초경석고와 메타카올린 혼합재료의 물성실험 및 적용

Physical Properties Testing and Practical Applications of Restoration Materials Made with Extra Hard Stone and Metakaolin

기존의 석고복원재로 복원한 문화재는 대기 중의 수분을 반복하여 흡·방출하면서 물성이 약화되어 형태가 변형되고 채색층 박락이 진행된다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 일반석고보다 더 강한 초경석고를 실험대상으로 두었으며 메타카올린(Metakaolin)을 혼합하여 도자기 복원재료로 적합하도록 물성을 개선하였다. 초경석고와 메타카올린 혼합재료의 압축강도(119MPa)는 일반석고(26MPa)보다 월등히 높았으며, 마모율(0.88％)은 일반석고의 마모율 2.53％ 보다 낮게, 흡수율(2.9％)은 일반석고(17.2％) 보다 약 5배 낮게 측정되었다. 특히, 주사전자현미경 관찰결과 혼합재료의 경화치밀도가 단미의 초경석고보다 높았다. 즉, 메타카올린을 첨가함으로써 초경석고의 강도와 수분저항성을 높이고 표면을 치밀하게 하여 도자기 복원재료로서 적합하게 물성을 개선시켰다. 그리고 이 혼합재료를 실재 문화재인 토제수반(신안18892), 분청사기조화문병(접수2034), 분청사기 국문내인화문대접(접수1730)의 결손부 복원에 적용해봄으로써, 혼합재료가 주입 및 적층성형에 유리하고 경화표면이 균질하여 자연스러운 채색이 가능한 재료임을 확인하였다.

Ceramic cultural artifacts restored with gypsum-based materials are prone to decay over time due to gypsum's natural absorption and release of atmospheric moisture, often leading to distortion and peeling of painted layers. This study proposes a new restoration material which utilizes extra hard stone, significantly superior in strength to regular gypsum. In order to enhance its physical properties and make it suitable for restoration of ceramics, extra hard stone is mixed with metakaolin. This mixture far surpasses regular gypsum in compressive strength(119MPa vs. 26MPa) while also maintaining a much lower wear rate(0.88% vs. 2.53%). Furthermore, the water absorption rate(2.9%) of the mixed material is over five times lower than that of regular gypsum(17.2%). When examined using a SEM(Scanning Electron Microscope), this mixture also proved superior to extra hard stone in terms of hardened density. The addition of metakaolin increases the mixture's strength and water resistance over that of extra hard stone and also improves its surface density, making it ideal for the restoration of ceramics. It has already been used to repair ceramic objects in the Museum's collection: Clay basin(sinan 18892), Buncheong ware bottle with incised peony design(jubsu 2034), Buncheong ware bowl with chrysanthemum(jubsu 1730). Results thus far have shown the mixture to be easy to inject and layer as well as harden into an even surface, which allows for smooth application of paint for color matching.