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- 재료와 조리 온도가 각기 다른 총 12가지 제조법을 찾아내
- 지중해 지역의 그리스, 로마, 그리고 다른 문화권에서도 사용
- 이 염료를 사용하여 지문을 보이게 하거나 위조 방지 잉크를 만드는 데 사용 가능

이집트 블루 염료 제조법 해독
연구원들, 세계에서 가장 오래된 합성 색소 복원

재현:
연구원들이 세계에서 가장 오래된 인공 색소인 이집트 블루의 제조법을 발견했다. 연구팀은 재료와 조리 온도가 각기 다른 총 12가지 제조법을 찾아냈다. 이 제조법을 통해 수천 년 전의 모습 그대로 이 광물 색소의 다양한 파란색을 재현할 수 있다. 이러한 지식은 이제 고고학자와 보존학자들이 고대 이집트 유물을 연구하는 데 도움이 되며, 완전히 새로운 소재 개발로 이어질 수도 있다. 

▲ 이집트 블루의 흔적이 있는 고대 이집트 나무 매. 삽입 그림: 이집트 블루 연구 과정에서 개발된 안료 분말. © Matt Unger와 Joshua Franzos, 카네기 자연사 박물관 사진

5천 년 전부터 이집트인들은 천연 색소뿐만 아니라 파란색 광물 색소도 합성했다. 현재 이집트 블루로 알려진 이 색소는 이후 지중해 지역의 그리스, 로마, 그리고 다른 문화권에서도 사용되었다. 터키석이나 청금석과 같은 다른 천연 청색 광물보다 저렴하고 쉽게 구할 수 있었기 때문이다.

▲ 연구 개요도 (출처: Published: 22 May 2025 Assessment of process variability and color in synthesized and ancient Egyptian blue pigments / heritage science / npj)

고대의 인기 있는 색

이집트인들은 이 은은하게 반짝이는 안료를 사용해 온갖 물건을 장식했다. 그들은 인물, 그림, 석관, 매장실 등 나무, 돌, 판지로 만든 물건들을 그렸다. 예를 들어 로마인들은 프레스코화와 모자이크를 장식하기 위해 압축된 이집트산 블루 덩어리를 사용했다. 따라서 고고학자들은 발굴 과정에서 이러한 고대 유물에서 파란색 페인트의 흔적을 반복적으로 발견한다.

결정질의 주요 안료인 큐프로리바이트(CaCuSi4O10)는 때로는 진한 파란색에 거의 검은색으로 나타나기도 하고, 어떤 경우에는 칙칙한 회색에서 밝은 파란색, 심지어 청록색으로 보이기도 한다. 이는 이 안료가 고대에 표준 제조법에 따라 만들어진 것이 아니라 다양한 재료를 사용하여 만들어졌음을 시사한다. 그러나 이집트인과 그 이후 문화권에서 이 안료를 정확히 어떻게 만들어냈는지는 오랫동안 불분명했다. 르네상스 시대에는 전통적인 제조법에 대한 지식이 사라졌다.

▲ 고대 유물에 사용된 이집트산 블루 안료의 예. © 카네기 자연사 박물관 사진

이집트산 블루(blue) 12가지 제조법

풀먼에 있는 워싱턴 주립대학교의 존 맥클로이가 이끄는 연구팀은 이 미스터리를 조사했다. 연구진은 오늘날과 과거 모두 이집트 블루를 만드는 데 사용할 수 있는 12가지 레시피를 개발하고 테스트했다. 이산화규소, 칼슘, 탄산나트륨, 그리고 다양한 구리 광석을 다양한 조합으로 혼합했는데, 이는 고대의 재료라고 추정되는 석영 모래, 석회암, 식물 재, 구리 광석과 대조되는 재료였다.

연구진은 이 혼합물을 약 1,000°C로 가열하고 1시간에서 11시간 동안 구웠다. 그런 다음, 생성된 염료를 식힌 후 현대 현미경, 분광기, X선 분석기를 사용하여 색소를 분석했다. 또한, 직접 만든 염료를 약 2,300년에서 3,400년 된 이집트 유물 두 점의 염료 잔류물과 비교했다.

▲ 고대 유물에 사용된 이집트산 블루 안료의 예. © 카네기 자연사 박물관 사진

이집트 블루는 다양한 색조의 파란색으로 이루어져 있다.

맥클로이는 "공정상의 작은 차이조차도 매우 다른 결과를 만들어낼 수 있다는 것을 발견했다"고 보고했다. 그의 팀이 제작한 이집트 블루는 고대 유물의 이집트 블루와 유사했지만, 레시피에 따라 파란색의 색조가 달랐다. 예를 들어, 탄산나트륨을 첨가하면 녹색이 더 강해졌다. 입자 크기 또한 색상에 영향을 미쳤다. 따라서 고대 이집트의 안료는 표준 제품이 아니라 제조업체에 따라 다양했다.

▲ 카르토나지(CMNH 4209-12); a 큰 카르토나지 조각; b 파편의 고해상도 이미지; c 라만 및 나노 컴퓨터 단층촬영에 사용된 EB 단면의 더 작은 파편; 카르투슈(CMNH 7043-7); d 카르투슈의 개요; e 카르투슈에서 나온 EB 파편; f (e)의 고해상도 이미지로, 서로 다른 색상의 개별 입자를 보여준다. (출처: Published: 22 May 2025 Assessment of process variability and color in synthesized and ancient Egyptian blue pigments / heritage science / npj)

맥클로이는 "각 안료 입자에는 많은 성분이 포함되어 있으며, 결코 균일하지 않다"고 말했다. 놀랍게도 연구진은 산화구리 등의 청색 성분을 50%만 사용하여 가장 진한 파란색을 구현했다. 맥클로이는 "나머지는 중요하지 않다"고 말했다. 무색 입자가 파란색 구리 안료를 감싸는 것이다.

실용적인 시각 자료?

새롭게 합성된 안료는 이제 피츠버그에 있는 카네기 자연사 박물관에서 감상할 수 있으며, 고대 이집트에 대한 새로운 전시의 일부가 될 예정이다. 맥클로이는 "이러한 예시들은 현대 과학이 고대 이집트 유물에 숨겨진 이야기를 어떻게 밝혀내고 있는지를 보여주기 위한 것이다"고 설명했다. 연구진은 원래 박물관 전시용으로만 이 염료를 제작할 계획이었다. 하지만 이제 이러한 지식은 고대 이집트 유물을 다루는 고고학자와 보존학자에게도 도움이 된다.

▲ CMNH 4209-12). (b)에 표시된 장착된 미세 샘플의 최상단 표면에 대한 2D X선 투과 이미지. c, d (e)에 표시된 전체 단층촬영기에서 파생된 복잡한 미세 구조를 거짓 색상 강도 척도로 보여주는 X선 단층촬영기 가상 슬라이스(시야 폭 65μm).

이 안료는 재료 연구에도 유용할 수 있다. 이전 연구에서는 이 안료가 현대 나노기술에 관심을 가질 만한 여러 광학적, 자기적, 생화학적 특성을 가지고 있음을 보여주었다. 예를 들어, 이집트 블루는 어둠 속에서도 빛을 비추면 적외선을 방출한다. 연구진은 이 염료를 사용하여 지문을 보이게 하거나 위조 방지 잉크를 만드는 데 사용할 수 있다고 밝혔다. 이집션 블루는 고온 초전도체와 유사한 특성도 가지고 있다.
참고: npj Heritage Science, 2025; doi: 10.1038/s40494-025-01699-7
출처: 워싱턴 주립대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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