현상액의 초가성성(超加成性, Supperadditivity)

현상액의 초가성성(超加成性, Supperadditivity)

이 초가성성은 Grant Haist에 의해 정의 되었는데, 초가성성의 메커니즘은 아래 그림으로 이해할 수 있다. 실선으로 그려진 직선은 Hydroquinone, Phenidone 각각의 현상 능력을 단순하게 합계한 것이다(가성성, 加成性, additivity).

 

특히 Hydroquinone은 흡착력이 낮아서, 젤라틴등에 의해서 현상이 억제되어, 이 조건에서는 단독으로는 현상력은 거의 없다고 말할 수 있기 때문에, 이 직선은 기본적으로 Phenidone의 현상력에 의한다. 점선으로 표시된 곡선은 PQ현상액에 의한 현상속도로, 주약(Hydroquinone, Phenidone) 각각의 비율에 따른 의존성을 보여준다. 직선보다 초가성성에 의해 현상속도의 증가가 관찰되어 반원의 형태를 띄고 있다. 이는 주약(Hydroquinone, Phenidone) 각각의 농도의 합이 아니라, 곱에 비례하고 있다는 것을 시사하고 있다.

현상속도 ∝ [Phenidone농도] × [Hydroquinone농도]

현재 일반적으로 수용되는 초가성성의 이론은 재생이론(regeneration theory)이다. PQ현상액에서는 현상하는(노광된 할로겐화은에 직접 전자를 공여한다) 것은 오로지 Phenidone으로, 생성된 Phenidone의 산화체는 바로 Hydroquinone에 의해 환원되어(전자를 받아), Phenidone으로 재생된다. 이러한 반응에 의해서 Phenidone의 산화체가 현상을 억제하는 기능이 사라지며, 보다 고농도의 Phenidone으로 현상하는 것과 같은 결과가 되어 현상 속도가 증대한다.

Hydroquinone의 산화체가 축적되면, 재생반응은 진행하지 않게 된다. 그러나, 현상액안에 대량으로 첨가된 아황산염(sodium sulfite)은 hydroquinone산화체와 반응하여, 재생반응의 시스템으로부터 제거하는 역할을 하게 된다. (아래 그림 참조)

 

Ascorbic산과 Phenidone의 조합에서도 매우 현저한 초가성성이 관찰된다. Ascorbic산의 산화체는 매우 큰 속도로 분해되기 때문에, 아황산염(Sodium sulfite)가 존재하지 않더라도 재생반응이 원활하게 진행된다.

MQ현상액에서는 hydroquinone에 의한 metol산화체의 재생반응의 속도가 매우 느려, hydroquinone의 존재는 현상촉진에는 거의 기여하지 않고, metol산화체를 천천히 환원재생하여, 그것이 현상핵 표면에 축적되는 것을 방지하여, 현상제어를 억누르는 역할만 하는 것으로 생각할 수 있다.

MQ현상액(Metol-Hydroquinone), PQ현상액(Phenidone-Hydroquinone), PP현상액(Phenidone-pyrogallol)은 모두 강한 초가성성을 갖는 현상액들이다.

이 초가성성의 발견은 현상액 제조사에게 지대한 영향을 끼치게 되었다. 다시 말하면, 많은 양의 화학약품을 절감할 수 있는 방법이 된 것이다. 그러나 이것이 과연 사진가에게는 정말 유익한 일일까??

물론 높은 현상 능력을 갖는 현상액은 모두에게 유익하다고 생각할 수 있다. 적은 양의 화학약품만으로 처리가 가능하다는 것은 환경오염의 절감에도 좋은 방향임에 틀림없기도 하다.

그러나 이 초가성성에는 약간의 문제가 있다. 이 메커니즘 자체는 과학자에 의해서 아직도 완전하게 이해되고 있지는 않고, 연구가 거듭될수록 더 복잡한 현상이 나타나게 되었다.

실용적인 측면에서 보면, 아주 강한 초가성성 조합에서는 현상액의 부산물의 재생이 활발하여 이 부산물에 대한 예측능력이 떨어지게 된다. 특히 PQ현상액에서 아주 두드러지게 되는데, 이는 PQ현상액에서 불규칙하게 과현상이 진행되어 명부가 날아가는 경향을 설명해 준다.
이는 또한 Rodinal, D-76, D-23, FX1, ABC Pyro와 같은 하나의 현상주약을 사용하는 현상액이 아직도 인기가 있음을 설명해 주고 있다.
비록 PQ현상액이 MQ현상액에 비해서 현상속도가 빨라서 조정하기 힘드는 문제가 있지만, 그 빠른 속도(예를 들어 D-76에 비해 60% 빠른 현상속도)로 인해서 아직도 인기가 많은 현상액으로 남아 있다. PQ의 문제점을 보완한 하나의 방법으로 FX15가 제안되었는데, 이는 PQ현상액에 Metol을 첨가한 제품(PMQ현상액)으로 이로 인해 명부디테일의 불확정성을 개선할 수 있게 되었다.

Kodak의 연구에 의해서 Phenidone유도체를 Ascorbic산 유도체와 함께 사용하여 초가성성을 높이는 것이 (PMQ조합처럼), 전통적인 PQ현상액보다 더 이상적인 조합임이 알려졌다.

미래의 바람직한 필름현상액은 하나의 현상주약을 사용하거나, 약한 초가성성의 조합에 기초해야 할 것으로 생각된다. 이러한 관점에서 Pyro-metol과 Metol-glycin조합이 극단적인 명부에서의 훌륭한 표현능력을 갖는 좋은 조합임을 명심할 필요가 있다.