취약한 문화유산을 보호하는 더 스마트하고 친환경적인 방법
싱가포르 뉴캐슬 대학교Newcastle University in Singapore 제공
박물관, 도서관, 기록 보관소 및 문화유산 관련 기관들은 어려운 문제에 직면해 있다.
보존한 많은 유물이 자연적으로 열화하는 재료로 만들어졌기 때문이다.
비단은 약해지고 누렇게 변색한다. 가죽과 양피지는 콜라겐 구조를 잃는다. 종이는 부서지기 쉽고 산성화한다. 목재는 습기, 미생물 및 화학 반응에 부패한다.
새로운 국제 학술 보고서는 이러한 유기 문화재를 식별, 모니터링 및 보호하는 데 최근의 발전 사항을 종합적으로 다룬다.
비단, 가죽, 양피지, 종이 및 목재에 초점을 맞춰 현대적인 분석 도구와 새로운 보존 재료가 문화유산 분야 전반에 걸쳐 더 나은 의사 결정을 지원하는 방법을 살펴본다.
이 보고서는 중국 정저우 대학교Zhengzhou University와 자금성 박물관, 루마니아 INCDTP-가죽 및 신발 연구소Leather and Footwear Research Institute, 그리고 싱가포르 뉴캐슬 대학교 연구진이 공동으로 작성했다.
이 연구 결과는 npj Heritage Science에 게재되었다.
개입 전 손상 진단
이번 연구는 보존 분야가 더 이상 눈에 보이는 손상 징후에만 의존하지 않는다는 점을 보여준다.
최신 기술을 활용하면 분자 구조, 결정성, 화학 조성, 열 안정성, 미생물 활동 변화를 파악할 수 있다.
이러한 기술에는 적외선 및 라만 분광법, X선 회절, 고체 핵자기 공명, 전자 현미경, 질량 분석법, DNA 기반 시퀀싱 등이 있다.
문화유산 관련 기관의 경우, 이러한 방법들을 결합해 실용적인 진단 시스템을 구축하는 것이 중요한 기회다.
휴대용 분광기는 현장에서 신속한 평가를 지원할 수 있으며, 이미징 시스템은 표면 손상을 확인할 수 있다.
오믹스 도구Omics tools는 생물학적 손상을 유발하는 미생물을 식별할 수 있다.
여러 기술에서 얻은 데이터를 결합해 표면 손상과 심층적인 구조적 변화를 구분할 수 있다.
이번 연구는 단일 방법만으로는 충분하지 않으며, 상호 보완적인 도구들을 결합하고 샘플링을 최소화하는 것이 가장 신뢰할 수 있는 평가 방법이라고 주장한다.
이는 다음과 같은 기회를 창출합니다.
휴대 가능하고 비파괴적인 분석 기기;
통합 문화유산 모니터링 플랫폼;
환경 감지 및 예측 유지보수;
보존 결정을 위한 데이터 분석 소프트웨어; 그리고
재료 분석과 보존 계획을 결합한 전문 서비스.
유기 유산이 손상되는 이유
구조는 다르지만 실크, 콜라겐 기반 소재, 셀룰로오스 기반 소재는 산화와 가수분해[oxidation and hydrolysis]라는 두 가지 주요 손상 경로를 공유한다.
온도, 습도, 자외선, 대기 오염 물질, 미생물은 이러한 반응을 가속화할 수 있다.
시간이 지남에 따라 분자 구조가 변형하고 소재가 약해진다.
이 연구는 손상이 실크와 종이의 불규칙한 구조에서 시작하여 결정 구조로 확산되는 경우가 많다는 점을 강조한다.
가죽과 양피지는 특히 취약한데 콜라겐이 열, 습도, 산성도, 미생물 공격으로 인해 삼중 나선 구조를 잃을 수 있기 때문이다.
산업계에서는 이러한 이유로 단일 환경 임계값이나 보편적인 처리법에 의존하여 보존할 수 없다는 것을 의미한다.
모니터링과 개입은 소재, 상태, 손상 원인에 맞춰 조정되어야 한다.
가역적이고 생분해성 소재reversible and bio-based materials로의 전환
전통적인 보존 처리는 종종 접착제, 코팅제 또는 강화제를 취약한 유물에 직접 도포하는 방식을 사용한다.
이러한 방법은 소재를 강화할 수 있지만, 외관을 변형시키거나 습기를 가두거나 나중에 제거하기 어려워질 수 있다.
본 보고서는 문화재와의 호환성이 뛰어난 바이오폴리머 기반 및 나노구조 소재biopolymer-based and nanostructured materials에 대한 관심이 증가하고 있음을 보여준다.
예시로는 다음과 같은 것이 있다.
역사적인 실크를 보강하는 데 사용하는 실크 피브로인fibroin 및 박테리아 셀룰로오스bacterial cellulose;
손상된 가죽을 위한 콜라겐 기반 나노소재;
종이의 산성화를 제거하는 데 사용하는 광물화한 박테리아 셀룰로오스;
항균 보호를 위한 키토산 및 식물 유래 화합물;
목재용 셀룰로오스 나노섬유 및 실리카 기반 코팅;
물, 오염물질 또는 자외선을 차단하도록 설계된 투명 코팅.
이러한 발전은 코팅제, 멤브레인membranes, 접착제, 하이드로겔hydrogels, 나노소재 및 바이오 기반 폴리머 제조업체에 특히 중요하다.
그러나 본 보고서는 성능만으로는 충분하지 않다는 점을 강조한다.
보존 재료는 제거가 가능하고, 원본과 호환되며, 장기간 안정적이어야 한다.
처음에는 효과가 있더라도 시간이 지나면서 변색되거나, 굳어지거나, 제거하기 어려워지는 처리는 향후 보존 문제를 야기할 수 있다.
접촉 없이 유물을 보호하는 방법
비접촉 보호Contactless protection는 또 다른 중요한 연구 방향이다.
본 리뷰에서는 감마선 조사, 자외선 처리, 저온 플라즈마, 저산소 환경과 같은 물리적 방법을 살펴본다.
또한 유물 자체에 직접 코팅하는 대신 전시 유리에 보호 코팅을 적용하는 방안도 고려한다.
이러한 접근 방식은 깨지기 쉬운 표면과의 직접적인 접촉을 피하면서 미생물 증식, 산성도, 자외선 노출 및 오염 물질로 인한 손상을 줄일 수 있다.
박물관과 기술 제공업체에게 이는 다음과 같은 시장을 열어준다.
처리된 전시 케이스 및 보호 유리;
제어된 대기 환경 보관;
플라즈마 기반 탈산 및 살균plasma-based deacidification and sterilization;
비접촉 항균 시스템non-contact antimicrobial systems; 그리고
실시간 모니터링과 연동된 환경 제어 시스템.
하지만 비접촉식 방법은 아직 모든 보존 요구를 충족할 수 없다는 한계가 있다.
구조적 보강에는 적합하지 않고, 대상물에 직접 코팅하는 것보다 보호력이 약할 수 있다.
따라서 본 논문에서는 접촉식과 비접촉식 접근 방식을 경쟁적인 해결책이 아닌 상호 보완적인 해결책으로 제시한다.
차세대 문화유산 기술의 핵심 과제
저자들은 차세대 문화유산 기술의 네 가지 우선순위를 제시한다.
첫째, 분석 방법의 파괴성을 줄여야 한다. 기존 일부 기술은 여전히 시료를 채취하거나 소모해야 한다.
둘째, 재료 과학자, 화학자, 미생물학자, 역사학자, 보존 전문가 및 데이터 전문가 간 긴밀한 협력이 필요하다.
셋째, 미래의 보호 재료는 예방적이고, 제거 가능하며, 환경적으로 책임감 있어야 한다.
넷째, 맞춤형 처리가 필요합니다. 적절한 해결책은 손상 원인이 열, 습기, 빛, 오염, 미생물 또는 이러한 요인들의 복합적인 작용인지에 따라 달라진다.
업계 관계자들한테 드리는 핵심 메시지는 분명하다.
문화재 보존은 고부가가치 소재 및 진단 분야로 성장하고 있다.
가장 큰 상업적 기회는 단일 코팅이나 장비를 판매하는 데서 오자지 않는다.
진단, 모니터링, 소재 호환성, 가역성 및 장기적인 성능을 결합한 시스템에서 창출될 것이다.
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Identification, deterioration, and protection of organic cultural heritages from a modern perspective, npj Heritage Science (2025). DOI: 10.1038/s40494-025-01601-5 http://www.nature.com/articles/s40494-025-01601-5
Provided by Newcastle University in Singapore