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표제지

목차

국문초록 10

제I장 서론 13

1. 연구 배경과 목적 13

2. 선행 연구의 검토 16

3. 연구 범위와 방법 19

제II장 화강암 석결의 이론 및 전통기술 고찰 22

1. 석조문화재 수리와 전통재료 22

가. 석조문화재 현황 22

나. 화강암 전통재료 25

2. 화강암 석결에 관한 이론적 고찰 31

가. 암석의 균열 31

나. 화강암의 석결 33

3. 화강암 석결에 관한 전통건축기술 40

가. 석조문화재 전통건축기술 40

나. 화강암 석결에 관한 전통건축기술 46

다. 현대과학과 기술의 응용 48

4. 황등석의 암석학적 특징 49

가. 지질 및 암석분포 50

나. 전암대자율 51

다. 암석 및 광물학적 특성 53

라. 주성분원소 56

마. 물성평가 58

제III장 화강암 석결에 관한 현장실험 60

1. 시험편제작 60

가. 채석과정 60

나. 시험편 제작과정 64

2. 반발경도법 비파괴시험 67

가. 시험방법 67

나. 시험결과 70

3. 초음파속도법 비파괴시험 73

가. 시험방법 73

나. 시험결과 77

4. 현장실험에 대한 가설의 검정 80

가. 반발경도법 비파괴시험 분석 80

나. 초음파속도법 비파괴시험 분석 83

제IV장 화강암 석결에 관한 실내실험 86

1. 시험편 제작 86

2. 초음파속도법 비파괴시험 88

3. 일축압축강도시험 92

4. 흡수율 및 비중시험 97

5. 실내실험에 대한 가설의 검정 101

가. 초음파속도법 비파괴시험 분석 101

나. 일축압축강도시험 분석 105

다. 흡수율과 비중시험 분석 108

라. 종합분석 109

제V장 실험결과의 적용 및 활용 111

1. 실험결과의 현장적용 111

가. 반발경도법 비파괴시험 112

나. 초음파속도법 비파괴시험 114

2. 문화재수리정책의 활용 115

가. 문화재활용의 정의 115

나. 문화재수리정책의 활용 116

제VI장 결론 119

참고문헌 123

Abstract 129

표목차

Table 1. Classification of National-designated stone cultural properties... 20

Table 2. The present condition of the building cultural property by... 23

Table 3. The present condition of cultural properties in buildings... 24

Table 4. Stone selection process (National Research Institute of... 45

Table 5. The value of the magnetic susceptibility in the Hwangdeung-... 51

Table 6. Amount of principal element (wt.%) of Iksan quarry (National... 56

Table 7. Rebound hardness on lift plane of field test 70

Table 8. Rebound hardness on grain plane of field test 71

Table 9. Rebound hardness on hardway plane of field test 72

Table 10. Ultrasonic wave velocity on lift plane of field test 77

Table 11. Ultrasonic wave velocity on grain plane of field test 78

Table 12. Ultrasonic wave velocity on hardway plane of field test 79

Table 13. Rebound hardness of field test 81

Table 14. Ultrasonic wave velocity of field test 84

Table 15. Ultrasonic wave velocity on lift plane of interior test 89

Table 16. Ultrasonic wave velocity on grain plane of interior test 90

Table 17. Ultrasonic wave velocity on hardway plane of interior test 91

Table 18. Comparison of material properties values with KS in stone 92

Table 19. Compressive strength on lift plane of interior test 94

Table 20. Compressive strength on grain plane of interior test 95

Table 21. Compressive strength on hardway plane of interior test 96

Table 22. Absorption rate of lift plane of interior test 98

Table 23. Absorption rate of grain plane of interior test 98

Table 24. Absorption rate of hardway plane of interior test 99

Table 25. Specific gravity of lift plane of interior test 99

Table 26. Specific gravity of grain plane of interior test 100

Table 27. Specific gravity of hardway plane of interior test 100

Table 28. Ultrasonic wave velocity of interior test 101

Table 29. Compressive strengthy of interior test 105

Table 30. Absorption rate of interior test 108

Table 31. Specific gravity of interior test 108

Table 32. Result of an experiment 109

Table 33. The ratio of dynamic characteristics of controls to... 110

Table 34. Rebound hardness on eastern lower base of the... 113

그림목차

Figure 1. Painting of a stonework (National Museum of Korea) 14

Figure 2. Experimental scene 21

Figure 3. Types of granite used in stone cultural properties (National... 27

Figure 4. Quarry trail of Mt. Mireuk (Yang et al. 2006) 29

Figure 5. Types of rock cracks (National Research Institute of Cultural... 32

Figure 6. Diagram of the rift, grain and hardway planes showing their... 33

Figure 7. Diagram of the six directions of rock cleavage on rift plane,... 34

Figure 8. Rift plane, grain plane, hardway plane (Cho et al. 2015) 35

Figure 9. Sketch of microcrack parallel to the six directions of rock... 36

Figure 10. Crack growth by rock condensation (National Research... 37

Figure 11. Crack case of stones in stone cultural properties (National... 38

Figure 12. Case of crack and joint of stones in stone cultural... 39

Figure 13. Stone-cutting & quarry stones (Kim 2011) 44

Figure 14. Stone import & processing (National Research Institute... 45

Figure 15. Interview with Lee Ui-sang 46

Figure 16. Interview with Lee Jae-soon 47

Figure 17. Location of quarries of the Hwangdeung-stone... 49

Figure 18. A geological map of the Hwangdeung-stone... 50

Figure 19. The value of the magnetic susceptibility in... 52

Figure 20. Observations of the Hwangdeung-stone (National Research... 54

Figure 21. Analysis of X-ray diffraction of Iksan quarry 〈M; mica, P;... 55

Figure 22. Amount of principal element (wt.%) of Iksan quarry, A;... 57

Figure 23. SiO₂- Al₂O₃-(CaO + MgO) relation chart (National Research... 57

Figure 24. Evaluation of Physical Properties of Hwangdeung-stone... 59

Figure 25. Aerial photographs of the quarry in Hwangdeung-myeon... 61

Figure 26. Panoramic view of the western side of the quarry in... 61

Figure 27. Photographs of the quarry in Hwangdeung-myeon 62

Figure 28. Order of quarrying (copyright HWANDG DEUNG INDUSTRY) 63

Figure 29. Manufacture of specimens of granite stone 64

Figure 30. Checking the rock cleavage of specimens 65

Figure 31. Specimen drawing 66

Figure 32. Completed the production of specimens of field... 66

Figure 33. Measurement of rebound hardness of field test 69

Figure 34. Frequency domain of ultrasonic waves (National Research... 74

Figure 35. Method of measuring ultrasonic wave velocity (National... 75

Figure 36. Measurement of ultrasonic wave velocity of field test 76

Figure 37. Rebound hardness of field test 80

Figure 38. Ultrasonic wave velocity of field test 83

Figure 39. Production of specimens of interior test 87

Figure 40. Measurement of ultrasonic wave velocity of interior test 88

Figure 41. Compressive strength test before and after 93

Figure 42. Ultrasonic wave velocity of interior test 104

Figure 43. Compressive strengthy of interior test 107

Figure 44. Site of the Restoration Project of the Seven-Storied... 111

Figure 45. Eastern lower base of the Seven-Storied Stone Pagoda... 112

Figure 46. Measurement of rebound hardness of the Seven... 113

Figure 47. Method of measuring ultrasonic wave velocity (National... 114

Figure 48. Measurement of ultrasonic wave velocity of the Seven... 114

초록보기

 문화재 수리현장에서 화강암 석결의 판단은 전적으로 한식석공에 의존하고 있지만 기계장비의 발달로 인하여 '석결'에 관한 전통건축기술 전승에 많은 어려움이 따르고 있다. 석조문화재 수리에서 기존 부재를 대체할 새로운 화강암은 하중으로부터 균열발생이 적은 1번 석결(rift)을 수평으로 배치하여 상부구조를 지지하도록 가공되어 조립된다. 이 논문은 단절 위기에 처한 전통건축기술을 과학적인 연구를 통해 증명하고 과학적인 데이터를 축적하여 객관화된 지표를 마련하고자, "화강암 1번 석결(rift)의 역학적 특성이 2번 석결(grain)과 3번 석결(hardway)의 역학적 특성보다 상대적으로 우수할 것이다."라는 가설을 설정하여 실험연구를 진행하였다.

실험연구의 방법은 화강암 1번 석결(rift)을 실험군으로 선정하여 대조군(2번 석결, 3결 석결)과 비교하여 상관관계를 해석하는 것이다. 실험에 사용되는 시료는 석조문화재 재료로 사용되는 화강석 중 호남지방을 대표하는 익산 황등석을 대상으로 하였으며 이것을 변인(變因)으로 한정하여 일정하게 유지하였다. 실험연구는 크게 현장실험과 실내실험으로 구분하였다. 현장실험은 일반적인 문화재수리 현장에서 손쉽게 적용할 수 있도록 활용성에 초점을 맞춰 비파괴시험을 진행하였다. 반면 실내실험은 암석의 품질시험 방식 중 하나인 일축압축강도시험을 중심으로 실험하였다. 또한 가설에 대한 검증은 t-검정(t-test) 통계분석 기법을 사용하였다. 이 기법은 독립적으로 존재하는 두 집단 간의 평균 차이를 검증하는 방법으로 각각의 실험결과에 대한 통계적 유의성을 검증하였다.

현장실험 반발경도법 비파괴시험 결과 1번 석결(rift)은 평균 73(R)로 가장 높게 측정되었으며 전반적으로 반발경도의 편차가 작게 나타났다. 초음파속도 비파괴시험 결과 1번 석결(rift)의 초음파속도는 평균 4149m/s로 가장 높게 측정되었으며 편차가 가장 작게 나타났다. 현장실험의 가설에 대한 검증결과 5% 유의수준에서 화강암 1번 석결(rift)의 역학적 특성이 상대적으로 우수하다는 가설이 증명되었다.

실내실험 초음파속도법 비파괴시험 결과 화강암 1번 석결(rift)의 초음파속도는 평균 3971m/s로 가장 높게 측정되었으며 편차가 가장 작게 나타났다. 일축압축강도시험 결과 화강암 1번 석결(rift)의 압축강도는 평균 139N/㎟로 가장 높게 측정되었으며 편차가 가장 작게 나타났다. 실내실험의 가설에 대한 검증결과 5% 유의수준에서 화강암 1번 석결(rift)의 역학적 특성이 상대적으로 우수하다는 가설이 증명되었다. 반면 실내실험 흡수율 시험은 석결의 방향과 상관없이 평균 0.25%로 균일한 값을 보였고, 비중시험 결과도 평균 2.65의 균일한 결과를 보여 화강석 석결의 방향과 상관관계가 없는 것으로 판단되었다. 실험결과의 수치를 바탕으로 실험군(rift) 대비 대조군(grain, hardway)의 역학적 특성을 상대적 비율로 볼 때 일축압축강도의 시험방법이 화강암 석결을 판별하는데 가장 적합한 것으로 평가되었다. 따라서 향후 석조문화재 수리에서 화강암 석결에 대한 새로운 판별법으로 충분히 고려해 볼 만하다.

실험결과에 대한 현장적용은 당시 수리를 하고 있던 춘천 칠층석탑(보물 제77호) 이전복원공사 현장에서 추가시험을 통해 재검토하였다. 반발경도법 비파괴시험 결과 하층기단 면석 상면의 기준경도는 76.7(R0)이고, 배면의 기준경도는 74.5(R0)로 측정되었다. 초음파속도법 비파괴시험 결과 하층기단 면석 상면의 1번 석결(rift) 초음파속도는 평균 3994m/s이고, 면석 배면은 3682m/s의 속도를 보였다. 따라서 반발경도법 및 초음파속도법 비파괴시험 결과 화강암 1번 석결의 역학적 특성이 상대적으로 우수하여 이 논문의 실험결과에 대한 신뢰도를 높여주었다.

이 논문은 화강암 석재가공의 시작점으로 볼 수 있는 석결의 판별에 관한 연구를 수행하여 전통건축기술을 과학적으로 증명하였다. 더불어 석조문화재 수리과정에서 실험연구의 결과를 활용할 수 있는 있도록 다음과 같은 문화재수리정책 활용방안을 제안하고자 한다.

첫 번째, 반입되는 화강암의 품질시험을 하지 않는 문화재수리공사의 경우는 현장에서 반발경도법과 초음파속도법의 비파괴시험을 활용하여 석결을 판별한다. 한식석공에 의해 판별된 화강암의 석결을 현장대리인 또는 감리자가 비파괴시험을 활용하여 재확인하고 이를 수리보고서에 기록한다.

두 번째, 반입되는 화강암의 품질시험을 하는 중요한 문화재수리공사의 경우는 한식석공에 의해 판별된 화강암을 각 석결마다 시험편을 제작하고 일축압축강도시험을 실시하여 화강암의 석결을 재검토한다. 판별된 화강암의 석결에 관한 내용은 현장대리인 또는 감리자가 수리보고서에 기록한다.

세 번째, 공사감독관 또는 감리자는 시험에 의해 확인된 화강암 석결에 따라 부재의 가공 및 조립이 적절하게 되었는지 최종 확인하고 현장대리인은 관련 내용을 수리보고서에 자세히 기록한다.

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