고함수율 수침고목재의 동결 건조를 위한 PEG 전처리 농도 및 용매 설정

Determination of PEG Concentration and Solvent Selection for Freeze-Drying of Highly-Degraded Waterlogged Woods

아주 많이 분해된 고함수율 수침고목재(평택 토탄층 출토 물푸레나무, 약 5,700 BP)의 동결 건조를 위한 PEG (#3350) 전처리 조건을 규명하고자, PEG 농도와 용매 종류에 따른 치수 안전성을 비교하였다. 함침 처리 중 시간별로 조사한 중량 변화율을 보았을 때, 물과 t-부탄올 용매 모두 저농도에서는 PEG가 짧은 시간내에 침투, 확산하며 고농도에서는 저농도에서 보다 중량이 완만히 증가하여 함침 시간이 길게 요구되었다. t-부탄올 용매가 물보다 PEG 침투량을 향상시켰다. 그러나 동결 건조후 치수 안정성은 저농도 PEG 수용액으로 전처리하는 것이 우수하였다. 고농도 (60%-70%) PEG 처리 (t-부탄올 용매)의 경우는 치수안정성이 떨어졌는데 이는 고농도에서는 PEG가 동결이 완전히 이루어지지 않을 뿐만 아니라 과잉 침투된 PEG가 건조후 수분을 다시 흡수하였기 때문으로 생각된다. 고농도 (70%) PEG 수용액 처리 후 자연건조한 것은 함몰이 발생하였다. 이상의 결과, 아주 많이 분해된 고함수율 수침고목재의 경우는 t-부탄올 용매가 필요 없이 저농도 PEG 수용액 (40%정도)으로 전처리하는 것이 동결 건조에 가장 적합한 것으로 밝혀졌다.

Dimension stability was examined after PEG pretreatment and post freeze-drying treatment in order to determine the PEG(#3350) concentration and solvent for pre-treatment of freeze-drying of highly-degraded waterlogged ash woods(Fraxinus spp.; ca. 5,700 BP) excavated from peat lands at Pyungtack, Kyounggi-do. At the low concentration (<30-40%) of PEG soaking in both water and t-butanol, the weight increases abruptly, but at high concentration (>50%) gradually, consequently, taking longer treatment time. PEG loading was higher in t-butanol solution than in water. However, the best dimesional stability was obtained from freeze-drying after lower PEG solution (40% in water) soaking. Low dimensional stability, found in the samples treated with higher PEG solutions (60%-70% in t-butanol), might come from incomplete freezing and excess PEG absorbing moisture. The samples air-dried after 70% PEG treatment had collapse defects. In conclusion, the use of low concentration (about 40% in water) PEG solution was the most suitable pretreatment for freeze drying of highly-degraded waterlogged ash woods.