• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권1호
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• pp.80-97
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• 2023

본 연구에서는 조선시대 후기부터 현재까지 보존된 경복궁, 창덕궁 그리고 칠궁 내 일부 전각의 도배지를 채취하여 조선 왕실에서 도배지로 사용한 종이의 종류와 특징을 파악하고자 하였다. 이에 첫 번째로, 고문헌 조사를 바탕으로 왕실에서 사용된 도배지 기록을 통해 왕실에서의 도배 특성을 확인하였다. 두 번째로, 건립 시기가 비교적 분명한 전각을 대상으로 현장 조사를 실시하여 시료확보 후 초배지 분석을 실시하였다. 따라서 왕실 도배지로 활용된 한지의 주원료를 확인하였으며, 청색 장식지 분석을 통해 격식을 갖춰야 하는 공간에 사용된 청색 발색물질(염료·안료)의 종류를 파악하였다. 분석을 통해 확인한 결과를 토대로 조선시대 궁궐 도배지와 관련한 고문헌 기록과 대조함으로써 문헌의 기록과 현존 도배지 실물을 확인하고, 향후 궁궐 도배지의 보수 시 문화재 복원의 기초자료를 제공하고자 하였다. 17~20세기 영건의궤류 36건 등에 기록된 도배 관련 내용을 추출하여 시기별 도배지 종류 변화, 사용처에 따른 도배지 종류 등의 내용을 검토한 결과, 의궤 제작용 한지와 도배용 한지의 명칭이 다르지 않아 조선시대에는 문서지와 도배지를 구분하지 않고 사용했음을 알 수 있었다. 또한 시대별 도배지의 종류는 차이가 있지만 백지, 후백지, 저주지, 초주지, 각장이 도배의 기저를 이루는 것은 조선 말기까지 지속된 것이 확인된다. 궁궐 벽체와 직접 붙어있던 면의 초배지를 대상으로 섬유의 형태학적 특성 및 정색 반응(KS M ISO 9184-4: 그라프 "C" 염색 시험)을 통해 섬유 식별을 실시한 결과, 왕실에서 도배지로 활용된 한지의 주원료를 확인하였으며 전각의 건립 시기에 따라 당시 한지를 제작하는 데 사용한 지료의 원재료를 파악하였다. 또한 청색 장식지의 발색원료를 광학현미경, 자외-가시광 분광분석(UV-Vis), X선 회절분석(XRD)을 통해 분석한 결과 격식을 갖춰야 하는 공간에 사용된 청색 장식지의 염료 및 안료의 종류를 파악하였으며 청색을 내기 위한 원료로서 쪽, 청금석, 코발트블루 등이 사용된 것이 확인되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권2호
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• pp.181-191
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• 2024

석회석은 시멘트의 주원료로써 90% 이상을 사용하고 있으며, 고온 소성 과정에서 및 석회석의 탈탄산 반응으로 많은 양의 CO₂를 배출한다. 이에 석회석 사용량 저감을 위해 원료를 대체할 수 있는 부산물에 관한 연구들이 진행 중이다. 또한 광물 탄산화는 기체인 CO₂를 탄산염 광물로 전환하는 기술로 산업시설에서 배출되는 CO₂를 포집하여 광물로 저장 및 자원화할 수 있다. 한편, 건설폐기물은 계속적으로 증가하는 추세로, 폐콘크리트는 많은 부분을 차지하고 있다. 폐콘크리트는 파쇄 및 분쇄를 통해 순환골재로써 활용되고 있으나 이때 발생하는 폐콘크리트 미분말은 유효하게 재이용 되지 못하고 대부분 폐기 또는 매립되는 실정이다. 이에 본 연구에서는 폐콘크리트를 석회석 대체재로써 활용하여 광물 탄산화 기술을 적용할 수 있는 이산화탄소 반응경화 시멘트 제조 가능성을 확인하고자 한다. 폐콘크리트 미분말 치환율 및 이산화탄소 반응 경화 시멘트의 주요 광물이 생성되는 조건인 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에 따른 광물 분석 결과, 폐콘크리트 미분말 치환율과 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비가 높을수록 주요 광물인 Pseudowollastonite와 Rankinite 생성량이 증가하였다. 또한 세 가지 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비에서 공통적으로 폐콘크리트 미분말을 50% 치환한 경우 Gehlenite가 생성되었으며, 생성량 또한 유사하였다. 이는 콘크리트 미분말에 함유하고 있는 Al₂O₃ 성분이 CaO와 SiO₂와 반응하여 Gehlenite가 합성된 것으로 판단된다. Gehlenite의 경우 Pseudowollastonite와 Rankinite와 같이 광물 탄산화를 통해 탄산염 광물인 CaCO₃를 생성하는 산화물로써 이는 Al₂O₃가 함유된 산업부산물을 원료로 사용하는 경우 이산화탄소 반응경화 시멘트의 광물로써 활용이 가능할 것으로 기대한다.

• 대한화학회지
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• 제37권2호
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• pp.191-198
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• 1993

$Cd^{2+}$ 이온으로 이온 교환된 제올라이트 A를 $750^{\circ}C$에서 $2{\times}10^{-6}$ torr의 진공하에서 탈수한 구조(a = 12.204(1) $\AA$)와 이 결정에 $250^{\circ}C$에서 12시간도안 약 0.1 torr의 Cs 증기로 반응시킨 구조 (12.279(1) $\AA$)를 $21^{\circ}C$에서 입방공간군 Pm3m를 사용하여 단결정 X-선 회절법으로 해석하고 정밀화하였다. 탈수한 $Cd_{6-}A$의 구조는 Full-matrix 최소자승법 정밀화 계산에서 I > $3{\sigma}(I)$인 151개의 독립반사를 사용하여 최종 오차인자를 $R_1=$ 0.081, $R_2=$ 0.091까지 정밀화 계산하였고, 이 결정을 세슘 증기로 반응시킨 구조는 82개의 독립반사를 사용하여 $R_1=$ 0.095 and $R_2=$ 0.089까지 각각 정밀화시켰다. 탈수한 $Cd_{6-}A$의 구조에서는 단위세포당 6개의 $Cd^{2+}$ 이온은 O(3)의 (111) 평면에서 소다라이트 동공쪽으로 약 $0.460\AA$ 들어간 자리에 위치하였다(Cd-O(3) = 2.18(2) $\AA$ and O(3)-Cd-O(3) = $115.7(4)^{\circ}$ 또 약 0.1 torr의 Cs 증기를 써서 $250^{\circ}C$에서 반응시킨 결정에서는 탈수한 $Cd_{6-}A$의 6개의 $Cd^{2+}$ 이온은 모두 Cs 증기에 의해 환원되고 세슘은 4개의 다른 결정학적 자리에 위치하였다. 3개의 $Cs^+$ 이온은 $D_{4h}$의 대칭을 가지고 8-링의 중심에 위치하였다. 단위세포당 약 9개의 $Cs^+$ 이온은 3회 회전축상에 위치하였다. 그 중 약 7개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공내의 3회 회전축상의 6-링에 위치하고 2개의 $Cs^+$ 이온은 소다라이트 동공내에 존재한다. 0.5개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공의 4-링과 마주보는 위치에 위치한다. 이 구조에서 제올라이트 골조의 음하전을 상쇄시키는데 필요한 단위세포당 12개의 $Cs^+$ 이온보다 많은 약 12.5개의 Cs 종이 존재한다. 즉 $Cs^0$가 흡착되었음을 알 수 있다. 또 관측한 점유수에서 두 종류의 단위 세포 배열 즉 $Cs_{12}-A$와 $Cs_{13}-A$가 존재함을 알 수 있다. 단위세포의 약 50%는 2개의 $Cs^+$ 이온이 소다라이트 동공내에서 6-링 가까이에 존재하고 6개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공내에서 6-링 가까이에 위치한다. 1개의 $Cs^+$ 이온은 큰 동공내에서 4-링과 마주보는 위치에 있다. 단위세포의 나머지 50%는 소다라이트 동공내에 2개의 Cs종이 위치하고 큰 동공내에 있는 8개의 $Cs^+$ 이온 중 2개의 $Cs^+$ 이온과 결합하여 선형의 $(Cs_4)^{3+}$ 클라스터를 형성하고 있다. 이 클라스터는 3회 회전축상에 놓여있고 소다라이트 동공 중심을 지나가고 있다. 모든 단위세포는 3개의 $Cs^+$ 이온이 D4h의 대칭을 가지고 8-링 중심에 위치하고 있다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제37권sup2호
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• pp.427-445
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• 2007

임플란트와 골 사이의 결합력을 증가시키기 위하여 타이타늄 표면에 변화를 주기위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 타이타늄의 표면 구조나 미세 지지도의 변화가 임플란트에 대한 세포의 반응에 영향을 미치며, 골아 유사세포는 표면 조도가 높은 타이타늄 표면에 더 잘 부착하며, 세포외 기질의 합성과 광물화 결정이 더 잘 일어난다고 알려져 있다. 그러나 대부분의 연구들은 마이크로 단위의 미세 지지도에 대한 연구들이고 나노 단위의 미세 지지도에 대한 연구들은 미미하다. 이에 본 연구에서는 ROS 17/2.8 cell line을 이용하여 기계적 처리만한 군을 대조군으로 하여 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면과 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면에 대한 골아 유사세포의 세포 부착양상, 증식 그리고 골아 유사세포의 표식인자 발현양상 등을 상호 비교하여 골아 유사세포에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다. SEM을 이용한 미세 지지도 관찰에서 알칼리 처리군에서는 약 200mm의 초미세 다공성의 양상을 나타내었고, blasting 처리한 군에서는 $10\;{\mu}m$ 이하의 움푹 파인 양상을 보였다. 표면조도 측정에 있어서는 blasting 처리한 군에서 기계적 처리와 알칼리 처리된 군보다 더 높은 표면 조도를 보였으며 이는 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다 (p<0.01). 표면결정성 분석에서는 알칼리처리 군에서 anatase와 rutile결정형이 보였으나, blasting 처리한 군과 기계적 처리 군에서는 관찰되지 않았다. 골아 유사세포 1시간 배양 후의 전자현미경 관찰에서 모든 군의 세포는 부착 및 전개 과정을 보였고, 3시간 배양에서는 모든 군의 세포가 더 많이 전개되었으나, blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 세포가 다소 더 불규칙한 형태를 나타내었다. 24시간 배양에서는 모든 군의 세포에서 완전히 전개가 일어난 양상을 보였다. 1, 4, 7일간 세포배양 후 세포활성을 평가하기 위한 MTT assay에서는 모든 군에서 시간이 증가함에 따라 세포수가 증가하였으며, 1일째에 blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 기계적 처리 군에 비해 세포활성도가 통계학적으로 유의한 증가를 보였다(p<0.01). 골아 유사세포 표식인자인 osteopontin, alkaline phosphatase, ${\alpha}\;1(1)$ collagen의 유전자 발현양상을 관찰해 본 결과, osteopontin, alkaline phosphatase, ${\alpha}\;1(1)$ collagen의 유전자 발현양상이 세 군 모두에서 유의한 차이는 관찰할 수 없었으나, blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 기계적 처리 군에 비해 유전자 발현양상이 다소 증가하는 경향을 보였다. 결론적으로 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면과 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면이 기계적 처리 군에 비해 골아 유사세포의 기능을 촉진시키나, 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면은 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면이 골아 유사세포의 기능에 미치는 영향을 압도하지는 않는 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제25권3호
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• pp.202-212
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• 1992

화강암(花崗岩), 화강편마암(花崗片麻岩), 석회암(石灰岩), 혈암(頁岩), 현무암등(玄武岩等) 우리나라의 주요(主要) 모암(母岩)에서 발달(發達)된 토양(土壤)을 대상(對象)으로 점토광물(粘土鑛物)의 생성과정(生成過程)을 구명(究明)하기 위하여 모암(母岩)의 조암광물(造岩鑛物)과 토양(土壤)으로 부터 분리(分離)한 모래와 미사(微砂)의 1차광물(次鑛物) 분포(分布)와 광물학적(鑛物學的) 특성변화(特性變化)를 보고(報告)한 바 있다. 본보(本報)에서는 점토(粘土)에 대한 화학조성(化學組成), 광물(鑛物)의 분리동정(分離同定) 및 특성변화(特性變化)를 기(旣) 보고(報告)된 성적(成績)과 관련(關聯)시켜 고찰(考察)함으로써 각 토양점토광물(土壤粘土鑛物)의 풍화생성과정(風化生成過程)을 모암(母岩)의 조암광물(造岩鑛物)로 부터 종합적(綜合的)으로 구명(究明)코자 하였으며, 아울러 점토광물(粘土鑛物)의 정량화(定量化)를 시도(試圖)하였던 바 그 결과를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 점토(粘土)의 양(陽)이온치환용량(置換容量)은 vermiculite, chlorite 또는 illite 함량(含量)이 많을 수록 크며, vermiculite 함량(含量)이 많은 점토(粘土)라도 수산화물(水酸化物)의 층간침입(層間侵入) 정도(程度)가 크면 양(陽)이온치환용량(置換容量)은 적어지는 경향(傾向)이었다. 2. 화강암(花崗岩)과 화강편마암(花崗片摩岩)의 장석류(長石類)는 kaolin광물(鑛物)로 대부분 풍화(風化)되었고, 이밖의 운모광물(雲母鑛物), 연이석(緣泥石), 각섬석(角閃石), 휘석(輝石)으로 부터 생성(生成)된 illite, chlorite, vermiculite는 풍화중간(風化中間)에 illite/vermiculite와 illite/chlorite, 그리고 chlorite/vermiculite의 혼층단계(混層段階)를 거치게 되고 최종적(最終的)으로 kaolin광물(鑛物)로 풍화(風化)되는 것으로 판단(判斷)되며 vermiculite에 수산화물질(水酸化物質)의 층간침입정도(層間侵入程度)는 표토(表土)로 갈수록 증대(增大)되는 경향(傾向)이었다. 3. 석회암(石灰岩) 토양(土壤)의 점토(粘土)에는 smectite가 상당량(相當量) 함유(含有)되었으며, 이는 Mg농도(濃度)가 높은 토양용액(土壤溶液)으로 부터 직접(直接) 침전(沈澱)되어 생성(生成)되었거나, 운모(雲母) 또는 chlorite에서 유래(由來)된 vermiculite의 변성작용(變成作用)에 의해 생성(生成)되는 것으로 해석(解釋)되었다. 4. 혈암(頁岩) 토양(土壤)의 점토(粘土)에 다량(多量) 존재(存在)하는 illite는 주로 풍화(風化)에 저항성(抵抗性)이 큰 미립자(微粒子)의 함수백운모(含水白雲母)로 유래(由來)되는 것으로 보이며, 토양(土壤)의 발달정도(發達程度)에 따라 함수백운모(含水白雲母)${\rightarrow}$illite/vermiculite 풍화단계(風化段階)(대구통(大邱統))와 풍화(風化)가 더욱 진전(進展)된 함수백운모(含水白雲母)${\rightarrow}$illite/vermiculite${\rightarrow}$vermiculite${\rightarrow}$kaolin의 풍화단계(風化段階)(부여통(扶餘統))로 구분(區分)되었다. 5. 현무암(玄武岩)의 사장석(斜長石)은 주로 kaolin광물(鑛物)로 풍화(風化)되고, 휘석(輝石)은 휘석(輝石)${\rightarrow}$chlorite${\rightarrow}$chlorite/vermiculite${\rightarrow}$kaolin의 과정(過程)을 밟지만 illite와 illite/vermiculite의 존재(存在)로 보아 휘석(輝石)${\rightarrow}$chlorite${\rightarrow}$illite의 풍화과정(風化過程)도 인정(認定)되었다. 6. 열분석(熱分析)(DTA, TG)에 의한 점토광물(粘土鑛物)의 정량결과(定量結果), vermiculite 함량(含量)은 석회암(石灰岩) 장성통(長城統)에서 21.7%로 가장 많았고, 혈암(頁岩)의 부여통(扶餘統)은 9.2%, 대구통(大邱統)은 5.4%로 적었으며, 나머지 토양(土壤)은 8.8%~28.3% 함유(含有)하고 있었다. Kaolin 광물(鑛物)의 함량(含量)은 화강편마암(花崗片麻岩)의 아산통(雅山統)에서 32.7%, 현무암(玄武岩)의 구엄통(舊嚴統)에서 32.0%로 많았고 석회암(石灰岩)의 평안통(平安統) 14.9%, 장성통(長城統) 9.4%로 적었으며, 혈암(頁岩)의 대구통(大邱統)에서 8.9%로 가장 적었다. 이밖의 토양(土壤)에서의 kaolin 함량(含量)은 20.0%~28.6%이었다. Gibbsite함량(含量)은 화강암(花崗岩)의 월정통(月精統)에서 3.9%, 차항통(車項統)에서 2.3%, 화강편마암(花崗片麻岩)의 아산통(雅山統)에서 1.4%, 청산통(靑山統)에서 4.5%, 그리고 현무암(玄武岩)의 장성통(長城統)에서 3.6%이었다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제37권
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• pp.285-307
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• 2004

이 연구에서는 전남 화순군에 위치한 운주사의 석조문화재를 중심으로 암석의 풍화대 형성과 풍화의 진행에 따른 암석학적 특성과 지화학적 특성을 종합 검토하였다. 이 결과를 중심으로 석조물을 이루는 암석의 기계적, 화학적, 광물학적 및 물리적 풍화에 영향을 미치는 풍화요소를 규명하였고, 이들을 정량화하여 석조문화재의 보존방안 강구를 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 이 연구를 위하여 야외 정밀조사 및 총 18개의 시료(화산력 응회암 7점, 화산회 응회암 4점, 화강암류 4점, 화강편마암 3점)에 대한 전암분석과 암석의 특성 및 광물감정을 실시하였다. 또한 각각의 석조물에 대한 훼손현황을 반정량적으로 기재하였다. 운주사 일대의 지질을 이루는 암석은 화산력 응회암이며 대체로 N30-40W의 주향과 10~20NE의 경사를 갖고 있다. 이 화산력 응회암은 운주사를 중심으로 매우 넓게 분포하고 있으며 운주사 경내에 분포하는 석조물은 모두 화산력 응회암으로 조형되어 있다. 현재 운주 사 경내의 석조물들은 대부분 심한 균열의 발달과 함께 구조적 불균형을 이루고 있으며, 생물학적 오염 및 암석의 풍화가 상당히 진행되어 각력이 탈락하고 광물의 입상분해가 발생하는 등 풍화와 훼손양상이 아주 심각하다. 또한 석조물 곳곳의 철편과 시멘트 몰탈은 산화되어 적갈색의 침전물과 회백색의 침전물을 형성하고 있다. 이들 석조물에 대해 육안 훼손정도를 기재한 결과 대부분의 석조물들이 MD(moderate damage)에서 SD(severe damage) 등급의 훼손정도를 보이고 있다. 각 암석의 X선 회절분석 결과, 대부분의 시료들은 석영, 정장석, 사장석, 방해석 및 자철석 등의 광물로 구성되어 있다. 현미경하에서는 석영과 장석류가 심하게 변질되었으며, 타형의 결정형을 보이는 흑운모는 풍화되어 이차 풍화광물인 녹니석으로 변질되어 있다. 또한 응회암 곳곳의 열극대에 적갈색의 철분 침전물이 관찰되는 것으로 보아 암석의 내부까지 풍화가 진행되고 있음을 알 수 있다. 연구지역의 석조물을 이루는 응회암류는 Subalkaline, Peraluminous의 영역에 도시되며, 시료의 $SiO_2$(wt.%) 범위는 화산력 응회암이 70.08~73.69, 화산회 응회암은 70.26~78.42 의 범위를 보이고 있다. 또한 주성분원소에 대한 화학적풍화지수(CIA)와 풍화잠재지수(WPI) 계산치에서 CIA의 범위는 화산력 응회암은 55.05~60.75, 화산회 응회암은 52.10~58.70, 화강암은 49.49~51.06 화강편마암은 53.25~67.14의 범위를 보이며 이들은 편마암류와 응회암류에서 큰 값을 갖는다. WPI는 응회암류와 편마암류의 시료에서 0선 이하에 있거나 0선에 근접되어 도시되는 것으로 보아 상위 CIA에서와 같이, 이들 응회암류와 편마암류가 화학적인 풍화 작용을 쉽게 받고 있음을 시사한다. 암석의 분말시료와 석조물의 피복시료를 채취하여 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 암석의 이차적인 풍화산물인 스멕타이트, 불석군의 점토광물이 관찰된다. 그리고 암석의 생물학적 풍화 요소인 하등식물의 균사류 및 지의류의 모근과 포자가 함께 관찰된다. 이는 암석의 내부까지 생물체가 압력을 가하고 있어 석조물의 기계적 풍화작용을 가중시키고 있으며, 이와 함께 석조물 내에 점토광물화가 상당히 진행된 것으로 판단된다. 암석의 풍화가 상당히 진행되어 비, 바람, 수목, 지반 등 자연환경 의해 훼손이 가속화 되고 있는 상태이다. 이에 대한 방안으로 1차 수목 제거 등 주변 환경정비와 배수로 설치 등 물 침투 방지에 대한 지반환경 조성이 필요하고, 2차 지의류 제거 등 생물학적 처리와 합성수지를 사용한 균열부분 접착복원과 암석 재질을 강하게 하는 경화 및 발수처리를 실시한다. 그리고 풍화의 원인인 바람, 햇빛, 비 등을 차단시킬 수 있고 주변경관과 어울리는 보호시설을 건립하여 보존하는 것이 좋을 것으로 판단된다.