The study of quantitative analytical method for pH and moisture of Hanji record paper using non-destructive FT-NIR spectroscopy

It is essential to evaluate the quality of Hanji record paper without damaging the record paper by previous destructive methods. The samples were Hanji record paper produced in the 1900s. Near-infrared (NIR) spectrometer was used as a non destructive method for evaluating the quality of record papers. Fourier transform (FT) spectrometer was used with 12,500 to 4,000 $cm^{-1}$ wavenumber range for quantitative analysis and it has high accuracy and good signal-to-noise ratio. The acidity and moisture content of Hanji record paper were measured by integrating sphere as diffuse reflectance type. The acidity (pH) of chemical factors as a quality evaluated factor of Hanji was correlated to NIR spectrum. The NIR spectrum was pretreated to obtain the coefficients of optimum correlation. Multiplicative scatter correction (MSC) and First derivative of Savitzky-Golay were used as pretreated methods. The coefficients of optimum correlation were calculated by PLSR (partial least square regression). The correlation coefficients ($R^2$) of acidity had 0.92 on NIR spectra without pretreatment. Also the standard error of prediction (SEP) of pH was 0.24. And then the NIR spectra with pretreatment would have better correlation coefficient ($R^2$ = 0.98) and 0.19 as SEP on pH. For moisture contents, the linearity correlation without pretreatment was higher than the case with pretreatment (MSC, $1^{st}$ derivative). As the best result, the $R^2$ was 0.99 and SEP was 0.45. This indicates that it is highly proper to evaluate the quality of Hanji record papers speedily with integrated sphere and FT NIR analyzer as a non-destructive method.

비파괴 분석 방법인 푸리에 변환 근적외선 분광 분석을 이용한 한지 기록물의 산성도 및 함수율 정량 분석 연구

한지기록물의 상태를 평가하는 데 있어 기록물의 훼손을 방지하는 것은 필수적인 요소이다. 사용된 공시재료는 1900년대 생산된 한지기록물을 사용하였다. 이 종이 기록물의 상태를 평가하기 위하여 비파괴적 분석기인 12,500~4,000 $cm^{-1}$ 파장영역을 가진 푸리에변환(FT) 근적외선 분광 분석기를 이용하였다. 푸리에변환 방식의 간섭계는 뛰어난 정밀도와 정확도를 가지며, 신호-대-잡음비가 가장 우수 하여 정량 분석에서 가장 많이 사용되고 있다. 한지기록물의 산성도와 함수율을 적분구(integrating sphere)의 확산반사로 사용하여 측정하였다. 산성도(pH)의 경우에 전처리를 하지 않았을 때의 상관계수($R^2$)는 0.92, 표준예측오차(SEP)는 0.317이었고, 전처리를 하였을 때의 $R^2$는 0.98, SEP는 0.208 이었다. 그리고 함수율의 경우 산성도와 달리 전처리를 하지 않았을 경우에도 $R^2$와 SEP는 각각 0.99와 0.458로 확인 되었다. 전처리 중 다산란 보정방법(MSC)의 경우에는 $R^2$가 0.97, SEP가 0.558로 증가하는 것을 확인 할 수 있어 함수율은 전처리를 하지 않았을 때가 좋은 결과가 나오는 것으로 확인 되었다. 이러한 결과를 통해 비파괴적인 분석방법으로 한지기록물을 적분구와 FT 근적외선 분광 분석기를 이용하여 한지의 상태를 정확히 평가할 수 있을 것으로 판단되었다.