산성비에 의한 석조문화재의 피해 연구는 주로 탄산염질 암종을 중심으로 진행되어 왔으며, 우리나라 석조문화재의 많은 부분을 차지하는 화강암에 대한 영향 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구는 산성비에 의한 석조문화재의 손상을 밝히려는 연구로서, 시험으로 나타나는 암석의 손상형태와 실제 석조문화재에서 관찰되는 손상형태의 비교를 통해 손상 메커니즘을 규명하는 것과 중장기적으로 산성비에 의해 손상될 수 있는 석조문화재의 손상 정도를 예측하기 위한 예측방법을 확립하는 것을 내용으로 한다. 예측 손상률, 산성비의 특성에 따른 인자별 풍화기여도 및 손상예측항목을 산출함으로써 산성비에 의한 석조문화재의 중장기적인 손상예측방법을 확립하고자 하였다. 산성비에 의한 석조문화재의 손상을 살피기 위하여 경주지역 석조문화재를 연구대상으로 하여 손상상태와 암석의 강도 및 암석의 수용성 이온성분을 분석하였다. 경주지역 강우의 산성도와 이온성분을 측정한 후 이를 바탕으로 pH4.0, pH5.6, pH7.0 산성도의 ...
산성비에 의한 석조문화재의 피해 연구는 주로 탄산염질 암종을 중심으로 진행되어 왔으며, 우리나라 석조문화재의 많은 부분을 차지하는 화강암에 대한 영향 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구는 산성비에 의한 석조문화재의 손상을 밝히려는 연구로서, 시험으로 나타나는 암석의 손상형태와 실제 석조문화재에서 관찰되는 손상형태의 비교를 통해 손상 메커니즘을 규명하는 것과 중장기적으로 산성비에 의해 손상될 수 있는 석조문화재의 손상 정도를 예측하기 위한 예측방법을 확립하는 것을 내용으로 한다. 예측 손상률, 산성비의 특성에 따른 인자별 풍화기여도 및 손상예측항목을 산출함으로써 산성비에 의한 석조문화재의 중장기적인 손상예측방법을 확립하고자 하였다. 산성비에 의한 석조문화재의 손상을 살피기 위하여 경주지역 석조문화재를 연구대상으로 하여 손상상태와 암석의 강도 및 암석의 수용성 이온성분을 분석하였다. 경주지역 강우의 산성도와 이온성분을 측정한 후 이를 바탕으로 pH4.0, pH5.6, pH7.0 산성도의 인공강우를 제작하여 경주지역 석조문화재의 대표적인 구성암석인 경주남산화강암과 응회암 및 그 대조군으로 대리암에 적용하였고, 중장기 거동 특성을 파악하기 위해 경주지역의 온·습도 변화를 적용한 인공풍화가속기에서 시험을 실시하였다. 연구 결과, 산성비에 의한 석조문화재의 손상 메커니즘은 아래와 같음을 밝힐 수 있었다. 인공강우와 인공풍화시험을 진행하는 동안 모든 암석시편의 무게는 감소되었으나, 암석의 종류와 풍화 상태에 따라 감소 경향은 달랐다. 신선한 화강암에서는 강우의 산성도가 강할수록 암석성분의 손실이 크며, 산성비와의 화학적인 반응에 의한 무게손실이 더 크다고 할 수 있다. 풍화된 화강암도 동일한 결과를 보였으나 신선한 암에 비해 산성비에 더 취약함을 보였다. 응회암의 무게 손실은 화강암에 비해 더 크며, 산성비와의 화학적인 반응에 의한 변화가 무게 감소에 월등히 크게 작용하는 것으로 나타났다. 대리암은 산성비와의 반응에서 초기부터 꾸준한 무게 감소를 보였으며, 강우의 산성도가 강할수록, 강우와의 화학적인 반응에 더 큰 영향을 받았다. 산성비와 반응한 대리암의 무게 감소는 규산암질 암석인 응회암에서 보다 적은 결과를 보였다. 경주남산화강암은 신선한 암과 풍화암 모두 중성비에서 보다 산성비에 의한 강도의 저하가 더 컸으며, 응회암은 약산성비에 의해 강도가 더 저하된 결과를 보였다. 대리암은 산성도가 강한 비와의 반응에서 강도감소가 가장 크게 발생하였다. 인공강우에 의해 암석으로부터 이탈된 광물 입자는 주로 사장석, 정장석과 석영이다. 이것으로 산성비에 의해 미립의 바탕질이 우선 용해되고, 그 후 조립 광물입자들이 이탈하는 것을 알 수 있다. 화강암과 응회암 시편의 표면에서 미세한 입자의 이탈 흔적이 관찰되며, 산성비와의 반응에서 더 크게 발생하였다. 신선한 경주남산화강암은 강우와 반응 시 짧은 시간 내에 암석의 수화가 급격하게 발생하다가 더 이상 표면에 수화할 성분이 여유롭지 않고, 또는 더 깊은 곳까지 침투해 들어가는 데 시간이 걸리면 더 이상 수화될 암석의 구성성분이 적어 암석과 반응하여도 강우의 산성도는 변화가 없으며, 이러한 현상이 반복되는 것으로 보인다. 풍화된 경주남산화강암과 반응한 강우의 산성도 변화 주기는 신선한 암에 비해 길다. 이는 산성비 중의 H+과 결합하여 산성비의 산성도를 약화시킬 암석 구성성분이 신선한 암석에 비해 많음을 의미한다. 응회암과 반응한 강우의 산성도 변화 폭은 풍화된 화강암에서보다 더 크다. 이는 응회암의 조직과 구성 광물 성분이 화강암에 비해 미정질 내지 유리질의 바탕질이 많아 강우에 의한 화학적 영향을 더 받았기 때문으로 해석된다. 산성비에 취약한 탄산염질 암석인 대리암은 산성비와 지속적으로 반응하여 모든 산성비를 중성 또는 그 이상의 염기성으로 변화시켰다. 대리암에서 해리되는 Ca2+이 산성비의 H+과 반응하여 나타나는 현상으로 탈이온수와 반응한 후 중성화된 것은 해리된 Ca2+의 영향에서 기인한 것으로 판단된다. 낙하에너지가 고려된 강우가 암석시편과 반응한 후의 산성도 변화는 비낙하 강우에 비해 적었는데 이는 암석과 반응하는 시간에서 기인한 결과로 보인다. 동일한 양의 강우를 암석에 적용시켰을 때 강우가 암석에 머무르는 절대적인 시간이 비낙하 강우가 길며, 이로 인해 강우가 암석과 오랫동안 반응하게 되어 이러한 결과가 나온 것으로 보인다. 경주지역 석조문화재에서 관찰되는 손상형태와 산성비의 영향을 살펴본 바에 따르면, 경주지역 석조문화재의 구성 암석 표면에서는 석영 입자의 용해 현상이 관찰되지 않았다. 일반적으로 석영은 강한 산성을 띠며, 찬 용액인 경우 거의 용해되지 않고 산성도가 약해질수록 용해도가 커진다. 이것으로 볼 때 경주지역 석조문화재 구성 암석의 화학적 풍화를 야기 시킨 물이 산성이라는 것을 알 수 있다. 경주지역 석조문화재의 압축강도는 구성 암석의 종류와 손상정도에 따라서 다르지만 본 연구에서 조사된 석조문화
산성비에 의한 석조문화재의 피해 연구는 주로 탄산염질 암종을 중심으로 진행되어 왔으며, 우리나라 석조문화재의 많은 부분을 차지하는 화강암에 대한 영향 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구는 산성비에 의한 석조문화재의 손상을 밝히려는 연구로서, 시험으로 나타나는 암석의 손상형태와 실제 석조문화재에서 관찰되는 손상형태의 비교를 통해 손상 메커니즘을 규명하는 것과 중장기적으로 산성비에 의해 손상될 수 있는 석조문화재의 손상 정도를 예측하기 위한 예측방법을 확립하는 것을 내용으로 한다. 예측 손상률, 산성비의 특성에 따른 인자별 풍화기여도 및 손상예측항목을 산출함으로써 산성비에 의한 석조문화재의 중장기적인 손상예측방법을 확립하고자 하였다. 산성비에 의한 석조문화재의 손상을 살피기 위하여 경주지역 석조문화재를 연구대상으로 하여 손상상태와 암석의 강도 및 암석의 수용성 이온성분을 분석하였다. 경주지역 강우의 산성도와 이온성분을 측정한 후 이를 바탕으로 pH4.0, pH5.6, pH7.0 산성도의 인공강우를 제작하여 경주지역 석조문화재의 대표적인 구성암석인 경주남산화강암과 응회암 및 그 대조군으로 대리암에 적용하였고, 중장기 거동 특성을 파악하기 위해 경주지역의 온·습도 변화를 적용한 인공풍화가속기에서 시험을 실시하였다. 연구 결과, 산성비에 의한 석조문화재의 손상 메커니즘은 아래와 같음을 밝힐 수 있었다. 인공강우와 인공풍화시험을 진행하는 동안 모든 암석시편의 무게는 감소되었으나, 암석의 종류와 풍화 상태에 따라 감소 경향은 달랐다. 신선한 화강암에서는 강우의 산성도가 강할수록 암석성분의 손실이 크며, 산성비와의 화학적인 반응에 의한 무게손실이 더 크다고 할 수 있다. 풍화된 화강암도 동일한 결과를 보였으나 신선한 암에 비해 산성비에 더 취약함을 보였다. 응회암의 무게 손실은 화강암에 비해 더 크며, 산성비와의 화학적인 반응에 의한 변화가 무게 감소에 월등히 크게 작용하는 것으로 나타났다. 대리암은 산성비와의 반응에서 초기부터 꾸준한 무게 감소를 보였으며, 강우의 산성도가 강할수록, 강우와의 화학적인 반응에 더 큰 영향을 받았다. 산성비와 반응한 대리암의 무게 감소는 규산암질 암석인 응회암에서 보다 적은 결과를 보였다. 경주남산화강암은 신선한 암과 풍화암 모두 중성비에서 보다 산성비에 의한 강도의 저하가 더 컸으며, 응회암은 약산성비에 의해 강도가 더 저하된 결과를 보였다. 대리암은 산성도가 강한 비와의 반응에서 강도감소가 가장 크게 발생하였다. 인공강우에 의해 암석으로부터 이탈된 광물 입자는 주로 사장석, 정장석과 석영이다. 이것으로 산성비에 의해 미립의 바탕질이 우선 용해되고, 그 후 조립 광물입자들이 이탈하는 것을 알 수 있다. 화강암과 응회암 시편의 표면에서 미세한 입자의 이탈 흔적이 관찰되며, 산성비와의 반응에서 더 크게 발생하였다. 신선한 경주남산화강암은 강우와 반응 시 짧은 시간 내에 암석의 수화가 급격하게 발생하다가 더 이상 표면에 수화할 성분이 여유롭지 않고, 또는 더 깊은 곳까지 침투해 들어가는 데 시간이 걸리면 더 이상 수화될 암석의 구성성분이 적어 암석과 반응하여도 강우의 산성도는 변화가 없으며, 이러한 현상이 반복되는 것으로 보인다. 풍화된 경주남산화강암과 반응한 강우의 산성도 변화 주기는 신선한 암에 비해 길다. 이는 산성비 중의 H+과 결합하여 산성비의 산성도를 약화시킬 암석 구성성분이 신선한 암석에 비해 많음을 의미한다. 응회암과 반응한 강우의 산성도 변화 폭은 풍화된 화강암에서보다 더 크다. 이는 응회암의 조직과 구성 광물 성분이 화강암에 비해 미정질 내지 유리질의 바탕질이 많아 강우에 의한 화학적 영향을 더 받았기 때문으로 해석된다. 산성비에 취약한 탄산염질 암석인 대리암은 산성비와 지속적으로 반응하여 모든 산성비를 중성 또는 그 이상의 염기성으로 변화시켰다. 대리암에서 해리되는 Ca2+이 산성비의 H+과 반응하여 나타나는 현상으로 탈이온수와 반응한 후 중성화된 것은 해리된 Ca2+의 영향에서 기인한 것으로 판단된다. 낙하에너지가 고려된 강우가 암석시편과 반응한 후의 산성도 변화는 비낙하 강우에 비해 적었는데 이는 암석과 반응하는 시간에서 기인한 결과로 보인다. 동일한 양의 강우를 암석에 적용시켰을 때 강우가 암석에 머무르는 절대적인 시간이 비낙하 강우가 길며, 이로 인해 강우가 암석과 오랫동안 반응하게 되어 이러한 결과가 나온 것으로 보인다. 경주지역 석조문화재에서 관찰되는 손상형태와 산성비의 영향을 살펴본 바에 따르면, 경주지역 석조문화재의 구성 암석 표면에서는 석영 입자의 용해 현상이 관찰되지 않았다. 일반적으로 석영은 강한 산성을 띠며, 찬 용액인 경우 거의 용해되지 않고 산성도가 약해질수록 용해도가 커진다. 이것으로 볼 때 경주지역 석조문화재 구성 암석의 화학적 풍화를 야기 시킨 물이 산성이라는 것을 알 수 있다. 경주지역 석조문화재의 압축강도는 구성 암석의 종류와 손상정도에 따라서 다르지만 본 연구에서 조사된 석조문화
A study on the deterioration of the stone cultural properties due to acid rain was mainly conducted focusing on the calcareous stone, but studies leading to the influence on the granite which occupy a large portion of nation's stone cultural properties are very rare. This is a study of trying to rev...
A study on the deterioration of the stone cultural properties due to acid rain was mainly conducted focusing on the calcareous stone, but studies leading to the influence on the granite which occupy a large portion of nation's stone cultural properties are very rare. This is a study of trying to reveal the deterioration of stone cultural properties due to acid rain, where deterioration mechanisms will be identified by comparing the deterioration type shown through test with the type of deterioration observed in stone cultural properties, and in the mid to long term, the study intends to establish the prediction method for predicting the degree of deterioration on the stone cultural properties which can be deteriorated by the acid rain. In order to test the deterioration of stone cultural properties due to acid rain, deterioration type, strength and the water soluble ionic composition was analyzed targeting the stone cultural properties in Gyeongju area. After measuring the acidity of rain in Gyeongju area with analyses of ionic compositions, an artificial rain with the acidity of pH4.0, pH5.6 and pH7.0 was produced. The granite and decite which are the most representative stone cultural properties of Gyeongju area were tested with artificial rain. Then in order to identify the mid to long term behavioral characteristics, the test was conducted in the accelerated weathering chamber applied with temperature humidity changes of Gyeongju area. As a result of the study, the deterioration mechanisms of stone cultural properties due to acid rain proceeded as follows. Although the weight of all rock samples were reduced while performing the artificial weathering test and artificial rainfall, the reduction tendency according to the rock type and weathering conditions were different. In the fresh granite, it was found that stronger the level of acidity in rain, the deterioration was greater, with greater loss of weight due to chemical reaction with the acid rain. Weathered granite also showed the same results but it was more vulnerable to the acid rain than the fresh rocks. It was found that the loss of weight for decite was greater than the granite where the changes due to a chemical reaction with the acid rain were significantly greater to the weight reduction. The marble has shown a steady decrease in weight from the start of the reaction with the acid rain, where stronger the acidity of rain, greater the influence on the chemical reactions with the rain. Weight reduction of the marble which reacted to the acid rain has shown a lesser results in the tuff which is a silicious stone. The weathered Gyeongju Namsan granite had a greater decrease of strength due to acid rain than the fresh one, and the decite has shown a greater decrease in strength due to acid rain. For the marble, a decrease in strength was shown most significantly in the reaction with the strong acid rain. Mineral grains separated from the stones due to artificial rain were mainly plagioclase, orthoclase and quartz. Therefore, it can be seen that the matrix of fine grained is first dissolved due to acid rain and the mineral particles of coarse grained were then separated. In the surface of the granite and decite, a microscopic particles leaving the surface was observed which was greater in the reaction with acid rain. For fresh Gyeongju Namsan granite, when reacted with the rain, rapidly generates the hydration of the stone within a short period of time, but when the ingredients to hydrate on the surface is not affordable or when it requires more time to penetrate into the deeper parts, the acidity of the rain which reacts with the stone due to less constituents in the stone for hydration results in no changes. Such phenomenon appears to be repeating. The changes in the cycle of acidity of rain which reacted with the weathered Gyeongju Namsan granite were longer than the fresh stone. This means the rock constituents which weakens the acidity level of the acid rain by combining with the H+ of acid rain is greater than the fresh one. The variation in the changes of acidity level of acid rain which reacted with decite was greater than the weathered granite. This means that the structure and the mineral components of the decite had greater matrix of vitreous or the microcrystalline. The marble as a calcareous rock which is vulnerable to acid rain continuously reacts with acid rain to change all acid rain into a neutral or alkaline type. As a phenomenon shown through the reaction between the Ca2+ with H+ of acid rain which is disassociated in the marble, undergoing neutralization after the reaction with deionized water is determined to be caused from the effects of disassociated Ca2+. The changes in acidity after the reaction between the rain and the rock specimen which have considered the falling energy was smaller than the non falling rain, and this appears to be due to the reaction time with the rock. It is because when applying the equal amount of rainfall on the rock, the absolute time of rain staying on the rock was longer for non falling rain with longer reaction with the rock. By examining the influence of acid rain and the type of damage observed in stone cultural properties of Gyeongju region, a dissolution phenomenon of quartz grain on the surface of the rock which forms the stone cultural properties were not found. In general, quartz has a strong acidity level which is hardly dissolved in cold solution where the solubility becomes greater as the acidity level becomes weaker. Based on these results, it can be seen that the water which contributed to the chemical weathering of stones that form the stone cultural properties of Gyeongju region was acid. Although the compressive strength of stone cultural properties of Gyeongju region differs according to the degree of damage and the type of rock configuration, the estimated compressive strength of stone cultural properties surveyed in this study belongs to extremely w
A study on the deterioration of the stone cultural properties due to acid rain was mainly conducted focusing on the calcareous stone, but studies leading to the influence on the granite which occupy a large portion of nation's stone cultural properties are very rare. This is a study of trying to reveal the deterioration of stone cultural properties due to acid rain, where deterioration mechanisms will be identified by comparing the deterioration type shown through test with the type of deterioration observed in stone cultural properties, and in the mid to long term, the study intends to establish the prediction method for predicting the degree of deterioration on the stone cultural properties which can be deteriorated by the acid rain. In order to test the deterioration of stone cultural properties due to acid rain, deterioration type, strength and the water soluble ionic composition was analyzed targeting the stone cultural properties in Gyeongju area. After measuring the acidity of rain in Gyeongju area with analyses of ionic compositions, an artificial rain with the acidity of pH4.0, pH5.6 and pH7.0 was produced. The granite and decite which are the most representative stone cultural properties of Gyeongju area were tested with artificial rain. Then in order to identify the mid to long term behavioral characteristics, the test was conducted in the accelerated weathering chamber applied with temperature humidity changes of Gyeongju area. As a result of the study, the deterioration mechanisms of stone cultural properties due to acid rain proceeded as follows. Although the weight of all rock samples were reduced while performing the artificial weathering test and artificial rainfall, the reduction tendency according to the rock type and weathering conditions were different. In the fresh granite, it was found that stronger the level of acidity in rain, the deterioration was greater, with greater loss of weight due to chemical reaction with the acid rain. Weathered granite also showed the same results but it was more vulnerable to the acid rain than the fresh rocks. It was found that the loss of weight for decite was greater than the granite where the changes due to a chemical reaction with the acid rain were significantly greater to the weight reduction. The marble has shown a steady decrease in weight from the start of the reaction with the acid rain, where stronger the acidity of rain, greater the influence on the chemical reactions with the rain. Weight reduction of the marble which reacted to the acid rain has shown a lesser results in the tuff which is a silicious stone. The weathered Gyeongju Namsan granite had a greater decrease of strength due to acid rain than the fresh one, and the decite has shown a greater decrease in strength due to acid rain. For the marble, a decrease in strength was shown most significantly in the reaction with the strong acid rain. Mineral grains separated from the stones due to artificial rain were mainly plagioclase, orthoclase and quartz. Therefore, it can be seen that the matrix of fine grained is first dissolved due to acid rain and the mineral particles of coarse grained were then separated. In the surface of the granite and decite, a microscopic particles leaving the surface was observed which was greater in the reaction with acid rain. For fresh Gyeongju Namsan granite, when reacted with the rain, rapidly generates the hydration of the stone within a short period of time, but when the ingredients to hydrate on the surface is not affordable or when it requires more time to penetrate into the deeper parts, the acidity of the rain which reacts with the stone due to less constituents in the stone for hydration results in no changes. Such phenomenon appears to be repeating. The changes in the cycle of acidity of rain which reacted with the weathered Gyeongju Namsan granite were longer than the fresh stone. This means the rock constituents which weakens the acidity level of the acid rain by combining with the H+ of acid rain is greater than the fresh one. The variation in the changes of acidity level of acid rain which reacted with decite was greater than the weathered granite. This means that the structure and the mineral components of the decite had greater matrix of vitreous or the microcrystalline. The marble as a calcareous rock which is vulnerable to acid rain continuously reacts with acid rain to change all acid rain into a neutral or alkaline type. As a phenomenon shown through the reaction between the Ca2+ with H+ of acid rain which is disassociated in the marble, undergoing neutralization after the reaction with deionized water is determined to be caused from the effects of disassociated Ca2+. The changes in acidity after the reaction between the rain and the rock specimen which have considered the falling energy was smaller than the non falling rain, and this appears to be due to the reaction time with the rock. It is because when applying the equal amount of rainfall on the rock, the absolute time of rain staying on the rock was longer for non falling rain with longer reaction with the rock. By examining the influence of acid rain and the type of damage observed in stone cultural properties of Gyeongju region, a dissolution phenomenon of quartz grain on the surface of the rock which forms the stone cultural properties were not found. In general, quartz has a strong acidity level which is hardly dissolved in cold solution where the solubility becomes greater as the acidity level becomes weaker. Based on these results, it can be seen that the water which contributed to the chemical weathering of stones that form the stone cultural properties of Gyeongju region was acid. Although the compressive strength of stone cultural properties of Gyeongju region differs according to the degree of damage and the type of rock configuration, the estimated compressive strength of stone cultural properties surveyed in this study belongs to extremely w
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