Application Study of Raman Micro-Spectroscopy for Analysis on Corrosion Compound of Iron Artifacts

철제유물 부식화합물 분석의 표준데이터 확보를 위한 라만 분광법 적용성 연구

It is quite difficult to identify its corrosion compound because they have a wide variety of crystal structures and they are mixed with two component. This study was conducted with the standard iron corrosion compounds through the analysis by Raman Micro-Spectroscopy, which aims to obtain standard Raman Data. To assess the reliability of standard iron corrosion compounds, SEM-EDS analysis and XRD analysis were conducted. Through SEM-EDS analysis, the elements of corrosion compound matched with those of standards iron corrosion compounds except Goethite. XRD analysis showed that the structures of corrosion compounds were identical to those of standard iron corrosion compounds, however, it was identified that Iron sulfate ($FeSO_4{\cdot}6H_2O$) is the Rozenite ($FeSO_4{\cdot}4H_2O$). Through Raman Micro-Spectroscopy analysis, the new peak was detected from the wavenumbers of hydroxide and iron oxide. It is considered that it is due to changes in the wavelength of the laser. As the wavenumbers of iron chloride and iron sulfate have been identified, eight kinds of Raman Data were obtained. It can be considered to contribute to cultral heritage for iron objects that Raman Micro-Spectroscopy analysis which is relatively easy to compare material properties and structures can be highly applicable to the research on cultural heritage with the limited amount of samples.

철 부식화합물은 부식인자들과 함께 다양한 결정구조를 가지며 2가지 이상의 부식화합물들이 혼합되어 존재하므로 각각의 특성을 밝혀내기가 매우 어렵다. 본 연구는 표준 철 부식물을 대상으로 Raman Micro-Spectroscopy 분석을 실시하여 표준 Raman Data 확보를 목적으로 수행하였다. 표준 철 부식물에 대한 신뢰성을 향상시키기 위하여 SEM-EDS 분석과 XRD 분석을 추가로 실시하였다. SEM-EDS 분석결과 모두 표준 철 부식물의 구성성분과 일치하였으나 Goethite의 경우 철 이외의 비철금속 성분이 검출되었다. XRD 분석 결과 모두 표준 철 부식물의 구조와 일치 하였으나 Iron sulfate($FeSO_4{\cdot}6H_2O$)의 경우 Rozenite($FeSO_4{\cdot}4H_2O$)로 확인되었다. Raman Micro-Spectroscopy 분석결과 기존에 연구되었던 수산화철, 산화철의 Wavenumber에서 새로운 peak이 발견되었는데 이는 레이저 파장의 변화에 따른 것으로 사료 된다. 염화철과 황산철에서 Wavenumber가 새롭게 확인되어 표준 Raman Data 8건을 확보하였다. Raman Micro-Spectroscopy는 적은양의 시료를 이용하여 물질의 특성과 구조를 비교적 간단하게 분석 할 수 있어 미세한 부분이나 시료의 양이 한정된 문화재에 활용도가 높을 것으로 판단된다.