Copper PLA 3D 프린팅을 활용한 청동유물 복원재료 적용 가능성 연구
Applicability Research of Restoration Material for Bronze using Copper PLA 3D Printing
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초록
본 연구에서는 합성수지를 사용하는 기존 수작업 복원재료와 방식의 단점과 한계점을 극복하고자 Cu-PLA 필라멘트로 출력한 시편에 파티네이션을 적용하여 청동 문화재 복원재료 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 부식 효과 관찰, 색도 측정, 성분분석을 통해 청동유물과 비교한 결과를 종합적으로 고찰하였다. 부식 효과 관찰 결과, 구리분말 80%가 혼합된 출력물의 파티네이션 효과가 가장 우수하였으므로 청동 문화재 복원재료 적용 가능성을 확인하였다. 50% 필라멘트는 결정이 다소 생성되었지만, 출토 청동유물 특징인 표면 요철과 유사하여 우수한 질감 표현 가능성을 확인하였다. 성분분석 결과, Cu-PLA 필라멘트는 구리(Cu)와 PLA 주재료인 규소(Si)가 검출되었다. 또한, 파티네이션 후 성분분석 결과는 황(S)이 검출되었다. 이를 통해 구현하고자 하는 색상의 구리산화물 수용액으로 제조한 후 파티네이션을 적용한다면 기존 색 맞춤 과정 대비 우수한 색상 및 질감 표현이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 Cu-PLA와 파티네이션을 활용한 청동유물 복원재료 적용 가능성을 확인하였다. 향후 Cu-PLA를 포함한 다양한 종류의 금속 필라멘트를 대상으로 적용성 연구가 진행된다면 본 연구와 더불어 금속 문화재 3D 프린팅 복원과 재료의 당위성·타당성을 확보하고 나아가 다양한 금속 필라멘트 연구 기초자료로 활용되기를 기대한다.
Abstract
This research sought to verify the patination effect on Cu-PLA filaments used in 3D printer to overcome the drawbacks and limitations of the existing manual restoration method using synthetic resin. Through visual observation, chromaticity measurement, and component analysis, the results of comparison with actual metals and bronze artifacts were comprehensively considered. As a result of visual observation, the partition effect of the filament mixed with 80% copper powder was the best, confirming the possibility of a new metal cultural property restoration material. The 50% filament was determined by the solution component, but it was similar to the surface irregularities characteristic of the excavated bronze artifact, confirming the possibility of excellent texture expression. Sulfur (S) was detected by using an aqueous copper sulfate solution as an experimental material as a result of component analysis after patination. If the copper oxide of the color to be implemented is manufactured with an aqueous solution by referring to the partition technique and then applied, it is judged that it will be possible to express excellent color and texture compared to the existing color matching process. Among the various metal filaments, this study has a limitation in that it is limited to Cu-PLA filaments and color matching during the restoration process. If additional applicability studies of metal filaments, including Cu-PLA filaments, are conducted in the future, it is expected to restore 3D printing of metal cultural properties and secure the justification and validity of materials along with this study.
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