| 국문요약 |
기후 위기로 인한 지진, 해일, 홍수 등 대규모 자연재해 시, 생물학적 피해로부터 골든 타임 이내로 기록 문화유산의 긴급 방제 및 보존 처리는 매우 중요한 사안이다. 본 연구에서는 생물학적 제어를 위해 방사선원 3종(감마선, X선, 전자선)을 활용한 방사선 조사 보존 처리를 적용하기에 앞서 종이 기록물에 방사선 조사 시, 그 영향을 확인하고, 실제 방제 효과를 확인하고자 하였다.
시험을 위하여 기록에 주로 사용되는 종이 4종(백상지, 갱지, 한지, 박엽지)을 건조 및 증류수에 모의 수침하여 준비하였으며, 주요 인쇄물 (프린터 토너, 잉크, 스탬프 3종, 인주)를 백상지에 인쇄한 후 표준시험상자 (63.2(W) x 43.7(D) x 15.6(H) cm)에 적재하고 선원 3종을 10, 15, 25 kGy 조사하였다.
방사선 조사 처리 한 종이 샘플의 물리적 변화를 확인하기 위하여 FT-IR, ESR 및 인장강도를 조사하였으며, 인쇄물의 변화를 확인하기 위하여 색차분석을 진행하였다.
한국원자력 연구원의 감마선 이용 수장고 실증시험 (2024.05.29.) 등, 선행 연구 결과에 따라, 곰팡이 2종(Epicoccum nigrum, Cladosporium Sp.)을 임계선량 15 kGy로 설정하여 방제 효과를 확인하였다.
조사 처리한 건조 및 모의 수침 종이 4종의 FT-IR 분석 결과, 화학적 결합 변화는 발생하지 않았다.
인장강도의 경우, 조사선량이 증가함에 따라 인장강도가 감소하는 경향성을 나타내었으나, 25 kGy 이하의 경우 신장율, 최대 하중 등의 변화가 크지 않았다.
ESR의 경우, 종이 4종에서 라디칼 발생이 확인되었으나, 박엽지의 경우 라디칼의 발생이 다른 종이 대비 크지 않음을 확인 할 수 있었다. 라디칼에 대한 영향은 향후 장기 추적이 필요할 것으로 생각된다.
모의 수침 인쇄물의 경우, 색차 변화가 거의 나타나지 않았다. 건조 인쇄물의 경우 컨트롤 대비, 조사시에 10 kGy 선량에서 검정을 제외한 컬러 색상의 색차 변화가 확인되었으며, 이는 프린터 토너가 프린터 잉크 대비 더욱 크게 나타났다.
방사선 조사 처리가 완료된 곰팡이 발생 종이를 PDA 배지에 접종한 결과, Control의 경우 곰팡이 2종의 생장이 확인되었으나 방사선 소독처리 된 종이 샘플에서는 곰팡이 발생이 확인되지 않았다.
실험결과, 종이 기록물에 대한 방사선 조사처리의 영향성은 통상 상업 운전 영역인 25kGy 이하에서는 거의 없음을 확인 할 수 있었으며, 선원에 따른 차이성도 확인할 수 없었다. 또한 선행연구 결과와 동일하게 곰팡이 2종에 대한 방제효과를 확인 할 수 있었다. 따라서 수침시 긴급방제를 위한 방사선 조사 처리는 효과적일 것으로 판단된다.
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| 영문요약 |
Large-scale natural disasters such as earthquakes, tsunamis, and floods pose a substantial risk to documentary cultural heritage. Accordingly, the implementation of emergency disinfection and preservation measures is critical to minimize deterioration. This study aimed to assess the applicability of radiation-based sterilization using three different radiation sources—gamma rays, X-rays, and electron beams—by evaluating the effects of irradiation on paper-based archives and verifying its disinfection efficacy.
Four types of paper typically used for archival records (wood-free paper, newsprint, hanji, and tissue paper) were prepared under both dry and simulated water-soaked conditions. Major printing media (printer toner, ink, three stamp types, and stamp-pad ink) were applied to wood-free paper, which was subsequently loaded into a standardized test container (63.2(W) × 43.7(D) × 15.6(H) cm) and irradiated at doses of 10, 15, and 25 kGy using each radiation source.
Physical and chemical changes in the irradiated paper samples were examined through FT-IR spectroscopy, ESR spectroscopy, and tensile strength testing. Color-difference analysis was additionally conducted to investigate potential discoloration of printed materials. Based on results from previous studies, two fungal species (Epicoccum nigrum and Cladosporium sp.) were used to evaluate sterilization performance at the threshold dose of 15 kGy.
The FT-IR analysis confirmed that no significant chemical bond alterations occurred in any paper type, regardless of water-damage conditions. Tensile strength showed a general decreasing tendency with increasing irradiation dose; however, changes in elongation and maximum load were minor at doses up to 25 kGy. ESR analysis demonstrated the generation of radicals across all paper types, although radical formation was less pronounced in tissue paper compared to the others. Long-term monitoring is recommended to assess potential radical-induced degradation. Color-difference measurements indicated visible changes beginning at 10 kGy, with printed toner exhibiting greater sensitivity than ink.
In fungal inactivation testing, growth of both fungal species was clearly observed in non-irradiated controls, whereas no growth occurred in irradiated samples.
In conclusion, radiation treatment at commercially utilized dose ranges (≤25 kGy) exhibited negligible adverse effects on paper-based archival materials, and no significant performance variation was observed among the three radiation sources tested. Consistent with prior findings, effective sterilization of the two fungal species was confirmed. Therefore, radiation sterilization is deemed a viable and efficient option for emergency treatment of water-damaged documentary heritage.
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