Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권4호
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pp.330-336
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2017
본 연구는 고무 탄성커플링을 적용한 특수선의 디젤엔진 추진체계에서 유압작동식 다판, 습식 마찰클러치의 고착에 대한 원인분석 내용이다. 클러치 고착원인 분석을 위해 피쉬본((fish bone) 방법으로 클러치 및 감속기어 분해조사, 선박 탑재상태에서의 체계 시험 및 부품 조사, 비파괴 시험 등을 통해 수행하였다. 마찰판 고착은 클러치 중공축의 크랙부를 통해 제어오일 누설로 인한 슬립, 마찰열 발생에 의해 발생되었다. 마찰판 냉각 오일 또한 크랙부를 통해 동시에 누설에 기인한 유량부족으로 클러치 마찰판은 국부적인 눌러붙임이 발생하는 핫스팟(hot spot)에 의해 고착되었다.
우리나라의 석조문화재을 모델링할 때 불연속면을 갖는 구조재의 강성을 어떻게 규명하느냐가 매우 중요하지만 원형보존을 해야 하는 문화재의 특성상 이를 파악하기란 매우 곤란하다. 이를 위해 본 연구에서는 비파괴조사를 이용하여 고유진동수를 측정한 후, 시행착오법을 이용하여 측정된 고유진동수와 컴퓨터 모델링 해석을 통해 고유진동수를 비교함으로써 불연속면의 강성, 구조재의 탄성계수 등 숭례문 육축 구조를 이루는 재료의 구조적 물성을 추정하였다. 이를 통해 육축 문화재에 대한 컴퓨터 모델링 기법을 제시하고 육축구조물의 안전성에 영향을 미치는 요인을 분석하였다. 연구결과 적심석의 강성이 육축구조물의 안전성에 가장 큰 영향을 미지는 젓으로 분석되었다.
본 고에서는 우리나라에서 발굴된 청동거울에 대해 합금비율과 금속조직 및 경도를 살펴보고, 각 유물별 주성분 분포를 그려본 후, 주례고공기 "周禮" "考工記" 중 감수지제(鑑燧之齊)의 조성비와 비교하고자 하였다. 연구 결과 청동거울은 비록 넓은 범위이지만 크게 두-세 그룹으로 나뉘는 것을 볼 수 있었다. 구리 70-80%에 15-20%의 주석을 함유하고 납은 5% 미만 들어있는 청동거울과, 주석의 함량이 20%-30%로 매우 많아 경도가 높고 금속의 흰색 광택이 좋은 청동거울, 구리 60-70%에 15-20%의 주석을 함유하고 있지만 납이 10-15% 이상 들어있는, 경도가 낮고 광택이 좋지 않은 청동거울로 나뉘어 진다. 중국 주시대의 고문헌 "주례(周禮)" "고공기(考工記)"중 감수지제(鑑燧之齊)의 주석 33%(50%) 보다는 적은 양의 주석을 함유하고 있었다. 아직까지 우리나라에서는 비파괴분석으로 분석된 유물을 제외한다면 감수지제(鑑燧之齊)의 주석이 함유된 청동거울은 발견되지 않았다.
본 연구는 강교량의 폐합부재 등 시각적으로 탐지하기 어려운 부위의 강재에 대한 손상을 탐지하기 위한 방법을 개발하기 위한 목적의 기초연구이다. 여러 비파괴 방법들 중에서 초음파 속도법을 활용하여 두께가 다른 시편에 대해서 초음파 속도법을 실시하여, 평균 매질내 전파속도를 도출하였고, 이를 활용하여 강재 부재에 대한 회귀분석을 실시하였다. 동일한 재료일 경우 회귀분석의 결과를 활용하면 다른 부재의 두께를 도출할 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 광범위한 범위를 스캐닝하기 위해 200 mm/s로 이동하는 연속스캐닝 기법을 검토하였고, 두께가 변화는 부재의 두께를 효과적으로 예측할 수 있었다.
테라헤르츠(THz)파의 디컨벌루션을 통한 유리섬유 복합재 내부 결함 신호 분석 기법을 연구하였다. 결함이 존재하는 유리섬유 복합재료 시편을 제작하였고, Terahertz Time-Domain Spectroscopy (THz-TDS) 시스템의 반사모드를 통해 THz 신호를 측정하였다. 디컨벌루션을 위해 THz 입사 신호와 검출 신호의 Normalized Cross Correlation (NCC) 계산을 통해 THz 신호의 피크 위치를 증폭하였다. 증폭된 피크의 위치 및 세기를 임펄스로 추출하였고 THz 원신호에서 추출된 임펄스 위치의 신호를 제거하였다. 해당 과정을 반복함으로써 시편의 경계면을 나타내는 THz 검출 신호의 주요 임펄스를 도출하였다. 주요 임펄스와 기준 신호의 컨벌루션을 통해 노이즈가 제거된 THz 원신호의 복원이 가능한 것을 확인함으로써 디컨벌루션 과정을 검증하였다. 결과적으로 주요 임펄스들의 검출 시간을 통해 15 ㎛ 이내의 정확도로 유리섬유 복합재 내부 결함의 두께 판별이 가능하였다.
우리나라의 인쇄기술사의 연구는 현존하는 고문헌, 전적류의 조사와 축적되어온 자료와의 비교를 통하여 이루어진다. 문화재 연구의 특성상 비파괴 검사가 요구되어 육안 또는 현미경에 의한 관찰과 연구자의 경험과 지식에 의존하는 경우가 많다. 목판인쇄, 목활자인쇄, 금속활자인쇄 또는 그 조합으로 이루어진 것으로 추정되는 고문헌과 전적류의 경우, 연구자마다 다양한 견해와 결론을 도출하게 되어 혼란이 가중되기도 하고 사회적 비용이 증가하기도 한다. 그중에서도 목판본과 금속활자본에 대한 판단 기준이 모호하여 우리나라의 인쇄기술 발달사에 대한 학술적 연구의 정체뿐만 아니라 연구자들 간의 갈등이 분출되기도 하고 문화재 분야의 전문기관이 아닌 국가의 수사기관까지 가세하여 상황이 더욱 복잡하게 전개되는 경우가 적지 않았다. 본 연구에서는 복각된 훈민정음(訓民正音) 목판을 사용하여 여러 장의 한지에 직접 인출하는 재현성 실험과 인출된 결과물의 이미지를 정량적으로 분석하여 보다 객관적인 판단 기준으로 활용될 수 있는 인출특성은 무엇인지 조사하였다. 또한 현재까지 목판인쇄본과 금속활자본의 구별방법으로 제시되고 있는 기준의 타당성과 의문점을 살펴보았다. 목판인쇄의 재현실험을 통한 한지상의 인출특성의 조사와 이미지분석법을 활용한 다양한 특징의 정량화를 시도하고 정량분석에 의한 객관성 있는 새로운 판단 기준확보의 가능성을 조사하였다.
불화 문화재는 재료의 특성과 환경적 요인에 의한 색의 변화와 박락현상을 피할 수 없다. 특히 안료 표면에 발생하는 미세한 균열과 탈색 현상의 시작은 곧바로 유물 전체의 안정성이 현저히 급감하는 것으로서, 각별한 조치가 필요하다. 따라서 이 연구는 가평 현등사 수월관음도(경기도무형문화재 제198호)의 보존처리에 관한 것이며 유물 손상 부위를 보존처리하고 안정화시키기 위해 배접과 색맞춤을 실시하고, 안료의 과학적 분석을 수행하였다. XRF, 영상 현미경, FT-IR(자외선 분광 분석법)를 통한 비파괴 분석을 실시하여 유물에 사용한 한지의 재질과 안료의 성분 및 그 특성에 대해 조사하였다. 그 결과 현등사 수월관음도의 한지에서는 우리나라 전통 한지와 일치하는 FT-IR 스펙트럼이 검출되었고, 백색 안료위에 엷은 층을 이루고 있는 흑색 안료는 XRF와 FT-IR로 확인되지 않는 먹이나 그을음 등의 탄소화합물로 추정할 수 있었다. 또한 백색 안료는 Pb와 탄산염을 포함하는 연백($PbCO_3{\cdot}Pb(OH)_2$)이며, 현미경 관찰을 통해 청색 안료의 결정 상태를 확인한 결과 크고 작은 입자 분포를 보였다. XRF 분석 값은 Cu와 Pb 모두 높게 검출된 것으로 보아 청색의 경우 석청과 연백이 혼합되어 사용된 것을 알 수 있었다.
기존의 노화도 측정법은 분석시간이 오래 걸리고 노동력이 많이 드는 단점이 있어 이를 개선하기 위해 신속 간편하고 비파괴적인 근적외선 분광분석법(NIR)을 노화도측정에 적용하였다. 밥을 $4^{\circ}C$에서 저장하면서 6시간 간격으로 시료를 채취한 후 동결 건조하여 분말화 한 것을 시료로 하여, 각기 다른 노화($0.0%{\sim}47.1%$)를 나타내는 시료들의 노화도를 NIR을 이용하여 추정하였다. 표준분석법으로는 기존의 분석방법인 glucoamylase를 이용한 효소적 방법에 의해 호화도를 측정하여 이로부터 노화도를 산출하였다. 일정 수분함량인 각 시료의 2차 미분 스펙트럼으로 부터 노화에 의한 흡수(吸收)띠의 변이는 1360, 1434, 1528, 1700, 1780, 1928. 2100, 2284, 2320 nm 영역에서 관찰되었다. 수분함량 5% 이하의 분말시료 32개를 사용하여 이의 2차 미분 스펙트럼으로 부터 노화도를 추정하기 위한 검량식을 구하였으며, 이때 상관계수는 0.9753, SEC는 3.64% 및 SEP는 3.91%를 나타내어 노화도측정을 위한 NIR의 적용 가능성을 보여주었다. 각기 다른 수분함량을 갖는 시료의 노화도 측정에 이 검량식을 적용할 경우 측정시료의 수분함량이 7.0%, 11.4%로 증가함에 따라 SEP와 bias가 증가하고 상관계수가 낮아져 NIR에 의한 노화도의 측정시에는 검량식의 작성에 사용된 5% 이하의 수분함량의 시료를 사용하여야 할 것으로 사료된다.
충주 호암동유적 및 부여 청송리유적 출토 청동기 33점의 분석을 통해 초기철기시대 청동기의 제작기술과 납의 산지를 연구하였다. 휴대용X선형광분석기를 이용한 비파괴 성분분석 결과 출토된 청동기 33점은 인위적으로 납을 첨가한 구리(Cu), 주석(Sn), 납(Pb)의 3원계 합금으로 판단된다. 4점의 청동기(동경 2점, 동검 1점, 동모 1점)의 전자탐침미소분석기를 이용한 성분분석 결과 충주 및 부여 출토 동경은 30%의 주석(Sn)과 10% 미만의 납이 포함된 고주석청동기로 확인되었으며 동모와 동검에서는 20% 내외의 주석과 5%의 납(Pb)이 검출되었다. 미량원소로는 철(Fe), 아연(Zn), 비소(As), 은(Ag), 니켈(Ni), 황(S) 및 코발트(Co)가 검출되었다 청동기 4점은 기능적인 면을 고려하여 합금되었으며 주석함량이 높아 주조 이후 열처리는 하지 않았다. 열이온화질량분석기를 이용한 충주와 부여 출토 청동기의 납동위원소비 분석을 통해 초기철기시대 청동기 33점은 Zone 1을 제외한 한반도 남부 전 지역에 걸쳐 분포함을 확인하였다. 이를 통해 충주와 부여에서 출토된 청동기는 경상도 지역의 납 원료를 사용하지 않고 한반도 내 다양한 산지의 납 원료를 사용했음을 판단하였다. 출토지가 달라 제작기술과 원료산지의 차이점이 존재할 것이라 추정하였으나 분석결과를 통해 이 시기의 청동기의 제작기술은 일반화되어 있었으며, 다양한 곳에서 다양한 산지의 원료를 이용하여 청동기를 제작하였음을 추정하였다.
매립 문화재 위치 추정에 있어서 비파괴검사인 복합지구물리탐사 방법이 최근에 많이 활용되고 있다. 이러한 탐사방법은 건설 현장에서 효율적으로 빠른 시간 내에 매립 문화재 위치를 추정하는데 있어서 가장 합리적인 방법이라 할 수 있다. 본 연구는 과거 매립 문화재가 조성되었을 가능성이 있는 지역을 대상으로 그 분포 영역을 파악하기 위해 자력변화율탐사, 전기비저항탐사, 지하투과레이더탐사 방법을 병행하여 매립 문화재 위치를 추정하였다. 본 연구대상지역에서의 연구성과로는 도면좌표로 X축 방향으로 약 +15m, Y축 방향으로 약 +90m에 위치하고 있으며, 장축으로 북북동방향으로 약 20m, 폭이 약 5m의 형태로 나타났고, 예상 이상대 발달분포의 심도는 약 1.5~3.0m인 것으로 추정되었다. 이와 같은 해석 결과로 향후 매립 문화재 예상 지역 및 발굴작업에 있어서 지구물리탐사 방법을 이용한다면 보다 효율적으로 정확한 측정방법을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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