The study of nondestructive method for measuring the acidity of the recent record paper in Hanji by using FT-NIR spectroscopy and Integrating sphere

푸리에 변환 근적외선 분광분석기(FT-NIR)와 적분구를 이용한 근대 한지 기록물의 산성도 비파괴 평가방법에 대한 연구

The purpose of study has to analyze with non destructive method for researching the tool that could be measured with the status of record written on Hanji speedily. Because the original record should be destructed for analyzing with previous method in the case of the paper record, it was to develop the tool based on non destructive method for overcoming such limit. The study was used with FT NIR (Fourier transform NIR) for analyzing the Hanji for being written and preserved. The FT NIR spectrometer that of NIR spectrometer has the better performance of precision and accuracy than dispersive NIR spectrometer was used. Also the wavelength of FT-NIR was measured with 12,500 to 4,000 $cm^{-1}$, and the integrating sphere as diffuse reflectance type was used for analyzing Hanji. The moisture and acidity (pH) of chemical factors as quality evaluated factor of Hanji was studied for the correlation of NIR spectrum. And then The NIR spectrum was pretreated for showing the coefficients of optimum correlation. MSC and First derivative of Savitzky - Golay was used as pretreated method, and the coefficients of optimum correlation were shown by PLSR(Partial least square regression). And the coefficients of optimum correlation were calculated by PLSR(Partial least square regression). The correlation coefficients of acidity had 0.92 on NIR spectra without pretreatment. Also the SEP of acidity was 0.24. And then The NIR spectra with pretreatment would have more good correlation coefficients ($R^2=0.98$) and more good SEP(=019) on acidity. Therefore the data of correlation coefficients ($R^2$) and SEP with pretreatment was shown to be superior. And NIR spectra data of first derivative had best linearity on the correlation coefficients ($R^2=0.99$) and also SEP(=0.45) was superior. Therefore the correlation coefficients and SEP of first derivative had better than those of NIR spectra of no pretreatment. As such result, it was possible to evaluate the record status of Hanji speedily with integrated sphere and NIR analyzer as non destructive method.

본 연구에서는 1900년대 이후 근대 한지로 작성된 기록물의 상태를 가능한 빠르게 확인할 수 있는 도구를 연구하고자 비파괴적인 방법으로 분석을 실시하였다. 종이 기록물의 경우 그 자체가 원본임으로 파괴적인 방법으로 분석할 수 없는 한계를 극복하고자 원본을 파괴하지 않고 상태를 확인할 수 있는 방법을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구 목적에 적합한 비파괴 분석을 위해 근적외선 분석 장비 중에서 정밀도와 정확도가 좋은 푸리에 변환(Fourier transform) 분석기(spectrometer)를 사용하였다. 또한 측정 대역은 근적외선(NIR) 전체 영역 모두를 측정할 수 있도록 $12,500{\sim}4,000cm^{-1}$ 범위에서 측정하였으며, 분석 대상 한지 기록물을 측정하기 위하여 적분구(integrating sphere)에 접촉하도록 구성 하였다. 한지 기록물의 보존상태를 평가하기 위한 인자로는 화학적 변화 정도를 가장 잘 알 수 있는 산성도(pH)를 사용하였다. 그리고 이들 인자와 근적외선 스펙트럼과 상관관계를 확인하였고, 이때 최적 상관계수를 찾기 위하여 측정한 스펙트럼을 전처리 하였다. 전처리 방법으로는 다산란보정(MSC)과 Savitzky-Golay의 1차 미분을 이용하였다. 상관계수는 부분최소자승법(PLS, Partial least square)으로 확인하였다. 산성도(pH)의 경우에 전처리를 하지 않았을 때의 상관계수($R^2$)는 0.92, 표준예측오차(SEP)는 0.24이었고, 전처리를 하였을 때의 상관계수($R^2$)는 0.98, 표준예측오차(SEP)는 0.19 이었다. 따라서 전처리하였을 때 상관계수와 표준오차가 향상되었음을 알 수 있었다. 또한 1차 미분을 하였을 때의 상관계수($R^2$)는 0.98, 표준예측오차(SEP)는 0.09로써 가장 좋은 표준 예측오차를 얻었다. 따라서 전처리하기 전의 상관계수와 표준오차가 오히려 좋다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 한지 기록물을 적분구와 근적외선 분석기를 이용하여 비파괴적인 방법으로 보다 빠르게 상태를 평가할 수 있을 것으로 판단되었다.