1. 서 론

우리나라의 기록 문화유산은 전 세계적으로 유래를 찾아볼 수 없을 정도로 다양하고 방대하다. 세계 최고의 목판 인쇄물인 ‘무구정광대다라니경(無垢淨光大陀羅尼經)’ 현존 최고의 금속활자본인 ‘직지심체요절(直指心體要節)’을 비롯하여 ‘팔만대장경’, ‘조선왕조실록’ 등등 시대에 구애받지 않고 수많은 기록문화 유산을 생산해 왔다. 2025년 현재 우리나라의 유네스코 세계기록유산으로 등재된 20건 중 ‘훈민정음(해례본)’, ‘조선왕조실록’, ‘직지심체요절’, ‘승정원일기’, ‘조선왕조 의궤’, ‘동의보감’, ‘일성록’, ‘난중일기’, ‘국채보상운동 기록물’, ‘조선통신사기록물’ 및 ‘동학농민혁명기록물’ 포함 11건이 한지에 기록된 문화유산이다[1].

최근 종이 기록 문화유산의 경우 문화유산의 보존과 활용을 위하여 보존 처리와 함께 유물의 복본화 작업도 함께 이루어지고 있다. 그러나 재료와 제작 기법의 단절로 원형 복제는 극히 제한적으로 이루어지고 있으며 형상 복제가 일반적이다. 형상 복제의 경우 바탕인 한지에 디지털 인쇄를 통하여 이루어지고 있으나 바탕인 한지의 특성으로 인하여 인쇄품의 질을 향상하는데 한계가 있다. 따라서 한지의 인쇄적성 향상을 위한 처리가 요구된다.

한지의 인쇄적성 향상을 위한 전통적인 방법으로 도침 가공 또는 아교포수 처리를 한다. 한지의 도침 가공 관련 연구가[2,3,4,5,6] 이루어졌으나 가공 과정의 어려움 등으로 인하여 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 한지의 아교포수 관련 다양한 연구가[7,8,9,10,11] 이루어졌으나 대다수의 연구가 아교와 명반 혼합 사용에 국한되어 있다. 아교포수 시 사용되는 명반은 한지의 보존성에 악영향을 미치므로 보존성 향상을 위해서는 종이 기록 문화유산 복본용 한지에 사용은 지양하는 것이 바람직하다. 아울러 한지의 촉진열화 관련 다양한 연구들[12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24]이 수행되었으나 자연열화 관련 연구는 전무하여 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 19세기 중반까지 유럽에서 종이의 주요 사이징 처리 방법은 젤라틴 사이징이었다. 양지의 인쇄적성과 보존성 향상을 위한 젤라틴 사이징 관련 다양한 연구들[25,26,27,28]이 보고되었으므로 복본용 한지 인쇄 시 양지의 사이징 방법 도입에 대한 검토 또한 필요하다.

조선왕조실록 1,202책의 복본 제작 사업이 2008년 6월부터 약 8년간 진행되었다. 본 연구는 복본용 전통한지의 인쇄적성 향상을 위해 사용된 젤라틴 도포 한지의 열화 안정성 평가를 위하여 실시하였다. 조선왕조실록 복본용으로 2011년 6월 문경한지에서 제작한 전통한지 원지 및 젤라틴 도포 한지를 대상으로 습식 촉진열화를 실시하였다. 자연열화는 복본용 전통한지 원지 및 젤라틴 도포 한지를 2022년 6월까지 실온에서 10년간 노출시킨 것을 대상으로 하였다. 열화 안정성 평가는 원지 및 젤라틴 도포 복본용 전통한지의 촉진열화 및 자연열화에 의한 색상 및 물성 변화 특성을 비교 분석하였다.

2. 재료 및 방법

2.1 공시재료

2.1.1 공시 한지

공시 한지는 2011년 6월 문경 김삼식 장인이 제작한 전통한지 음양지를 물도침 처리한 것으로 평량 60 g/m², 밀도 0.43 g/cm³, 두께 0.14 mm의 한지를 사용하였다.

2.1.2 젤라틴

천연식품첨가물 젤라틴, Grade CL 250 (삼미산업주식회사)을 구입하여 사용하였다.

2.2 실험 방법

2.2.1 젤라틴 도포

공시 젤라틴 100 g을 80°C 물(연수) 20 L에 용해하고 40°C로 냉각한 것을 21 cm 크기의 귀얄을 사용하여 한지에 1회 도포 한 후 실내에서 자연 건조하였다. 젤라틴 도포 한지의 중량 증가율은 평균 0.38%였다.

2.2.2 자연열화 및 촉진열화

자연열화 처리는 2011년 6월 제조한 공시 한지에 젤라틴 도포 및 미도포 처리한 것을 2022년 6월까지 항온항습 시설이 갖추어지지 않은 사무실 내 환경에 보관하였다.

촉진열화 시험은 2011년 6월 공시 한지를 ISO 5630-3의 습식열화 규정에 의거하여 항온항습기(ACE180, ACEONE Co., Korea)를 이용하여 온도 80 ± 0.5°C, RH 65 ± 2%의 조건으로 24시간, 48시간, 72시간 습식열화를 실시하였다.

2.2.3 광학적 특성 분석

열화에 의한 시료의 색상 변화는 색차계(Color eye-7000A, X-rite, USA)를 사용하여 CIE Lab 색 공간에 따른 L^*, a^*, b^*값, Munsell H V/C를 측정하였다. 색차(ΔE)는 다음 식을 이용하여 계산하였다.

where, ΔE : total color difference

ΔL* : difference in L^* (lightness)

Δa* : difference in a^* (redness and greeness)

Δb* : difference in b^* (yellowness and blueness)

2.2.4 물성 분석

열화 전후 시편은 KS M ISO 187에 의거하여 온도 23 ± 1°C, RH 50 ± 2%의 조건에서 24시간 조습 처리하였다. 시편의 평량, 두께 및 밀도는 KS M ISO 534, KS M ISO 536에 의거하여 측정하였다. 투기도는 KS M ISO 5636-3에 의거 투기도 측정기(L&W Densometer, Sweden), 인장강도는 ISO 1924에 의거 수평형 인장강도 시험기(L&W Tensile tester, Sweden), 파열강도는 ISO 2758에 의거 파열강도 시험기(L&W Bursting strength tester, Sweden), 인열강도는 ISO 1974에 의거 인열강도 시험기(L&W Digital Elmendrof tearing tester, Sweden), 내절강도는 ISO 5626에 의거 내절도 시험기(MIT-SA Folding endurance tester, Toyoseiki, Japan)를 이용하여 측정하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 광학적 특성 변화

젤라틴 미도포 및 도포 조선왕조실록 복본용 한지의 촉진열화 및 자연열화에 의한 색상 변화를 Fig. 1과 Table 1에 나타냈다.

Fig. 1.

Color changes and color fastness of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging.

젤라틴 도포 유무와 관계없이 촉진열화 및 자연열화 처리 시간이 경과함에 따라 한지의 명도 L^*값이 증가하는 경향을 나타냈다. 젤라틴 미도포 한지의 경우 촉진열화 시간이 경과함에 따라 L^*값이 증가하였으나, 자연열화의 경우 10년이 경과하여도 열화전 원지의 L^*값과 차이가 없었다. 그러나 젤라틴 도포 한지의 경우 열화 시간이 경과함에 따라 L^*값이 증가하였으며, 촉진열화보다 자연열화 한지의 L^*값이 높게 나타났다.

젤라틴 도포 한지의 a^*값(+적색/−녹색) 및 b^*값(+황색/−청색)은 미도포 한지보다 높게 나타났는데 이러한 결과는 도포한 황색 기미의 젤라틴 색상에 기인하는 것으로 판단되었다. 열화시간이 경과함에 따라 젤라틴 미도포 자연열화 한지의 a^*값 및 b^*값이 촉진열화보다 높게 나타나 황색 기미가 증가한 것으로 났으나, 젤라틴 도포 자연열화 한지의 a^*값 및 b^*값은 촉진열화보다 낮게 나타나 황색 기미가 감소한 것으로 나타났다. 장기간의 자연열화 환경 폭로에도 불구하고 젤라틴 도포 한지가 젤라틴 미도포 한지보다 황변 현상이 작게 나타난 것은 젤라틴이 섬유 표면을 피복함으로써 섬유 자체의 열화 환경 노출을 억제하는 효과 때문으로 판단되었다. 촉진열화 및 자연열화 처리에 의한 한지의 Munsell 색상은 젤라틴 도포 유무와 관계없이 황색(Y) 계열을 나타냈다.

촉진열화의 경우 젤라틴 도포 유무와 관계없이 열화 처리 시간 경과에 따른 색차의 변화는 미미하여 색상 견뢰도가 양호한 것으로 나타났다. 그러나 자연열화의 경우 젤라틴 미도포 한지의 색차가 작지만, 젤라틴 도포 한지의 색차가 크게 나타났다. 이러한 결과는 명도의 증가와 a^*값 및 b^*값의 감소가 크게 작용한 것으로 판단되었다.

3.2 물성 변화

젤라틴 도포 및 미도포 조선왕조실록 복본용 한지의 촉진열화 및 자연열화에 의한 투기도 변화를 Fig. 2에 나타냈다.

Fig. 2.

Changes in air permeability of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging.

젤라틴 미도포 원지의 투기도는 촉진열화 및 자연열화 한지보다 낮게 나타났으며, 촉진열화보다 자연열화 한지의 투기도가 낮게 나타났다. 원지의 투기도가 낮은 이유는 인쇄적성과 밀도 및 평활도 향상을 위해 물도침 처리함으로써 한지의 섬유간 공극이 물리적 힘에 의해 감소한 결과로 판단되었다. 아울러 열화 과정을 통해 물리적 힘에 의해 감소하였던 섬유간 공극은 섬유의 수축이 발생하여 공극이 확대됨으로써 투기도가 증가한 것으로 판단되었다.

젤라틴 도포 한지의 투기도는 자연열화 한지가 원지 및 촉진열화 한지보다 매우 낮게 나타났다. 특히, 젤라틴 도포 원지의 투기도가 젤라틴 미도포 원지의 투기도보다 높게 나타난 것은 물도침 처리의 물리적 힘에 의해 감소하였던 섬유간 공극이 젤라틴 도포와 건조 과정에서 상쇄되었기 때문으로 판단되었다. 촉진열화의 투기도가 증가한 것은 젤라틴 도포 영향에 더하여 급격한 젤라틴의 열화로 섬유간 공극 충전 효과가 감소했기 때문으로 판단되었다. 반면, 자연열화 한지의 투기도가 낮게 나타난 것은 젤라틴이 섬유와의 결합을 형성할 수 있는 온화한 조건이 지속되었기 때문으로 판단되었다. 따라서 복본화용 한지의 인쇄적성 향상을 위해서는 이러한 젤라틴 가공 처리의 열화에 의한 투기도 변화를 고려해야 할 것으로 판단된다.

촉진열화와 자연열화에 의한 젤라틴 도포 및 미도포 조선왕조실록 복본용 한지의 인장지수 변화를 Fig. 3에 나타냈다.

Fig. 3.

Changes in tensile strength of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging (LD, laid direction; CD, chain direction).

젤라틴 미도포 한지의 경우 촉진열화에 의해 인장강도가 감소하지만, 자연열화에서 인장강도가 증가하는 경향을 나타냈다. 이러한 현상은 촉진열화의 경우 섬유간결합 및 섬유의 손상을 일으키는 조건이었지만, 자연열화의 경우 열화 기간 10년은 섬유간결합의 안정화가 이루어지지만[29], 섬유간결합 및 섬유의 손상을 일으키기에는 불충분한 시간이었기 때문으로 판단되었다. 이것은 지류문화유산 보존처리 현장에서 실시하는 한지의 습식 세척에 대한 안정성에서 확인할 수 있는 현상이다.

젤라틴 도포 한지의 인장강도는 미도포 한지보다 높게 나타났으며, 촉진열화 및 자연열화에 의한 인장강도 감소는 미미하였다. 따라서 인쇄적성 향상을 위해 도포하는 젤라틴은 한지의 열화를 억제하고 강도를 보강하는 역할을 하는 것으로 나타났다. 발촉방향(LD: Laid direction)의 인장강도가 편사방향(CD: Chain direction)보다 높은 것은 외발뜨기 전통한지 제조는 종이의 두께를 조정하기 위해 LD의 옆물질 횟수가 CD의 앞물질 횟수보다 많아 LD의 섬유 퇴적량이 증가했기 때문이다.

젤라틴 도포 및 미도포 조선왕조실록 복본용 한지의 촉진열화 및 자연열화에 의한 신장률 변화를 Fig. 4에 나타냈다.

Fig. 4.

Changes in elongation of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging.

젤라틴 도포 및 미도포 한지의 신장률은 촉진열화 처리로 인한 섬유간결합 및 섬유의 손상으로 감소한 것으로 나타났다. 반면, 자연열화의 신장률이 향상된 것으로 나타난 것은 열화 기간이 섬유간결합의 안정화에는 충분했지만, 섬유간결합 및 섬유의 손상 발생에는 불충분했기 때문으로 판단되었다. 젤라틴 도포 한지의 신장률은 미도포 한지보다 우수한 것으로 나타났다. 따라서 한지에 대한 젤라틴 도포 처리는 인쇄기기에 의한 인쇄뿐만 아니라 목판과 금속활자와 같은 전통적인 인쇄 매체의 인출에도 효과적일 것으로 판단된다.

젤라틴 도포 및 미도포 조선왕조실록 복본용 한지의 촉진열화와 자연열화 처리에 의한 TEA (tensile energy absorption)의 변화를 Fig. 5에 나타냈다.

Fig. 5.

Changes in TEA of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging.

열화에 의한 TEA의 감소는 내절강도 및 인장강도의 감소와 높은 상관관계가 있다. 신장률의 결과와 마찬가지로 TEA 또한 젤라틴 도포 유무와 관계없이 촉진열화 처리로 감소한 것으로 나타났지만, 자연열화의 경우 향상된 것으로 나타났다. 따라서 인쇄기기에 의한 인쇄 및 전통 인쇄 매체인 목판과 금속활자의 인출에 있어 젤라틴 도포 처리한 한지가 미도포 한지에 비해 효과적일 것으로 판단된다.

조선왕조실록 복본용 한지의 젤라틴 도포 유무에 따른 촉진열화 및 자연열화 처리가 파열강도의 변화에 미치는 영향을 Fig. 6에 나타냈다.

Fig. 6.

Changes in burst strength of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging.

복본용 한지의 파열강도는 젤라틴 도포 유무와 상관없이 촉진열화 처리로 감소하였으나 젤라틴 도포 한지의 강도 감소가 크게 나타났다. 이러한 결과는 한지에 도포한 젤라틴의 열화로 한지의 유연성 감소가 원인으로 판단되었다. 한지의 파열강도는 젤라틴 도포 처리 유무와 관계없이 자연열화 시 높게 나타났으며 젤라틴 도포 한지의 파열강도가 미도포 한지보다 우수한 것으로 나타났다. 따라서 젤라틴 도포 처리한 한지는 인쇄 시 인쇄면에 압력이 가해지는 전통적인 목판 및 금속활자의 인출에 있어 미도포 한지보다 효과적일 것으로 판단된다.

젤라틴 도포 및 미도포 조선왕조실록 복본용 한지의 촉진열화와 자연열화 처리에 의한 인열지수의 변화를 Fig. 7에 나타냈다.

Fig. 7.

Changes in tear strength of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging.

종이의 인열강도는 섬유간결합보다 단섬유의 강도가 크게 관여하는 물성이다[30]. 복본용 한지의 인열강도는 젤라틴 도포 처리 유무와 관계없이 촉진열화 처리로 감소한 반면 자연열화의 경우 향상된 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 자연열화 시간 경과에 따른 섬유의 친수성 감소와 섬유간결합의 안정화가 영향을 미친 것으로 판단된다. 젤라틴 도포 한지의 인열지수가 미도포 한지보다 낮은 값을 나타낸 것은 한지에 젤라틴 도포로 인한 중량 증가가 한지의 평량에 반영된 결과이다. 따라서 젤라틴 도포에 따른 실제적인 인열강도의 변화는 미미하였으며, 젤라틴 도포 한지의 열화 안정성이 양호한 것으로 나타났다.

한지의 방향성에 따른 인열강도는 CD가 LD보다 높게 나타나 인장강도와 반대의 결과를 나타냈다. 이러한 현상은 전통한지 제조시 LD의 옆물질 횟수가 CD의 앞물질 횟수보다 많아 LD로의 섬유 배향이 증가했기 때문이다.

조선왕조실록 복본용 한지의 젤라틴 도포 유무에 따른 촉진열화 및 자연열화 처리가 내절도의 변화에 미치는 영향을 Fig. 8에 나타냈다.

Fig. 8.

Changes in folding strength of gelatin sizing traditional Korean paper after 72 hours of accelerated aging and 10 years of natural aging.

일반적으로 종이의 내절도는 종이의 열화 정도를 평가하는 요소로 알려져 있다[31]. 복본용 한지의 내절강도는 젤라틴 도포 처리 유무와 상관없이 촉진열화보다 자연열화 처리 시의 내절강도가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 자연열화 시간 경과에 따른 섬유간결합의 안정화가 영향을 미친 것으로 판단된다. 젤라틴 미도포 한지의 내절강도가 도포 한지보다 다소 높게 나타난 것은 젤라틴 도포에 의한 한지의 유연성 감소가 원인으로 판단되었다. 촉진열화 처리에 의해 젤라틴 미도포 한지의 내절강도가 감소했지만, 젤라틴 도포 한지의 내절강도 변화는 미미하였다. 젤라틴 미도포 한지의 경우 촉진열화 처리로 섬유간결합 및 섬유의 손상이 발생한 반면, 젤라틴 도포 한지는 젤라틴이 섬유간결합 및 섬유의 손상을 억제하여 내절강도에 영향을 미친 것으로 판단되었다.

젤라틴 미도포 한지의 경우 LD의 내절강도가 CD보다 높게 나타난 것은 초지 시 CD보다 LD로의 물질 횟수가 많아 LD로의 섬유 배향이 증가했기 때문으로 판단되었다. 젤라틴 도포 한지의 LD와 CD 간의 내절강도 차이가 나타나지 않은 것은 도포한 젤라틴이 LD와 CD 간의 강도 차이를 상쇄했기 때문으로 판단되었다. 따라서 복본용 전통한지에 대한 젤라틴 도포 처리는 한지의 치수 안정성 향상에 기여할 것으로 판단된다.

4. 결 론

조선왕조실록 복본용으로 2011년 제작된 전통한지에 젤라틴 미도포 및 도포 처리한 시료를 촉진열화 처리한 것과 2022년까지 실내에서 자연열화 처리한 것의 색상 및 물성 변화를 비교하였다.

열화 처리에 따른 색상 변화 분석결과 자연열화의 경우 젤라틴 도포 한지가 미도포 한지보다 황변 현상이 작게 나타나 젤라틴 도포가 한지의 변색을 억제하는 효과를 나타냈으며, 촉진열화의 경우 젤라틴 도포 유무와 관계없이 열화 처리에 대한 색상 견뢰도가 양호한 것으로 나타났다.

젤라틴 도포 유무와 관계없이 열화 처리 시 투기도가 증가하였지만, 젤라틴 도포 자연열화 한지의 투기도는 크게 감소하였다.

젤라틴 도포 복본용 한지의 인장강도, 신장률, TEA, 파열강도 및 내절강도는 미도포 한지보다 높게 나타났다. 젤라틴 도포 유무와 관계없이 자연열화 시 복본용 한지의 인장강도, 신장률, TEA, 파열강도, 인열강도 및 내절강도는 열화 처리 전 원지보다 증가하는 경향을 나타냈다. 젤라틴 도포 유무와 관계없이 복본용 한지는 촉진열화에 의해 인장강도, 신장률, TEA, 파열강도 및 인열강도가 감소했지만, 내절강도의 감소는 미미하였다.

섬유의 배향성과 두께를 결정하는 물질 방향과 횟수에 따라 복본용 한지의 LD 및 CD의 물성은 인장강도, 신장률, TEA 및 내절강도는 LD가 높았으며, 인열강도는 CD가 높게 나타났다.

조선왕조실록 복본용 한지의 젤라틴 도포 처리는 미도포보다 색상 견뢰도 향상, 투기도 감소 및 인장강도, 신장률, TEA, 파열강도, 내절도의 향상과 자연열화에 대한 높은 열화 안정성을 나타냄으로써 복본용 한지의 보존성과 인쇄적성 향상을 위해 적용 가능한 처리법으로 판단되었다. 아울러 연구 결과를 토대로 실제 인쇄품에 대한 인쇄적성과 열화 안정성 관련 연구를 수행 중이다.