A study on the Investigation and Removal the Cause of Blacken Effect of Waterlogged archaeological woods

수침고목재의 흑화 원인과 제거방법에 관하여

This study analyzed the foreign substances in waterlogged archaeological woods and compounds in soil where waterlogged archaeological wood was buried, in order to examine the relationship between burial environment and foreign substances in waterlogged archaeological wood. The XRF(X-ray Fluorescence Spectroscopy) and EDX(Energy Dispersive X-ray) analysis were conducted to examine the effect of iron(Fe) to blacken the waterlogged wood. The XRF results showed that investigated soil contained Si, Al, and Fe. Wood ash contained more sulfur and Fe than any other elements in the EDX analysis. Cellulose and hemicellulose were significantly reduced at the surface of wood, which is the blackened part of waterlogged wood. Foreign substances changed the surface color. These problems could be solved by removal of foreign substances in waterlogged archaeological wood using EDTA(Ethylene Diamine Tetra Acetic acid). The optimum condition to remove Fe from waterlogged wood by EDTA was investigated. To do this, the concentration of Fe removed was measured with various concentration of EDTA-2Na. The optimum pH of EDTA-2Na was figured to be 4.1 to 4.3. As the concentration of EDTA increased, the extracted concentration of Fe also increased. In the case of 0.4 wt% of EDTA-2Na, about 60ppm of Fe was eliminated and was stabilized after 48 hours. In the case of EDTA-3Na, the optimum pH was 7 to 8, and about 10 ppm of Fe was eliminated at 0.4 wt% of EDTA-3Na. In the case of EDTA-4Na, the optimum pH was 10 to 11, and about 20 ppm of Fe was eliminated at 0.4 wt% of EDTA-4Na. In conclusion, the iron(Fe) in waterlogged archaeological wood was removed by EDTA treatment and it increased the whiteness of the surface.

우리나라 저습지에서 출토되는 목제유물은 대부분 흑갈색을 띠고 있다. 이와 같은 현상은 매장 환경의 주체인 토양성분에 기인한다고 할 수 있다. 예를 들면 광주 동림동 저습지 유적과 창녕 송현동 고분군 내의 토양성분을 비교 분석한 결과 두 유적 모두 Si, AI, Fe 등의 함유량이 높게 나타난 바가 있다. 또한 신안선과 광주 동림동 및 창녕 송현동 고분 출토 목재의 무기물 분석에서도 모두 토양의 주성분인 Si보다 Fe의 함유량이 상대적으로 높은 수치를 나타냈으며, 성분과 함유량에 있어서도 유사함을 보였다. 출토지가 다름에도 불구하고 Fe 함량에서 유사한 결과를 나타내는 것은 일반적으로 매장 환경의 영향을 크게 받는다는 근거자료가 될 수 있는 것이다. 그 중 Fe는 목재의 열화로 생성된 타닌과 반응하여 타닌산 제I철이 되고, 산소와 결합하여 타닌산 제II철이 되므로 흑색을 띠게 된다. 이러한 목재흑화의 주원인이라고 할 수 있는 Fe은 EDTA를 사용하여 킬레이트 화합물을 형성함으로써 제거가 가능하다. EDTA를 통해 흑화된 목재에서 Fe을 제거하는 실험을 한 결과 EDTA-2Na가 가장 효율적이었으며, 72시간 동안 반응 후 용액을 제거하고 다시 EDTA와 반응시켜 Fe을 제거하는 방법이 가장 효과적으로 흑화현상을 제거할 수 있었다.