문화재는 화학적 요인, 생물학적 요인 등 각종 열화 인자에 의해 재질이 열화되면서 각각 특유의 휘발성 유기화합물을 방출해내며 이러한 휘발성 유기화합물은 대기 중에 존재하고 다른 재질로 이루어진 유물의 열화 인자로 작용한다. 하지만 다수의 분석법 중에 비파괴적인 분석법은 흔치 않으며 기기 사용의 어려움으로 현장적용에 어려움을 겪고 있다. 본 연구는 피혁에서 발생하는 유해가스를 비파괴적이고 조작이 간편한 고체상미세추출법과 기체크로마토그래피를 통해 분석을 실시하였다. 또한 고체상미세추출법 중 이동형 홀더(field holder)의 효율성을 입증하였다. 국가기록원에 보관 중인 행정박물 중 피혁으로 이루어진 유물을 선정하여 고체상미세추출법의 현장적용을 실시, 비교 분석함으로써 피혁재질에서 자체적으로 발생하여 주변 공기에 방출시키는 (E)-2-nonenal, butyl hydroxy toluene 등의 화합물을 확인할 수 있었다.
박제표본과 같은 생물학적 물질은 다양한 산이나 휘발성물질을 방출할 수 있다. 박제표본에 사용되는 보존제와 제작재료, 제작방법에 따라 발생하는 유기화합물의 방출 특성에 관한 연구는 전무한 실정이다. 따라서, 박제표본에서 발생하는 유기화합물을 알아보기 위해 재료별 표본, 수장고 표본을 대상으로 열화 실험하였다. 오계를 대상으로 나프탈렌과 붕사를 보존제로 사용하고, 대패톱밥, 신문지, 폴리스틸렌폼을 몸심재료로 사용하여 제작한 표본과, 동물수장고에서 수장하고 있던 오계 박제표본(2015년도)을 고온환경(50℃)과 고습환경(95%)에 각각 2주간 열화 실험하였다. 박제표본의 열화 실험결과 고습환경보다 고온환경에서 발생하는 유기화합물의 농도가 더 높은 경향을 보였다. 보존제로는 나프탈렌을 사용한 표본에서 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 p-디클로로벤젠이 검출되어 나프탈렌이 주요 유기화합물을 방출하는 요인인 것을 확인할 수 있었고, 대패톱밥, 신문지, 폴리스틸렌폼을 사용한 표본에서도 유기화합물이 검출되 재료의 열화로 인한 것으로 보인다. 또한, 재료별 표본에서 암모니아가 검출되었는데 부패가 진행되어 검출된 것으로 보이며, 특히 고온열화에서 붕사를 사용한 표본이 나프탈렌을 사용한 표본보다 암모니아가 약 9배 높게 측정되었다. 이는 고온환경이 나프탈렌의 승화성을 가속시켜 살충·방충효과로 생물학적 피해를 예방한 결과라 판단된다. 나프탈렌은 발암 가능성 물질로 보존제로 사용할 경우 적정 사용관리가 필요하며, 박제표본은 제작기법에 따라 다양한 유기화합물이 방출할 수 있기 때문에 제작재료와 보존제 등의 조건에 따라 체계적인 보존관리방안이 필요한 것으로 사료된다.
Quantitative analysis of termites damage is important in terms of conservation and maintenance of wooden cultural heritage buildings, because termites makes cavities and decreases the section area of wooden structural members. The purpose of this study is to forecast the range and spread of termites damage in the wooden structural members by using ultrasonic pulse velocity method. Ultrasonic pulse velocity has been used as one of non-destructive test to analysis the internal defect by using difference velocity between medium material and cavity. This method would be effective to analysis termites damages. From the result of the ultrasonic velocity test, the loss rate of area effected by termites damage had a strong correlation with ultrasonic velocity. And it is possible to predict the loss rate of area from by termites damage by using regression equation in the case of structural member of fine tree.
유기질 문화재 보존 천연 살생물제 개발을 위한 후보물질 조사를 위해 국내 자생하는 11종 수목을 대상으로 각 수목 메탄올 추출물의 9종 목재오염균과 궐련벌레 성충에 대한 항진균 및 살충활성을 조사하였다. 항진균 활성은 목재부후균과 표면오염균에 대해 각각 paper disc soaking 방법과 feeder strip 방법으로 측정되었다. 그 결과, 수목 중 황벽(Phellodendron amurense) 메탄올 추출물은 5 mg/disc에서 Coniophora puteana, Lentinus lepideus, Tyromyces palustris 그리고 Aspergillus niger에 대해 우수한 항균활성을 나타냈다. 또한, 수목 메탄올 추출물의 살충활성은 topical application 방법에 의해 측정되었으며 특히 주목(Taxus cuspidata)과 전나무(Abies holophylla) 메탄올 추출물을 궐련벌레 성충에 25 ${\mu}g$/adult의 농도로 24시간 처리했을 때 56.7%의 치사율을 보였다. 위의 결과로부터 주목과 전나무 그리고 황벽 메탄올 추출물은 각각 충과 목재오염균에 의해 야기되는 생물학적 열화에 대한 유기질 문화재 보존을 위해 유용하게 사용가능할 것으로 사료된다.
정유 상태의 세신(Asarum sieboldii) 추출물이 유기질 문화재 보존을 위한 천연 살생물제로써의 적합성 여부를 탐색하기 위하여 목재부후균과 궐련벌레에 대한 항진균활성 및 살충활성을 조사하였다. 목재부후균 4종에 대한 세신 정유추출물의 항진균활성($IC_{50}$)을 측정한 결과 $1.50{\sim}2.84{\mu}l/disc$으로 나타났으며, 이 중 L. lepideus에서 활성이 가장 우수하였다. 궐련벌레 성충에서는 50%(v/w)과 100%(v/w)의 농도로 처리했을 때 약 90% 이상의 살충활성을 보였다. 가스크로마토그래피-질량분석기를 이용하여 정유추출물의 성분을 분석한 결과 총 35종의 화학성분이 검출되었으며, 주성분은 methyleugenol(56.32%), eucarvone(11.53%), safrole(5.79%), ${\delta}$-3-carene(2.09%) 순으로 나타났다. 따라서 세신 정유추출물은 목재부후균과 궐련벌레 등 곤충에 의해 야기되는 생물학적 열화로부터 유기질 문화재를 보존할 수 있는 천연 살생물제로써 활용 가능성을 확인하였다.
이 연구에서는 화학적 열화 및 생물학적 열화에 노출된 콘크리트의 보호를 위해 개발된 글라이코 캘릭스(glycocalix) 코팅재의 응결속도 및 압축강도 발현에 대한 실리케이트계 급결제 혼입의 영향을 검토하였다. 글라이코 캘릭스 코팅재의 적용처에 따라 제안된 단면 뿜어 붙이기용 및 라이닝 공법용 코팅재 배합에서 실리케이트계 급결제의 첨가량을 10mL/L, 25mL/L 및 40mL/L로 변화하였다. 글라이코 캘릭스 코팅재의 경화속도는 박테리아 고정화 재료 양에 의해서도 영향을 받았는데, 40mL/L의 급결제를 첨가한 단면 뿜어 붙이기 및 라이닝 공법용 배합의 종결시간은 각각 80분 및 318분이었다. 급결제를 첨가한 글라이코 캘릭스 코팅재의 강도 발현은 급결제 첨가량이 증가함에 따라 일반 코팅재에 비해 낮은 결과를 보였다.
본 총설에서는 새로운 방부제와 방부처리 기술의 현재 발전 동향을 요약, 보고한다. 많은 새로운 방부제들이 약제의 독성 측면에서 환경적인 충격을 완화시킬 수 있는 잠재성을 가지고 있지만, 방부제로서 상업화되기 위해서는 이러한 약제들은 약제의 효능과 환경 안전성 간의 몇 가지 상호 조정 관계가 반드시 해결되어야 한다. Ammoniacal copper 계통의 방부제들이 지접부 사용에 적합한 새로운 수용성 방부제들의 주종을 이루고 있으며, 기존의 유용성 방부제들을 물에 용해한 emulsion 형태도 지접부 사용의 가능성을 보여 준다. 새로운 유용성 방부제 중에서 copper naphthenate, substituted isothiazolones, chlorothalonil, oxine copper가 지접부 사용을 위한 최상의 후보로 평가되고 있다. 유용성 방부제를 emulsion 형태로 사용하는 것은 유용성 방부제에 사용되는 석유 계통 용제의 소비를 감소시키기 때문에 중대한 의미를 가진다. 방부제들의 효능을 개선하고 강화시키기 위해 사용되는 첨가제들도 본 총설에서 거론된다. 재질개량을 위해 사용되는 비통상적인 방법(nonconventional system)들도 생물학적 열화 및 기상열화에 대한 저항성을 부여하여 목재의 사용수명을 증가시킨다. 전처리 공정에서 침상 자상처리(Needle incising)와 레이져 자상처리는 난주입 수종의 처리도를 개선시킬 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 처리기술에 있어서 여러 가지 혁신적인 변화들은 기존의 처리 schedule을 조성함에 그 기본을 두고 있다. 난주입 수종의 처리도 개선은 pulsation법이나 고압 약제 분사법 (high energy liquid jets) 같은 고압을 적용하는 처리법에 의해서 달성된다. 미래의 처리공장들은 방부제를 기체상태로 또는 물질의 임계점 이상에서 방부제를 처리할 수도 있다. 이러한 새로운 접근은 외관이 깨끗하고, 처리도도 매우 양호한 처리재를 생산하는데 일조하리라 기대한다. 환경에 대한 대중적인 지대한 관심은 앞으로 목재 방부산업에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 결과적으로 방부제의 처리목재내 가속 정착에 관한 연구에 상당한 노력이 투자될 것이다. 처리 후 가공에 관한 다른 주요한 연구는 방부제 처리 후 실시되는 재건조가 처리재의 역학적 성질에 미치는 영향에 대한 것이다.
To investigate bioactive materials for development of natural conservative agent on organic cultural heritage, methanol extracts from 17 medicinal plants were screened for antifungal and insecticidal activity against 6 wood rot fungi and adult of Lasioderma serricorne. Antifungal activity of extracts was tested by using paper disc soaking method against wood-rot fungi. Among these extracts, the most significant antimicrobial activity was observed from the extract of Coptis japonica at 5 mg/disc against all wood rot fungi tested. The insecticidal activity of extracts was examined by topical application against L. serricorne adults. The extracts from Asarum sieboldii gave 83.3 % mortality at $25{\mu}g/adult$ for 24hr. From these result, the methanol extract from C. japonica and A. sieboldii described could be useful for conservation of organic cultural heritage against biological deterioration by wood rot fungi and L. serricorne.
바이오매스 에너지라 함은 생물체를 구성하는 유기물을 이용하는 에너지이다. 바이오매스는 에너지 위기 및 $CO_2$에 의한 지구온난화 및 화석자원의 고갈이 진행되면서, 화석연료와 달리 재생이 가능하고 지속 가능한 자원으로 각광을 받고 있다. 그 중에서도 목질계 바이오매스는 다른 신재생에너지원에 비해 국내 잠재량이 가장 풍부한 에너지원 중의 하나이다. 바이오매스 에너지 기술로는 직접연소, 열화학적 변환, 생화학적 변환의 기술이 있다. 본 연구에서는 목재를 원료로 한 부분산화 조건의 숯 생산 공정에서 목재의 열분해 가스 생산특성을 고찰하였다. 열분해가스 중에 응축된 목초액의 pH는 3.58~3.92 정도로 분석 되었고, 산도는 시간이 경과 할수록 2.74에서 4.44%로 농도가 증가 되었다. 숯 생산 공정에서의 목재의 열분해는 초기부터 48시간까지는 열분해가스의 조성의 변화가 거의 없었고, 48시간 경과 후에는 열분해가스 중에 가연성가스인 $H_2$, CO, $CH_4$가 약 5%정도 배출되는 것을 알 수 있었다.
하수슬러지의 대부분은 생물학적 처리에 의한 미생물에 의해 분해 가능한 유기물질을 다량 함유하고 있는 유기성 폐기물이다. 기존의 하수슬러지 처리방법으로는 건조, 소각, 반탄화 그리고 탄화 등의 기술을 이용하여 감량화 및 연료화를 진행하고 있다. 그러나, 건조를 기반으로 하여 539kcal/kg의 잠열이 소비됨으로 에너지 소비가 높은 단점이 지적되고 있다. 따라서 본 연구에서는 열화학적 처리인 수열탄화(HTC)를 통해 고형연료를 생산하고자 한다. 고형연료의 가치를 평가하기 위하여 탄화도 및 연료비의 특성을 분석하였다. 그 결과 수열탄화 반응온도가 증가할수록 탄화도의 상승으로 저위발열량도 약 500kcal/kg 상승하였다. H/C, O/C, Ratio는 1.78, 0.46에서 1.57, 0.32로 감소하는 경향을 보였다. 건조슬러지의 가연분(고정탄소+휘발분) 대비 회분(Ash)의 비율이 0.25 이상으로 나타날 경우는 수열탄화를 진행하여도 탄화도 및 발열량의 증가되지 않는다는 것을 도출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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