Gameunsaji West Stone Pagoda;Filler;Consolidation;Pore;Injection;Materials; 석조문화재의 내부공극은 강화처리만으로 효과를 보기 어렵고 고분자합성수지를 이용한 충전의 경우 재료적 이질감과 높은 강도, 저점도에 따른 유동성 향상으로 내부벽면만 접착, 강화되는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 무기질 바탕의 다양한 충전제를 검색하여 충전효과검증을 통해 감은사지삼층석탑 공극부 충전에 효과적인 충전제를 선정, 보존처리를 실시하였다. 충전실험 결과 부재와 동일하거나 매우 유사한 물성을 지닌 KSE 500 STE + KSE Filler A KSE Filler B 조합을 사용하여 충전하였다. 서탑 전체표면적은 $252.6m^2$이며 이중 내부공극이 발달한 부분은 $17.77m^2$(7.03%)로 내부를 충전($24,885m{\ell}$)하였다.
무기충진제와 가소성 폴리머로 이루어진 스톤페이퍼는 기존 종이의 원료인 펄프를 사용하지 않아 자연보존에 기여하고 생분해성을 가지게 되면 보다 친환경적인 소재로 사용이 가능하다. 현재 대부분의 스톤페이퍼는 가열압출성형법으로 제조하고 있어 작업성을 증진시키기 위해 세라믹 충진제의 양이 제한되어 다양한 물성을 가질 수 없다. 본 연구에서는 이러한 스톤페이퍼 조성을 용제를 사용한 액상으로 제조하게 됨으로써 세라믹 충진제 첨가량에 제한이 적고 생분해성 조절을 위한 첨가제 투입도 용이하였다. 폐패각인 굴껍질을 열처리하여 무기충진제로 사용하였고, 재활용 소재로도 쉽게 구할 수 있는 폴리비닐클로라이드를 유기결합제로 사용하였다. 일반적인 폴리비닐클로라이드용 유기용제를 사용하여 폴리비닐클로라이드를 용해시킨 후 무기충진제와 생분해성을 부여하기 위한 셀룰로스를 혼합하여 시트 형태로 가공하여 용제기반 스톤페이퍼를 제조하여 그 물성에 대해 분석하였다.
석조문화재 균열부분과 표면 마무리를 위한 보존처리는 현재까지 에폭시수지에 다양한 충전제를 혼합하여 사용하게 된다. 장기적 보존을 위해 이와 같은 보존처리는 필요하다. 하지만 보존처리 된 54건에 대한 현장조사와 임상실험 결과 충전제 중 활석이 포함된 경우 표면변색과 균열 등 재 손상이 확인되었다. 현장조사는 수리보고서와 처리 담당자 인터뷰, 현미경조사, 현장에서 수습한 처리 시편의 ICP 분석을 병행하여 활석 사용여부를 확인하였다. 임상실험은 현장조사에서 확인된 활석에 의한 영향평가를 위해 촉진내후성시험 후 색차와 초음파측정을 실시하였으며 그 결과 활석이 포함된 시편에서의 물성저하가 두드러졌다. 따라서 향후 균열부분 보존처리는 활석의 사용은 자제하고 동질 석분만을 충전제로 선택하여 처리할 것을 제안한다.
Because the underwater structures are subjected to the deterioration according to use environment, it is necessary to repair and reinforce when the durable performances are considered in structures. In generally, epoxy mortar is used to repair materials of underwater concrete. It is divided epoxy and filler which is organized cement and sand. Cement can be replaced by stone powder sludge in waste because the grading of stone powder sludge in drying state has similar to that of cement. As result of study, it is possible that stone powder sludge can be applied for replacement materials of cement in epoxy mortar, because the strength is not different when filler in epoxy mortar is alternated stone powder sludge.
본 연구에서는 석분과 하수준설토에 지반물성시험과 토양환경오염 우려기준에 의거한 오염도 측정을 실시하였다. 실험 결과 하수 준설토는 모래가 $70%{\sim}80%$의 비율의 사질계열의 흙으로써 건축 토목공사의 골재재료로써 가치가 크다는 것이 판명되었다. 석분은 세립분의 함량이 큰 관계로 건설재료로 좋은 품질을 보이지는 않았으나 폐광, 석산에서 석재 채취 후 빈 공간 등을 채우는 용도에 적용시킨다면 재활용이 가능한 것으로 나타났다. 유해물질 함유량은 두 시료 모두 토양오염우려기준에 훨씬 못 미치는 수치로서, 재활용시 토양오염에는 거의 영향이 없는 것으로 나타났다.
석조문화재 보존처리제로 사용되는 에폭시수지의 물성변화를 충전제의 함량변화와 인공풍화를 통한 가속화시험으로 연구하였다. 충전제로서 탈크를 첨가한 에폭시수지(L-30) 시편에서 함수율이 감소하였고, 표면접촉각이 증가하여 수분에 대한 저항성이 높았다. 탈크의 첨가량을 일정량 증가시켰을 때 접착 성능에서는 문제가 발생되지 않았으나 에폭시수지 자체의 압축강도는 저하되었다. 탈크 함량에 따른 에폭시수지의 물성변화는 그 주변 환경요소에 각기 다른 경향을 보였다. 온 습도 변화에 의한 인공풍화시험 후 탈크가 첨가된 에폭시수지에서 순수한 에폭시수지에 비해 함수율의 변화가 적었으며, 색차변화가 작았고 표면접촉각이 커진 것으로 확인되었다. 자외선조사에 의한 인공풍화시험에서는 탈크함량이 증가할수록 에폭시의 물성이 악화되는 결과를 보였다. 이는 에폭시수지의 내구성을 향상시키기 위해서 첨가하는 충전제의 함량이 보존처리될 석조물의 주변환경에 따라 다르게 적용되어야 함을 의미한다.
The stone pagoda structure is treated as a discontinuous masonry structure, and the contact surface characteristics between stones is a very important factor in the discontinuum behavior analysis. So, it is necessary to find out material and structural characteristics of stone contact surface to perform the structural analysis for safety evaluation. Accordingly, it is important to analyze the material properties of stone surface and secure the structural characteristics through various contact surface states. Therefore, in this study, various test specimens applying the filler between the surface roughness and the stone in the contact surface treatment technique of the stone pagoda were manufactured, and compression test and shear test were carried out. Also, we analyzed the material and structural characteristics of the stone contact surface through the comparison of experimental results.
Precise scientific-diagnosis for preserving stone cultural properties has been well-advanced, but research on proper methods for conservation, restoration and repair is still in early stage. Accordingly it is quite difficult to establish conservation treatment methods compatible to unique characteristics and environments of each cultural property. We tried to select most compatible conservation materials through thorough assessment of conservation materials in current use. This research is focused on conservation and restoration materials except cleaner, which are used as adhesive, filler, repellent and consolidant. Conservation treatments for stone cultural properties were first tested in 1960's and have been carried out by various methods under relevant organizations and conservation treatment companies since. We investigated present status of conservation materials being used for cultural properties. Based on these data, we will look through types and properties of the conservation materials to figure out existing problems. Among many kinds of resins, the ratio of conservation materials used in cultural properties is very low. Therefore, new conservation materials equipped with proved long-term stability should be developed as soon as possible.
본 연구에서는 슬러지 및 폐타이어 칩(WTC)으로부터 얻은 폐석분을 충전제로 하고 불포화 폴리에스테르 수지(UPE)를 결합재로 하여 고분자 혼성복합재를 제조하였다. 또한 무기 충전제와 매트릭스 사이의 계면 결합뿐만 아니라 매트릭스 내의 충전제의 분산을 향상시키기 위하여 실란[${\gamma}$-methacryloxy propyl trimethoxy silane(${\gamma}$-MPS)]을 이용하여 표면처리를 하였다. 혼성복합재의 구조적 특성과 기계적 물성에 대한 이 무기 재활용 충전제의 함량과 농도의 영향은 Mercury Porosimeter 및 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다.
폐타이어와 폐석분 재활용을 위하여, 불포화 폴리에스터 수지에 폐석분과 폐타이어 분말의 충전량을 변화시켜 폐타이어-폐석분/폴리에스터 혼성 복합재료를 제조하였다. 매트릭스 내에서 충전제의 계면결합력과 분산력을 향상시키기 위하여 실란 커플링제[${\gamma}$-methacryloxy propyl trimethoxy silane(${\gamma}$-MPS)]를 사용하여 표면처리하고 복합재를 제조한 후 구조와 물성을 확인하였다. 실란 커플링제로 충전제를 표면처리한 경우 초기 열분해온도가 상승하고 중량감소율이 감소하였다. 커플링제로 표면처리된 경우 높은 기계적 물성을 얻었으며, 실란 농도 2 wt%에서 매트릭스 및 WTC의 함량에 관계없이 최대값을 나타내었다. 유기 충전제 증가에 따라 복합재의 기공도는 증가하나 표면처리에 의해 감소시킬 수 있으며 유기 충전제의 함량에 따라 기공 크기분포도 변화한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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