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The use of SMA wire dampers to enhance the seismic performance of two historical Islamic minarets

  • El-Attar, Adel;Saleh, Ahmed;El-Habbal, Islam;Zaghw, Abdel Hamid;Osman, Ashraf
    • Smart Structures and Systems
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    • 제4권2호
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    • pp.221-232
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    • 2008
  • This paper represents the final results of a research program sponsored by the European Commission through project WIND-CHIME ($\underline{W}$ide Range Non-$\underline{IN}$trusive $\underline{D}$evices toward $\underline{C}$onservation of $\underline{HI}$storical Monuments in the $\underline{ME}$diterranean Area), in which the possibility of using advanced seismic protection technologies to preserve historical monuments in the Mediterranean area is investigated. In the current research, the dynamic characteristics of two outstanding Mamluk-Style minarets, which similar minarets were reported to experience extensive damage during Dahshur 1992 earthquake, are investigated. The first minaret is the Qusun minaret (1337 A.D, 736 Hijri Date (H.D)) located in El-Suyuti cemetery on the southern side of the Salah El-Din citadel. The minaret is currently separated from the surrounding building and is directly resting on the ground (no vaults underneath). The total height of the minaret is 40.28 meters with a base rectangular shaft of about 5.42 ${\times}$ 5.20 m. The second minaret is the southern minaret of Al-Sultaniya (1340 A.D, 739 H.D). It is located about 30.0 meters from Qusun minaret, and it is now standing alone but it seems that it used to be attached to a huge unidentified structure. The style of the minaret and its size attribute it to the first half of the fourteenth century. The minaret total height is 36.69 meters and has a 4.48 ${\times}$ 4.48 m rectangular base. Field investigations were conducted to obtain: (a) geometrical description of the minarets, (b) material properties of the minarets' stones, and (c) soil conditions at the minarets' location. Ambient vibration tests were performed to determine the modal parameters of the minarets such as natural frequencies and mode shapes. A $1/16^{th}$ scale model of Qusun minaret was constructed at Cairo University Concrete Research Laboratory and tested under free vibration with and without SMA wire dampers. The contribution of SMA wire dampers to the structural damping coefficient was evaluated under different vertical loads and vibration amplitudes. Experimental results were used along with the field investigation data to develop a realistic 3-D finite element model that can be used for seismic risk evaluation of the minarets. Examining the updated finite element models under different seismic excitations indicated the vulnerability of such structures to earthquakes with medium to high a/v ratio. The use of SMA wire dampers was found feasible for reducing the seismic risk for this type of structures.

조선 초 성임의 석가산에 조명된 상징성과 형태적 구현 (Symbolism and Formal Embodiment Lighted in Seokgasan of Seong-im in the Early Joseon)

  • 윤영조;윤영활
    • 한국전통조경학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.159-169
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    • 2012
  • 석가산(石假山)은 고려시대 창안되어 조선시대로 전승, 발달된 한국전통기법으로 산수자연의 풍치를 축경적으로 재현한 한국의 창조적 석정문화(石庭文化)이다. 이 연구는 조선 초 문신인 성임(成任, 1421-1484)의 한양 인왕산 저택에 조영한 석가산을 대상으로 관련 옛 문헌을 근거로 하여 성임이 조영한 석가산의 역사적 의미와 상징성 그리고 형상과 구조를 구현해 내고자 하였다. 연구결과 성임의 석가산에서 다음과 같은 결과를 구명할 수 있었다. 조선 초 성임의 석가산은 고려 중기 만월대 본궐 뜰에 처음 조성한 지변형(池邊形) 석가산의 구조적 형태를 계승하고 있고, 석가산이란 명칭도 성임의 저택 원림에서 처음 '석가산'이라고 명명되고 있다. 그리고 조선 초 성임의 석가산에는 신선사상 등 여러 철리적(哲理的) 함의(含意)가 고려시대보다 더 응축되어 상상의 공간으로 표상되고 있으며, 중국의 여러 명산명호의 모사가 고려조와 유사하게 나타나고 있다. 또한 고려시대 보이지 않던 석가산 조영목적에 정서적인 안정과 치유를 위한 실용성이 나타나고 있다. 성임의 석가산은 고려시대 석가산의 계승적 차원의 역사적 의미와 형상과 구조적 틀을 확인 해 볼 수 있는 조경사적 가치가 높은 기록유적이라고 할 수 있다.

『임원경제지』 「섬용지」와 문화재수리 표준시방서를 통해 본 전통조경공간 설계 시공방법 (A Study on the Design & Construction Method of Traditional Landscape Space through the 『Imwongyeongjeji』 「Seomyongji」 and the 'Standard Specification for Repairing Cultural Heritages')

  • 이정한
    • 한국전통조경학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.1-10
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    • 2019
  • 본 연구는 과거 전통조경공간의 설계 및 시공과 오늘날 이를 유지 계승하기 위한 문화재수리 및 정비 등의 시공방법을 임원경제지 섬용지와 문화재수리 표준시방서를 토대로 서술방식, 전통조경 분야 관련 공정 추출, 시공방법을 상호 비교하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 임원경제지 섬용지와 문화재수리 표준시방서의 서술방식 및 전통조경 분야 관련 공정을 살펴본 결과 임원경제지 섬용지는 생활공간 전반의 시공방법을 집대성한 백과사전서로 구성요소별 시공방법의 사용처, 효과, 장·단점을 서술하고 구체적인 수치를 제시하여 전통조경공간 시공의 제도의 보급을 목적으로 삼았다. 문화재수리 표준시방서는 문화재 수리의 공정 전반을 제시하였으며, 문화재 수리 현장에서 참고할 수 있는 일종의 지침서 역할을 하고 있다. 이중 기초공사, 지붕공사, 조경공사, 담장공사 등이 전통조경분야에 적용될 수 있는 주요 항목으로 도출되었다. 둘째, 전통조경공간 시공방법을 기초공사와 지붕공사, 조경공사, 담장공사 등의 공정으로 구분하여 분석해보면, 기초공사는 지반을 다지는 과정을 반복하는 방식이다. 지붕공사 중 기와지붕 조성은 서까래 위에 산자를 설치하고 기와를 쌓았으며, 초가지붕은 볏짚을 여러 다발로 묶어 차례로 지붕을 덮었다. 석판지붕은 기와 대신 얇고 넓은 돌을 사용하였으며, 너와지붕은 나무판자를, 굴피지붕은 건조시킨 굴피를 여러 겹으로 깔아 조성하였다. 조경공사는 주로 잡석다짐을 통한 포장기법과 여러 단을 조성하고 상부에 석물이나 화초나 관목 등을 식재하는 화계 시공이 주를 이루고 있고 담장공사는 쌓는 재료에 따라 흙을 다져 쌓은 토담, 돌과 진흙을 사용한 돌담, 기와로 무늬를 만든 영롱담, 널판을 벽면으로 사용하는 판장 시공 등이 도출되었다. 셋째, 임원경제지 섬용지와 문화재수리 표준시방서의 시공방법을 비교해보면, 임원경제지 섬용지는 전통공간의 신규 조성을 위한 시공방법의 표준화에 중점을 두고, 문화재수리 표준시방서는 문화재 수리 현장의 다양성을 고려한 전반적인 시공 절차를 제공하여 시공의 범위 설정에 차이가 있다. 또한 과거 전통조경공간은 일상거주공간이었으나 오늘날에는 문화재로 지정된 곳으로서 기 구축된 시설의 유지관리 공정이 이루어지며, 관람환경 조성을 위한 시공방법이 추가되었다. 전통지식의 계승 차원에서 과거의 시공방식은 오늘날 문화재 수리에도 일정 부분 유사한 방법들이 확인되며, 일부 소재나 배합방식, 후대 추가된 시설의 구분, 효율적인 시공방식의 도입 등 전통기술을 재구성한 사례도 확인되었다.

신라왕경 성곽의 현황과 조경학적 차원의 연구방향 (Present Condition of Fortress of Silla Capital and Research Direction on Landscape Architecture)

  • 김형석;심우경;이원호;안계복
    • 한국전통조경학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.1-11
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    • 2015
  • 신라왕경 경주는 그동안 고도의 경관골격으로서 성곽에 대한 가치에 관심이 부족했다. 경주를 포함한 많은 성곽들은 정비하여 야간 경관조명을 설치하거나 산성에 탐방로를 조성하는 것이 그간의 방법이었다. 이에 본 연구는 신라왕경 경주의 경관골격인 성곽에 대해 월성(月城)과 명활성(明活城)을 중심으로 역사적 경관적 가치를 살펴보고 조경학적 차원에서 기여할 수 있는 방안을 찾고자 하였다. 월성과 명활성은 신라시대 왕궁으로 기능하였던바 단순히 외형적 정비만을 통한 복원보다는 성곽 내부에 대한 자세한 조사와 연구가 필요하다. 월성의 경우 전면적인 발굴조사가 시행중에 있지만 산성지구를 대표하는 명활성은 세계유산이라는 명칭에 걸맞지 않은 관리로 인해 그 가치를 상실하고 있다. 이들 유적에 대해 면밀한 조사와 연구가 이루어진다면 왕궁으로 사용될 당시의 흔적을 통해 신라 왕궁의 조경사적 연구에 큰 기여를 하게 될 것으로 보인다. 경주지역 성곽유적에 대한 조경학적 차원의 연구방향으로는 첫째, 그동안 성곽의 형태와 축성방법 등에 치중한 연구에서 벗어나 성곽 내부공간까지 포함할 수 있는 연구가 필요하다. 월성과 명활성의 경우 신라시대 왕궁으로 기능했던바 원지, 누정, 수구시설, 괴석, 조산, 포장, 동선체계, 식재흔적 등에 대한 연구가 가능할 것이다. 이를 위해 비교 대상으로 동시대의 중국, 일본, 고구려의 사례와 비교를 통한 조사와 연구가 필요하다. 둘째, 정원고고학적 방법의 적용은 문헌기록이 빈약한 고대정원 연구에 있어서 객관적인 해석이 가능한 방법이다. 하지만 월성발굴조사에 있어 지금까지의 발굴처럼 고고학 중심의 발굴이 이루어진다면 얻을 수 있는 성과와 정보가 제한 될 것이다. 이러한 문제점에 대한 대안이 정원고고학의 토대를 통한 조경분야의 참여방안이다. 항공사진, 고고학적 조사, 역사적 건물 분석, 지표면 탐사, 발굴기법, 토양 및 화분분석 등을 통한 환경시료 채취, 유적 발견과 분석과 같은 정원고고학의 적용을 통해 월성을 포함한 신라왕경의 조사 및 연구에 활용한다면 조경학 차원의 많은 연구 성과를 이끌어 낼 수 있을 것이다. 이를 위해서는 조경학 전공자들의 고고학적 지식습득과 노력이 뒤따라야 할 것이다. 또한 정원고고학분야의 세계적 권위자를 초청하여 국제학술심포지엄을 통한 국내의 정원고고학에 대한 관심을 환기시킬 필요가 있다. 기타 월성과 경주지역 신라 성곽의 입지 연구, 성곽 내외 공간에 대한 수목 활용 및 처리방안 연구, 월성 해자의 조경학적 연구방향을 제안하였다.

중용(中庸)의 미학으로 살핀 도동서원(道東書院)의 경관짜임 (The Landscape Organization of the Dodong-SeoWon in the Aesthetics of Moderation)

  • 노재현;신병철
    • 한국전통조경학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.44-55
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    • 2012
  • 본 연구는 국내 서원 중 성리학적 사유와 규범에 가장 충일(充溢)하다고 알려진 도동서원을 대상으로 인간 중심의 성리학적 우주관의 핵심인 중용의 조형 미학적 특성이 서원의 경관짜임에 어떻게 투영되고 있는 가를 풀이하고자 하였다. 건축적 완성도와는 다른 관점에서, 도동서원의 경관상을 지배하고 있는 형식미와 내용미를 터잡기 길내기 건물놓기 시선모으기 담두르기 이름붙이기 꾸미기 등 총 7개의 경관짜임 항목을 기준으로 도동서원 조형에 담긴 중용의 미를 탐구한 결과는 다음과 같다. 외형적 짜임의 일부로서 도동서원의 좌향은 자연으로서의 방위를 인간 본위의 방위로서 중화(中和)시킴으로써, 인간과 자연의 일체감을 통한 중용지도(中庸之道)의 경지에 이르고자 하는 경관짜임 의지에서 비롯된 것으로 보인다. 도동서원의 외적 질서와 규범을 규정짓는 핵심적 요소로는 위계성과 좌우대칭을 바탕으로 한 계층성의 원리로 이는 어느 한쪽으로도 치우치지 않는 중용(中庸)의 정신이 관통함으로써 형성된 건물놓기와 길내기의 결합을 통한 경관짜임의 결과이다. 또한 담장두루기로 영역성을 확보하고 수직과 수평적 일체감을 이룸으로써 중용에 이르고자 한 경관짜임 또한 표출되고 있다. 그리고 서원의 중심 강당 마루에서 지각되는 수월루와 환주문의 지붕 중첩, 중정당 기둥에 의한 프레임에 의한 시각틀 형성 등을 통해 시각적 균형성과 개폐성을 유도하는 수법은 성리학적 조영 특유의 관념성을 드러내는 시선모으기의 경관짜임이다. 한편, 내용적 경관짜임의 일부로서 전신(前身)인 쌍계서원의 당호를 따른 관념적 이름붙이기, 성리학적 도(道)의 이동을 상징하는 서원명, 어느 한쪽으로도 치우치지 않는 중정(中正), 오륜에 근거한 거인재와 거의재 등의 건물 당호(堂號) 또한 중용의 미학을 준용한 결과이다. 그리고 중정당의 기단에 표현된 일음일양(一陰一陽) 변화를 나타내는 서화(瑞花)와 오르고 내리는 세호(細虎), 그리고 네 마리의 용으로 이루어진 사물 등은 지나침과 모자람이 없는 음양의 조화를 상징하는 중용의 예술적 표현이다. 이렇듯 도동서원은 좌우대칭과 계층화를 우선으로 한 상징 및 중용의 성리학적 질서와 규범의 정신으로 꽉 짜인 조직(組織)의 산물임이 확인된다. 그러나 도동서원이 엄정한 성리학적 세계관을 구현한 조형의 결과임은 분명하지만, 성리학적적 규범과 예법에만 충실했다면 그 평가는 그리 높지 않을 것이다. 도동서원 모든 영역에 고르게 배치된 해학적이고 독특한 석물과 돌조각 장식은 엄정해질 대로 엄정해진 서원 이미지와 외적 질서를 상쇄(相殺)시켜 '탈 엄정(脫 嚴整)'을 도모하기 위한 장치로써, 이는 또 다른 차원의 경관짜임이자 중용적 표현이라는 것은 매우 역설적이기까지 하다.

라오스 밧푸 주사원의 보존현황과 석재의 초음파 물성 및 구조적 변형특성 (Ultrasonic Properties on Building Stones, Characteristics of Structural Deformation and Conservation States of the Sanctuary in Wat Phou Temple of Champasak, Lao PDR)

  • 이찬희;신효철;한두루
    • 보존과학회지
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    • 제33권6호
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    • pp.399-416
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    • 2017
  • 라오스 '참파삭 문화경관 내 밧푸 사원과 고대주거지' 유적은 2001년 유네스코 세계문화유산으로 등재되었다. 현재 밧푸 주사원의 상부구조는 대부분 붕괴되어 있다. 또한 다양한 손상이 진행되고 있어 과학적이고 체계적인 진단을 통한 보존관리가 필요하다. 주사원은 사암과 벽돌을 주요 부재로 사용했으며, 균열과 탈락, 박리, 이격 등의 물리적 손상과 지의류, 선태류, 초본식물 등의 생물학적 손상이 심하다. 주사원의 석재를 대상으로 초음파 속도를 측정하여 물성을 평가한 결과, 주사원 동측면 사암의 풍화도지수는 0.10~0.74(평균 0.36)로 산출되어 중간풍화단계(MW)를 나타냈다. 남측면과 북측면은 평균 0.30와 0.32의 풍화도지수를 보여 상대적으로 높은 물성을 보였다. 주사원 기단의 경사도 분석결과, 남측면 4번 지점이 $5^{\circ}W$의 경사를 나타내 가장 큰 기울기를 보였으며, 이는 지반의 불안정에서 기인한 것으로 판단된다. 또한 상대적 수준측량 및 과거 측량도면을 검토할 때 주사원은 평지가 아닌 일정한 경사를 가진 지반에 자리한 것을 확인하였다. 남측면의 지반이 북측면에 비해 $1.51^{\circ}$ 더 기울어져 있는 것으로 보아 구조안정성에 영향을 미칠 것으로 보인다. 이격거리 분석 결과, 남측면 부재의 주요 이격은 평균 159.5 mm로 가장 큰 범위를 보이며, 상부로 올라갈수록 폭이 증가하여 가장 넓은 곳은 평균 328.3 mm를 나타냈다. 이와 같은 이격은 하부 지반의 부등침하에 따라 발생한 것으로 판단된다. 밧푸 주사원은 부분적으로 붕괴와 물리적 손상이 진행되어 건물의 구조안정성에 대한 지속적인 보존관리가 필요한 상태이다.

익산 제 1 공단 토양의 중금속 함량 분포 조사 (Distribution of Heavy metals in Soil at Iksan 1st Industrial Complex Area)

  • 김성조;백승화;문광현;장광호;김수진
    • 한국환경농학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.48-53
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    • 1998
  • 1975년부터 산업활동이 시작된 익산 제1공단내 토양 중에 중금속함량을 비오염지 자연토양 중의 이들 함량과 비교하고 산업활동의 종류에 따른 토양 중 중금속 함량 변화와의 관계를 구명하기 위하여 주로 표층토를 중심으로 $0{\sim}3$$3{\sim}6cm$ 토양층에 있는 Cd, Cu, Ni, Pb 및 Zn의 함량을 조사 분석한 결과는 다음과 같다. 공단 내 토양 중 중금속별 함량변화는 Cd와 Cu는 시료의 $16{\sim}25%$, Pb와 Zn은 93% 이상이 비오염지 자연토양 중 이들 중금속함량 평균치 이상의 토양 중 축적현상을 보였고, Ni함량은 산업활동에 의한 토양 중 변화를 인정할 수 없었다. Cd의 분포는 $0{\sim}3cm$ 토양층은 섬유산업지역에서 5ppm이상의 최고치를 나타내었고, 그 다음이 화학약품 및 식품산업지역에서 높은 것으로 나타났다. $3{\sim}6cm$ 토양층에서는 금속가공지역에서 5ppm 이상의 최고치를 보였고, 다음이 섬유산업지역에서 높은 것으로 나타나 토양층위에 따라 Cd의 축적분포가 조금씩 달랐다. Cu함량은 $0{\sim}3cm$의 토양층에서는 전선류를 제조하는 지역에서 400ppm 이상의 최고치를 나타냈으며, $3{\sim}6cm$ 토양층에서는 전기 저항기, 기계제작 및 전선류 제조지역에서 400ppm이상의 토양축적현상을 보였다. Ni은 도금 및 금속가공지역에서 시료채취 토양층과 관계없이 35ppm이상의 함량을 보였고, 그 다음으로 석재 및 반도체 산업지역에서 25ppm이상의 토양 중 함량을 나타냈다. Pb는 화학약품 및 견직물공장에서 시료채취 토층과 관계없이 $400{\sim}1000ppm$이상의 토양 중 함량을 보였다. Zn은 화학약품과 견직물공장지역에서 토양 깊이와 관계없이 1200ppm이상의 가장 높은 함량분포를 보이는 곳도 있었으며, 그 다음이 도금 및 금속가공, 그리고 피혁공장순으로 Zn함량이 많은 것으로 나타났다. 결과적으로 산업활동의 형태 및 종류는 토양 중의 중금속의 종류 및 함량변화의 원인이 되고 있었고 이 지역에서는 Pb 및 Zn 토양중 함량변화가 뚜렷하였다.

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일부 복원 사례를 통해 본 전통정원 보존기법 - 한·중·일 궁궐정원 유적을 중심으로 - (The Traditional Garden Conservation Techniques through Partial Restoration Case - Focusing on the Palace Garden Sites of Korea, China and Japan -)

  • 김동현
    • 한국전통조경학회지
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    • 제38권1호
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    • pp.28-35
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    • 2020
  • 본 연구는 전통정원 유적의 복원 사례를 살펴보고자, 한·중·일 궁궐정원유적을 대상으로 기단복원, 개별 정원요소 복원으로 구분하여 살펴보고, 이를 통해 각 보존기법별 고려되어야 할 특징들을 도출한 결과는 다음과 같다. 첫째, 기단복원이 이루어진 정원유적들을 살펴본 결과, 북해공원의 만불루 경구는 관련 문헌과 비교분석을 바탕으로 기단부와 주춧돌만을 복원하였다. 부여 관북리 유적은 발굴이 완료된 지역 중 연못과 수로, 대형건물 터에 남아있는 기단과 흙다짐 기초만을 복원하였다. 평성궁의 제2대극전은 건물지와 기단을 복원하고 주변에 제2태극전의 영역을 알 수 있도록 장대나 말뚝을 설치하였다. 둘째, 개별요소의 복원이 이루어진 경주 동궁과 월지는 초기 발굴조사를 통해 확인된 연못 정원유구와 사료들을 토대로 전통정원 유적을 선제적으로 복원하였다. 원명원의 황화진은 서양동판화와 관련 기록들을 토대로 복원하였으나 복원 이후 추가로 발견된 자료를 통해 현재의 모습과 다르게 복원한 점을 확인하였다. 평성궁 동원 정원은 기존 유구들을 복토하고 그 위에 건물들을 복원하였으며, 경석과 수로 등 대표적 정원 요소들을 보존처리하여 노출시키는 방법을 사용하였다. 셋째, 기단복원은 전통정원 유적의 현재 상태 또는 발굴조사를 통해 기단부가 확인된 경우로 입면 구성방식이나 규모 등이 확인된 기단부를 우선 복원하여 영역성을 확보하는 것이 중요하다. 일부복원은 전통정원 유적 내 일부 건물이나 시설물 등 개별 요소들에 대해 문헌 고증을 통한 복원이 가능한 대상들을 한정하여 복원하는 방법으로 면밀한 문헌 고증이 요구된다.

백제 노자공이 조성한 수미산에 대한 연구 - 일본 석신유적에서 발굴된 수미산석을 중심으로 - (Research on Shumi-sen, Built by Baekjae Nohjagong - Excavation of Japanese Stone God Ruins, Centered on Mt. Sumeru Stone -)

  • 이규완
    • 한국조경학회지
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    • 제38권5호
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    • pp.113-121
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    • 2010
  • 노자공이 일본 아스카시대 궁원 남정을 만들었다는 수미산은 인도의 우주관에서는 성산(聖山:Sumeru),중국의 불교적 세계관에서는 묘고산(妙高山)의 형태를 상징화한 것으로 이해되며, 풍륜-수륜-금륜-지륜을 각각 4개의 돌조각에 조각한 조립형 석조물로 추정된다. 노자공의 수미산기록 외에, 일본서기 수미산 등장 4차례의 기록은 수미산이 옥외에 설치된 정원의 구성요소이자 주요 경물로서의 역할을 하였음을 시사하고 있다. 특히, 일본서기 기록의 문구와 그 표현으로 보아 수미산을 중심으로 경물들을 조합하여 활용한 것으로 판단되며, 모두 향연을 위한 특별한 행사시 활용되었던 것으로 보인다. 석신유적에서 발굴된 수미산석이 노자공이 오교와 더불어 만든 수미산인지는 현재 확인할 수 없으나, 이후 궁원의 정원시설물로 되풀이되어 조성된 '수미산형의 석조물'은 노자공이 황궁 남정에 조성한 수미산과 동일한 것이거나, 최소한 노자공이 만든 수미산을 원형으로 그 이후 재차 제작된 것으로 추정되며, 수미산을 기본으로 돌과 연못을 함께 이용하며 원지를 조성했을 것으로 추정된다. 따라서, 노자공이 오교와 함께 만들었다는 수미산은 불교의 수미산의 형상을 최대한 구상화한 형태인 동시에 축경수석이었다고 추정된다. 그리고 수미산의 외형과 기능을 수미산석으로 미루어 추정할 때, 수미산 표면의 문양은 백제시대에 제작된 백제금동대향로나 산수산경문전 그리고 활석제불보살병립상 후면의 문양에서 표현되고 있는 여러 겹으로 겹친 산악 문양 등의 도상과 매우 흡사하였을 것으로 판단된다. 또한, 수미산석의 형태 및 구조를 고려할 때 수미산석 분수시설에 적용된 원리는 수위 차에 따른 압력을 이용하는 사이펀(siphon)의 원리를 적용하여 물을 이동 분출한 것으로 보이며, 향연 등을 목적으로 한 실용수석 차원에서 만들어진 것으로 추정된다.

토제 거푸집 무쇠솥 주조와 불미기술 연구 (A Study of Iron Pot Casting and Bellows Technology)

  • 윤용현;도정만;정영상
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제53권2호
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    • pp.4-23
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    • 2020
  • 이 연구는 우리나라 철 주조기술의 다양성과 기술 체계를 규명하기 위한 목적으로 진행되었으며, 이를 위해 고문헌 조사 및 유물 분석, 제작 도구와 제작 기술에 대한 현지 조사 그리고 주조와 거푸집에 사용된 재료의 과학 분석 등을 실시하였다. 불미기술은 송풍구인 풀무를 이용하여 주철을 녹인 뒤 그 쇳물을 토제 거푸집에 부어 주물을 완성하는 철 주조기술로 현재 유일하게 제주도에서만 전승되고 있는데, 모래 거푸집을 사용하는 육지와 비교해 토제 거푸집을 사용하고 있다는 것이 큰 차이점이라 할 수 있다. 무쇠솥 주조기술에는 석비레, 모래, 점토 등을 섞어 만든 모래 거푸집을 이용한 주물사주조법(鑄物砂鑄造法)과 점토에 볏짚과 갈대 등을 섞어 만든 토제 거푸집을 이용한 도토주조법(陶土鑄造法)이 사용되고 있다. 주물사주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 속심 제작, 쇳물 작업, 거푸집에 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 5단계의 작업공정을 거치며, 도토주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 거푸집 굽기, 질먹 입히기, 쇳물 작업, 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 크게 6단계의 작업 공정으로 이루어진다. 두 주조법은 거푸집의 재료, 거푸집을 불에 굽고 질먹을 입히는 제작 공정에서 차이를 보인다. 이번에 연구한 불미기술은 토제 거푸집 무쇠솥 주조로 진흙 채취 및 반죽, 거푸집 제작, 초벌 굽기, 화적모살 및 질먹 바르기, 건조 및 비얄질, 거푸집 합장, 둑(용광로)제작, 재벌 굽기, 제련, 쇳물 붓기, 주물 다듬기 등 단계별 주조 공정에 사용된 재료 및 도구 분석과 제작 기술에 담겨진 과학 기술 원리를 규명하여 우리 고유 철 주조기술의 기술 체계를 밝혀 보았다. 그리고 무쇠솥 도토주조를 위해 이용한 재료와 완성품을 과학 분석한 결과, 거푸집은 주성분이 SiO2, Al2O3, Fe2O3으로 이루어진 진흙과 모래이고, 이형재는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O가 함유된 흑연이며, 완성된 무쇠솥의 미세 조직은 시멘타이트(Fe3C)와 펄라이트(페라이트와 시멘타이트의 층상 구조)로 이루어진 백주철 조직임을 확인하였다.