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문제 정의
- 따라서 이 연구에서는 강화제의 효과를 정확히 평가하기 위해 시료를 강화제에 완전히 침적시키는 함침법을 사용하여 강화제의 효과가 최대한 발현될 수 있도록 하였다. 또한 암석 시료를 강화제에 부분적으로 침적하여 모세관 효과를 통해 흡수시키는 모세관 흡수법(부분 침적법)을 사용하여 시료의 물리적 특성을 반영하도록 하였으며, 실제 현장에서의 적용성을 고려하여 분무법을 포함하였다.
- 따라서 이 연구에서는 석조문화재의 재질과 풍화정도에 따라 효과적인 보존처리 방법을 제시하기 위해 인공적으로 암석을 풍화시켜 시료를 제작하였으며, 암석의 종류와 풍화정도, 강화제와 처리방법을 고려한 종합적 성능 평가를 실시하였다. 인공 풍화암에 대해 암종과 상태에 따른 보존처리제의 처리 효과를 입증하고, 이를 통해 강화처리의 효과에 영향을 미치는 인자의 도출 및 석조문화재에 대한 합리적인 보존처리 방안을 제시하고자하였다.
- 이 연구에서는 석조문화재에 적용되는 강화 처리제의 효과를 규명하고 구성 암석의 종류와 상태에 따른 처리 방법을 제시하기 위해, 고열의 열충격을 가해 인공적으로 풍화 등급을 나눈 4종의 암석 시료를 대상으로 강화제의 성능 평가 연구를 실시하였다. 암석의 종류 및 풍화 등급에 따라 강화처리 전·후의 공극률과 초음파속도, 에코팁 경도 및 색차를 강화제의 종류, 처리방법, 암종 및 풍화도에 따라 비교하였다.
- 이 연구에서는 신선한 암석의 풍화도를 높이기 위해 고온의 열충격을 가해 인공 풍화암을 제작하였다. 동결-융해법이 크랙 및 표면의 입자 탈락을 유발하여 균질한 시료를 제작하기 어려운데 반해 열충격법은 형태 변형을 일으키지 않으며 암석의 물리적 특성을 저하시켜 실제 자연 풍화암과 유사한 물리적 특성의 부여할 수 있다.
- 따라서 이 연구에서는 석조문화재의 재질과 풍화정도에 따라 효과적인 보존처리 방법을 제시하기 위해 인공적으로 암석을 풍화시켜 시료를 제작하였으며, 암석의 종류와 풍화정도, 강화제와 처리방법을 고려한 종합적 성능 평가를 실시하였다. 인공 풍화암에 대해 암종과 상태에 따른 보존처리제의 처리 효과를 입증하고, 이를 통해 강화처리의 효과에 영향을 미치는 인자의 도출 및 석조문화재에 대한 합리적인 보존처리 방안을 제시하고자하였다. 이 결과는 대상 석조문화재의 암종과 풍화 상태에 따라 최적의 처리법을 마련하고 다양한 석조문화재에 대해 보편적인 처리방안을 수립하기 위한 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.
제안 방법
- 에 의해 보고되었다. 그러나 이 연구에서 사용한 인공 풍화암은 천연 풍화암과 근본적으로 같을 수 없으므로 혼동을 방지하기 위해 일반적으로 사용되는 암석학적 분류기준은 따르지 않았으며, 열처리 조건에 따라 신선한 암석(SS; Sound Stone), 풍화암(WS; Weathered Stone), 심한풍화암(HWS; Highly Weathered Stone)으로 분류 및 표기하였다. 이 연구에서 사용한 암석시료의 물성은 Table 2에 제시하였다.
- 그러나 L값에 영향을 주는 측정 대상의 깊이는 표면으로부터 2에서 7mm에 불과하므로 여기서 획득한 값은 시료 전체의 강도를 반영한다고 볼 수 없으며, 표면 부근 일부의 강도, 즉 경도에 가까운 값을 나타낸다고 할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 강화제의 침투 깊이에 관계없이 사용한 강화제의 효과를 평가할수 있으며, 측정 방법은 동일한 지점을 처리 전후에 각 10회 측정하였다.
- 연구 신뢰성의 향상을 통한 보편적 결과의 확보와 이를 통한 활용성 증대를 위해서는 다양한 암종과 풍화도에 대한 고려가 이루어져야 한다. 따라서 이 연구에서는 신선한 4종 (2종의 화강암과 사암 및 대리암)의 암석을 채취하여 인공적인 풍화를 통해 풍화정도가 다른 세 등급의 암석을 제작하였다.
- 따라서 이 연구에서는 강화제의 효과를 정확히 평가하기 위해 시료를 강화제에 완전히 침적시키는 함침법을 사용하여 강화제의 효과가 최대한 발현될 수 있도록 하였다. 또한 암석 시료를 강화제에 부분적으로 침적하여 모세관 효과를 통해 흡수시키는 모세관 흡수법(부분 침적법)을 사용하여 시료의 물리적 특성을 반영하도록 하였으며, 실제 현장에서의 적용성을 고려하여 분무법을 포함하였다.
- 동결-융해법이 크랙 및 표면의 입자 탈락을 유발하여 균질한 시료를 제작하기 어려운데 반해 열충격법은 형태 변형을 일으키지 않으며 암석의 물리적 특성을 저하시켜 실제 자연 풍화암과 유사한 물리적 특성의 부여할 수 있다. 또한 온도를 달리하는 방법으로 열처리 전의 신선한 암석(미처리)과 풍화암(400℃에서 2시간 열처리) 및 심한풍화암(600℃에서 2시간 열처리) 등 세 등급의 시료를 제작하였다(Table 1).
- 암석의 종류 및 풍화 등급에 따라 강화처리 전·후의 공극률과 초음파속도, 에코팁 경도 및 색차를 강화제의 종류, 처리방법, 암종 및 풍화도에 따라 비교하였다.
- 이 때 온습도는 25±2℃, 50±5%RH를 유지하였으며, 정기적으로 중량을 측정하여 변화를 관찰하였다.
대상 데이터
- 특히 화강암은 대표적인 화성암으로 국가 지정 석조문화재의 약 70%의 높은 점유율을 보이고 있으므로7, 석조문화재의 역사성 및 지역적 특성을 고려하여 신라문화권의 대표적인 암석인 경주 남산 화강암과 백제문화권의 대표적인 암석인 익산 화강암을 선택하였다. 또한 퇴적암은 봉감모전오층석탑을 비롯하여 다수의 석탑에 사용된 경북 영양의 사암과 변성암인 정선의 대리암을 이용하였다.
- 그러나 국내에서 대리암을 대상으로 한 강화 처리에 대해 연구된 바가 없으므로 비교 및 참고자료의 획득을 위해 선택하였다. 실험에 사용한 모든 암석은 높이가 10cm, 지름이 5.4cm의 실린더 형으로 제작하여 사용하였다.
- 암종의 선택은 국내 석조문화재 구성 암석의 암석학적 특징을 고려하여 대표적인 화성암, 퇴적암, 변성암을 선정하였다. 특히 화강암은 대표적인 화성암으로 국가 지정 석조문화재의 약 70%의 높은 점유율을 보이고 있으므로7, 석조문화재의 역사성 및 지역적 특성을 고려하여 신라문화권의 대표적인 암석인 경주 남산 화강암과 백제문화권의 대표적인 암석인 익산 화강암을 선택하였다.
- 이 연구에서 사용한 강화제는 솔-겔 반응을 통해 실리카 입자를 형성하는 알콕시실란계 강화제이다. 강화처리를 통해 암석 내부에 침투된 강화제는 공극에 실리카 입자를 형성하므로 밀도의 증가와 공극률 및 공극 크기의 감소를 야기한다.
- 이 때 온습도는 25±2℃, 50±5%RH를 유지하였으며, 정기적으로 중량을 측정하여 변화를 관찰하였다. 이 연구에서 사용한 알콕시실란계 강화제는 대기 수분과의 가수분해 및 축합반응에 의해 이산화규소를 생성한다. 이 때 부산물로서 에틸알코올을 형성하지만 곧 증발되므로 양생과정에서는 필연적으로 중량의 감소가 발생하게 된다.
- 이 연구에서는 대표적인 석조문화재 강화제인 SILRES BS OH 100(Wacker-Chemie GmbH, 이하 OH 100으로 표기)과 KSE 300(Remmers Baustofftechnik GmbH)를 사용하였으며, 2007년 국내에서 개발된 1T1G를 포함시켰다. 1T1G는 TEOS(98%, Sigma-Aldrich)와 GPTMS(98%, 3-Glycidoxy propyl-trimethoxy silane, Sigma-Aldrich)을 1:1로 섞은 뒤 에틸알콜과 물에 35%로 희석하고, 실리카 파티클(humed silica, AEROSIL OX 50, Evonik)과 촉매(DBLT)를 첨가하여 교반한 것이다9 .
- 암종의 선택은 국내 석조문화재 구성 암석의 암석학적 특징을 고려하여 대표적인 화성암, 퇴적암, 변성암을 선정하였다. 특히 화강암은 대표적인 화성암으로 국가 지정 석조문화재의 약 70%의 높은 점유율을 보이고 있으므로7, 석조문화재의 역사성 및 지역적 특성을 고려하여 신라문화권의 대표적인 암석인 경주 남산 화강암과 백제문화권의 대표적인 암석인 익산 화강암을 선택하였다. 또한 퇴적암은 봉감모전오층석탑을 비롯하여 다수의 석탑에 사용된 경북 영양의 사암과 변성암인 정선의 대리암을 이용하였다.
데이터처리
- 초음파속도의 측정에는 CNS Farnell사의 PUNDIT plus를 사용하였고 초음파의 발신자(tx)와 수신자(rx)를 시험체의 양선단에 설치하는 다이렉트법으로 측정하였다. Setup Parameter는 EHT voltage가 1200, Pulse RF가 10의 상태에서 측정하였으며, 모든 데이터는 3회 측정하여 평균값을 사용하였다.
이론/모형
- )를 이용하여 계측하였다. 강화처리에 의한 표면 색변화는 강화제의 침투량과 관련이 높으므로 함침 처리 시료를 대상으로 처리 전후에 동일한 지점을 측정하여 한국 공업 규격(KSA0063: 색차 표시 방법)이 제시하는 Lab 표색계를 통해 나타내었다. 또한 처리 전후의 색변화(ΔE)를 산출하였으며, 여기서 구한 정량적 표면 색변화가 정성적으로 어느 정도의 변화인지 나타내기 위해 미국 표준국(NBS: National Bureau of Standards)이 제시한 기준에 의해 색조의 변화를 나타내었다.
- 문화재의 특성상 강화 처리에 의한 표면색의 변화는 공학적, 물리적 성질과 함께 고려되어야 하는 중요한 물성요소이다. 그러나 색은 정성적 요소이므로 그 변화를 객관적 으로 나타내기 위해 분광측색계(spectro-guide, BYK Co.)를 이용하여 계측하였다. 강화처리에 의한 표면 색변화는 강화제의 침투량과 관련이 높으므로 함침 처리 시료를 대상으로 처리 전후에 동일한 지점을 측정하여 한국 공업 규격(KSA0063: 색차 표시 방법)이 제시하는 Lab 표색계를 통해 나타내었다.
- 또한 처리 전후의 색변화(ΔE)를 산출하였으며, 여기서 구한 정량적 표면 색변화가 정성적으로 어느 정도의 변화인지 나타내기 위해 미국 표준국(NBS: National Bureau of Standards)이 제시한 기준에 의해 색조의 변화를 나타내었다.
- 초음파속도의 측정에는 CNS Farnell사의 PUNDIT plus를 사용하였고 초음파의 발신자(tx)와 수신자(rx)를 시험체의 양선단에 설치하는 다이렉트법으로 측정하였다. Setup Parameter는 EHT voltage가 1200, Pulse RF가 10의 상태에서 측정하였으며, 모든 데이터는 3회 측정하여 평균값을 사용하였다.
- 즉, 암석의 풍화는 공극의 확장과 중량의 저하를 야기하며, 강화제 처리를 통한 실리케이트의 생성에 의해 중량의 증가 및 공극의 축소가 발생한다. 측정 방법은 미국 재료 시험 학회에서 제시하고 있는 표준(ASTM C97: Standard test methods for absorption and bulk specific gravity of dimension stone)을 준수하였다.
성능/효과
- 특히 익산 화강암을 제외한 신선암의 경우에는 KSE 300을 사용한 시료의 초음파속도 변화가 더 큰 것으로 우수한 것으로 나타났다. 1T1G의 경우에는 높은 밀도와 낮은 공극률로 인해 다른 강화제가 가장 낮은 효과를 보인정선 대리암 시료에서 오히려 가장 좋은 효과를 보였다. 그러나 정선 대리암을 포함하여 모든 시료에서 가장 낮은 초음파속도의 변화를 보였으며, 특히 OH 100으로 처리한 시료와 비교하여 약 42%에 불과하여 효과는 다소 부족한 것으로 보인다.
- 강화제의 경우, 처리 전후의 중량 변화는 암석 및 풍화 도에 관계없이 1T1G 처리 방법에 따라서는 분무<모세관 흡수<함침법의 순으로 질량 및 공극률의 개선 효과가 큰 것으로 나타났다.
- 이러한 변화는 동일 암종일 경우 풍화도가 높은 시료에서 크게 나타나며, 처리 방법에 따라서는 분무<모세관 흡수<함침의 순으로 효과적이다. 강화처리에 의한 초음파속도의 증가는 강화제의 암석내 침투량과 밀접한 관련이 있는 것으로 보이며, 따라서 앞서 제시한 중량 및 공극률의 결과와 같이 이 연구에서는 분무법을 통한 강화 효과는 미비한 것으로 나타났다. 반면, 이명성 외5에 의한 강화제의 현장적용 연구에서 분무법으로 처리한 경우에도 일정 수준의 효과를 기대할 수 있는 것으로 평가하고 있으며, 이 경우에는 강화처리를 3회에 걸쳐 실시하여 처리 효과를 높였다.
- 시료의 풍화 등급과 처리 방법에 따라서는 앞선 평가 방법의 결과와 마찬가지로 풍화도가 높은 암석을 함침법으로 처리하였을 때 가장 효과적인 것으로 나타났다. 강화처리제의 경우에는 초음파의 결과와 같이 OH 100이 가장 효과적이나 KSE 300도 유사한 효과를 갖는 것으로 나타났다. 그러나 1T1G는 4.
- 암종별로는 정선 대리암<경주 화강암<익산 화강암<영양 사암 순으로 차이가 큰 것으로 나타났다. 그러나 강화제의 침투량을 고려하면, 강화제는 1T1G가 가장 큰 색변화를 유발하고, 암석 시료는 익산 화강암의 변화가 가장 큰 것으로 나타났다. 동일 암종의 경우에는 침투 강화제의 양에 의해 풍화도가 높을수록 더 많은 색변화가 발생하였다.
- 그러나 경주 남산 화강암과 익산 화강암을 비교하면 강화제의 침투량이 적은 익산 화강암의 초음파 속도 변화가 보다 큰 것으로 보아 초음파 속도의 변화가 강화 효과를 평가하는 절대적인 기준이 될 수는 없으며, 공극률과 구조, 주성분 등 암석학적 특징이 초음파속도의 변화에 영향을 미치는 것으로 보인다. 조건에 따라 음의 값을 보이는 경우는 기기 및 측정 시에 발생한 오차에 기인한 것이다.
- 그러나 공극률의 감소율은 정선 대리암<영양 사암<경주 남산 화강암<익산 화강암의 순으로 큰 것으로 나타났으며, 암석 내부에 침투된 강화제의 양과 공극률의 감소는 반듯이 비례관계를 보이지는 않았다.
- 함침법은 모든 상태의 시료와 강화제의 종류에 상관없이 가장 효과적이며, 모세관 흡수법은 심한풍화암의 경우 함침법과 유사한 효과를 보였다. 그러나 분무법을 이용한 암석 시료의 중량 및 공극률은 처리전과 거의 유사하거나 소폭 변화되는데 그쳐 물성에 대한 개선은 기대하기 어려운 것으로 나타났다. 일부 중량이 감소한 경우는 실험과정에서 발생된 입자의 탈락 및 측정 시에 발생한 오차에 의한 것으로 보인다.
- 1T1G의 경우에는 높은 밀도와 낮은 공극률로 인해 다른 강화제가 가장 낮은 효과를 보인정선 대리암 시료에서 오히려 가장 좋은 효과를 보였다. 그러나 정선 대리암을 포함하여 모든 시료에서 가장 낮은 초음파속도의 변화를 보였으며, 특히 OH 100으로 처리한 시료와 비교하여 약 42%에 불과하여 효과는 다소 부족한 것으로 보인다.
- 실험 결과, 이 연구에서도 유사한 결과가 도출되었다. 그러나 처리후 중량은 평균 0.14% 상승하는데 그쳐 거의 변화가 없었으며, 따라서 밀도 역시 최대 0.25%(영양 사암의 경우)로 거의 변화가 없거나 미약하게 상승한 것으로 나타났다. 반면, 공극률은 평균 16.
- 이 때 부산물로서 에틸알코올을 형성하지만 곧 증발되므로 양생과정에서는 필연적으로 중량의 감소가 발생하게 된다. 따라서 3일 이상 중량의 변화가 없을 때 양생이 완료되었다고 판단하였으며 본 연구에서는 약 34일이 소요되었다.
- 익산 화강암은 중량 변화는 적지만 공극률과 초음파속도의 변화는 상대적으로 큰 것으로 나타나 영양 사암의 결과와 반대되는 양상을 보였다. 따라서 강화제의 침투량과 공극률의 감소는 반드시 비례관계에 있는 것은 아니며 중량은 에코팁, 공극률은 초음파속도와 관련이 깊은 것으로 나타났다. 대리암의 경우 알콕시실란계 강화제와 성분적 동질성이 없으므로 처리 효과가 다소 미약할 것으로 예상되었으나, 이 연구의 결과만으로는 높은 밀도와 낮은 공극률 이외에 다른 인자가 작용했다고는 해석할 수는 없다.
- 따라서 강화처리에 따른 초음파 속도의 증가는 기체 상태로 존재하던 암석 내부의 공극이 고체로 채워진 것을 의미한다. 또한 초음파속도는 밀도 및 강도와 밀접한 연관성이 있으므로 초음파속도의 변화가 클수록 보다 효과적인 처리 방법으로 해석할 수 있다.
- 그러나 중량의 변화는 최대 1%를 넘지 않았으며 어떤 경우에도 유효숫자 범위 내에서 나타나는 밀도의 변화는 없었다. 반면 공극률의 경우에는 암종과 상태에 따른 특정한 경향성은 발견할 수 없었으나, 최대 약 50%까지 큰 폭으로 감소하였다. 즉, 강화 처리는 암석의 공극에 이산화규소의 결정을 형성하여 공극을 채우고, 풍화 요인의 유입을 억제하거나 미약한 강도 향상 등의 효과는 기대할 수 있겠으나, 전체 밀도에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
- 25%(영양 사암의 경우)로 거의 변화가 없거나 미약하게 상승한 것으로 나타났다. 반면, 공극률은 평균 16.91% 감소하였으며, 암종에 따라서 많게는 20.46%(익산 화강암의 경우)에서 작게는 13.48%(정선 대리암의 경우) 감소하여 대비를 이루었다 (Figure 2). 이러한 결과로부터 강화처리 전후의 물성변화를 통해 효과를 평가하기 위해서는 공극률을 이용하는 것이 적합한 것으로 보인다.
- 시료의 풍화 등급과 처리 방법에 따라서는 앞선 평가 방법의 결과와 마찬가지로 풍화도가 높은 암석을 함침법으로 처리하였을 때 가장 효과적인 것으로 나타났다. 강화처리제의 경우에는 초음파의 결과와 같이 OH 100이 가장 효과적이나 KSE 300도 유사한 효과를 갖는 것으로 나타났다.
- 실험 결과, 동일한 암종일 경우에는 풍화도가 높거나 공극률이 높을수록 더 많은 강화제가 시료 내부로 침투하였으며 이와 비례하여 잔류량도 많았다. 그러나 중량의 변화는 최대 1%를 넘지 않았으며 어떤 경우에도 유효숫자 범위 내에서 나타나는 밀도의 변화는 없었다.
- 6% 향상되었으며, 그 변화량은 Table 4에 제시하였다. 암종별로는 경주 화강암이 2298.1㎧에서 2633.2㎧로 14.6%, 영양사암이 2553.2㎧에서 2848.8㎧로 11.5%, 정선 대리암이 2369.9㎧에서 2702.0㎧로 14.0% 향상되었다. 익산화강암의 경우, 처리전 2038.
- 암종별로는 영양 사암이 8.4%로 가장 큰 폭으로 상승하였으며, 경주 남산 화강암, 익산 화강암, 정선 대리암의 순으로 효과가 적었다. 이것은 강화처리에 따른 중량 변화와 동일한 분포이며 따라서 에코팁 경도의 변화는 강화제의 침투량과 밀접한 관련이 있는 것으로 보인다.
- 암종별로는 정선 대리암<경주 화강암<익산 화강암<영양 사암 순으로 차이가 큰 것으로 나타났다.
- 이 연구의 결과만을 한정하면 처리 방법은 대상 암석 및 강화제의 종류 및 특성 등과 비교하여 강화 효과에 가장 큰 차이를 유발하는 인자인 것으로 나타났다. 강화제의 침투는 암석과 강화제 간에 발생하는 모세관 현상에 의존하므로 넓은 계면과 충분한 강화제의 양 및 젖음 상태를 유지하는 시간이 요구된다.
- 48%(정선 대리암의 경우) 감소하여 대비를 이루었다 (Figure 2). 이러한 결과로부터 강화처리 전후의 물성변화를 통해 효과를 평가하기 위해서는 공극률을 이용하는 것이 적합한 것으로 보인다.
- 영양 사암의 경우, 강화처리로 인해 가장 많은 중량 변화가 나타났지만 공극률과 초음파속도의 변화는 적고 에코팁 경도의 변화는 큰 양상을 보였다. 익산 화강암은 중량 변화는 적지만 공극률과 초음파속도의 변화는 상대적으로 큰 것으로 나타나 영양 사암의 결과와 반대되는 양상을 보였다. 따라서 강화제의 침투량과 공극률의 감소는 반드시 비례관계에 있는 것은 아니며 중량은 에코팁, 공극률은 초음파속도와 관련이 깊은 것으로 나타났다.
- 종합적으로 고려하면 강화처리의 효과는 암종, 풍화도, 처리제 및 처리방법 등 다양한 인자에 의존하지만, 암종의 차이와 강화제의 종류보다는 풍화도를 비롯한 암석의 상태와 처리방법에 의해 크게 좌우되는 것으로 나타났다. 그러나 어떤 방법도 상당한 색변화를 유발하여 문화재에 적용할 시에는 주의가 필요할 것으로 보인다.
- 반면 공극률의 경우에는 암종과 상태에 따른 특정한 경향성은 발견할 수 없었으나, 최대 약 50%까지 큰 폭으로 감소하였다. 즉, 강화 처리는 암석의 공극에 이산화규소의 결정을 형성하여 공극을 채우고, 풍화 요인의 유입을 억제하거나 미약한 강도 향상 등의 효과는 기대할 수 있겠으나, 전체 밀도에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
- 즉, 처리 전후 질량의 변화는 처리전의 공극률과 비례하여 신선암<풍화암<심한풍화암 순으로 크지만, 공극률의 감소량은 이와 상관없이 특별한 경향을 발견할 수 없었다.
- 처리전의 에코팁 경도는 Table 5에 제시한 것과 같이 암종 및 풍화상태에 따라 평균 633.3HLD에서 785.5HLD의 분포를 보였으나, 처리후에는 678.3HLD에서 841.8HLD의 분포를 보이며 전체적으로 평균 7.6% 정도의 경도가 상승하였다. 강화처리 후 에코팁 경도의 변화에 대해서는 Figure 4에 제시하였다.
- 처리제에 따라서는 대부분의 조건하에서 Wacker OH 100이 우수하며, KSE 300 역시 유사한 효과를 갖는 것으로 나타났다. 반면, 1T1G는 처리 효과가 다소 미흡한 것으로 보인다.
- 강화제에 따라서는 대부분의 시료에서 OH 100이 우수한 것으로 나타났지만, KSE 300 역시 유사한 수준의 효과를 보였다. 특히 익산 화강암을 제외한 신선암의 경우에는 KSE 300을 사용한 시료의 초음파속도 변화가 더 큰 것으로 우수한 것으로 나타났다. 1T1G의 경우에는 높은 밀도와 낮은 공극률로 인해 다른 강화제가 가장 낮은 효과를 보인정선 대리암 시료에서 오히려 가장 좋은 효과를 보였다.
- 강화제의 경우, 처리 전후의 중량 변화는 암석 및 풍화 도에 관계없이 1T1G 처리 방법에 따라서는 분무<모세관 흡수<함침법의 순으로 질량 및 공극률의 개선 효과가 큰 것으로 나타났다. 함침법은 모든 상태의 시료와 강화제의 종류에 상관없이 가장 효과적이며, 모세관 흡수법은 심한풍화암의 경우 함침법과 유사한 효과를 보였다. 그러나 분무법을 이용한 암석 시료의 중량 및 공극률은 처리전과 거의 유사하거나 소폭 변화되는데 그쳐 물성에 대한 개선은 기대하기 어려운 것으로 나타났다.
후속연구
- 그러나 분무법은 암석 시료가 강화제에 노출되는 양과 시간이 제한적이므로 상대적으로 효과가 낮은 것으로 보인다. 그러나 대부분의 석조문화재 보존처리는 분무를 통한 방식으로 실시되므로, 현장에서 강화효과를 높이기 위한 방법이 연구되어야할 것으로 보인다.
- 처리 방법의 경우 이미 알려진 바와 같이 분무<모세관 흡수<함침의 순으로 효과적인 것으로 나타났으며 이것은 암종, 풍화상태, 처리제에 관계없이 나타나는 공통적인 현상이다. 그러나 분무법의 경우 이 연구에서 사용한 방법으로는 강화 효과를 거의 기대할 수 없는 것으로 나타났으며 반복 처리 또는 분무량 및 분무시간의 조절 등 성능 개선을 위한 연구가 필요할 것으로 보인다.
- 그러나 어떤 방법도 상당한 색변화를 유발하여 문화재에 적용할 시에는 주의가 필요할 것으로 보인다. 또한 강화처리의 궁극적인 목적은 처리 대상의 내구성 향상에 있으므로, 인공풍화 실험을 통한 연구 결과를 추후에 개재하겠다.
- 인공 풍화암에 대해 암종과 상태에 따른 보존처리제의 처리 효과를 입증하고, 이를 통해 강화처리의 효과에 영향을 미치는 인자의 도출 및 석조문화재에 대한 합리적인 보존처리 방안을 제시하고자하였다. 이 결과는 대상 석조문화재의 암종과 풍화 상태에 따라 최적의 처리법을 마련하고 다양한 석조문화재에 대해 보편적인 처리방안을 수립하기 위한 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.
- 특히 다른 강화제와 비교하여 초음파속도의 개선이 현저히 부족한 것은 비교적 높은 점도와 강화제에 입자상으로 존재하는 실리카로 인해 암석 내부 침투가 어려워 표면 부근에 강화 효과가 집중된 것으로 보인다. 이 경우 풍화로 인한 급격한 탈락이 발생할 수 있으므로 인공풍화 실험을 통한 내구성의 검증이 필요할 것으로 보인다.
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