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이산화황 농도에 따른 금속시편의 손상 특성

Damage Characteristics of Metal Materials According to the SO2 Concentration

신은정|이선명|임보아|김명남
국립문화유산연구원 (National Research Institute of Cultural Heritage)|2013.03|헤리티지:역사와 과학 (Korean Journal of Heritage : History and Science)|제46권 제1호|pp. 176-187

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SO2이산화황광학적 손상화학적 손상물리적 손상금속문화재 재질Metal MaterialPhysical DamageChemical DamageOptical Damage
주제분류역사학

초록

본 연구는 주요 금속문화재 재질 5종(은, 구리, 철, 납, 황동)을 대상으로 이산화황(SO2) 농도에 따른손상 특성을 분석하여 농도와 손상 특성 간의 정량적인 상관성을 확립하고자 하였다. 금속시편을 대상으로 가스부식시험기를 이용하여 SO2 0.01, 0.12, 1, 10, 100, 1,000, 5,000ppm 농도로 24시간 노출을각각 실시한 후 노출 전·후의 광학적·물리적·화학적 손상 변화를 평가하였다. 이 결과, 금속시편의 광학적 손상변화는 SO2 100ppm에서 은시편의 광택도 감소와 SO2 5,000ppm에서 황동, 철, 구리, 납시편의 색차 증가가 나타났으며 물리적 손상 변화는 SO2 5,000ppm에서 철시편의 두께, 부식속도 증가가나타났다. 또한, 화학적 손상 변화는 SO2 5,000ppm에서 철, 황동시편의 황산이온(SO42-) 농도 증가,pH 감소가 나타났다. 이를 통해, 금속시편의 광학적 손상 변화는 SO2 100ppm에서 나타나기 시작하였고 물리적·화학적·광학적 손상 변화는 SO2 5,000ppm에서 모두 나타나는 것으로 확인되었다. 또한,금속시편 중 철과 황동이 다른 재질에 비해 SO2에 민감한 것을 알 수 있었다.

Abstract

A study has been carried out on metal materials in order to identify the quantitative relation between the concentration and damage characteristics after evaluation of the damage characteristics according to the SO2concentration. The prepared metal samples, which were categorized according to the material (silver, copper,iron, lead, brass) were exposed to 0.01, 0.12, 1, 10, 100, 1,000, and 5,000ppm of SO2 for 24 hours and the optical, physical, chemical deterioration rates both before and after testing were evaluated. The results showed optical deterioration, a loss of gloss on silver specimen with SO2 100ppm, an increase of color difference on brass, iron, copper and lead specimens with SO2 5,000ppm, as well as physical changes such as an increase of thickness and corrosion rate on iron sample with SO2 5,000ppm. In the case of chemical changes such as an increase sulfate ion (SO42-) concentration and decrease of pH on iron and brass specimens were identified. These results suggest that SO2 100ppm caused clear optical deterioration on some metals such as silver and physicochemical and optical deterioration were identified at SO2 5,000ppm regardless of metal type. Also, It was concluded that iron and brass are the most susceptible of the metal specimens to SO2.

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