사진 화학 | 흑백사진 - 1부

영구 영상화의 성공은 1824년 프랑스 물리학자 Nicephore Niepce에 의해서 이루어졌는데, 그는 은염을 포함한 석탄 유도체를 유리판에 도포하는 방법을 사용하였다. 1830년 Niepce의 공동 연구자였던 Louis Daguerre는 구리 표면에 은을 입힌 판 위에 요오드 증기를 쏘여서 감광시키고, 이것을 현상하는데 수은증기를 쓰면 대단히 효과가 있다는 것을 발견하였다. 이 은판 사진영상을 뜨거운 소금물로 씻으면 오래 지속된다는 것도 알게 되었다. 또 현상과정에서도 티오황산나트륨 용액을 사용하여 감광되지 않은 부분을 씻어버림으로써 그 효율성을 높일 수 있었다.

 

1841년 영국인 William Henry Fox Talbot는 요오드화 은에 의하여 감광되는 감광지를 만들어 Talbot 현상과정을 개발하였다. 감광지는 현재 사용하고 있는 방법과 그 원리는 같으며 몰식자산(gallic acid)을 사용하여 음화를 현상하였다. 반투명한 종이를 사용하여 만들어진 감광지에 빛을 쪼이면 본래 물체의 영상과 동등한 양화를 만들 수 있었다. Talbot법은 Daguerre법보다 시간은 단축되지만 영상이 선명치 못한 단점이 있다.

 

그 후 염화은을 계란 흰자위와 함께 유리 표면에 발랐다. 이 방법으로 선명한 사진을 만들 수는 있었으나 유리판에서 쉽사리 떨어져 나갔다. 그러나 이 문제는 1871년 아마츄어 사진작가이며 의사인 R. L. Maddox에 의하여 해결되었다. 그는 염화은의 젤라틴 에멀젼을 유리에 발랐다. 1887년 George Eastman은 플라스틱에 니트로 젤라틴 에멀젼을 입힌 필름(그림 5 참조)을 사용하는 카메라를 Kodak 회사에 소개하였다. 그리고 이 카메라로 찍은 필름은 뉴욕주 로체스터에 있는 Kodak 회사에 현상을 의뢰하였다. 이로써 사진현상 시대가 개막된 것이다.

 

그림 사진 감광 젤라틴 에멀젼

 

 

은염의 광화학

전형적인 사진필름은 작은 결정성 입자로 되어 있고 이 입자들은 용해성이 적은 브롬화은과 같은 은의 염으로 구성되어 있다. 이 입자를 젤라틴에 혼합하여 에멀젼을 만들고 유리판이나 플라스틱 필름에 바른다. 적당한 파장의 빛이 이 입자들에 닿으면 여러 가지 반응이 개시되어 소량의 은이 유리되어 나온다. 처음에는 브롬 이온이 광자를 흡수하여 유리된 전자를 낸다.

 

 

그 다음 단계는 은 이온이 자유전자와 결합하여 은 원자를 생성한다.

 

 

생성된 은원자는 입자들 내에서 상호회합으로 Ag₂⁺, Ag₂⁰, Ag₃⁺, Ag₃⁰, Ag₄⁺, Ag₄⁰ 등을 생성한다. 감광된 브롬화은은 입자에 생성된 은원자의 잠상을 만들고 이것을 현상할 때 상이 생긴다. 감광되지 않은 입자들은 환원되지 않지만, 그러나 계속 담가두면 은은 모두 환원되고 음화가 검게 되어 상을 나타내지 않게 된다.

 

필름의 감광도는 입자의 크기와 염화물 성분에 달려 있다. 에멀젼에서 입자의 크기가 커짐에 따라 감광도는 증가하여 포화상태에까지 이르게 된다. 그 이유는 입자의 크기가 크면 같은 양의 빛이 쪼이더라도 더 많은 양의 자유 은이 석출하게 되며, 이렇게 해서 생긴 자유 은원자는 입자 중에 있는 나머지 은의 환원을 더욱 용이하게 하기 때문이다.

 

 

 

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