“ 광자기매체의 재질안정성 및

수록내용 보존성 연구”

용역 보고서

2010.10

국립중앙도서관

제 출 문

국립중앙도서관장 귀하

본 보고서를

“ 광자기매체의 재질안정성 및 수록내용 보존성 연구” 의

최종 보고서로 제출합니다.

2010년 10월 29일

연구책임자 : 윤 만 영 (중부대학교 기록물관리학과 부교수)

연구참여자 : 유 권 재 (한국표준연구원 연구원)

신 현 창 ((사)한국기록관리협회 사무국장) 양 준 석 (중부대 인문산업대학원 기록물관리학과)

정 종 남 (중부대 인문산업대학원 기록물관리학과)

요 약 문

Ⅰ. 연구제목

광자기매체의 재질안정성 및 수록내용 보존성 연구

Ⅱ. 연구의 필요성 및 목적

□ 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 도서 중 비도서류가 15.7%로 높은

소장율을 보이고 있으며, 국립중앙도서관 비도서 자료 중 광기록매체가

급속히 증가하고 있으며 2008년에는 광기록 매체가 90.7%로 높은

증가폭을 보임

□ 최근국립중앙도서관 내 국립디지털도서관의 개관으로 비도서 매체의 수량

및 이용량이 증가함에 따라 다양한 디지털 매체에 대한 보존/복원에 대한

전문적인 기술이 요구됨

□ 국내 비도서 기록매체의 보존과 관련된 연구가 미흡하여 체계화된 비도서

관리 방안이 없어 귀중자료의 장기 보존을 위해서 광자기매체에 대한

보존성 연구가 필요함

□ 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 광자기 기록매체의 종류 및 특성

분석을 통하여 국립중앙도서관 광자기 기록매체 보존상태 및 보존환경을

조사하고, 광자기 매체의 기대수명 예측 기술 연구를 통하여 광자기 매체의

장기보존을 위한 보존처리 방법 및 지침 제시

Ⅲ. 연구 내용 및 방법

□ 국립중앙도서관 소장 광자기 기록매체의 현황 분석

ㅇ 광자기 매체의 생성, 발전, 변화, 미래에 대한 사례조사

ㅇ 국립중앙도서관 내 소장 광자기 매체의 재질별 종류 조사 및 파악

ㅇ 광자기 매체의 재질별 물리 □ 화학적 특성 분석

□ 국내 생산되는 광자기 매체 재질 및 환경 변화에 따른 문제점 분석

ㅇ 광자기매체 보존서고 환경 변화에 따른 재질 변화 사례 조사

ㅇ 국립중앙도서관 광자기매체 서고 보존환경 측정

□ 광자기 매체의 열화실험을 통한 재질 및 기록 변화 실험

ㅇ 국제 평가 표준(ISO) 및 선진국 표준 규격 조사

ㅇ 기대수평 평가 시험

□ 국립중앙도서관 소장 광자기매체의 보존처리 및 관리지침 마련

ㅇ 국가별 광자기 매체 보존처리 기술 및 보존 환경 분석

ㅇ 광자기 매체별 보존 서고의 환경 관리 지침 마련

Ⅳ. 연구 결과

□ 광자기매체의 훼손 인자 및 원인 :

ㅇ 훼손 인자 : 온도, 습도, 먼지, 빛, 자기장, 산성기체 등

ㅇ 물리적 원인 : 찢어짐, 스크래치, 구겨짐 등

ㅇ 화학적 원인 : 지지체의 가수분해, 자기매체의 열화 등

□ 유지시간, 온도 및 습도를 환경변수로 하여 자기 테이프의 가속열화실험

ㅇ 최대 포화자화의 차이를 Fick의 제1법칙(Fick`s first law)의

확산속도상수와 접목하여 자기기록 매체의 수명을 예측

ㅇ 온도와 습도가 높을수록 속도상수가 증가하면서 기대 수명이 짧아짐

□ 자기매체의 열화는 확산속도상수 외에 필름의 바인더 및 베이스의

가수분해에 의해서도 나타남

ㅇ 습도가 높으면 자기매체 자성층의 바인더와 필름 베이스면이

가수분해되면서 자기매체의 기대수명에 영향을 미침

□ 물리적 훼손 방지를 위해 보존매체와 이용매체를 구분하여 보존할

필요성이 있음

ㅇ 국립중앙도서관의 경우 보존매체와 이용매체를 구분하여 활용하고 있음

ㅇ 이용매체의 보존조건은 온도는 15-23℃, 습도는 55% 이하에서 활용

권고

ㅇ 국내 보존매체의 보존조건은 온도는 15±2℃, 습도는 40±5%임

□ 온ㆍ습도 이외에 빛, 산성기체 등의 공기질, 물리적 영향 등의 보존조건을

고려하면 자기매체의 기대수명은 더 빨리 줄어듬

□ 또한 현재는 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 자기매체에 대한

재생기기가 존재하기 때문에 활용이 가능하지만, 저장매체의 발전에 따라

재생할 수 있는 기기가 점점 사라지기 때문에 광디스크와 같은 매체변환을

통해 이중 보존하는 것이 필요

Ⅴ. 결론

□ 자기매체의 경우 15℃, 35%의 온습도 조건에서 거의 100년의 보존 수명을

기대할 수 있으나, 온도와 습도가 올라갈 수 록 기대수명이 급격히 감소

□ 자기매체에 대한 보존 서고가 완공되기 전 국립중앙도서관에서 소장되어

있는 자기매체의 보존환경은 열악한 환경에서 보존되었고, 여름철

온□습도가 높은 국내 기후 특성을 고려할 때 기대수명이 40년 이하일

수도 있음

□ 따라서 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 자기매체 중 1970년대 제작된

자기매체는 보존수명은 10년 이내라 할 수 있어 다른 매체로의 변환이

필요

□ 따라서 활용성과 보존성 두 가지 측면을 고려할 때 현재

국립중앙도서관에서 소장하고 있는 자기매체는 연도가 오래된

것/훼손정도가 심한 것부터 디지털화하여 보존해야 함

“ 광자기매체의 재질 안정성 및 수록내용 보존성 연구” 용역

목 차

Ⅰ. 서론 …………………………………………………………………………… 1. 연구 필요성 및 목적…………………………………………………………………

2. 연구 범위 및 방법……………………………………………………………………

3. 연구수행조직 및 추진일정 …………………………………………………………

Ⅱ. 광자기매체 종류 및 동향…………………………………………………… 1. 광자기매체 기술발전 동향 …………………………………………………………

2. 자기기록매체의 종류 및 동향 ……………………………………………………

3. 광기록매체의 종류 및 동향 ………………………………………………………

Ⅲ. 광자기매체 열화 영향 인자 ……………………………………………… 1. 자기기록매체 영향인자 및 훼손 종류 ……………………………………………

2. 광기록매체 영향인자 및 훼손 종류 ………………………………………………

Ⅳ. 국립중앙도서관 비도서매체 보존환경 분석……………………………… 1. 국립중앙도서관 비도서 매체 보존 현황 …………………………………………

Ⅴ. 자기기록매체 기대수명 측정 ……………………………………………… 1. 연구동향 조사 분석 …………………………………………………………………

2. 자기기록매체 특성 및 기대수명 평가 방법………………………………………

3. 기대수명 평가를 위한 가속열화실험………………………………………………

4. 바인더의 가수분해 거동 분석………………………………………………………

Ⅵ. 결론 및 제언 ………………………………………………………………… 1. 광자기매체 장기보존을 위한 지침…………………………………………………

2. 훼손의 원인 및 보존조건……………………………………………………………

3. 결언 ……………………………………………………………………………………

1 3

5

9

11 13

14

20

25 27

29

31 33

37 39

43

49

53

57 59

62

63

서 론

1. 연구 필요성 및 목적

1.1 연구의 필요성

□ 비도서 자료의 증가

ㅇ 최근 정보의 고도화가 급속히 발전함에 따라서 정보의 전달, 처리 및

저장 부분에서 고속 및 대용량화가 요구되고 있음

ㅇ 최근 전자 출판의 종류와 양이 급증하면서 사용목적에 따라

자기기록매체, 광기록매체 등의 다양한 형태의 기록매체에 기록물이

수록된 비도서 매체가 급증.

ㅇ 국립중앙도서관 비도서 자료 중 광기록매체가 급속히 증가하고 있으며

2008년에는 광기록 매체가 90.7%로 높은 증가폭을 보임

ㅇ 2010년 9월 현재 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 도서 중

비도서류가 15.7%로 높은 소장율을 보이고 있음 [그림 1].

※ 비도서 : 마이크로필름, 자기테이프, LP판, 광매체 류 등

그림 1. 중앙도서관 소장 자료 현황(2010. 9 현재)1)

□ e-book 시장의 확대 및 국립디지털 도서관 개관

ㅇ 최근 e-book 시장의 확대와 국립중앙도서관 내 국립디지털도서관의

개관으로 비도서 매체의 수량 및 이용량이 증가함에 따라 다양한 디지털

매체에 대한 보존/복원에 대한 전문적인 기술이 요구됨

□ 비도서 기록 매체의 열화 예방을 위한 보존성 연구 필요

ㅇ 최근에는 고밀도 광자기 기록 재료가 등장하고 있지만, 자기매체,

광기록매체에 대한 재질 안정성 평가는 제대로 이뤄지지 않고 있음

ㅇ 비도서류는 매체별 재질 특성상 종이자료와 다른 열화 및 훼손원인을

갖고 있어 보존성 확보를 위한 체계적인 보존관리 방안이 마련되어야 됨

ㅇ 국내 비도서 기록매체의 보존과 관련된 연구가 미흡하여 체계화된

비도서 관리 방안이 없음

ㅇ 귀중자료의 장기 보존을 위해서 광자기 매체에 대한 보존성 연구가

필요함

1.2 연구의 목적

□ 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 광자기 기록매체의 종류 및 특성

분석을 통하여 국립중앙도서관 광자기 기록매체 보존상태 및 보존환경 조사

□ 광자기 매체의 보존에 대한 국제 기술 관한 조사 분석

ㅇ 미국 표준국 (NIST) 및 유럽, 일본 등의 신기술 및 연구동향 조사 분석

ㅇ 최근 국제연구 동향에 의거 최적의 연구수행을 위한 피드백

ㅇ 기타 문헌 조사를 통항 신기술 동향 분석

□ 나노측정 및 광학 측정기술을 이용한 광 기록 매체의 퇴화 원인규명

ㅇ 광 기록매체 (CD, DVD)에 대한 ISO 측정표준 환경 실험

ㅇ 본존중인 광기록매체에 대한 표본 에러율 측정

ㅇ AFM, SEM 등을 이용한 광자기매체의 미시적 상태 분석

□ 광자기 매체의 기대수명 예측 기술 및 보존관리 상태를 통하여 광자기

매체의 장기보존을 위한 보존처리 방법 및 지침 제시

2. 연구 범위 및 방법

2.1 연구기간

□ 기 간 : 2010년 5월 1일 - 2010년 10월 29일

□ 중간발표 : 2010년 8월 31일

□ 최종발표 : 2010년 10월 26일

2.2 연구범위 및 내용

□ 국립중앙도서관 소장 광자기 기록매체의 현황 분석

ㅇ 광자기 매체의 생성, 발전, 변화, 미래에 대한 사례조사

가) 문헌조사 : 광자기 매체에 관련된 논문 및 전문서적 조사

나) 방문조사 : 광자기 매체 제조 회사 방문

ㅇ 국립중앙도서관 내 소장 광자기 매체의 재질별 종류 조사 및 파악

가) 광자기 매체 보존 서고 방문

① 조사서고 : 국립중앙도서관, 국립디지털도서관

② 서고 담당자와 방문시기 및 일정상의

나) 조사 내용

① 광자기 매체별 종류 및 수량 파악

② 매체별 자료 훼손 상태 분석 및 기록

다) 광자기 매체별 종류 및 훼손 상태 조사 방법

① 도서관 광자기 매체 수집 자료 정보 참조

② 광자기 매체별 훼손 상태 분석

→ 표본 추출 수량 및 샘플링 방법 담당자와 결정

→ 매체별 자료 훼손 상태 측정 분석 및 기록

→ 매체별, 영향 인자별 결과 통계 산출

라) 비도서 보존 환경의 문제점 분석

ㅇ 광자기 매체의 재질별 물리 ㆍ 화학적 특성 분석

ㅇ 해외 광자기 기록매체와의 비교 및 차이점 분석

가) 문헌조사 등을 통하여 해외 도서관 및 기록관에서 사용되는 보존용

광자기 매체 종류 및 사용 현황조사

나) 국내에서 사용되는 광자기 매체와의 차이점 비교 분석

□ 국내 생산되는 광자기 매체 재질 및 환경 변화에 따른 문제점 분석

ㅇ 국내 광자기 매체의 종류, 재질, 기록방식, 보존방법 등 분석

가) 문헌조사, 인터넷 조사, 전문가 상담 등

나) 인터넷 조사 : 광자기 매체 종류에 따른 기록방식 및 보존 조건 등

ㅇ 광자기 매체 보존 서고 온 ㆍ 습도 등 보존 환경 변화에 따른 재질 변화

사례 조사

가) 비도서류 훼손 영향 인자

나) 매체의 영향 인자에 따른 훼손 종류 조사

다) 조사방법

① 문헌조사 : 논문, 보고서, 서적 등의 연구발표자료 조사

② 인터넷 검색 : 전문기관 홈페이지 자료 조사

③ 전문가 상담 : 전문가 인터뷰, 세미나 참석, 전문가 초빙

ㅇ 국립중앙도서관 광자기매체 서고의 온도, 습도, 유해가스농도 등

보존환경 측정

ㅇ 광자기 매체 보존 및 관리담당자, 관련기관 종사자가 참여하여 현황 및

문제점 검토

가) 국립중앙도서관 광자기 매체 보존 상태 및 서고 환경 측정 결과

비교 평가

나) 광자기 매체 보존 및 관리담당자, 관련기관 종사자와 현황 및 문제점

검토

다) 광자기 매체 훼손 요인 및 해결책 연구

라) 장기 보존을 위한 광자기 매체 및 환경 개선 방안 마련

□ 광자기 매체의 열화실험을 통한 재질 및 기록 변화 실험

ㅇ 국제 평가 표준(ISO) 및 선진국 표준 규격 조사

가) 광자기 매체에 대한 ISO 조사

나) 미국표준국(NIST) 및 유럽, 일본 등의 신기술 및 연구동향 조사 및

분석

ㅇ 기대수평 평가 시험

가) 시험샘플 : 국립중앙도서관 서고에서 사용되고 있는 광자기 매체와

가능한 유사한 매체 사용

나) 시험장치 : 한국표준과학연구원 보유 가속실험 장비

그림 2. 온도 및 습도 조절 장치

ㅇ 자기매체의 열화실험을 통한 재질 및 기록 변화 실험

가) 자기기록매체 중 국립중앙도서관의 소장 자기매체를 중심으로

열화실험 후 각각의 자기매체에 대하여 주사전자현미경(SEM)을

이용하여 미세구조 분석

나) 각각의 자기매체에 대한 원소(성분)분석을 할 수 장비를 사용하여

자기매체의 화학성분을 조사

다) 시료의 자화 값을 측정하는 VSM(Vibrating Sample

Magnetometer)으로 각각의 자기매체에 대한 히스테리시스

루프(hysteresis loop)를 측정

라) 자기 매체 구입 시 제품과 함께 동봉된 데이터 시트 값과 상호

비교로 측정조건에 대한 절차를 확립

마) 또한 각각의 자기매체에 대해 측정된 히스테리시스 루프(hysteresis

loop)로부터 각각의 자기매체별로 saturation magnetization (Is),

remanent magnetization (Ir) 및 coercive force (Hc)의 값을 측정

바) 디지털 기록 광매체의 단위셀의 내구성 연구 및 구조의 퇴화

과정연구는 나노구조의 형상과 물리적 특성의 평가를 위한

측정수단을 활용하여 수행함

사) 특히, 전자현미경 등의 장비를 이용하여 나노수준의 구조 및 상태

해석 연구를 추진함

그림 3. 주사전자현미경(SEM)

ㅇ 실험 결과 평가

가) 기록물이 수록된 광자기 매체의 잔류 수명 평가

나) 평가 내용에 따라 기록물 보존을 위한 대처 방안 제시

□ 국립중앙도서관 소장 광자기매체의 보존처리 및 관리지침 마련

ㅇ 국가별 광자기 매체 보존처리 기술 및 보존 환경 분석

ㅇ 기록내용 점검, 오류 분석, 점검주기, 상태측정 방법, 훼손된 매체 처리

방법에 대한 지침 마련

ㅇ 온ㆍ습도, 유해가스 농도 등 광자기 매체별 보존 서고의 환경 관리 지침

마련

3. 연구수행조직 및 추진일정

□ 연구 수행 조직

책 임 연 구 자

윤 만 영

공동연구자

공동연구자

유 권 재 신 현 창

[광자기 매체 열화 실험]

- 국내 생산되는 광자기

매체 종류 및 재질 분석

- 자기매체의 열화 실험

- 광자기매체의 열화 실험

- 열화실험을 통한 광자기

매체의 재질 및 기록내용

변화 측정

[보존 및 관리 지침 마련]

- 광자기 기록매체의

재질별 물리, 화학적

특성 분석/정리

- 광자기 매체의 생성,

발전, 변화 조사

- 광자기 매체의 보존처리

및 관리지침 마련

[서고 환경 및 영향 조사]

- 국립중앙도서관 광자기

매체 서고의 보존환경

조사

- 비도서 서고 보존

환경의

변화에 따른 재질 변화

사례조사

- 비도서 서고 환경 측정

연구보조원 연구보조원

- 문헌 조사

- 광자기매체 기대수명

예측실험 협력

- 문헌 조사

- 서고 환경 측정 보조

□ 연구 추진 일정

연구내용 추진절차 추진일정(월)

5 6 7 8 9

문헌조사 및

연구방향설정

담당자와 연구추진방향 설계

자료조사

국내ㆍ외 비도서 매체 보존 현황 조사

국립중앙도서관

소장 광자기

매체의 현황

분석

광자기 매체의 생성, 발전, 변화, 미래에

대한 사례조사

국립중앙도서관 내 소장 광자기 매체의

재질별 종류 조사 및 파악

광자기 매체의 재질별 물리 ㆍ 화학적

특성 분석

해외 광자기 기록매체와의 비교 및

차이점 분석

국내 생산되는

광자기 매체

재질 및 환경

변화에 따른

문제점 분석

국내 광자기 매체의 종류, 재질, 기록방식,

보존방법 등 분석

광자기 매체 보존 서고 온 ㆍ 습도 등

보존 환경 변화에 따른 재질 변화 사례

조사

국립중앙도서관 광자기 매체 서고의 온도,

습도, 유해가스농도 등 보존환경 측정

광자기 매체 보존 및 관리담당자,

관련기관 종사자가 참여하여 현황 및

문제점 검토

중간보고회

광자기 매체의

열화실험을

통한 재질 및

기록 변화 실험

국제 평가 표준(ISO) 및 선진국 표준 규격

조사

기대수평 평가 시험

실험 결과 평가

국립중앙도서관

소장 광자기

매체의

보존처리 및

관리지침 마련

국가별 광자기 매체 보존처리 기술 및

보존 환경 분석

광자기 매체별 보존처리 및 관리지침

마련

광자기 매체별 보존 환경 관리 지침 마련

최종보고서

작성

최종 보고서 작성

최종 보고 발표

광자기매체 종류 및 동향

1. 광자기매체의 기술발전 동향

□ 전자기록매체는 전자적인 방식으로 저장하거나 재생하며, 크게

아날로그방식과 디지털방식으로 대별

□ 아날로그방식의 전자기록매체는 대부분 기존에 사용되던

비디오ㆍ오디오테이프 등이며, 컴퓨터 사용이 본격화되면서 컴퓨터가 읽고

쓸 수 있는 디지털방식의 전자기록매체는 CDㆍDVD 등의 광디스크류와

DAT 등의 디지털 오디오 테이프류ㆍ하드디스크ㆍ플로피디스크 등의

자기디스크류 등으로 구분 (그림 4)

□ 데이터는 쓰는 방식에 따라 한번 쓰면 수정이 불가능한 CD-R과 다시

쓰기가 가능한 CD-RW로 구분

□ 아날로그 형태로 기록된 데이터는 복사를 거듭할수록 충실성이 떨어지게

되며, 한 세대를 넘어 새로운 매체에 복사할 때마다 손실이 발생하여

궁극적으로 훼손가능성이 증가

□ 반면 디지털 형태로 기록된 데이터는 아무리 많이 복사하여도 충실성은

떨어지지 않으며, 세대를 넘는 새로운 매체에 옮겨도 데이터에 대한 손실이

발생하지도 않는 장점이 있음

2. 자기기록매체의 종류 및 동향

2.1 자기기록매체의 발전

□ 1930년에 독일의 프리츠 플로이머(Fritz Pfleumer)에 의해 발명

□ 초기의 자기테 이프는 개방된 두 개의 큰 릴(reel)의 형태였으나 이후

밀폐된 데크형의 테이프가 추가로 개발

그림 5. 릴형태의 자기테이프

□ 1962년 필립스社 에 의해 현재의 카세트테이프가 탄생

□ 1975년 소니가 베타방식의 VTR을 발매함으로 비디오테이프가 본격적으로

사용되기 시작

□ 1976년 일본 빅터가 VHS 방식의 VTR을 발매하면서 비디오테이프 방식이

베타맥스 방식과 VHS 방식으로 나뉘어짐

□ 가정용으로는 VHS 방식의 비디오테이프가 많이 사용되고 있으며,

베타방식의 비디오테이프는 방송용으로 많이 사용됨

그림 6. 베타캠 및 VHS 비디오테이프와 VTR

2.2 자기기록매체의 종류

□ 자기 테이프는 오늘날에 이르기까지 기록저장 매체의 하나로 자리를 잡고

있으며, 카세트테이프, 비디오, 오디오 테이프, 플로피디스크, 하드디스크,

신용카드, 예금통장, 전화카드 및 각종 승차표 등에 사용

□ 하드디스크

ㅇ 오늘날 거의 모든 컴퓨터 분야에서 가장 널리 사용되는 저장매체

ㅇ 하드디스크의 물리적인 형태는 한 개의 회전축에 플래터라 불리는 여러

개의 회전 디스크를 층층이 쌓아 놓은 모양

ㅇ 각 플래터는 알루미늄 및 유리 등으로 되어있으며, 그 표면에 자성체 및

보호층 그리고 윤활막이 코팅

ㅇ 하드디스크의 기계 파트는 외부 먼지 등의 오염물질 유입을 막기 위해

외부와 격리되어 있으며 오직 내부 기압 유지를 위한 환기필터만이

외부와 연결

ㅇ 하드디스크는 저장매체와 드라이브를 분리할 수 없으므로 이동성이 매우

제한

ㅇ 몇몇 제조업체들이 매체를 분리할 수 있는 재즈(Jaz)나

집(Zip)드라이브와 같은 '휴대용 하드디스크'를 제작하였으나 현재 이들

제품은 사장되고 있는 추세

□ 플로피디스크

ㅇ 자성체(磁性體)를 코팅한 원형의 마일러 기판으로, 특별한 재킷 안쪽에서

회전하게 되어 있음

ㅇ 일반적으로 디스켓은 기록밀도에 따라 2Dㆍ2DDㆍ2HD 등으로 분리하고,

크기에 따라 5.25인치ㆍ3.5인치 등으로 분리

ㅇ 최근 USB 메모리의 편리성에 밀려서 3.5인치 마저 그 활용이 중단되고

있는 현황

□ 자기테이프

ㅇ 녹음·녹화를 비롯하여 컴퓨터의 외부기억장치로서 많은 양의 정보를

기록하기 위한 테이프로 구조상 도포형과 증착형으로 나뉨

ㅇ 도포형은 플라스틱 테이프에 자성체를 얇게 바른 것이고, 증착형은

플라스틱 테이프에 금속의 자성체를 증착시킨 것인데, 일반적으로

도포형이 많이 쓰임

ㅇ 자기테이프는 한때 컴퓨터 보조기억장치로 널리 쓰였으나 자료 처리가

순차적으로만 이루어져 처리시간이 느리고, 순차적으로 구성되어 있지

않은 자료를 처리하는 데는 실용적이지 못한 단점이 있어 최근에는

자기디스크로 대체

ㅇ 그러나 자기디스크를 사용할 수 없거나 파손될 경우를 대비해 중요한

자료를 복사하여 저장할 수 있기 때문에 자료의 백업이나 통신망으로

연결되지 않은 다른 컴퓨터로 자료를 옮길 경우에는 여전히 많이 사용

됨

□ ZIP 드라이브

ㅇ 집드라이브는 아이오메가사에서 개발한 휴대용 보조 기억 장치로

100MBㆍ 250MB의 이동식 디스크를 사용하는 디스크드라이브

ㅇ 플로피 디스크에 들어가지 않는 크기가 큰 이미지 파일이나 멀티미디어

파일을 다른 컴퓨터로 옮기거나 보관할 수 있는 장점이 있으나,

미디어가 느리고 호환이 되지 않으며 가격이 비싼 단점이 있고, Zip과

같은 상용 드라이브는 신뢰성에 문제가 있음

ㅇ 최근 USB 메모리의 편리성에 밀려서 사용이 중단되고 있는 현황

2.3 자기테이프의 제조 공정

□ 혼합 탱크 속에서 휘발성 유기용매(주로 케톤류 사용)에 바인더(폴리에스터,

폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드(PVC)) 및 윤활제(lubricant) 첨가제를

녹이고 여기에 자성입자(magnetic particle, Fe, Cr 등 금속산화물)를 분산

시킨 후 이를 약 0.03 ~ 0.05 ㎜두께의 PET(poly ethylene

terephthalate)나 PEN(poly ethylene naphthalate) 등의 베이스 필름(base

film)위에 약 0.01 ㎜ 두께로 혼합물을 롤(roll) 코팅

□ 롤 코팅 후에 표면 요철을 최소화시키기 위하여 칼렌더 롤(Calendar roll)를

통과시킨 후 건조 챔버 속으로 들어가 건조

□ 건조가 끝나면 메인 롤(master roll)로 감아 두었다가 메인 롤에 감긴

제품을 다시 풀면서 일정한 너비로 재단하여 자기 테이프로 사용

그림 8. 자기 테이프의 제조공정

2.4 자기테이프의 구조 및 작동 원리

□ 자기테이프의 구조

ㅇ 자기테이프는 베이스(substrate)에 자성입자(magnetic particle),

윤활제(lubricant) 및 바인더(binder) 혼합된 층이 도포된 구조를 하고

있음

ㅇ 베이스를 중심으로 양쪽면에 자기층이 도포된 이중층(double

layer)구조와 한쪽 면에만 자기층(magnetic layer)이 도포된

단일층(single layer)이 있음

그림 9. 자기 테이프의 구조

□ 작동원리

ㅇ 철과 같은 강자성체에 자기장을 작용시키면 자기장을 떼어 낸 뒤에도

철편에는 약간의 자기력이 남는데 이것을 자기감응이라 함

ㅇ 10μ m(0.01mm) 정도의 아주 미소한 자극간극을 가진 원형 철심을 가진

전자석 코일에 음성전류를 흘리면 자극간극 부분의 공간에 음성전류의

강약에 대응하여 변화하는 자기장이 발생

ㅇ 이 자극간극에 자기테이프를 접촉하면서 이동시키면 자기테이프는

자극간극을 통과할 때 자기장의 세기에 대응하여 자화됨

ㅇ 다음에 이 테이프를 되감아서 다시 마찬가지로 자기간극에 접촉하면서

이동시키면 기록되어 있는 테이프 위의 자기의 변화에 따라 코일에

감응전류가 발생하는데, 이것이 자기녹음·재생의 원리이며, 각각

녹음헤드·재생헤드라고 함

ㅇ 이 둘의 구조는 꼭 같고 보급형 테이프리코더에서는 1개의 헤드를

공용하는 경우가 많음

그림 10. 자기 매체의 작동원리

□ 본 연구에서는 기록정보를 보관하는데 주로 사용되고 있는 자기

기록매체에 대하여 환경변수로써 온도, 습도 및 시간에 따른 기록매체의

수명을 예측하고 평가

3. 광기기록매체의 종류 및 동향

3.1 광자기매체의 동향

□ 광 저장장치의 추세는 크게 대용량화와 기록/재생 속도의 고배속화, 그리고

역방향 호환성의 확보로 분류

□ 그리고 광 저장장치에서 중요한 것은 신호를 읽고 쓰는데 사용할 핵심인

광탐침의 역할이 중요한 바 광탐침의 파장이 짧아질수록 수록용량은 증가

□ 따라서 광탐침은 기존의 적외선, 적색 영역에서 청색 및 백색 영 역으로

이동하고, 이것은 그 영역에서의 레이저 발달과 더불어 병행하여 이동

□ 광 저장장치의 주요 기술발전에서 광 탐침의 파장, 레이저의 표면 구경,

수록용량에 대한 정보는 <그림 11>과 같음

ㅇ규격 및 시장동향에서 CD계의 경우는 CD-ROM의 재생전용 드라이브

범용화 이후 상당한 기간 뒤에 CD-R, CD-RW 등의 기록재생기가 발전

ㅇ 그리고 DVD의 경우에는 DVD-ROM 재생전용 드라이브의 확산 이전에

이미 규격이 결정되고 시장에 선을 보임

ㅇ CD 기술기반 위에서 DVD 기술이 발전되었듯이 대용량 광저장매체인

HD-DVD 또는 Blu-ray Disc 기술로 전개

ㅇ 그러나 2008년 2월 도시바가 HD DVD 포기를 선언함으로써 차세대

저장매체로 블루레이 디스크가 자리를 잡게 됨

그림 11. 광 매체 드라이브의 기술 발전

2.2 광자기매체의 종류

□ CD-ROM

ㅇ CD-ROM은 말 그대로 Compact Disc를 읽기만 가능한 상태로 만들어

놓은 저장매체

ㅇ 단층 알루미늄판을 프레스 기계로 찍어내는 방식으로 데이터를 기록하기

때문에 한번만 쓰기가 가능 (그림 12. (a))

ㅇ 플로피 디스크나 하드디스크보다 안정성이나 이동성에서 월등히 뛰어난

매력을 갖고 있으나 데이터의 기록보존 기간이 10년에 불과 함

□ CD-R

ㅇ CD-R매체는 염료층과 반사층에 레이저를 쏘아서 가열된 염료 부위의

반사 특성을 변경하고 이 반사율의 차이에 따라 감광 소자가 레이저의

세기를 입력하는 방식으로 데이터를 기록

ㅇ 내부 구조는 기판ㆍ염료층ㆍ반사층ㆍ보호층으로 구분(그림 12. (b))

□ CD-RW

ㅇ 은(Ag)-안티몬(Sb)-인듐(In)-텔루르(Te)의 합금 또는 그와 비슷한

물질이 기록층에 들어가 있기 때문에 데이터를 반복하여 기록하고

삭제가 가능

ㅇ 은(Ag)-안티몬(Sb)-인듐(In)-텔루르(Te) 합금은 레이저의 온도에 따라

빛이 잘 통과하는 결정질과 빛이 잘 통과하지 못하는 비정질 형태로

바뀌게 되는 데 이러한 특징을 이용하여 기록물을 기록하고 삭제가 가능

(그림 12. (c))

□ DVD

ㅇ DVD는 CD와 동일한 규격의 저장매체이지만, land와 pit의 거리가

짧아지고 트랙사이의 거리가 조밀하여 CD보다 더 많은 용량의 데이터를

저장 (그림 13. (b))

ㅇ 반면 작아진 pit들을 읽기 위해 이전에 사용되던 레이저보다 훨씬 짧은

파장의 보다 정밀한 레이저가 사용

ㅇ 이 pit를 읽기 위해 레이저의 포커싱을 맞추는 메커니즘은 한 면에

기록된 두 개의 레이어를 각각 읽을 수 있도록 레이어에 따라 레이저의

포커싱 즉, 초점을 변경하는 기술이 적용

ㅇ 이러한 레이어를 양면으로 붙인다면 이론적으로 17G bytes 가능

ㅇ DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW 등 다양한 종류가 개발되어 있음

그림 13. CD와 DVD 기록 방법의 차이점; (a) CD, (b) DVD

□ HD-DVD

ㅇ HD-DVD는 DVD보다 훨씬 조밀한 405nm 파장의 청자색 레이저를

사용

ㅇ 따라서 디지털TV 수준의 고화질 영상은 2시간 이상, 일반 아날로그 TV

영상은 40시간 이상을 저장할 수 있는 차세대 매체로 싱글 레이어일

경우 최대 15GB, 듀얼 레이어일 경우 30GB 의 용량을 저장 가능

ㅇ HD DVD는 기존 DVD디스크(4.7GB)에 비해 약 3배 이상의 저장용량을

가지고 있으며, 기존 CD, DVD 디스크의 기록 및 재생도 지원 가능

□ Blu-Ray

ㅇ 고선명(HD) 비디오를 위한 디지털 데이터를 저장할 수 있도록 만들어진

광 기록방식 저장매체인 블루레이 디스크는 고선명 비디오디스크

리코더(HD VDR)를 겨냥하여 개발

ㅇ 기존의 적색 레이저 광선보다 많은 양의 데이터를 기록할 수 있는

청자색 반도체 레이저 광선을 사용

ㅇ 블루레이 디스크는 저장된 데이터를 읽기위해 DVD 디스크에 비해 훨씬

짧은 파장인 405nm를 갖는 레이저를 사용함으로서 DVD와 같은

크기인데도 더 많은 데이터를 담는 것이 가능

ㅇ 따라서 일반영화 13시간, 고선명(HD) TV 화질의 영상 2시간 분량에

해당하는 27GB의 데이터 저장용량을 가짐

ㅇ 데이터 전송 속도가 36Mbps로 기존 DVD-ROM에 비해 4~5배 빨라

HD 방송 디지털 카메라나 방송으로부터 오디오/비디오의 품질 저하

없이 바로 레코딩이 가능

광자기매체 열화 영향인자

1. 자기기록매체 영향인자 및 훼손 종류2)

□ 온도

ㅇ 자기매체의 치수를 변화시킴

ㅇ 특히 고밀도 테이프의 변형이 심하게 일어남

ㅇ 가수분해와 같은 화학반응의 속도에 영향을 미침

→ 온도가 높을수록 가수분해 반응 속도가 증가하여 자기기록매체의

훼손이 빨리 진행 됨

ㅇ 적정보존온도 : 15±2℃

□ 습도

ㅇ 습도가 높을수록 자기기록매체의 베이스 면을 형성하고 있는 고분자의

가수분해반응 속도가 증가하여 훼손이 빨리 진행 됨

ㅇ 상대습도가 65% 이상에서는 진균류가 생성되어 자기층을 훼손 시킴

ㅇ 적정보존습도 : 40±5%

(a) (b)

그림 14. 자기기록매체의 가수분해에 의한 훼손(a)과 곰팡이가 핀

자기기록매체(b)

□ 먼지

ㅇ 컴퓨터 하드디스크 등의 스크래치의 원인으로 작용

□ 기계적 훼손

ㅇ 자기기록매체 재생 장비의 노후 및 고장 등의 원인으로 테이프가 집혀서

훼손됨

ㅇ 훼손 종류 : 테이프가 늘어남, 꾸겨짐, 절단 등

(a)

(b)

그림 15. 구겨진 자기기록매체(a)와 절단된 자기기록매체 및 접합용 스프라이서(b)

□ 자기장

ㅇ 자기장은 폴리머 기판 위의 자성체의 배열을 변화시켜 기록매체의

정보를 변형시킴

ㅇ 아날로그 비디오 자기기록매체나 디지털 기록매체의 경우 자기장의

영향을 덜 받음

ㅇ 적정 보존 자기장 영역

ㆍ AC 자기장 영역 5 Oe 이하로 400 A/m이하를 유지해야 함

ㆍ DC 자기장 영역 25 Oe 이하로 2000 A/m 이하를 유지해야 함

2. 광기록매체 영향인자 및 훼손 종류3)

□ 온도

ㅇ 가수분해와 같은 화학반응의 속도에 영향을 미침

ㅇ Multi-layer 매체의 경우 치수 변화가 발생될 가능성이 있음

ㅇ 적정보존온도 : 20±2℃

□ 습도

ㅇ 습도가 높을수록 광기기록매체인 CD의 보호층면을 형성하고 있는

고분자의 가수분해반응 속도가 증가하여 훼손이 빨리 진행 됨

ㅇ 금속 화합물 부식

ㅇ 상대습도가 65% 이상에서는 곰팡이와 진균류가 생성

ㅇ 적정보존습도 : 40±5%

그림 16. 광기록매체 표면에 생성된 곰팡이

□ 빛

ㅇ 빛은 CD-RW의 염료층에 영향을 줌

□ 먼지 및 산성기체

ㅇ 미세먼지 종류 : 축적된 담배 연기 등

ㅇ 먼지 등은 레이저 빔이 CD 읽는 것을 방해

ㅇ 산성기체 종류 : SO2, NOx, O3

ㅇ 금속 화합물 표면 부식

(a) (b)

그림 17. 광기록매체의 먼지에 의한 영향(a) 및 산성가스에 의한 금속표면의

산화(b)

□ 기계적 변형

ㅇ 다른 미세 물질이나 마이크로크랙에 의해 재생에 영향을 받음

ㅇ 미세먼지 및 크랙 : 스크래치, 담배연기, 스모그, 지문

(a) (b)

그림 18. CD 표면의 스크래치(a) 및 금속층의 훼손(b)

국립중앙도서관 비도서 매체

보존환경 분석

1. 국립중앙도서관 비도서 매체 보존 현황

1.1 국립중앙도서관의 매체별 비도서 매체 보유 수량

□ 국립중앙도서관의 비도서 매체는 열람용 일반 비도서 매체와 보존용 일반

비도서 매체, 보존용 아동비도서로 나누어 보존하고 있다.

□ 비도서 매체의 분류별 수량은 표 1과 같다.

표 1. 국립중앙도서관 비도서 매체의 분류별 수량

매체분류 일반비도서

(3-2)

일반비도서

(3-1)

아동서

(3-1)

음향카세트 52,436 44,103 31,361

컴팩트 디스크 30,896 29,521 10,661

음반 5,073 3,577 0

비디오 카세트 58,278 57,434 9,898

비디오 디스크 758 685 13

디지털 테이프 2,112 1,908 2

디지털 디스크 41,225 45,763 7,447

CD-I 101 110 52

CD-G 42 54 18

Combined A&V &

material (Video CD) 2,578 2,483 176

Digital video disc (DVD) 77,143 78,113 9,416

블루레이 64 486 0

기타 (필름, OHP) 2,674 193 0

합 계 273,380 264,430 69,044

□ 이들 매체를 광기록매체, 자기테이프, 디지털 디스크, 기타 매체로 나누어

분류하면 다음과 같다.

ㅇ 비도서 기록 매체 중 보유량이 가장 많은 것은 자기기록매체로 전체

비도서매체 중 42%를 차지하고 있다.

- 자기기록매체의 종류 : 음향카세트, 비디오카세트, 디지털 테이프 등

ㅇ 자기기록매체 다음으로 가장 많은 부분을 차지하고 있는 것이 40%를

차지하고 있는 광디스크 기록매체이다.

- 광디스크기록매체의 종류 : 컴팩트디스크, 비디오디스크, CD-I, CD-G,

Vidio CD, DVD 등

ㅇ 최근 개발된 디지털 디스크의 경우 전체 소장량 중 16%를 차지하고

있어 단일 매체로는 음향카세트, 비디오카세트, DVD 다음으로 많은 양을

차지하고 있고, 앞으로도 계속 증가할 것으로 사료된다.

그림 19. 비도서 매체별 소장 비율

1.2 비도서 매체 보존 환경 평가

□ 국립중앙도서관의 비도서 매체는 새로 건립된 디지털도서관 지하 서고에

다른 도서와는 분리되어 보존

□ 열람을 위한 열람용 비도서 매체 서고와 보존을 위한 보존용 비도서 매체

서고가 따로 존재함

□ 보존용 서고의 경우 자동 및 수동 움직임이 가능한 모빌랙에 보관되어

있으며, 조명기구는 자동점멸되도록 설계되어 있고, 특히 전자기 차폐

장치가 되어있어 외부의 전자기파에 대한 자기매체의 훼손을 방지할 수

있도록 설계되어 있음

□ 그러나 마이크로필름, 자기기록매체, 광기록매체 등 모든 종류의 비도서

매체가 같은 장소에서 보존되고 있음

그림 20. 국립중앙도서관 광자기매체 보존용 서고

자기기록매체 기대수명 측정

1. 연구동향 조사 분석

□ Solid-phase microextraction (SPME)나 SPME-GS/MS(Gas

charomatography- mass spectroscopy)을 이용하여 자기 테이프에

사용되는 물질 가운데 휘발성 유기 물질들이 시간과 환경에 따라 달라지는

것을 분석하여 자기 테이프의 바인더나 베이스 필름(base film 또는

substrate)의 퇴화 원인을 규명하기 위한 연구들이 최근 프랑스 연구자들에

의해 진행되고 있음4-5)

그림 21. Solid-phase microextraction (SPME)을 이용한 자기 테이프의 휘발성

유기성분 분석

□ 최근 고밀도 자기기록 재료로 주목을 받고 있는 수직기록용 자기재료에

대하여 온도변화( 최대 200 ℃)에 따라서 자성변화를 in-situ로 magnetic

force microscopy (MFM)을 사용하여 측정하여 구조변화와 안전성 인자를

도출하는 연구를 시도하고 있음6)

□ 자기기록 매체의 바인더로 사용되는 고분자 필름에 대하여 다양한 외부

환경하에서 고분자 필름(polyurethane)의 기계적인 인장강도의 변화로부터

자기기록 매체의 수명을 결정하는 위한 연구가 진행되고 있음.

□ 자기기록, 자기센서, 자기온열치료들과 같이 여러 용도로 사용될 수 있는

나노 자성입자에 전자투과현미경(TEM: Transmission Electron

Microscopy)과 같은 고분해능 전자현미경을 이용하여 나노 자상입자의

결정성 유무와 결정격자 이미지와 같은 미세구조변화를 관찰함과 동시에

자기적 이방성 연구를 통하여 단일 자성 입자의 거동을 관찰하는 연구를

하고 있음.7)

그림 24. TEM을 이용한 자기기록 매체의 단면 및 전자회절패턴

□ 일본의 MIAJ(Magnetic-Media Industries Association of Japan)는

자기기록매체의 잠재적인 손상 원인으로써 자기기록 매체의 주요

구성성분인 자기입자. 바인더 및 지지대가운데 통상적인 사용 환경에서는

자기 테이프의 손상을 가져오는 것으로는 자기입자 보다 자기입자를 감싸고

있는 바인더에 의해 결정된다는 보고를 하고 있음.

□ 자기기록, 자기센서, 자기온열치료들과 같이 여러 용도로 사용될 수 있는

나노 자성입자에 전자투과현미경(TEM)과 같은 고분해능 전자현미경을

이용하여 나노 자상입자의 결정성 유무와 결정격자 이미지와 같은

미세구조변화를 관찰함과 동시에 자기적 이방성 연구를 통하여 단일 자성

입자의 거동을 관찰하는 연구를 하고 있음8)

□ 자성 금속입자를 증착하여 자기기록 매체로 사용되는

금속-증착테이프(metal evaporated tape)의 수명은 유기 및 무기 재료로

되어 있는 자기 보호층의 수명과 밀접한 관련이 있는데 이런 보호층의

특성을 마모(tribology)라는 관점으로 자기 테이프의 수명을 연구하는

시도가 행해지고 있음

□ 자성 분야의 국제 학회 (Joint MMM/Intermag Conference

(MMM-Intermag 2007)에서 일본 후지츠 연구소는 HDD 자기 기록매체의

기록 용량을 지금의 5배 이상 높일 수 있는 기술로 평가되는 테라비트급

수직 자기기록 매체의 실현을 위하여 25 ㎚ 이하의 간격으로 알루미나에

나노 홀을 1차원으로 배열시켜는데 성공하였음.

□ 2007년도 미국 Washington, DC의 Designing Storage Architectures

Meeting에서 Sun Microsystem사의 발표에 의하면 저장 매체시장을

지배하는 것이 디스크 보다 테이프가 전 유망하다고 발표하였으며, 이를

계기로 많은 연구가들은 디지털 자기 매체의 용량과 효율을 향상시키기

위한 연구에 관심을 보이고 있음.

2. 자기기록매체 특성 및 기대수명 평가 방법

2.1 평가 방법

□ 자기기록 매체별 특성 분석

ㅇ 자기 기록매체를 분류하여 후 각각의 자기매체에 대하여

전자투과현미경(TEM)을 이용한 종류별 테이프의

미세구조(microstructure)와 단면(cross section)을 조사 관찰

ㅇ 각각의 자기매체에 대한 원소(성분)분석을 할 수 장비(EDX)를 사용하여

자기매체의 화학성분을 조사

ㅇ 시료에 진동을 가할 때 얻어지는 기전력을 기록하여 시료의 자화 값을

측정하는 VSM(Vibrating Sample Magnetometer)으로 각각의

자기매체에 대한 히스테리시스 루프(hysteresis loop)를 측정하고, 자기

매체 구입 시 제품과 함께 동봉된 데이터 시트 값과 상호 비교로

측정조건에 대한 절차를 확립

ㅇ 또한 각각의 자기매체에 대해 측정된 히스테리시스 루프(hysteresis

loop)로부터 각각의 자기매체별로 saturation magnetization (Is),

remanent magnetization (Ir) 및 coercive force (Hc)의 값을 측정

□ 자기매체의 퇴화 원인 및 메커니즘 규명

ㅇ 온도 및 상대습도[Relative Humidity (RH)]를 조절 할 수 있는 노화가속

챔버를 구입 또는 자체 제작하여 상대습도 변수와 온도 변수를 조합하여

정밀측정 장비 및 기술을 이용하여 자기 기록 매체별로 다양한 특성평가

실험을 수행함

ㅇ 상기의 변수에 따른 실험 조건에서 얻어진 데이터를 바탕으로

자기매체별로 속도상수와 기억 재질별 퇴화 원인 및 메커니즘 규명과

자기 기록 층의 퇴화와 기록상태 간 상관관계 도출

□ 자기매체의 내구성 평가와 기대수명 예측을 위한 모델링 및 평가 기술

개발

ㅇ 각각의 실험 조건에서 얻어진 시료로 부터 측정된 자기기록 측정

데이터(VSM)를 바탕으로 자기기록 매체의 수명을 예측할 수 있는

모델을 구축하고 구축된 모델을 바탕으로 수명을 예측할 수 있는 평가

기술 개발

(a)

(b)

그림 25. 실험 측정 장비 (a) 투과전자현미경 및 에너지 분산형 X-선원소분석기,

(b) 시료 진동 마그네토미터

2.2 자기테이프 특성 평가

□ 본 연구에 사용된 모든 자기 테이프의 특성을 파악하기 위하여 에 대해서

각각의 자기매체에 대하여 전자투과현미경(TEM, 200KV

FE-TEM(TECNAI G2, F20/FEI, NETHERLAND))을 사용하여 자기

테이프의 미세구조(microstructure)와 단면(cross section)을 관찰

□ 또한 시료에 진동을 가할 때 얻어지는 기전력을 기록하여 시료의 자화

값을 측정하는 VSM (Vibrating Sample Magnetometer 연구원

자체제작)으로 각각의 자기매체에 대한 히스테리시스 루프(hysteresis

loop)를 측정을 통하여 각각의 자기매체별로 saturation magnetization (Is),

remanent magnetization (Ir) 및 coercive force (Hc)의 값을 결정 (그림

26, 표 2)

(a)

(b)

그림 26. VHS (a) 및 Betacam (b) 필름의 단면 및 히스테리루프

표2. VHS 및 Betacam 필름의 자화 특성

제조사 Mr(emu) Hc(Oe) Is(emu) 두께

Saehan 0.048 692.65 0.063 1.71 μ m

SONY 0.133 1409.31 0.133 2.57 μ m

2.3 자기테이프 기대수명 모델링

□ 자성입자(magnetic particle), 윤활제(lubricant) 및 바인더(binder)로

구성되어 있는 자기 테이프가 외부 환경에 노출되게 되면 대기 중에

존재하는 수분이나 산소가 플라스틱이나 바인더의 표면에 흡착되어 표면에

노출되어 있는 자성입자의 표면에 새로운 화합물을 형성하여 표면에는

새로운 화합물, 내부에는 자성입자가 있는 일종의

코어-셀(core-shell)구조를 형성

□ 이렇게 대기 중에 존재하는 수분이나 산소에 의해 자성입자의 표면에

형성된 물질들은 자성을 띄지 못하므로 전체적으로 자기테이프이 자기적

성질의 저하를 가져옴

□ 이러한 자기적 성질의 저하는 최종적으로 자기 테이프에 기록되어 있는

정보의 손실을 가져오게 되는 원인이 됨

□ 한편 표면에 자성입자가 노출되어 있지 않더라도 자기 테이프의 표면에

흡착된 원자나 분자들은 물질마다 온도 및 습도에 따라 고유한

확산상수(diffusion coefficient)에 의해 내부로 확산되어 자성입자와

접촉하게 되면 표면에 있는 자성입자에서와 같이 새로운 화합물이 형성되게

되어 전체적으로 자기 테이프의 자기적 성질을 감소

□ 이러한 관점에서 보았을 때 자기 테이프의 자기적 성질의 감소는 수분이나

산소가 얼마나 빨리 즉 시간의 함수로써 플라스틱이나 바인더를 통과하여

자성입자와 접촉하게 되는가에 따라 다름

□ 따라서 본 연구에서는 “ 확산(diffusion)의 양은 거리에 따른

농도차(concentration difference) 또는 농도기울기(gradient of

concentration)에 좌우

□ 농도차가 클수록, 거리가 가까울수록 확산의 양은 증가 한다“ 는 Fick의

제1법칙(Fick`s first law)을 적용하여 자기기록 매체의 수명을 예측하고자

하였다.9-11)

□ Fick의 제1법칙을 이용한 수명예측 모델은 그림 27과 수식에서 알 수

있듯이 확산층의 두께의 제곱이 확산속도상수와 시간과의 곱으로 표현

□ 이 식에서 확산층의 두께는 자기 매체의 포화자화(saturated magnetization,

Is)와 직접적인 관계가 있으므로 확산층의 두께에 해당되는 변수를

포화자화 값으로 치환하여 새로운 변수로 사용하면 자기매체의 기대수명

t는 아래 식에서와 같이 포화자화의 값과 확산속도 및 시간의 함수로 표현

□ 이 식을 바탕으로 자기 기록매체의 수명은 노화를 시키지 않았을 때의 Is와

특정한 온도 및 습도에서 시간의 함수로 노화도지 않은 상태의 Is값이

감소로부터 자기 테이프의 기대 수명을 예측

여기서 r은 확산속도, x는 확산층의 두께, k는 확산속도상수 t는 시간, C는 상수

그리고 Is는 포화자화(saturated magnetization, Is)를 나타냄

□ Fick의 제1법칙으로부터 유도한 식에서 알 수 있듯이 최종적으로

기대수명을 나타내는 시간 t는 확산속도 상수와 포화자화(Is) 값의 차에

의해 결정

□ 따라서 본 연구에서 사용한 모델을 이용하여 자기 테이프의 수명을

예측하기 위해서는 확산속도상수, k를 실험변수인 온도와 습도의

변화로부터 결정해야 함

□ 온도에 따른 확산속도상수는 아래와 같이 Arrhenius방정식으로부터 유도할

수 있으며, 습도에 따른 확산속도상수의 변화는 R. D. Weiss의 식을 사용

3. 기대수명 평가를 위한 가속 열화 실험

3.1 가속 열화 실험 방법

□ 자기 테이프의 가속노화실험은 유지시간, 온도 및 습도를 실험변수로 하여

실시

□ 한정된 시간과 가속노화를 통한 실험결과로부터 기대수명을 예측해야하는

실정을 고려하여 일반적으로 기록용 자기 테이프를 보관하는 온도 및

습도보다 다소 높은 가혹한 환경 하에서 실험을 수행하기 위하여 온도는

30 ℃, 50 ℃ 및 70 ℃로 하였으며, 습도는 20 %RH, 40 %RH 및 60 %RH

선정하여 그림 28과 같이 가속노화 실험을 수행

□ 가속노화실험을 하기 위해서는 특정한 온도와 습도를 조절할 수 있는

챔버를 필요로 하기 때문에 본 연구에서는 온도는 상온에서 95 ℃까지

조절할 수 있고, 상대습도는 20 %RH에서 85 %RH까지 조절 가능한

가속노화 실험 챔버를 구축하여 실험을 수행

□ 챔버의 온도 및 습도는 개인용 컴퓨터로 조절할 수 있으며, 실험을

수행하는 동안 온도 및 습도의 변화를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록

되어있기 때문에 장시간 실험을 수행하는 동안에 정밀한 온습도 변화

관찰이 가능

□ 챔버 내에서의 유지시간은 특정한 온도와 습도에서 0, 5일(120시간),

15일(360시간), 24일(576시간), 30일(720시간) 동안 실시하였다.

그림 28. 가속열화실험 시스템

3.2 자기기록매체 기대수명 평가 결과

□ 특정한 온도 및 습도에서 자기매체의 포화자화(Is)값은 유지시간에 따라

그림 29와 같이 감소하는 경향을 보였으며, 각각의 조건(특정한 온도 및

습도)에서 3회에 걸쳐 측정한 포화자화(Is)값을 평균하여 특정한 온도 및

습도에서의 포화자화 값으로 정함 (그림 29 (a))

□ 유지시간을 함수로 나타낸 포화자화(Is)값의 거동은

비선형적(non-linear)으로 나타이였지만, 포화자화의 차이값(Δ Is)과

유지시간 따른 변화와의 관계는 선형적(linear)인 거동을 보임

□ 이런 선형적인 관계는 위에서 보여준 수명예측 모델로부터 유도된 식에서

확산층의 두께 대신에 특정한 온도 및 습도에서 얻어지는 Δ Is를

사용함으로써 자기기록 매체의 기대 수명에 해당되는 시간을 구할 수

있다는 것을 의미

(a) (b)

그림 29. 유지시간에 따른 포화자화(Is)값의 변화(a)와

포화자화 값의 차 변화(Δ Is)

□ 비례관계를 나타내는 포화자화의 차이(Δ Is)값과 유지시간에 따른

그래프에서 얻어지는 기울기는 의 관계식에서 알 수 있듯이 속도상수(k)에

해당

□ 이 실험결과에서 얻어진 속도상수(k)는 특정한 온도 및 습도 상태 하에서

유지시간의 변화로부터 얻어진 것이지만 많은 다른 원인과 함께, 한정된

실험 데이터로부터도 영향을 받음

그림 30. 특정한 습도에서 온도에 따른 속도상수의 변화

그림 31. 특정한 온도에서 습도에 따른 속도상수의 변화

□ 따라서 이러한 영향을 가능하면 제외하고 순전히 온도 및 습도에 의한

영향만을 고려하기 위하여 특정한 온도에서 습도변화에 따른 속도상수와

특정한 습도에서의 속도상수로 얻을 수 있어야만 기대수명 예측 모델에

적용함으로써 신뢰성 있는 기대수명을 예측

그림 32. 온도 및 습도에 따른 기대 수명

4. 바인더의 가수분해 거동 분석

4.1 자기기록매체 바인더의 가수분해 거동

□ 자기 테이프는 대기중에 존재하는 수분 등에 의하여 자기 기록층에서

자성입자를 붙들고 있는 폴리머 바인더가 가수분해(hydrolysis)에 의하여

주성분인 폴리우레탄의 우레탄 결합이 분해됨12-17)

그림 33. 바인더 및 베이스 필름용 고분자 폴리머의 분자구조

□ 가수분해 결과 분자 구조적으로는 -OH, -NH2, -COOH 말단기(functional

group)가 증가로 인한 바인더의 결합력이 약해져 테이프의 기계적 강도,

형태 안정성 등이 약화되어 최종적으로는 자기 기록의 손실을 초래

□ 따라서 자기 기록층에 이러한 변화가 얼마나 나타나는가를 측정하면 자기

기록의 손실 가능성에 대한 예측이 가능

4.2 실험 방법

□ 가수분해를 촉진하기 위하여 NaOH 10% 수용액에 약 10분간 방치 후 측정

□ 가수분해 전과 후의 자성층 및 베이스 필름을 구성하고 있는 유기물질이

10% NaOH용액에 어떤 반응하는지를 관찰하기 위하여 전자현미경으로

관찰

□ 자기 테이프의 양면을 FT-IR으로 바인더의 퇴화과정을 분석

4.3 바인더 가수분해 결과

□ 10% NaOH용액으로 가수분해를 시키기 전에는 자기층과 베이스필름

모두다 비교적 매끈한 표면을 유지하고 있으나, 10% NaOH용액으로 10분간

가수분해를 시킨 후, 자기층의 표면은 뚜렷하게 차이를 나타냄

□ 자기층은 자성입자를유기 바이더와 유기 윤활제를 섞어서 만들어져 있기

때문에 에너지가 높은 입자의 주면에는 가수분해 반응이 빨리 일어나

가수분해 전과 차이가 뚜렷하게 나타남

그림 34. 가수분해 전ㆍ후 자성층 및 베이스 필름의 미세구조

□ FT-IR측정결과 자성층에 사용된 바인더는 폴리우레탄, 베이스 필름의

소재로는 PEN임을 알 수 있음

□ 또한 NaOH 10% 수용액으로 가수 분해 후 측정 결과 우레탄, 에스테르

결합 등이 깨지면서 -OH, -NH2 및 -COOH 말단기가 생성될 수 있는데

이들 가운데 -OH에 해당되는 3500cm-1에서 피-크가 관찰됨

□ 이 피-크는 자기 테이프의 앞면(자성층)과 뒷면(베이스 필름) 모두에서

관찰되었는데 이것은 바인더로 사용되는 폴리우레탄이든 베이스 필름으로

사용되는 PEN이든 가수분해로 가장 먼저 생성되는 -OH기라는 것을 알 수

있음

그림 35. 자성층에 대한 가수분해 전과 후의 스펙트럼

그림 36. 베이스 필름에 대한 가수분해 전과 후의 스펙트럼

□ 이 실험을 통하여 바인더의 거동을 관찰하는데 FT-IR과 같은 분광학적인

방법이 적용될 수 있음을 알 수 있음

결론 및 제언

1. 광자기매체 장기보존을 위한 지침

1.1 보존 조건

□ 자기매제에 대한 보존 조건은 기관에 따라 조금 차이는 있지만 그림

37에서 나타내고 있는 안전보존 영역을 벗어나서 보존하지는 않음

□ 활용을 위해 자기필름을 보존서고에서 반출할 경우 25℃, 50%의 온ㆍ습도

조건 이상에서는 사용하지 않는 것이 좋음

표 4. 각기관의 자기매체 보존 온습도

기관 온도 (℃) 상대습도(%)

SMPTE 17±2 30±5

NARA 18±1 30±3

국가기록원 15±2 40±5

그림 37. 자기매체 안전 보존 조건

1.2 자기매체 보존 및 핸들링 조건

□ 자기테이프는 얇은 지지체에 자성물질을 도포하여 만든 저장매체로서 보존

조건에 의해서도 훼손되지만 부주의한 사용으로 훼손되는 경우도 있음

□ 따라서 자기테이프 또는 자성매체의 사용 시 다음과 같은 사항들을

준수하여야 함

ㅇ 테이프는 연기, 음식물 등이 없는 깨끗한 지역에서 사용

- 그림 38에서 볼 수 있듯이 일반적인 먼지는 물론 연기의 입자크기가

필름에 코팅되어 있는 자성층의 두께 보다 더 큼

- 깨끗한 환경에서 사용하지 않을 경우 먼지에 의해 표면에 스크래치

등이 발생하여 자성매체를 훼손시킬 가능성이 높음

ㅇ 갑작스런 쇼크 또는 떨어뜨림에 주의

- 자기매체의 외부 보호장치는 플라스틱으로 되어있기 때문에 쇼크

또는 부주의로 인해 떨어뜨림으로서 테이프가 깨져서 사용하지

못하거나 수리가 필요할 수 있음

ㅇ 자기장 주의

- 앞서 설명하였듯이 자기매체는 자성물질이 정보의 신호를 받아

정렬함으로서 정보를 저장

- 자기테이프 주변에 강한 자기장이 형성될 경우 자성물질들의 배열이

흐트러져 정보의 손실을 가져옴

ㅇ 급격한 온도 변화 금지

- 자기매체의 보존조건은 실온보다 낮은 온도에서 보존하여야 함

- 따라서 온도가 높은 여름철에 보존서고에서 사용 환경으로 테이프를

옮기면 온도의 변화가 급격히 발생함으로 필름의 수명을 단축

- 그러므로 만약 사용 지역 온도가 저장온도 보다 8℃ 이상 높으면, 매

10℃ 차이마다 4시간의 순응 시간이 필요

- 가장 좋은 방법은 보존용 필름을 복제하여 온□습도 조건이 까다롭지

않은 활용서고에 필름을 보관하였다가 사용하는 것이 원본 필름의

안전성을 확보할 수 있음

ㅇ 시원하고, 건조한 곳에서 보존

ㅇ 태양에 노출 금지

ㅇ 사용되지 않을 때는 보관함에 넣어서 보존

- 자기매체의 보관함은 고품질의 박스 컨테이너를 사용

- 또한 보존 시 테이프는 수직으로 세워서 보존

ㅇ 손상된 원본테이프는 보수해서 보관

- 손상된 테이프는 손상된 부분의 끝을 잘라 내고, 일반접착 테이프가

아닌 자기테이프 수선용 보존 접착제를 사용

ㅇ 자기매체 취급시 주의 요망

- 가능하면 자기테이프의 핸들링을 최소화 함

- 그림 38에서 볼 수 있듯이 사람의 지문크기는 자기테이프 두께보다

크기 때문에 테이프 표면을 보호하기 위하여 사용시 꼭 장갑을 착용

- 주기적으로 레코더 테이프를 청소

그림 38. 자기필름과 이물질 크기 비교

2. 훼손의 원인 및 보존조건

□ 광자기매체의 훼손 인자 및 원인 :

ㅇ 훼손 인자 : 온도, 습도, 먼지, 빛, 자기장, 산성기체 등

ㅇ 물리적 원인 : 찢어짐, 스크래치, 구겨짐 등

ㅇ 화학적 원인 : 지지체의 가수분해, 자기매체의 열화 등

□ 유지시간, 온도 및 습도를 환경변수로 하는 자기 테이프의 가속노

ㅇ 최대 포화자화의 차이를 Fick의 제1법칙(Fick`s first law)의

확산속도상수와 접목

→ 자기기록 매체의 수명을 예측

ㅇ 온도와 습도가 높을수록 속도상수가 증가하면서 기대 수명이 짧아짐

□ 자기매체의 열화는 확산속도상수 외에 필름의 바인더 및 베이스의

가수분해에 의해서도 나타남

□ 물리적 훼손 방지를 위해 보존매체와 이용매체를 구분하여 보존할

필요성이 있음

ㅇ 국립중앙도서관의 경우 보존매체와 이용매체를 구분하여 활용하고 있음

ㅇ 이용매체의 보존조건은 온도는 15-23℃, 습도는 55% 이하

ㅇ 보존매체의 보존조건은 온도는 15±2℃, 습도는 40±5%

□ 그러나 본 실험은 자기매체의 다양한 열화조건 중 일반적으로 자기매체의

열화에 가장 큰 영향을 미치는 온ㆍ습도의 변화에 따른 기대수명만 예측한

것임

□ 따라서 온ㆍ습도 이외에 빛, 산성기체 등의 공기질, 물리적 영향 등을

고려할 때 온ㆍ습도를 정확히 유지하여도 그림 38에서 보여주는

기대수명보다 자기매체의 열화는 더 빨리 진행될 것이라 사료됨

□ 또한 현재는 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 자기매체에 대한

재생기기가 존재하기 때문에 활용이 가능하지만, 저장매체의 발전에 따라

재생할 수 있는 기기가 점점 사라지기 때문에 광디스크와 같은 매체변환을

통해 이중 보존하는 것이 필요

3. 결 언

□ 디지털도서관의 개관과 더불어 보존서고의 건립으로 국립중앙도서관은

우수한 자기매체의 보존조건을 유지

ㅇ 보존에 적당한 온ㆍ습도 조건을 유지하고 있음

ㅇ 보존서고와 자료이용 서고를 분리하여 운영함으로서 원본의 보존성은

물로 보존서고의 급격한 환경변화도 방지

ㅇ 현재 국립중앙도서관 비도서매체 보존서고의 환경에서 자기매체는

100년 이상 보존이 가능

□ 그러나 보존 서고가 완공되기 전 자기매체(자기테이프)의 보존환경을 알 수

없는 관계로 현재 국립중앙도서관에서 소장되어 있는 자기매체에 대한

정확한 기대수명은 예측이 불가능 하지만, 현재와 같은 적당한

보존환경에서 보존되어지지 않았기 때문에 그림 32에서 볼 수 있듯이

기대수명이 급격히 감소되어 있는 상태라는 것을 알 수 있음

□ 본 실험(그림 32)을 통해 현재 국립중앙도서관에 소장되어 있는 자기매체의

보존수명은 다음과 같이 유추할 수 있음

ㅇ 일반도서 보존서고에 일반도서와 함께 보존되었을 경우

- 보존조건 : 20℃, 50%

- 기대수명 : 65년 이하

ㅇ 보존서고에서 보존되지 않았을 경우

- 일반적인 평균온도(25℃) 및 습도(50%)에서 기대수명 : 50년 이하

- 특히 여름철 온ㆍ습도가 높은 국내 기후 특성을 고려하여 TWPI

지수18)를 활용하여 기대수명을 예측할 때 40년 이하일 수도 있음

□ 이러한 결과를 고려하면 현재 국립중앙도서관에서 소장하고 있는 자기매체

중 1970년대 제작된 자기매체의 경우 남아있는 기대수명이 10년 이내라는

것을 알 수 있음

□ 또한 국립중앙도서관의 비디오 자기매체는 대부분 VHS로 현재 시판되는

재생매체로 활용은 가능하지만, 컴퓨터 플로피디스크에서 볼 수 있듯이

영상매체인 비디오테이프 또는 음향매체인 카세트테이프를 재생할 수 있는

기기가 보급되지 않아서 활용이 불가능한 시대가 올지도 모른다.

□ 따라서 활용성과 보존성 두 가지 측면을 고려할 때 현재

국립중앙도서관에서 소장하고 있는 자기매체를 디지털화하여 보존할 것을

권유

□ 자기매체의 디지털화는 소장자료를 분석하여 연도가 오래된 것/훼손정도가

심한 것 등을 먼저 진행시키는 것이 바람직함

□ 자기매체를 디지털화할 경우 활용적인 측면에서는 광디스크에 수록하는

것이 좋음

ㅇ 최근 가장 많이 사용되고 있는 광디스크는 DVD로 4.7Gb까지 저장 가능

ㅇ 그러나 고화질로 디지털화 할 경우 용량이 커져서 1장의 DVD로는

수록이 불가능하기 때문에 최근 고용량으로 고화질 영상에 적합한

블루레이를 활용

ㅇ 블루레이가 최근 고용량 광디스크로 표준화되면서 보급이 늘어나고 있는

시점이지만 아직 DVD와의 호환문제로 DVD와 블루레이를 동시에

사용할 수 있는 장비는 개발되지 않은 상태임

□ 그러나 블루레이는 아직 보존성 측면에서는 검증되지 않은 제품이라

보존용으로 사용하기는 어려움

ㅇ 일반적인 광디스크의 기대수명은 20년 이하

ㅇ 현재 DVD는 100년 보존이 가능한 제품을 판매하고 있으나, 블루레이에

대해서는 아직 기대수명 연구가 진행되지 않고 있음

□ 따라서 자기매체 자료를 디지털화 할 경우 보존성과 활용성을 고려하여

저장매체를 선택하는 것이 중요하다.

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