의 색이나 형태를 감상하기 어려울 수 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 국내 미술관 및 박물관에서는 진열장을 강화유리로 제작하거나, 비산 방지 필름을 부착한 진열장을 사용하기도 하며 액자에 습도 조절기능을 가진 보드를 부착하여 작품을 보관한다. 그리고 빛 반사 저감을 위해 저반사 원리로 제작된 유리 보호체를 사용하여 전시의 관람성을 높이는 방안으로 활용하고 있다.
그러나 강화유리는 파손될 시 일반 유리에 비해 유리 파편이 작고 비산이 많으며, 다양한 전시장에 일괄적으로 적용하기 힘든 어려움이 있다. 또한 저반사 유리 보호체는 높은 비용이 소모되고, 습도 조절 보드는 제한적인 환경에서 효과가 나타난다(Lundsten, 2021). 더욱이 시판되고 있는 기능성 보호체 적용을 위해선 반드시 액자를 해체하고 재조립하는 작업이 진행되어야 하는데, 이 과정에서 손상이 발생될 위험이 높아 기존의 액자를 해체하지 않는 기능성 보호체 적용 방안이 필요하다. 따라서 본 연구는 항균, 저반사 필름을 일반 유리에 부착하여 내구성을 확인하고 항균, 저반사 실험을 통해 기능성 유리 보호체 적용 가능성을 검토하고자 하였다.
2. 연구 방법
2.1. 필름별 광학적 특성 측정
미술품용 유리 보호체는 기본적으로 작품 본연의 모습을 감상할 수 있어야 하기에 최대한 투명해야 한다. 따라서 유리 보호체에 부착할 기능성 필름 또한 가장 투명한 필름을 활용해야 한다(Ha, 2022). 일반적으로 평평한 기판의 투명도를 증가시키기 위해서는 빛의 투과율이 높고, 반사율과 흡수율은 낮아야 한다. 이를 위해 항균, 저반사 필름을 각 5종씩 선정하여 투과율, 반사율, 흡수율을 측정하여 가장 투명한 것으로 판단되는 제품으로 실험에 사용 될 유리 보호체 시편을 제작하였다. 필름을 유리 시편에 부착하는 방식은 두 가지로 유리의 외부 즉, 외부 환경에 노출된 바깥에 부착하는 방식과 작품 표면과 가까운 유리 내부에 부착하는 방식으로 나누어 제작하였다.
또한 유리 보호체로 가장 많이 사용되는 두께인 3 mm의 일반 유리와 같은 두께의 저반사 유리(Groglass사, Latvia)의 투과율, 반사율, 흡수율을 측정하여 비교하였다. 측정은 ‘KS L 2514 판유리의 가시광선 투과율, 반사율, 태양열 취득율 시험방법’에 준하여 분광광도계(UVVIS-NIR Spectrometer, Solid Spec-3700, Japan)를 이용했으며, 빛의 파장 범위는 가시광선 파장인 380∼780 mm로 측정하였다. 실험에 사용된 필름에 대한 설명은 다음과 같다(Table 1).
2.2. 내구성 실험
필름을 부착한 유리 보호체의 내구성 실험을 진행하고자 유리 시편에 부착한 필름의 접착력을 확인하였다. 이는 크로스 컷 부착력 시험기(Cross cut adhesion C3000, TQC, Germany)를 사용하여 유리에 부착한 필름 위에 크로스 커팅기로 스크래치를 발생시켰다. 그리고 스크래치 부위에 전용 테이프를 붙였다 떼어내고 손상부의 전, 후 비교를 통해 필름의 접착성을 관찰하였다. 이를 위해 레이저 스캐닝 공초점 현미경(VK-X3000, KEYENCE, Japan)을 이용하여 표면의 특징을 미세 형상 이미지로 확인하였다.
그리고 접착력 실험 결과를 바탕으로 필름이 부착된 각 유리 시편을 파손시켰을 때 유리의 파편이 비산되는 양상을 상호 비교 관찰하였다. 필름을 부착하지 않은 유리와 필름을 부착한 유리가 파손된 모습을 촬영한 이미지의 색상을 반전시켜 흩어진 유리 파편의 형상을 보다 명확히 관찰하였다. 해당 실험은 ‘KS L 2016:2014 창 유리용 필름 6.6 비산 방지 성능 A법(충격 파괴 시험)’에 준하였으며, 유리 시편을 파손시키기 위해서 610×610 mm 크기의 유리 시편에 필름이 부착된 면을 위로 향하게 하여 약 1 kg 무게의 둥근 충격체를 120 cm 높이에서 일정한 속도로 수직 낙하시켰다. 또한 유리 보호체의 자외선 차단율 측정을 위해 자외선 차단율 측정기(LS163, Linshang, China)를 이용하여 시편별 자외선 차단율을 측정하였다.
2.3. 항균 실험
항균 필름의 부착 유무에 따라 유리 시편 표면의 곰팡이 발생 정도를 확인하고자 ATP(Adenosine triphosphate)를 이용한 생물 발광 반응 실험을 통해 미생물 활성 정도를 측정하였다. 실험에 사용될 항균 필름은 공공장소 손잡이, 엘리베이터 등 일상생활에서 흔히 사용되고 있는 제품을 사용하였으며 곰팡이 균 실료의 경우 곰팡이가 발생된 실제 두 작품에서 채취하였다. 첫 번째 곰팡이 시료는 1955년 제작된 캔버스에 유화물감을 사용한 작품으로 곰팡이로 추정되는 이물질을 멸균 면봉을 사용하여 채취하였다(Figure 2A). 두 번째 곰팡이 시료는 2021년 제작된 캔버스 천 위 한지에 먹과 경면주사를 사용한 작품으로 물감층 위 곰팡이로 추정되는 이물질을 채취하여 실험에 활용하였다(Figure 2B).
채취한 곰팡이 시료를 배양하고자 멸균 면봉을 이용하여 첫 번째 작품에서 채취한 곰팡이(이하 진균 J)와 두 번째 작품에서 채취한 곰팡이(이하 진균 K)를 PDA 배지에 획선 도말하였다. 그 다음 곰팡이의 호환경인 온도 15∼25℃와 상대습도 99.9%의 최대한 어두운 환경을 유지한 데시케이터 내부에 PDA 배지를 투입하여 약 5일간에 걸친 모니터링을 진행하였다. 먼저 습도에 따른 곰팡이 활성도를 확인하기 위해 항균 필름을 부착하지 않은 유리 시편들을 상대습도 60% 이하의 그룹 A와 상대습도 99.9%인 그룹 B에 투입하였다. 그리고 항균 필름의 곰팡이 발생 억제 효과를 확인하기 위해 상대습도 99.9%의 데시케이터에 항균 필름을 부착한 유리 시편들과 진균 J와 K를 투입하여 각각 그룹 C, 그룹 D로 설정하였다(Figure 3A, B).
곰팡이 발생 정도에 대한 측정은 그룹 A, B, C, D에 투입된 시편 모두 ATP를 이용하여 유리 내부와 캔버스 표면을 5획 도말하고 시약과 반응시킨 후 나타낸 미생물 활성도 수치를 확인하여 비교하였다. 측정 시기는 데시케이터 투입 전(0h)과 데시케이터 투입 후 곰팡이가 육안상 관찰되기 시작한 시점부터 1주(168h), 2주(336h), 3주(504h), 4주(672h) 후 간격으로 측정하였으며, 측정 범위는 0~99999RLU이다. 항균 실험에 사용된 시편에 대한 설명은 다음과 같다(Table 2).
2.4. 시인성 평가
1) 색상별 비교
유리 보호체의 작품 관람성을 평가하기 위해 항균, 저반사 필름을 부착한 유리 시편을 Color chart 위 적용하였을 때 확인되는 Color chart 색상별 각 시편의 색차 비교를 진행하였다. Color chart는 직접 제작하였으며 캔버스 면 천에 아크릴 물감(Shinhan, Korea)을 사용한 무채색인 백색(Titanium white), 흑색(Ivory black)과 색의 3원색인 빨간색(Carmine), 초록색(Sap green), 파란색(Cerulean blule hue)색상을 이용하였다. 제작한 Color chart의 L*a*b* 값을 측정하고 유리 보호체 시편을 적용한 후 L*a*b* 값을 다시 측정하여 색차를 비교하였다. 측정 방법은 최대한 같은 위치에서 직접 촬영하여 이미지 편집 프로그램(Photoshop, Adobe, USA)을 이용하였다. 이는 이미지의 중앙 위치를 포인트하여 프로그램에서 나타나는 L*a*b* 값을 3회 측정하여 평균값을 추출하였다.
측정된 색차의 평가 방법은 ‘KS A 0063 색차 표시 방법’에 준하여 △ E a b * = △ L * 2 + △ a * 2 + △ b * 2 1 / 2
2) 표면 거칠기 측정
각 시편의 표면 거칠기에 따른 투명도를 확인하기 위해 유리 표면 요철의 미세한 높이차를 확인하였다. 표면 거칠기란 제조 과정이나 방법에 의해 생긴 비교적 좁은 간격의 표면 요철 성질이 표시되는 특성이다. 따라서 필름 표면 요철의 크기가 크고 거칠수록 표면에 입사되는 빛이 확산 반사되어 투과율이 감소하고 전체적인 반사율은 증가되어 투명도가 낮아진다(Han, 2015). 반대로 요철의 크기가 작을수록 투과되는 빛의 양이 증가하고 반사되는 빛은 감소하여 투명도가 높아진다. 측정은 레이저 스캐닝 공초점 현미경(VK-X3000, KEYENCE, Japan) 기능의 2D, 3D 이미지를 통해 표면 요철의 미세 형상을 관찰하고 요철의 크기를 계측하였다.
3. 연구 결과
3.1. 필름별 광학적 특성 측정 결과
일반 유리의 광학적 특성 측정 결과, 투과율의 경우 평균 88.61%, 반사율은 8.96%, 흡수율은 0.053%인 것으로 확인되었으며, 저반사 유리의 경우 투과율 95.62%, 반사율 3.30%, 흡수율 0.018%로 측정되었다. 이후 가장 투명한 저반사(Low-Reflection), 항균(Anti-Bacterial) 필름을 선정하기 위하여 저반사 필름(LR1, LR2, LR3, LR4 LR5), 항균 필름(AB1, AB2, AB3, AB4, AB5) 5종을 일반 유리에 부착하여 투과율, 반사율, 흡수율을 확인하였다.
그 결과, 저반사 필름(LR1)은 투과율 89.86%, 반사율 6.42%, 흡수율 0.049%로 일반 유리에 비해서 투과율이 1.25% 높아졌으며, 반사율은 2.54% 낮아지고 흡수율은 0.004% 낮아졌다. 이에 반해 저반사 필름(LR2)의 경우 투과율 86.93%, 반사율 9.27%, 흡수율 0.066%로 일반 유리에 비해 투과율이 1.68% 낮아졌으며, 반사율은 0.31%, 흡수율은 0.013% 높아졌다. 저반사 필름(LR3) 또한 투과율 85.93%, 반사율 9.57%, 흡수율 0.071%로 일반 유리에 비해 투과율이 2.68% 낮아지고, 반사율은 0.61%, 흡수율은 0.018% 높게 측정되었다. 저반사 필름(LR4)도 투과율 84.26%, 반사율 11.82%, 흡수율 0.078%로 일반 유리에 비해 투과율이 4.35% 낮아졌으며, 반사율이 2.86%, 흡수율이 0.025% 높게 확인되었다. 마지막으로 저반사 필름(LR5)은 투과율 86.51%, 반사율 5.30%, 흡수율 0.08%로 측정되어 일반 유리에 비해 투과율이 2.1%, 반사율이 3.66% 낮아졌으며 흡수율이 0.027% 높아졌다(Table 4).
항균 필름(AB1)의 경우 평균 투과율 87.15%, 반사율 8.46%, 흡수율 0.06%로 측정되어 일반 유리에 비하여 투과율이 1.51%가 낮아지고 반사율이 0.5% 낮아졌으며, 흡수율은 0.007% 높아졌다. 항균 필름(AB2)의 경우 투과율 86.88%, 반사율 8.63%, 흡수율 0.063%인 것으로 확인되어 일반 유리에 비해 투과율이 1.73%, 반사율이 0.33% 낮아졌으며 흡수율은 0.01% 높아졌다. 항균 필름(AB3)은 투과율 87.06%, 반사율 9.58%, 흡수율 0.06%로 일반 유리에 비해 투과율이 1.55% 낮아지고 반사율이 0.62% 높아졌으며, 흡수율 또한 0.007% 높게 확인되었다. 항균 필름(AB4)은 투과율 87.6%, 반사율 9.56%, 흡수율 0.061%로 측정되어 일반 유리에 비해 투과율이 1.01%, 반사율이 0.6%, 흡수율이 0.008% 높게 나타났다. 마지막으로 항균 필름(AB5)의 경우 투과율 87.17%, 반사율 9.31%, 흡수율 0.065%로 일반 유리에 비해 투과율이 1.44% 낮고, 반사율이 0.35% 높았으며, 흡수율 또한 0.01% 높게 측정되었다(Table 5).
이를 보았을 때, 일반 유리와 비교하면 가장 투명한 것으로 판단되는 저반사 필름은 가장 높은 투과율과 낮은 반사율로 측정된 LR1 제품이며, 항균 필름의 경우 가장 낮은 반사율로 확인되는 AB1 제품으로 확인되었다.
추가적으로 유리(G)+저반사 필름(LR1), 유리(G)+항균 필름(AB1)과 필름의 순서를 교차하여 부착한 유리(G)+저반사 필름(LR1)+항균 필름(AB1), 유리(G)+항균 필름(AB1)+저반사 필름(LR1)으로 총 4개 시편을 제작하였다(Figure 4). 필름을 교차하여 제작한 유리 시편에 대한 광학적 특성을 측정한 결과, 유리(G)+저반사 필름(LR1)+항균 필름(AB1)의 경우 투과율 88.07%, 반사율 5.96%, 흡수율 0.054%로 확인되었으며 유리(G)+항균 필름(AB1)+저반사 필름(LR1)의 경우 투과율 84.51%, 반사율 9.61%, 흡수율 0.072%로 측정되었다.
3.2. 내구성 실험 결과
유리 시편에 부착한 필름의 접착력을 관찰한 결과 G+LR, G+AB, G+LR+AB, G+AB+LR 시편 모두 스크래치 부위에 실험용 테이프로 접착 후 떼어내었을 때 육안상 테이프에 잔여된 접착부위는 확인되지 않았다. 레이저 스캐닝 공초점 현미경을 이용하여 미세 형상 이미지를 관찰한 결과 또한 모든 시편에서 격자무늬의 스크래치 형태 변화가 눈에 띄게 관찰되지 않았다. 그러나 G+LR의 경우 스크래치 부위 주변이 미세하게 들떠 있는 모습이 확인되었다. 이에 반해 G+AB는 G+LR에 비하면 스크래치 부위에도 필름이 유리면에 들뜬 부분이 발견되지 않아 필름의 부착 정도가 높은 것으로 판단되었다. G+LR+AB의 경우 G+LR와 마찬가지로 스크래치 주변으로 들뜬 모습이 확인되었으며, G+AB+LR의 경우 G+AB와 유사하게 들뜬 부위가 관찰되지 않았다.
따라서 유리 시편에 사용된 필름은 전반적으로 접착력이 우수한 듯 하였으나 미세한 형상 이미지를 관찰하였을 때, 유리면에 저반사 필름을 맞닿게 부착한 G+LR, G+LR+AB에 비해 항균 필름을 맞닿게 부착한 G+AB, G+AB+LR이 접착력이 보다 우수한 것으로 추정되었다(Figure 5).
필름의 접착력 관찰 실험을 토대로 유리 시편에 대한 충격 특성 관찰 실험 결과, G+LR에서 파손된 파편이 G+AB에 비해 비교적 크기가 큰 파편이 관찰되었다. 또한 2장의 필름을 교차하여 부착한 시편 중 LR이 유리면과 맞닿는 시편인 G+LR+AB이 G+AB+LR에 비하여 흩어진 유리 파편의 크기가 비교적 큰 것으로 확인되었다(Figure 6).
각 유리 시편별 자외선 차단율 측정 결과 G의 경우 12.1%로 가장 낮았으며 항균 필름을 부착하였을 때 65.7∼69.8%로 증가하였다. 해당 실험을 통해 항균 필름을 부착한 시편 모두 일반 유리만 적용하였을 때 보다 최소 53.6%에서 최대 57.7% 증가하였다(Figure 7).
3.3. 항균 실험 결과
항균 필름 부착 유무에 따른 곰팡이 발생 정도를 확인하기에 앞서 항균 필름을 부착하지 않은 유리 시편을 상대습도 60% 이하 환경과 평균 온도 22℃, 상대습도 99.9%인 곰팡이 호환경에 위치시켜 유리 내부 미생물 활성도 값을 비교하였다. 그 결과, 상대습도 60% 이하인 그룹 A의 경우 데시케이터 투입 전에 비해 4주 후 모든 시편의 미생물 활성도 값은 유의미한 변화가 나타나지 않았다. 그러나 상대습도 99.9%의 그룹 B의 미생물 활성도 값을 확인한 결과, 모든 시편의 미생물 활성도가 최소 13.3, 최대 117.3 정도 증가하였다.
이를 바탕으로 유리 내부 곰팡이 발생 정도를 확인하고자 상대습도 99.9% 환경에 항균 필름을 부착한 유리 시편과 진균 J, K를 투입한 그룹 C, D의 각 미생물 활성도를 측정하였다. 먼저 그룹 C의 유리 내부 미생물 활성도 확인 결과 G의 경우 데시케이터 투입 전 0h에서 4주 후에 23RLU 정도 증가되었다.
이에 반해 G+AB는 미생물 활성도가 점차 감소되다가 4주 후 0RLU로 확인되었다. G+LR의 미생물 활성도는 투입 전에 비하여 155RLU 정도 증가한 양상이 나타났다. G+AB+LR의 경우 데시케이터 투입 전 162.0RLU에서 4주 후 155.6RLU로 측정되어 약 6.4RLU 감소하였다. G+LR+AB의 경우 데시케이터 투입 전 812.6RLU에서 4주 후 2.3RLU로 측정되어 실험 후 810.3RLU 정도 감소된 것을 확인하였다. AB+G의 경우 데시케이터 투입 전 20.6RLU에서 4주 후 0RLU로 측정되었다.
진균 K를 넣은 그룹 D의 G의 경우 비교적 일정하게 유지되다가 4주 후 14.6RLU 정도 증가되었으나, G+AB의 경우 4주 후 82RLU 정도 감소되었다. G+AB+LR의 경우 데시케이터 G+LR+AB는 191.0RLU에서 4주 후 145.8RLU로 측정되어 45.2RLU 감소된 것으로 확인되었다. 또한 AB+G의 경우 47.0RLU에서 4주 후 0RLU까지 감소하였다(Table 8, Figure 8).
항균 필름을 부착한 유리 시편을 적용한 캔버스의 곰팡이 발생 정도를 확인한 결과, 그룹 C의 G+AB의 경우 데시케이터 투입 전 336.3RLU에서 4주 후 86.8RLU으로 249.5RLU 정도의 수치로 확연히 줄어들었으나 항균 필름이 부착되지 않은 G+LR에서도 데시케이터 투입 전 772.6RLU에서 4주 후 401.3RLU까지 371.3RLU 정도 감소되었다. G+AB+LR 또한 데시케이터 투입 전 815.6RLU에서 421.6RLU으로 394RLU 감소하고, G+LR+AB는 314.6RLU에서 80.0RLU으로 234.6RLU 감소하였다. 마지막으로 AB+G의 경우 343.6RLU에서 4주 후 10.6RLU으로 333RLU 감소되었다.
보다 명확한 결과를 확인하기 위해 진균 K와 유리 보호체 시편을 함께 넣은 그룹 D의 캔버스 미생물 활성도를 측정하였다. 그 결과 G의 경우 캔버스의 미생물 활성도가 비교적 일정하게 유지되다가 4주 후 89.7RLU로 미세하게 감소하였다. G+AB의 경우 데시케이터 투입 전 225.6RLU에서 4주 후 70.3RLU로 155.3RLU 줄어들었으며, G+LR은 772.5RLU에서 401.3RLU로 371.2RLU 정도 감소하였다. 또한 G+AB+LR의 경우 데시케이터 투입 전 550.0RLU에서 4주 후 349.6RLU로 측정되어 200.4RLU 감소하였고, G+LR+AB의 경우 853.0RLU에서 4주 후 247.0RLU로 줄어들어 606RLU 정도의 차이가 발생하였다. AB+G의 경우 597.0RLU에서 4주 후에 23.6RLU로 573.4RLU 정도 감소하였다.
이를 통해 항균 필름이 부착된 유리 시편을 적용한 캔버스는 그렇지 않은 시편에 비해 확연히 감소된 양상을 보였으나, 항균 필름 부착 유무와 관계없이 모든 유리 시편에서 캔버스의 미생물 활성도가 감소한 것을 볼 수 있었다.
이에 반해 상대습도 60% 이하 환경과 상대습도 99.9%인 곰팡이 호환경에서 항균 필름이 적용되지 않은 캔버스 시편의 캔버스 시편의 미생물 활성도를 측정하였다. 항균 필름을 부착한 유리 시편에 비해 상대습도 60% 이하의 그룹 A의 경우 G의 캔버스 미생물 활성도 값은 데시케이터 투입 전에 비해 눈에 띄게 변화되지 않았다. 반면 상대 습도 99.9% 환경인 그룹 B의 경우 G의 캔버스 미생물 활성도가 39.129RLU 정도 대폭 증가하였다. 그리고 상대습도 99.9% 환경에서 진균 J를 함께 넣은 그룹 C의 캔버스 미생물 활성도 값 측정 결과, G의 경우 4주 후 183RLU 정도 감소하는 양상을 보였다(Table 9, Figure 9).
3.4. 시인성 평가 결과
시인성 평가를 위해 Color chart에 유리 시편을 적용하여 색차를 비교한 결과, 백색인 Titanium white의 경우, N=G+LR(1)<G+AB+LR(3.16)<G(5)<G+LR+AB(9)<G+AB(10) 순으로 측정되었다. G+LR은 N과 같은 색차를 나타내었으며 G에 비해 색차가 4 작고, G+AB+LR의 경우 G에 비해 1.84 작게 나타났다. 이에 반해 G+LR+AB, G+AB는 G와 비교하였을 때 4 이상 크고, G+LR에 비하여 9 정도의 큰 색차가 확인되었다. 이를 통해 색차값 평가표에 따르면 Titanium white에는 G+LR을 사용한 유리를 적용할 시 눈에 아주 미미하게 감지될 정도이며, G+AB+LR을 사용할 경우 눈에 약간 보이는 정도일 것으로 평가된다.
흑색의 Ivory black의 경우 N(2.23)<G+LR(3)<G+AB+LR(3.60)<G(8.24)<G+AB(11)<G+LR+AB(11.18) 순으로 측정되었고, G+LR과 G+AB+LR이 G에 비해 최소 4.64 이상 낮은 값으로 확인되었다. G+AB는 G에 비해 2.76 크며 G+LR+AB의 경우 G에 비해 2.94 큰 값으로 나타났다. 색차값 평가표에 의하면 Ivory black에는 G+LR과 G+AB+LR를 사용한 유리를 적용하면 약간 눈에 보이는 정도인 것으로 확인되었다.
이에 반해 색의 3원색 중 적색인 Carmine의 경우 N(6.63)<G(7.14)<G+LR(8.06)<G+AB+LR(9.94)<G+AB(16.06)<G+LR+AB(16.64) 순으로 측정되었고 필름을 부착한 유리 시편 모두 G에 비해 색차가 큰 것을 확인하였다. 녹색의 Sap green은 G+AB+LR(3.31)<N(3.74)<G(3.74)< G+LR(6.08)<G+LR+AB(13.07)<G+AB(17.52) 순으로 G+AB+LR이 G보다 2.16 낮은 것으로 나타났다. 마지막으로 청색의 Cerulean blue hue의 경우 N(7.87)<G(10.67)< G+LR(16.76)<G+AB+LR(21.65)<G+LR+AB(30.51)<G+AB(31.4)순으로 나타났으며, 필름을 부착한 유리 시편 모두 G에 비해 최소 6 이상 큰 색차를 나타냈다.
종합적인 색차 비교 결과, 각 유리 시편은 G+LR, G+AB+LR이 무채색인 백색, 흑색에서 G에 비해 최소 4에서 최대 5.24 낮은 색차를 나타내었다. 그러나 색의 3원색인 적, 녹, 청색의 경우 녹색의 G+AB+LR을 제외한 모든 시편에서 G보다 높은 색차를 나타내었다. 또한 전반적으로 저반사 필름을 가장 바깥쪽에 부착하는 방식인 G+LR과 G+AB+LR이 항균 필름을 가장 바깥쪽에 부착하는 G+AB, G+LR+AB에 비해 현저히 낮은 색차로 확인되었다. 각 유리 시편에 Color chart를 적용한 이미지와 색차 비교 그래프는 다음과 같다(Figure 10, 11).
유리 보호체 시편의 투명한 정도를 평가하기 위해서 필름을 부착한 시편 표면 요철의 높낮이를 계측하였다. 일반적으로 미술품 보호체로 사용되는 G의 경우 최소 0.037μm, 최대 13.375μm로, 13.278μm의 높이 차이가 확인되었고, N의 경우 최소 0.027μm, 최대 16.486μm로 16.459μm의 차이가 나타났다.
이를 참고하여 필름을 부착한 유리 보호체 시편의 표면 요철 높낮이를 확인한 결과, 저반사 필름을 가장 바깥쪽에 부착한 방식인 G+LR의 경우 최소 0.042 μm, 최대 20.546 μm이며 20.504 μm 정도의 높이 차이가 측정되었으며 G+AB+LR의 경우 최소 0.014 μm, 최대 21.883 μm로 21.869 μm 정도의 높이 차가 확인되었다.
또한 항균 필름을 가장 바깥쪽에 부착한 G+AB는 최소 1.461 μm, 최대 232.992 μm의 높이 차가 나타났으며 G+LR+AB의 경우 최소 0.297 μm, 최대 153.162 μm로 152.865 μm의 차이가 확인되었다. 이를 통해 항균 필름을 유리 외부인 가장 바깥쪽에 부착하는 방식에 비해 저반사 필름을 유리 외부, 가장 바깥쪽에 부착하는 방식이 요철의 높이 차이가 작았으며 G와 N의 표면 요철 높이차와 근소한 차이로 나타났다(Table 10).
4. 결론
본 연구에서는 미술품에 발생되는 다양한 피해 및 손상들을 예방하기 위해 사용되는 유리 보호체의 기능 향상 효과를 확인하기 위한 실험을 진행하였다. 먼저 시중에 사용되고 있는 항균, 저반사 기능의 필름을 일반 유리에 부착하고, 필름을 부착하지 않은 유리와 비교하여 빛의 투과율, 반사율, 흡수율을 측정하였다. 그리고 필름의 접착력을 확인하여 유리 파손 시 비산 현상을 관찰하고 각 유리 보호체 시편의 자외선 차단율을 확인하였다. 또한 유리 내부와 캔버스의 미생물 활성도를 측정하여 항균 필름의 효과를 확인하였으며, 마지막으로 5가지 색상의 Color chart를 적용한 각 유리 보호체 시편별 색차를 비교하여 시인성을 평가하였다.
연구 결과, 저반사 필름만 부착한 유리와 항균 필름 위에 저반사 필름을 부착한 유리가 일반 유리에 비해 투과율이 높고 반사율이 낮아 빛 반사 현상 저감에 효과적일 것으로 판단되었다. 유리 보호체에 충격을 가했을 때 항균 필름을 유리면에 부착하는 방식이 유리 파편 비산 방지에 효과적일 적으로 관찰되었다. 또한 항균 필름을 부착하는 것만으로도 자외선 차단율을 증가시킬 수 있는 것을 확인하였다.
항균 실험의 경우 유리에 항균 필름만 부착하였을 때와 항균 필름을 가장 바깥쪽에 부착하였을 때 유리 내부의 미생물 활성도가 가장 크게 감소되는 것으로 나타났다. 그러나 캔버스의 경우 모든 시편에서 미생물의 활성도가 미세하게 감소하여 이후 추가적인 실험이 필요할 것으로 확인된다. 이를 통해 액자 유리 보호체 외부에 항균 필름을 부착하여 곰팡이 발생은 억제될 것으로 판단되며, 직접적인 보존처리가 필요할 시 액자를 분리하여 유리 보호체 내부에 항균 필름을 부착하는 방식도 효과적일 것으로 생각된다.
마지막으로 시인성 평가를 통해 Titanium white와 Ivory black 색상 무채색 계열 단색화 작품에 저반사 필름을 부착한 유리 보호체를 적용한다면 작품의 본래 색상과 가장 유사하게 관찰될 것으로 판단된다. 그리고 저반사 필름을 가장 바깥쪽에 부착한 유리가 항균 필름을 가장 바깥쪽에 부착한 유리에 비해 표면 거친 정도가 완만하여 가장 투명할 것으로 확인된다. 이는 일반 유리, 저반사 유리와 유사하게 나타났다. 투명도의 경우 유리 표면 요철이 완만할수록 빛의 흡수율이 작아진다. 일반 유리보다 빛의 흡수율이 적은 저반사 필름만 부착한 유리와 저반사 필름을 가장 바깥쪽에 부착한 유리 시편의 표면 요철이 가장 완만한 것으로 관찰되어 가장 투명할 것으로 판단된다. 각 기능에 대해 가장 효과적이었던 유리 보호체 시편을 정리한 내용은 다음과 같다(Table 11).
종합적으로 보았을 때, 항균 필름만 부착한 유리가 일부 곰팡이 발생 억제에 가장 효과적이었으며 내구성 실험 또한 항균 필름만 붙였을 때 유리 파편의 비산이 가장 적은 것으로 확인되었다. 그러나 미술품용 유리 보호체로서의 가장 중요한 요소는 시인성이다. 항균 필름만 부착한 유리는 일반 유리에 비해 시인성이 현저히 떨어지기 때문에 항균 필름 위에 저반사 필름을 부착하는 방식을 활용하여 내구성, 항균, 시인성 모두 유지시키며 기존에 사용되고 있는 유리 보호체의 기능도 향상할 수 있는 기능성 유리 보호체가 될 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구 결과를 통하여 유리 보호체에 발생되는 생물학적, 물리적 손상을 방지하고, 미술품의 효율적인 예방 보존 방안에 대한 기초 연구 사례와 안전한 전시환경을 위해 활용될 수 있을 것이다.
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