Non-destructive testing of historical masonry using radar tomography

레이더 토모그래피에 의한 석조문화재 비파괴 검사

GPR(Ground Penetrating Radar) was used for imaging the interior of the historical masonry such as stone pagoda in order to provide the basic information of safely inspection. The scope of the imaging was restricted to the foundation part of stone pagoda that transferred the load of the pagoda to the ground. Kirchhoff migration and traveltime tomography was used for imaging the outer stone and the inside of stone pagoda, respectively. From the migrated images, we could measure the thickness and the shape of the boundaries of the outer stone in the foundation part. From the reconstructed tomograms for the physical model, we could get the GPR propagation velocity distribution and exactly find the position of the air in the model and calculate the average velocity with respect to the different filling materials. The properties and the shape of the interior materials of stone pagoda can be basic informations for the safety inspection.

석탑의 안전진단을 위하여 석탑상부의 무게를 지탱하며 하중을 지반으로 전달하는 기단부 내부의 형태파악은 필수적이며 이를 위하여 레이다 탐사(GPR)를 적용하였다. 기단부의 면석의 모양파악을 위하여 일반적인 GPR 탐사에 적용하는 monostatic 배열을 이용하여 획득한 수치 시뮬레이션 자료, 축소모형실험자료, 석탑자료에 구조보정을 적용하여 정확한 면석의 두께와 형태의 파악이 가능함을 알 수 있었다. 구조보정을 위한 속도측정은 외부에서 확인 가능한 경계면을 이용하거나, 탑신이나 갑석 등의 균질한 석재로 이루어져서 송/수신이 분리된 안테나를 이용하여 투과파의 속도를 측정하는 방식을 이용하였다. 기단부 내부의 형태파악을 위하여 탄성파 탐사에서 많이 적용되는 주시토모그래피 기법을 이용하여 영상화하였다. 3${\~}$5m내외의 석탑에서 투과파 획득을 위하여 500${\~}$900MHz의 주파수 대역이 필요함을 수치 시뮬레이션을 통하여 알 수 있었으며, 이러한 주파수 대역의 안테나를 이용하여 실제 석탑(3m내외)에서 투과파의 획득이 가능하였다. 여러 축소모형을 수행하여 주시토모그래피 기법을 적용한 결과 인공적으로 제작한 내부의 공기층의 위치와 속도를 확인할 수 있었고, 내부 매질의 변화에 따른 전파속도를 측정할 수 있었다. 이러한 내부 물성치와 형태는 석탑안전진단을 위한 기본 자료로 활용이 가능할 것이다.