불화는 불교의 세계관이나 부처의 모습을 표현한 그림이다. 현존하는 불화는 고려 불화와 조선 불화이며, 이는 전통 회화 문화재로서 보존해야 할 가치가 크다. 17-8세기의 조선 불화들은 대부분 불전 내에 걸려 있어 보존환경이 열악하며, 바탕재와 안료층의 박락, 변색 등으로 열화 된 상태이다.
따라서 본 연구는 불화 및 회화 문화재를 효율적으로 제작·보존하기 위해 전통적으로 사용된 재료의 특성과 처리기법을 과학적으로 연구 검토하였다. 바탕재로 사용된 재료는 전통적인 제조법으로 초지한 전통한지 홑지와 음양지, 수직 전통 삼베와 고려불화에 사용된 화견인 변화평직을 선택하였다. 안료는 19세기 이전까지 사용된 천연 안료인 석청, 석록, 진사, 자황과 고대 합성안료인 연백을 사용하였다. 아교포수는 소아교(牛膠)와 백반을 사용하여 전통기법을 재현하고자 하였다. 일반적으로 한지, 삼베, 비단의 아교포수 시 사용되는 아교와 백반의 혼합비 및 아교포수 횟수에 따른 포수의 특성과 전색제의 농도가 채색 안료의 발색과 견뢰도에 미치는 영향을 평가하기 위하여 인공열화를 실시하고 결과를 비교 분석하였다.
아교와 백반을 혼합한 교반수의 pH는 백반 첨가량이 많아질수록 산성화되었으며, 아교 첨가량이 pH에 미치는 영향은 미미하게 나타났다. 교반수의 pH는 백반과 아교 첨가량이 많을수록 낮아지며, pH가 낮은 교반수는 바탕재의 산화를 가속시킨다. 바탕재의 특성에 맞게 아교와 백반이 적정하게 혼합된 교반수를 도포해야 한다. 점도는 아교와 백반의 비율이 적정하게 이루어진 경우와 아교 대비 백반 첨가량이 낮은 경우 점도가 높게 나타났으며, 1.0% 아교수의 경우 백반 첨가량 4.0%, 1.5% 아교수의 경우 백반첨가량 8.0%, 2.0% 아교수의 경우 백반첨가량 10.0%인 혼합비가 적정농도로 판단되었다. pH가 낮은 교반수로 여러 번 도포 할 경우 지지체의 산화를 급속하게 야기시키고, 점도가 높은 교반수의 경우 바탕재의 유연성이 떨어지게 되므로, 아교수 농도에 대비하여 백반 첨가량이 많거나 적은 교반수의 사용은 피하는 것이 좋을 것으로 판단된다.
아교포수 한지의 광택도 및 접촉각은 백반 첨가량이 많을수록 높게 나타났다. 광택도가 낮으면 채색 작업 시 안료의 발림성 및 작업성을 저하시키고, 과도하게 높으면 채색 안료가 밀리는 현상이 일어난다. 접촉각은 1회 아교포수한 경우에 비해 2회 아교포수 시 접촉각이 작게 나타났다. 이는 교반수층이 정착되어 안료 접착을 할 수 있는 표면적이 넓어진 것으로 판단되었다. 작업성에 적합한 광택도와 접촉각의 교반수 비율은 홑지의 경우 1.0% 아교수와 백반 4.0% 교반수, 음양지의 경우 1.5% 아교수와 백반 6.0-8.0% 교반수, 2.0% 아교수와 백반 8.0-10.0% 교반수로 판단되었다.
아교포수 한지와 비단의 색상 및 색상 견뢰도는 교반수의 아교 첨가량과 도포횟수가 많을수록 황색도가 높아졌다. 아교포수 한지와 비단의 색상에 미치는 영향은 백반의 농도보다는 아교 첨가량에 의한 영향이 크게 나타났다. 삼베의 바탕처리 기법에 따른 색상 및 색상 견뢰도는 삼베의 올 메움 시 바탕칠에 사용된 안료에 따른 영향이 크게 나타났다. 연백, 황토 바탕칠을 한 경우 색상 견뢰도가 불량하였으며, 아교포수 처리 및 백토 바탕칠에서 비교적 우수한 견뢰도를 나타냈다.
안료의 색상 견뢰도는 연백 > 석청 > 석록 > 자황 > 진사 순으로 불량하였다. 연백, 진사, 자황의 경우 아교에 의한 보존 효과가 있으며, 전색제의 농도 및 교반수의 아교 첨가량이 많은 경우 색상 견뢰도가 우수하였다. 삼베의 경우 연백 바탕칠 위에 자황을 채색한 경우 색상 견뢰도가 매우 불량하였다. 석청, 석록의 경우 아교에 의한 색상 변색이 많이 나타났으며, 백반에 의한 영향은 미미한 것으로 생각된다. 또한 한지의 바탕에 칠해진 교반수의 아교 첨가량과 전색제의 농도의 차이가 적을수록 색상견뢰도가 우수하였다. 비단의 경우 아교와 백반첨가량이 적은 교반수로 포수하고, 고농도 전색제와 안료를 배합하여 채색한 경우 색상 견뢰도가 가장 불량하였으며, 교반수의 아교 첨가량과 전색제의 아교 첨가량이 차이가 적은 경우 색상 견뢰도가 우수하였다.
아교포수 한지의 인장강도는 홑지에 비해 음양지가 우수하였으며, 아교포수의 아교 첨가량이 많고, 도포횟수가 높을수록 우수하였고, 아교 대비 백반 첨가량이 높고, 도포횟수가 낮을수록 불량하게 나타났다. 안료채색 한지의 인장강도는 연백, 진사, 자황에 비해 석록과 석청이 불량한 것으로 나타났으며, 인장강도 감소율도 높게 나타났다.
실험 결과 한지, 삼베, 비단의 아교포수 시 아교와 백반의 혼합비, 아교포수의 횟수에 따른 포수의 특성과 전색제의 농도는 상관관계가 있음이 확인되었다. 한지의 색상 견뢰도 및 인장강도 검토 결과 1.5% 아교수와 백반 4.0% 교반수의 혼합비로 2회 도포 시 4% 전색제로 채색하는 것이 적합하다고 평가되었으며, 비단의 경우 올 메움이 견고하게 이루어지기 위해서는 1.0% 아교수로 배합된 교반수보다는 2.0% 아교수로 배합된 교반수가 적정하며, 전색제 농도는 3%로 채색하는 것이 적합하다고 판단되었다. 삼베의 경우 바탕칠을 한 후 아교포수 하는 것이 안료의 정착성 및 작업성이 우수하며, 바탕칠 안료는 백토가 적합한 것으로 판단되었다.
본 연구를 통해 불화 바탕재의 특성에 따른 교반수 및 전색제의 적정 농도를 제시하여 보다 체계적이고 과학적인 불화 제작 및 보존처리에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

Buddhist art depicts Buddhist worldviews or images of Buddha. Existing Buddhist paintings in Korea are mostly products of the Goryeo (918?1392) and Choseon (1392?1897) periods and are greatly valued cultural property. Most Choseon Buddhist paintings of the 17th and 18th centuries have been created on the walls of Buddhist temples, and because of poor maintenance, the base materials and pigment layers have deteriorated?layers have peeled off and pigments have become discolored.
Accordingly, this study seeks to understand the characteristics of traditionally used materials to effectively manufacture and preserve Buddhist paintings. The base materials used in the experiments were Hotji (single-sheeted paper) and Eumyangji (double-sheeted paper with top and bottom sheets laid crosswise) that were manufactured using traditional techniques for making Hanji (a traditional Korean paper handmade from mulberry trees), traditional handmade hemp canvas with a derivative weave, and a type of silk used in Goryeo Buddhist paintings. The pigments used were azurite, malachite, cinnabar, and gamboge?all natural pigments used until the 19th century?in addition to lead white, an ancient synthetic pigment. For the glue, a mixture of hide glue and alum was used for replicating the traditional technique. Accelerated aging and comparative analysis of results were carried out to evaluate the effects of typical glue-alum mixing ratios used as sizing treatment for Hanji, hemp canvas, and silk. The effects of the number of sizing treatments and the concentration of sealant on the coloration of the pigment and color fastness were also determined.
While the glue-alum sizing solution became acidic as the alum concentration increased, the impact of glue concentration on acidity level was insignificant. The pH of the glue-alum solution drops with an increase in the amount of alum and glue, and the glue-alum solution with a low pH accelerates the oxidation of the base material. The sizing solution should have a proper mixing ratio of glue and alum to suit the base material. Viscosity was high in the solution with a proper ratio of glue and alum and in the solution with a lower alum concentration than glue concentration. Proper confirmed mixing ratios are as follows: 4.0% of alum for 1.0 % of glue solution, 8.0% of alum for 1.5% of glue solution, and 10.0% of alum for 2.0% of glue solution. Multiple sizing treatments with a low-pH sizing solution resulted in rapid oxidation of the support frame, and the solution with a high viscosity compromised the flexibility of the base material. Accordingly, using a sizing solution in which the concentration of alum is higher than the concentration of glue should be avoided.
The glossiness and contact angle of the sizing-treated Hanji were greater with higher alum concentration. When the glossiness is low, pigment attachment and workability is reduced during coloring, whereas when the glossiness is too high, pigment slips off. As for the contact angle, two applications of sizing treatments led to a smaller contact angle compared to the single sizing treatment, probably because the surface area to which pigments can attach became larger due to the setting of the sizing solution layer. The sizing solution mixing ratio that achieves a glossiness and contact angle appropriate for workability is 1.0 % of glue solution and 4.0% of alum solution for Hotji (single-sheeted paper) and 1.5% of glue solution and 6.0-8.0% of alum solution or 2.0% of glue solution and 8.0?10.0% of alum solution for Eumyangji (double-sheeted paper with top and bottom sheets laid crosswise).
As for the pigment quality and color fastness of Hanji and silk, the yellowness became greater as the number of sizing treatments and glue concentration increased. Glue concentration had a greater impact than alum concentration on the colors of the sized Hanji and silk. As for the pigment quality and color fastness according to the base treatment method for the hemp canvas, the pigment used for the base coating was most effective in saturating the fibers of the hemp canvas. While the color fastness was poor when lead white or yellow ochre was applied for the base coating, it was better when a sizing solution or white clay was applied as the base coating.
The relative levels of color fastness of pigment was (from best to worst) lead white, azurite, malachite, gamboge, and cinnabar. In the case of lead white, cinnabar, and gamboge, the conservation effect of glue -sizing was confirmed, and the color fastness was excellent when sealant and glue concentrations were high. For the hemp canvas, the color fastness was very poor in the specimens colored with gamboge on top of a base coating of lead white. For azurite and malachite, while significant discoloration occurred with the use of glue, alum’s impact was insignificant. The color fastness was found to be greater with a smaller difference between the concentration of the sizing solution applied on the base of the Hanji and the concentration of the sealant. In the case of silk, while the color fastness was poorest when a highly concentrated sealant was used with sizing whose solution had low glue and alum concentrations, it was excellent when the difference between glue concentration and sealant concentration in the sizing solution was small.
The tensile strength of the sized Hanji was greater in Eumyangji than in Hotji and was also greater with higher glue concentration and more sizing treatments. On the other hand, the tensile strength was found to be low when alum concentration was higher than glue concentration and fewer sizing treatments were applied The tensile strength of the Hanji colored with pigment was poorer and its reduction rate is higher when treated with azurite and malachite compared to with lead white, cinnabar, and gamboge.
It was found from the experiments that there is a correlation between the glue-alum mixing ratio, number of sizing treatments, and sealant concentration when sizing hemp canvas and silk. As a result of analyzing the color fastness and tensile strength of Hanji, it was found that a sealant ratio of 4% resulted in optimal pigment quality when a sizing solution of 1.5% glue and 4.0% alum was applied two times. In the case of the silk, the sizing solution with 2.0% of glue was better than that with 1.0% of glue for filling dense threading, and a sealant ratio of 3% resulted in optimal pigment quality For the hemp canvas, applying a sizing solution after a base coating was better for the pigments’ settlement and workability, and white clay was a suitable pigment for a base coating.
By suggesting the appropriate concentrations of sealant and sizing solution for the common base materials, this study contributes to scientific methods of creating and preserving Buddhist paintings.