• 보존과학회지
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• 제23권
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• pp.1-10
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• 2008

풍화된 석재 조직을 강화시키기 위해 사용되고 있는 점도가 낮은 tetraethoxysilane (TEOS)과 같은 알콕시실란(alkoxysilane)계 강화제는 석재 내부로 쉽게 침투하여, 솔-젤 반응을 통해 석재를 구성하고 있는 실리카와 같은 특성을 가진 망목상 구조인 젤을 형성하여 석재를 강화해 준다. 그러나 석재 내부에서 형성된 젤이 TEOS와 같이 딱딱하고 부서지기 쉬운 젤인 경우 건조 중에 균열이 일어나면서, 약한 석재 조직에서 2차 박리를 유도하는 문제점을 갖고 있다. 용매가 남아있는 젤을 건조시킬 때 발생하는 모세관 힘에 의해 생기는 균열을 방지하기 위한 방법으로 실리카 나노 입자나 polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS)를 첨가해 망목상 구조에 의해 형성된 세공의 크기를 크게 하여 모세관 힘을 작게 하거나, 유연한 세그먼트를 갖고 있는 (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPTMS)를 도입하여, 젤 구조에 유연성을 도입하여 균열을 감소시킨 강화제가 개발되었다. 석재 강화제는 실제 석재를 구성하는 입자들의 표면에 잘 분산하여 솔-젤 반응 통해 입자들을 서로 연결해 주어야 하는 강화제들은 석재 성분들과 상호작용이 있어야 높은 강화효과를 기대할 있다. 본 연구에서는 석재를 구성하는 각 성분들과 강화제와의 상호작용을 거시적 ISO 2409 cross cutting test 방법을 이용한 점착력으로부터 유추하였다. 상업화된 TEOS계 석재 강화제와, 젤이 건조되는 동안 일어난 균열을 막기 위해 개발된 나노입자와 유기계 세그먼트가 첨가된 강화제를 화강암에 처리한 후 점착력을 비교 연구하였다. 나노미터 크기의 실리카나 POSS와 같은 나노입자가 첨가되면 석재와의 점착력이 감소하고, 유기계 세그먼트를 갖는 GPTMS를 첨가할수록 석재와의 점착력이 증가함을 확인하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.540-543
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• 2003

There are many stone monuments which are weathered by natural or artificial factors in Korea. The partly weathering in stone could accelerate the rate of weathering, so it is demanded to keep them from the further weathering. Consolidation is evaluated as one of the efficient treatments which have a good effectiveness in stone monuments. But following the former researches, the effectiveness of consolidation could be different, related to the kinds of stone or consolidants. Therefore, in this study, the change of properties was monitored in the long term for the exact evaluation of the stability of the consolidated stone. It is estimated that the pore structure of consolidated stone was filled by consolidant, according to the measurements of ultrasonic velocity, and the digital image analysis of the sample was shown that the color property of stone surface has varied during the curing.

• 보존과학회지
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• 제21권
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• pp.73-88
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• 2007

석조문화재 강화제로 사용되는 에틸실리케이트 강화제 2종과 살생물제 5종을 순서를 달리하며 반응시켜 보존처리제들간의 상호반응성에 대해 연구하였다. 반응생성물의 조직, 무게와 겔형성시간을 통해 살생물제 단독의 반응성, 강화제와 살생물제의 동시반응성, 증발된 살생물제와 강화제의 반응성과 형성된 겔과 살생물제의 반응이 평가되었다. 시험한 일부 살생물제는 건조 후 염결정을 형성하였으며, 일부 살생물제는 증발시간이 매우 길고, 색을 띠어 살생물제와 반응할 에틸실리케이트 강화제와는 상이한 성질을 보였다. 시험된 강화제와 살생물제 간에는 처리의 전후에 관계없이 상호반응이 일어났다. 에틸실리케이트 강화제와 살생물제를 동시에 반응시켰을 때 살생물제가 함유하고 있는 수분으로 인하여 수분과 강화제와의 반응, 살생물제의 염성분과 강화제와의 반응을 일으킴으로서 살생물제는 겔형성을 저지시키는 결과를 보였다. 건조된 살생물제와 반응시킨 에틸실리케이트는 겔만이 형성된 투명한 층과 살생물제가 섞인 혼합층으로의 분리가 발생하였으며, 서로 다른 수축율 때문에 생성물 내에 남은 균열이 발생되고 결과적으로는 강화제로서의 역할을 하지 못하였다. 형성된 겔과 가스상의 살생물제와의 반응께서는 겔의 조직이나 색의 변화가 관찰되지 않았다.

• 보존과학회지
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• 제27권2호
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• pp.201-209
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• 2011

야외에 놓여 있는 석조 문화재는 시간관 환경에 의한 풍화에 노출되어 있다. 따라서 문화재 석재 자체의 특성을 강화시켜 풍화에 대한 저항력을 높일 수 있는 강화제가 필요하다. 풍화된 석조문화재 보존은 tetraethoxysilane (TEOS)와 같은 알콕시실란계 강화제의 솔-젤 반응을 이용하여 강화시키고 있다. 솔-젤 반응 후 얻어진 젤의 치밀한 망상구조와 건조 시 모세관 힘의 발생으로 균열이 형성되어 2차 훼손 가능성이 높은 상업용 알콕시실란계 강화제를 대체할 유연한 알킬사슬을 가진 TEOS/(3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPTMS)계 강화제에 알킬 기능기를 가진 ethyltriethoxysilane (ETEOS)를 첨가하여 강화제의 표면 소수특성을 향상시킨 강화제를 개발하였다. ETEOS의 양과 가수분해와 축합반응으로 이루어지는 솔-젤 반응 속도를 가수분해의 양을 조절하여 제어하였다. 솔-젤 반응 특성을 무게 변화, FT-IR 등으로 확인하였고, 외부에 노출되어 풍화된 경주 남산근처의 화강암에 처리하여 물 함침량, 표면접촉각, 강화 효과 등을 측정하여 응용가능성을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제25권2호
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• pp.105-115
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• 2012

강화제는 손상된 석조문화재를 보존하기 위해 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 기 개발된 표면 강화제를 화강암, 사암, 대리암에 적용시킨 후 암석 광물학적 특성변화를 연구하기 위하여 개발된 강화제를 화강암, 대리암, 사암에 적용하여 강화제의 효율에 대한 현장평가를 실시하였다. 강화제 현장 적용 대상암석에 대하여 X-선회절분석, 쌍안실체현미경, 편광현미경, 주사전자현미경 관찰 등을 실시하였으며, 본 연구에 사용한 강화제는 개발한 2종 100%1T1G, 3%40nm/97%1T1G이다. 개발 강화제 처리 후 암석 표면변화에 대한 연구 결과에 의한 효과는 화강암의 경우 3%40nm/97%1T1G가 아주 우수하고, 사암의 경우 3%40nm/97%1T1G 약간 우수하며, 대리암의 경우 3%40nm/97%1T1G와 100%1T1G는 유사하다. 강화제 처리 전후의 특성은 각 강화제에 따라 다르며 향후 손상된 석조문화재에 강화제를 처리할 경우 이 연구 결과를 적용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 보존과학연구
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• 통권30호
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• pp.79-91
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• 2009

Stone cultural heritages are mostly situated in field, so they are damaged from mechanical, chemical and biological weathering, and their degree of strength is also weaken. Therefore, the scientific conservation of the stone cultural heritages are necessary in order to the long-term maintenance and safety conservation. In this study, we attempt to estimate on the field application of consolidants which are Wacker OH 100, Remmers KSE 300 and 1T1G according to the quality of the rocks. Based on the ultrasonic velocity, conditions of weathering damage before treatment are mainly ranked completely weathering condition (CW) or partly highly weathering condition (HW). After the first treatment, weathering damage conditions are changed by the high weathering condition (HW). These results shows that the internal pores of stone are filled with consolidant materials, so average ultrasonic velocities increases after treatment. And Remmers KSE 300 which is consolidant material is highest rate of increase of average ultrasonic velocities.

• 보존과학회지
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• 제21권
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• pp.21-32
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• 2007

젤 반응을 통해 약화된 석재 조직에 응집력을 주어 석재를 강화시킬 뿐 아니라, 물의 침투로 인하여 발생될 수 있는 석재의 풍화나 손상을 방지하기 위해 소수성 도입 및 2차 박리를 막기 위해 에폭시 접착제와 상호작용이 있는 기능성 석재강화제를 개발하였다. 또한 상업적으로 사용되고 있는 알콕시실란계 강화제의 특성을 비교 연구하였다. 상업화된 알콕시 실란계 석재 강화제의 기본 물질인 tetraethoxysilane에 발수성 기능을 갖고 있는 methy tri silane, ethyl tri silane 그리고 에폭시기를 갖고 있는 (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane를 도입하여 기능성 석재 강화제를 개발하였다. 사암과 화강암에 처리하였고, 젤 형성 시간, 발수성 및 기공도 변화, FT-IR 분석 및 SEM등을 통해 상업화된 석재 강화제와 비교하여, 응용가능성을 확인하였다.

• 보존과학회지
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• 제28권3호
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• pp.285-296
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• 2012

이 연구에서는 석조문화재의 재질과 풍화 상태에 따른 강화처리 방안을 도출하기 위해 인공적으로 풍화시킨 암석을 이용하여 강화처리의 효과를 평가하였다. 시료는 2종의 화강암(경주 남산, 익산)과 영양 사암 및 정선 대리암을 사용하였으며, 미처리 및 $400^{\circ}C$, $600^{\circ}C$에서 열처리하여 신선암, 중간풍화암, 심한풍화암의 세 등급으로 분류하였다. 3종의 강화제(Wacker OH 100, Remmers KSE 300, 1T1G)를 함침, 모세관 흡수(부분 침적), 분무법으로 적용하고 처리 전후의 중량, 공극률, 초음파속도, 에코팁 경도 및 색도 변화를 비교하였다. 실험 결과, 강화 효과는 암석의 풍화 상태와 처리 방법에 의해 크게 영향을 받으며, 대부분의 조건에서 Wacker OH 100의 효과가 큰 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제29권3호
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• pp.249-259
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• 2013

이 연구에서는 암석용 강화제의 중장기적인 처리 효과를 입증하기 위해 동결-융해 및 염을 이용한 촉진풍화실험을 실시하였다. 시료는 열처리를 실시하여 세 등급으로 분류한 경주 남산화강암과 익산 화강암, 영양 사암 및 정선 대리암을 사용하였다. 강화처리는 3종의 강화제(Wacker OH 100, Remmers KSE 300, 1T1G)를 이용하였으며, 양생 후 500주기의 동결-융해 실험과 황산나트륨 포화 수용액을 이용한 50회의 염풍화 실험을 실시하였다. 동결-융해 실험결과, 균열의 성장에 따른 시료의 파괴가 나타났으며, 강화처리의 효과는 최대 약 200주기까지 유지하는 것으로 나타났다. 염풍화 실험 결과, 시료 표면에서 입자의 탈락이 발생하였으며 간극의 확장으로 인해 서서히 팽창하다가 붕괴되었다. 강화처리 시료는 미처리 시료와 비교하여 풍화에 의한 변화가 적은 것으로 나타났으나, 분무처리를 통해서는 지속적인 효과를 기대할 수 없는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제27권3호
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• pp.277-290
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• 2011

이 연구는 경북 영양 일대 석조문화재의 보존처리방안을 수립하기 위해 구성암석과 풍화특성을 고려한 강화제의 선정 및 효과적인 처리방법을 도출한 것이다. 영양 일대의 석조물들은 대부분 사암과 역질 사암으로 구성되며 표면 입상 분해와 박리박락이 현저하여 보존처리가 시급히 요구되고 있다. 따라서 영양 일대의 대표적인 석조문화재인 현리 삼층석탑의 재질분석과 풍화훼손도 평가를 수행하여 이와 동일한 특성을 갖는 노두 암석을 대상으로 강화처리 실내실험과 현장 적용실험을 실시하였다. 실험 결과, 영양지역 사암에는 Wacker OH 100과 Remmers 300의 강화 효과가 우수한 것으로 나타났다. 특히 현리 삼층석탑과 같이 입상분해가 심하고 풍화도가 높은 문화재는 Remmers 300을 이용하여 3회 이상 도포처리하는 것이 향후 광물입자의 결실을 예방하고 암석의 강도를 증진하는데 효과적일 것으로 판단된다.