1. 서 론
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료
2.2 실험 방법
3. 결과 및 고찰
3.1 발묵 특성
3.2 상관관계 분석
3.3 K-means 군집분석 및 주성분분석(PCA)
3.4 발묵 형태 변화
4. 결 론
1. 서 론
우리나라를 비롯하여 중국, 일본의 동아시아 3국은 각각의 전통적인 방법으로 수록지를 제조해 왔으며, 원료 및 초지 방법에 따라 각기 다른 특성을 가지는 종이가 만들어졌다. 비록 원료와 종이의 제조법에는 차이가 있었으나, 서화나 인쇄의 매체로써 먹을 사용하는 것은 동일하였다. 먹을 사용하는 서화가나 인출가 등, 사용자의 관점에서 발묵(먹 번짐)은 종이의 품질을 평가하는 중요한 기준이다. 그러나 이 기준 또한 객관적 지표보다는 사용자의 관념적 판단에 크게 의존하기 때문에 평가의 기준이 모호하다. 이러한 평가 기준의 모호함은 오늘날까지 지속되고 있다. 따라서 사용자가 목적에 적합한 한지를 선택할 수 있는 한지의 먹 흡수 및 번짐 특성에 대한 객관적인 평가법의 개발이 절실한 실정이다.
수록지에 대한 발묵성 평가 관련 연구는 1960년 Kato [1]가 화지에 대하여 염료의 흡수 속도와 흡수된 염료의 선단 형태를 분석하여 서화의 용도별 적합성을 평가하였다. 한지에 대한 발묵성 평가는 Cheon과 Kim [2]은 기존의 먹물 흡수 속도와 서화가의 붓 작업에 의한 관능 평가에 더하여 한지에 먹물을 떨어뜨려 번짐의 형태로 발묵성을 평가는 방법을 처음으로 보고하였다. 이후 Min 등[3]은 한지, 화지, 중국 수록지를 대상으로 먹물 흡수 속도와 먹물을 떨어뜨려 번짐의 형태로 발묵성을 평가하였다. Mun 등[4] 또한 한지에 먹물을 떨어뜨려 번짐의 형태로 발묵성을 평가하였다. 이상의 선행 연구는 단순히 먹물의 흡수 속도와 번짐의 형태로 발묵성을 평가하였다.
Choi 등[5]은 한지 위에 먹물을 떨어뜨려 먹 번짐 형태를 평가하는 방법의 개선된 방법으로 먹 번짐의 원형도를 구하여 발묵성을 평가하는 방법을 도입하였다. 현재 한지 발묵성 평가의 대다수[6,7,8,9,10,11,12]는 원형도법이 채용되고 있다. 그러나 이러한 원형도법은 한지를 사용하는 서화가의 입장을 충분히 반영하는 데는 한계가 있다. 이러한 제한 사항을 평가에 반영하고자 Kim 등[13,14,15,16,17]과 Seo 등[18]은은 정적인 평가 방법인 원형도법과 더불어 동적인 발묵성 평가법 도입을 시도하였다. 이외에 원형도법과 병행하여 서화가의 붓 작업을 통한 관능 평가에 의한 발묵성 평가[19,20]도 이루어졌다.
한지의 품질을 평가하는 항목 중에서 물성에 못지않게 중요한 항목이 한지의 먹 번짐 특성인 발묵성이다. 본 연구에서는 한지의 이용 주체인 서화가의 생각을 반영하는 데 한계가 있는 기존 원형도법을 보완하여 사용자의 입장을 충분히 반영할 수 있는 새로운 동적 발묵성 평가법을 개발하고자 하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료
2.1.1 한지 시료
발묵 시험용 한지는 공방 및 장인에 의한 편차를 줄이기 위해 경남 의령의 단일 공방에서 제조한 외발 초지 및 쌍발 초지한 한지 순지를 사용하였다. 단섬유 및 충전제 혼합에 따른 특성 비교를 위해 삼아지, 고정지 및 백토지를 사용하였다. 발묵성 평가용 한지 시료의 특성을 Table 1에 나타냈다.
Table 1.
Characteristics of Korean paper samples for Chinese ink spread testing
2.1.2 먹물 시료
발묵 시험용 먹물은 작품용 유연 묵즙(古梅圓, 일본)을 사용하였다. 브룩필드 점도계(Brookfield viscometer, DV-Ⅱ+ Pro, USA)로 측정한 먹물의 점도는 3.2 c.P (20°C)이었다.
2.2 실험 방법
2.2.1 발묵 시험용 한지 시편 제작
발묵 시험용 한지 시편의 제작은 Fig. 1에 표시한 방법으로 외발초지 한지와 쌍발초지 한지의 발 문양과 편사 문양을 고려하여 재단하였다. 한지를 상·중·하 3부분으로 구분하고 가장자리로부터 10 cm 이상의 이격을 두고 20 × 20 cm 크기로 재단하여 발묵용 시편으로 사용하였다. 한지 1장당 워터마크 및 결점 부위가 있는 시편은 제외하고 상·중·하 3부분이 포함되도록 총 3장을 선정하였다.
2.2.2 정적 발묵 시험
2.2.2.1 발묵 시험 장비
정적 발묵 시험은 Fig. 2에 나타낸 장치를 이용하여 실시하였다. 2장의 아크릴판 (a)는 사이에 한지 시편을 끼워 고정함으로써 한지가 바닥에 닿아 발묵 불량이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 발묵 장치인 (b)는 마이크로피펫(0.1 mL), 피펫 팁(0.1 mL), 마이크로피펫 고정용 클램프(cramp) 또는 뷰렛 홀더(burette holder), 높이 조절식 지지 잭(support jacks), 마이크로피펫 고정용 클램프 장착 스탠드(stand)로 구성되어 있다. 사진 (c)는 실제 발묵 시험 측정 시 발묵 이미지이다.
2.2.2.2 발묵 조작
(1) 마이크로피펫을 뷰렛 홀더에 부착하여 스탠드에 고정한다.
(2) 먹물과 접하는 면이 바닥에 닿지 않게 2개의 아크릴판 사이에 한지 시편을 끼워 고정하여 지지 잭 위에 올려놓는다.
(3) 마이크로피펫에 먹물 0.1 mL를 취하고, 지지 잭을 상승시켜 아크릴판 사이의 한지 시편과 마이크로피펫과의 간격을 2 mm 높이(거의 접촉)로 하여 먹물 방울을 Fig. 2c와 같이 시료 표면에 떨어뜨린다. 먹물 방울이 시료 표면에 닿은 직후부터 발묵 상태를 관찰한다. 이때 주의해야 할 점은 한지 시편의 수평 유지로 수평계를 이용하는 것이 효과적이며, 발묵 후 그대로 건조한다.
(4) 발묵 시간은 스톱워치(stopwatch)를 사용하여 먹물을 떨어뜨린 시간을 시작으로 하여 육안으로 먹물과 한지의 접촉각(contact angle)이 0°일 때까지의 시간을 측정한다. 이때, 먹물이 한지에 흡수되어 퍼지지 않고 그대로 굳어 버리는 경우 측정 불가로 표기한다.
(5) 시편 1장당 위치를 달리하여 3회 반복하고, 총 3장의 시편을 대상으로 9회 실시한다.
2.2.2.3 발묵 면적 및 원형도 측정
발묵이 완료된 한지 시편은 스캐너를 이용하여 스캔한 후, 이미지 분석 프로그램(Tomoro Scope eye 3.6, 제이엔옵틱)을 이용하여 발묵 면적 및 원형도(roundness)를 측정하였다. 원형도는 Fig. 3에 나타낸 각 분할선의 길이를 측정하여 아래의 Eq. (1)로 구하였다. 분할선의 각도를 22.5°로 하여 l1부터 l8까지 8회를 측정하였다. 결괏값이 1에 가까울수록 원형에 가깝다[21].
2.2.3 동적 발묵 시험
2.2.3.1 발묵 시험 장비
동적 발묵 측정에 사용된 기기는 Fig. 4a의 전동식 연필 경도시험기(pencil hardness tester, KP-M5000M, 기배이엔티)를 사용하였다. 발묵용 펜은 Bandzug 5 mm metal nib (Brause, France)을 펜대에 고정하여 사용하였다.
2.2.3.2 발묵 조작
(1) 연필 경도시험기의 수평대를 수평으로 조정한 다음, 수평대 고정나사를 잠가서 수평대를 고정한다.
(2) 시편 고정대에 방향별 발묵용 한지 시편(12 × 10 cm)을 움직이지 않도록 나사로 고정한다.
(3) 연필 홀더에 발묵용 펜을 추 올림 선과 수직이 되게 고정하고 수평대 고정나사를 천천히 풀어 펜이 발묵용 시편과 맞닿게 조정한다.
(4) 수평대 고정나사를 잠가서 수평대를 올려 고정하고, 오른쪽 이동 버튼을 눌러 시편 고정대를 오른쪽 끝으로 이동한다.
(5) 마이크로피펫으로 먹물 0.2 mL를 취하여 발묵용 Bandzug nib pen에 주입하고 시편 고정대의 이동속도를 100 mm/min으로 설정한다.
(6) 수평대 고정나사를 천천히 풀어 펜이 발묵용 시편과 맞닿으면 왼쪽 이동 버튼을 눌러 발묵을 실시한다. 발묵 시간은 스톱워치로 시편 고정대의 이동 시작과 먹물의 발묵이 끝나는 시점의 시간을 측정한다.
(7) 발묵은 편사 방향(chain direction, CD), 발촉 방향(laid direction, LD), 대각선 방향(diagonal direction, DD)으로 재단한 각각 3장씩의 시편을 대상으로 Fig. 4b와 같이 각각의 방향별로 시편 1장당 위치를 달리하여 5회 반복하여 총 15회 실시한다.
2.2.3.3 발묵 면적 및 원형도 측정
발묵이 완료된 한지 시편은 스캐너를 이용하여 스캔한 후, 이미지 분석 프로그램(Tomoro Scope eye 3.6, 제이엔옵틱)을 이용하여 발묵의 면적 및 길이를 측정하였다.
2.2.4 통계분석
정적발묵과 동적발묵의 상관관계 분석은 Microsoft Excel (Microsoft Corp., USA)을 사용하였다. 주성분분석(principal component analysis, PCA), 실루엣 계수 분석 및 K-means 군집분석은 R 통계 소프트웨어 RStudio (ver. 4.3.1; RStudio Inc., USA) 환경에서 진행하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 발묵 특성
외발초지 및 쌍발초지 한지 순지 시편에 대한 정적 발묵과 동적 발묵 결과를 Table 2에 나타냈다. 아울러 닥나무 인피섬유에 비해 섬유장이 짧은 삼지닥 인피섬유로 제조한 삼아지, 닥나무 인피섬유와 볏짚 섬유를 혼합하여 제조한 고정지 및 백토를 혼합하여 제조한 백토지를 대조군으로 사용하였다.
Table 2.
Static and dynamic Chinese ink spreading characteristics of Korean paper
외발초지 한지 순지 시료들(No. 1–11)의 정적 발묵에 의한 발묵 특성은 평량 및 겉보기밀도에 따라 차이가 있으나 발묵 면적은 평균 1.13–17.82 cm2의 범위로 1번 시료가 가장 적은 발묵 면적을, 5번 시료가 가장 넓은 발묵 면적을 나타냈다. 원형도는 평균 0.69–0.90으로 비교적 양호하였으며, 5번 시료가 가장 불량한 원형도를, 11번 시료가 가장 양호한 원형도를 나타냈다.
쌍발초지 한지 순지 시료들(No. 12–20)의 정적 발묵에 의한 발묵 면적은 평균 1.52–14.96 cm2의 범위를 나타냈다. 20번 시료가 가장 작은 발묵 면적을 나타냈으며 14번 시료가 가장 넓은 발묵 면적을 나타냈다. 원형도는 평균 0.57–0.85로 외발초지 한지 순지에 비해 불량한 것으로 나타났다. 시료 중 12번의 원형도가 가장 불량하였으며, 18번 시료가 가장 양호한 원형도를 나타냈다.
삼아지(No. 21, 23)는 외발초지 및 쌍발 초지와 관계없이 유사한 발묵 면적과 원형도를 나타내어 섬유장이 짧은 경우, 장섬유인 닥 인피섬유보다 초지법에 따른 영향이 적은 것으로 판단되었다. 고정지(No. 22)는 섬유장이 짧은 볏짚 섬유를 사용했음에도 불구하고 장섬유인 닥 인피섬유 혼합하여 제조한 영향으로 원형도가 불량한 것으로 나타났다. 백토를 혼합하여 초지한 백토지(No. 23)는 무기물인 백토의 영향으로 넓은 발묵 면적과 양호한 원형도를 나타냈다.
외발초지 한지 순지의 동적 발묵에 의한 발묵 면적은 CD가 3.02–4.42 cm2, LD가 3.06–4.37 cm2, DD가 3.23–4.35 cm2의 범위로 나타났다. 발묵의 길이는 CD가 5.06–8.46 mm, LD가 4.75–8.53 mm, DD가 5.67–8.61 mm의 범위로 나타났으며, 발묵의 방향에 따른 발묵 면적 및 발묵 길의 차이는 크지 않았다.
쌍발초지 한지 순지의 동적 발묵에 의한 발묵 면적은 CD가 2.72–4.49 cm2, LD가 2.77–4.53 cm2, DD가 2.66–4.46 cm2의 범위였으며, 발묵의 길이는 CD가 5.22–8.83 mm, LD가 4.60–8.68 mm, DD가 4.49–8.59 mm의 범위로 나타났다. 쌍발초지 한지 순지 또한 발묵의 방향에 따른 발묵 면적 및 발묵 길의 차이는 크지 않았다.
동적 발묵에 의한 삼아지와 고정지의 발묵 면적 및 발묵의 길이는 초지 방법과 발묵의 방향과 관계없이 유사한 경향을 나타냈다. 백토지의 동적 발묵에 의한 발묵 면적 및 길이는 순지, 삼아지 및 고정지보다 작은 값을 나타냈다.
정적 발묵 및 동적 발묵의 발묵 시간은 시료 간의 편차가 심하여 발묵성 평가에 적합하지 않은 것으로 판단되어 특성 평가 항목에서 제외하였다.
3.2 상관관계 분석
공시 한지의 정적 발묵에 의한 발묵 면적 및 원형도, 동적 발묵에 의한 방향별 발묵 면적 및 발묵 길이의 상관관계 분석 결과를 Table 3에 나타냈다.
Table 3.
Correlation analysis of static and dynamic Chinese ink spreading test on the traditional Korean paper
한지의 물성과 정적 발묵의 발묵 면적과의 상관관계를 분석한 결과, 쌍발초지 한지 순지는 평량과 p-value < 0.05의 수준, 두께와 p-value < 0.01의 수준을 나타냈으나 겉보기 밀도와는 유의차를 나타내지 않았다. 외발초지 한지 순지의 발묵 면적은 평량, 두께 및 겉보기 밀도와 유의차를 나타내지 않았다. 정적 발묵의 원형도와의 상관관계를 분석한 결과, 외발초지 한지 순지의 경우 평량, 두께 및 겉보기 밀도와 p-value < 0.01의 수준을 나타냈으며, 쌍발초지 한지 순지는 평량, 두께와 p-value < 0.01의 수준을 나타냈다. 정적 발묵의 발묵 면적과 원형도와의 상관관계 분석 결과 쌍발초지 한지가 p-value < 0.01의 수준을 나타냈지만, 외발 초지 한지는 유의차를 나타내지 않았다. 따라서 한지의 정적 발묵 특성에는 평량과 두께의 영향이 크며, 특성 평가는 초지 방법과 관계없이 발묵 면적보다 원형도로 평가하는 것이 적합한 것으로 판단되었다.
한지의 물성과 동적 발묵의 발묵 면적 및 발묵 길이와의 상관관계를 분석한 결과, 외발초지 및 쌍발초지 한지 모두 겉보기 밀도와 p-value ≤ 0.05의 수준을 나타냈으며, 평랑과 두께와는 유의차를 나타내지 않았다. 겉보기 밀도와 동적 발묵의 발묵 면적과의 상관관계 분석 결과, 외발초지 한지는 LD, 쌍발초지 한지는 CD가 p-value ≤ 0.05의 수준을 나타냈다. 발묵 길이와의 상관관계 분석 결과, 외발초지 한지는 LD가 p-value ≤ 0.01, CD가 p-value ≤ 0.05의 수준을 나타냈으며, 쌍발초지 한지는 CD 및 DD가 p-value ≤ 0.01의 수준을 나타냈다. 동적 발묵의 발묵 면적과 발묵 길이와의 상관관계 분석 결과 초지 방법과 관련 없이 p-value ≤ 0.01의 수준을 나타냈다. 따라서 한지의 동적 발묵 특성에는 겉보기 밀도의 영향이 크며, 특성 평가는 외발초지 한지는 LD, 쌍발초지 한지는 CD로 평가하는 것이 적합한 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 외발초지 및 쌍발초지 시의 주된 물질 방향에 따른 섬유의 배향성과 밀접한 관련이 있다.
정적 발묵과 동적 발묵의 상관관계를 분석한 결과, 초지 방법과 관련 없이 정적 발묵의 발묵 면적과 동적 발묵의 발묵 면적 및 발묵 길이가 p-value ≤ 0.01의 수준을 나타냈다. 따라서 정적 발묵과 동적 발묵의 비교 평가는 정적 발묵의 발묵 면적과 동적 발묵의 발묵 면적 또는 발묵 길이로 평가하는 것이 적합한 것으로 판단되었다.
3.3 K-means 군집분석 및 주성분분석(PCA)
외발초지와 쌍발초지 공시 한지의 정적 발묵 및 동적 발묵에 대한 K-means 군집과 주성분분석(PCA) 결과를 Fig. 5 및 Fig. 6에 나타냈다.
외발초지 한지 순지의 정적 발묵 및 동적 발묵에 대한 K-means 군집분석 결과, 최적 클러스터의 개수는 2개로 결정되었다. 따라서 주성분분석 결과 Fig. 5b와 같이 2개의 군집으로 나누어졌다. 군집 1의 5번 시료는 저평량, 낮은 겉보기 밀도의 문화유산 수리 복원용 한지로 발묵과 관련된 서화용지로는 부적합한 것으로 분석되었다. 그룹 2의 10번과 11번 시료는 도침 가공한 겉보기 밀도가 높은 한지이며, 1번과 2번 시료는 저평량의 한지이다. 따라서 외발초지 한지 순지의 정적 발묵 및 동적 발묵의 주성분분석 결과, 그룹 2의 원에 내포하는 평량 및 밀도의 한지가 주된 그룹으로 분석되었다.
쌍발초지 한지 순지의 정적 발묵 및 동적 발묵에 대한 K-means 군집분석 결과, 최적 클러스터의 개수는 3개로 결정되었다. 따라서 주성분분석 결과 Fig. 6b와 같이 3개의 군집으로 나누어졌다. 군집 1의 14번과 15번 시료는 평량 32.7–45.7 g/m2의 한지, 그룹 2의 16번, 18번, 19번 시료는 평량 52.4–61.1 g/m2의 고평량 한지, 그룹 3의 12번, 13번, 17번, 20번 시료는 평량 11.7–16.3 g/m2의 저평량 한지로 나타났다. 따라서 쌍발초지 한지 순지의 정적 발묵 및 동적 발묵의 주성분분석 결과, 한지의 평량 범위에 따라 3개의 그룹으로 분석되었다.
3.4 발묵 형태 변화
공시 한지인 순지와 단섬유 및 충전제 혼합에 따른 특성 비교를 위해 삼아지, 고정지 및 백토지의 정적 발묵 및 동적 발묵 형태 변화를 Table 4에 나타냈다. 순지는 한지의 평균 평량 30 g/m2과 유사한 평량 30.7 g/m2의 외발초지 3번, 평량 32.7 g/m2의 쌍발초지 14번을 비교하였다.
Table 4.
Static and dynamic Chinese ink spreading pattern changes on Korean paper
| Sample | Static spreading | Dynamic spreading | |||
| CD | LD | DD | |||
| Sun-ji | Oebal | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
| Ssangbal | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |
| Sama-ji | Oebal | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
| Ssangbal | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | |
| Gojeong-ji | Oebal | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
| Baekto-ji | Ssangbal | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
순지의 발묵 형태는 정적 발묵의 경우 쌍발초지 한지가 외발초지 한지보다 원형도 및 발묵 형태가 양호한 것으로 나타났으나 동적 발묵의 경우 외발초지 한지가 쌍발초지 한지보다 발묵의 길이가 길고 균일한 특징을 나타냈다. 대조군 삼아지의 경우 원료인 삼지닥 인피섬유의 짧고 균일한 섬유장으로 인하여 초지법과 발묵법에 관계없이 유사한 발묵 형태를 나타냈다. 고정지의 경우 장섬유인 닥나무 인피섬유와 단섬유인 볏짚 섬유의 혼합으로 인하여 불균일한 정적 발묵 및 동적 발묵 형태를 나타냈다. 백토지의 발묵 형태는 혼합된 백토의 공극 충전 효과로 인한 균일한 정적 발묵과 동적 발묵의 발묵 길이가 짧은 특징을 나타냈다.
장섬유인 닥 인피섬유만으로 제조하는 한지 순지는 초지시 물질 방향에 따른 섬유 배향성의 편차가 적은 외발초지가 쌍발초지보다 양호한 발묵 형태를 나타냈다. 가늘고 균일한 단섬유로 제조된 삼아지는 초지 방법과 관계없이 우수한 발묵 특성을 나타냈으나 장섬유인 닥 인피섬유와 단섬유인 볏짚 섬유가 혼합된 고정지는 불균일한 섬유장 분포로 인하여 불량한 발묵 형태를 나타냈다. 백토지는 균일한 발묵 형태를 나타냈지만, 과도한 흡수력으로 서화용으로는 부적합한 것으로 판단되었다. 그러나 한지의 사용 목적과 사용자의 발묵 경향 선호도에 따라 적합한 발묵의 형태는 달라질 수 있다.
4. 결 론
한지의 먹 번짐 특성인 발묵은 한지의 품질을 평가하는 중요한 항목이다. 본 연구는 기존 정적 발묵법인 원형도법을 보완한 새로운 동적 발묵성 평가법을 개발하고자 하였다.
한지의 정적 발묵 특성에는 평량과 두께의 영향이 크며, 초지 방법과 관계없이 발묵 면적보다 원형도로 평가하는 것이 적합한 것으로 판단되었다. 정적 발묵의 발묵 면적과 원형도와의 상관관계 분석 결과 쌍발초지 한지는 p-value ≤ 0.01의 수준을 나타냈지만, 외발초지 한지는 유의하지 않았다.
한지의 동적 발묵 특성에는 겉보기 밀도의 영향이 크며, 외발초지 한지는 LD, 쌍발초지 한지는 CD로 평가하는 것이 적합한 것으로 판단되었다. 동적 발묵의 발묵 면적과 발묵 길이와의 상관관계 분석 결과 초지 방법과 관련 없이 p-value ≤ 0.01의 수준을 나타냈다.
정적 발묵과 동적 발묵의 상관관계를 분석한 결과, 초지 방법과 관련 없이 정적 발묵의 발묵 면적과 동적 발묵의 발묵 면적 및 발묵 길이가 p-value < 0.01의 수준을 나타냈다. 정적 발묵과 동적 발묵의 비교 평가는 정적 발묵의 발묵 면적과 동적 발묵의 발묵 면적 또는 발묵 길이로 평가하는 것이 적합한 것으로 판단되었다.
한지의 정적 발묵 및 동적 발묵에 대한 K-means 군집분석 결과, 최적 클러스터의 개수는 외발초지 한지는 2개, 쌍발초지 한지 3개로 결정되었다. 주성분분석 결과, 외발초지 한지는 평량 및 밀도가, 쌍발초지 한지는 평량이 주된 성분으로 분석되었다.
발묵 형태 분석 결과 정적 발묵은 쌍발초지 한지가 외발초지 한지보다 원형도 및 발묵 형태가 양호한 것으로 나타났으나 동적 발묵은 외발초지 한지가 쌍발초지 한지보다 발묵의 길이가 길고 균일한 특징을 나타냈다.
정적 발묵과 동적 발묵의 상관관계 분석, 주성분분석 및 발묵 형태 분석 결과 동적 발묵법이 정적 발묵법보다 한지의 먹 번짐 특성 평가법으로 적합한 것으로 판단되었다.























































































