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광학식 표면스캐닝 및 X-선 CT를 활용한 유물의 3차원 융합모델 제작: 국립진주박물관 소장 삼총통
Creation of Three-dimensional Convergence Model for Artifact Based on Optical Surface Scanning and X-ray CT: Sam-Chongtong Hand Canon in Jinju National Museum 원문보기

박물관보존과학 = Conservation science in museum, v.22, 2019년, pp.15 - 26  

조영훈 (공주대학교 문화재보존과학과) ,  김다솔 (공주대학교 문화재보존과학과) ,  김해솔 (국립진주박물관 보존과학실) ,  허일권 (국립진주박물관 보존과학실) ,  송민규 ((주)쓰리디산업영상)

초록
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이 연구에서는 표면형상 취득에 최적화되어 있는 광학식 정밀스캐닝과 내부 형상획득에 사용되는 X-선 CT스캐닝 결과를 이용하여 삼총통의 내·외부 형상을 다각적으로 분석할 수 있는 3차원(이하 3D) 융합 모델을 제작하였다. 먼저 두 스캐닝 결과를 호환 가능한 확장자로 변환 한 다음 상호간의 정합성을 검증하고자 3D 편차분석을 수행하였다. 이 결과, 두 스캐닝 모델은 대부분(56.98%) ±0.1mm 이내의 편차를 보였으며, 이 수치는 ICP 알고리즘 기반의 정합 및 병합에 큰 영향을 주지 않았다. 병합된 데이터는 총통의 외부 표면색 및 미세형상, 내부 두께 및 구조를 잘 표현하였다. 광학식 표면스캐닝과 X-선 CT스캐닝의 3D 융합 모델은 문화유산의 디지털기록화뿐만 아니라 제작기법 해석에 유용하게 사용되었다. 향후 박물관 전시 영역에서 전시품의 과학적 조사 정보를 보다 쉽게 관람객에게 전달하는 효과를 발휘 할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was focused on the three-dimensional convergence modeling that can multilaterally analyze internal and external shapes of the Sam-Chongtong Hand Canon by optical precision scanning optimized for acquiring the surface shape and X-ray CT scanning used for obtaining the internal shape. First...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 3D 스캐닝으로 문화유산의 외형 및 보존상태를 파악할 수 있으나, 상당수의 유물들은 육안으로 확인 할 수 없는 내부구조 형상화를 통해 새로운 제작기법을 밝혀낼 수 있다. 따라서 이 연구에서는 광학식 표면스캐닝과 X-선 CT스캐닝의 기술적 한계를 상호보완 할 수 있도록 3D 융합모델링을 수행하였다.
  • 이 연구에서는 구조광 표면스캐닝 결과를 보완하고 내부구조에 대한 정밀한 형상을 획득하기 위해 X-선 CT스캐닝을 실시하였다. 이 방법은 X-선 발생장치와 영상검출기 사이 회전테이블에 피사체를 올려놓고 360° 회전하면서 X-선을 투과시켜 수백 또는 수천 여개의 단층영상을 획득하는 비파괴검사법이다.
  • 이 연구에서는 삼총통 표면의 정밀한 수치정보를 취득하기 위해 백색의 구조광을 사용하는 광학식 표면스캐닝을 수행하였다. 이 결과, 삼총통의 표면 요철과 색상 정보가 명확하게 드러난 반면 내부의 형상정보 파악은 어려웠다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
총통은 무엇인가? 총통이란 고려 말부터 조선시대에 걸쳐 사용된 유통식(有筒式) 및 지화식(指火式) 화약무기를 총칭하는 단어이다. 유통식은 총구를 통해 화약과 발사체를 넣는 구조를 말하며, 지화식은 불씨를 손으로 지펴 격발하는 방식을 의미한다.
3D 스캐닝 과정에는 어떠한 과정이 있는가? 3D 스캐닝이란 표면에 투사한 광원의 간섭현상이나 반사데이터를 이용하여 문화재를 점군 또는 메시 형태의 입체형상으로 취득하는 기술을 말한다. 이러한 스캐닝은 크게 하드웨어인 스캐너를 이용하여 문화유산의 형상을 측정하고 구조화된 점군으로 변환하는 3D 스캔 과정과 점군으로부터 하나의 입체형상을 구성하는 데이터처리 과정으로 구분된다. 이처럼 3D 스캐닝은 측정데이터를 기반으로 데이터처리 과정을 거쳐 동일 형상의 실물이나 컴퓨터상의 디지털 모델로 만들기 때문에 형상 역공학의 개념으로도 설명할 수 있다[10].
문화유산의 제작기법을 해석하고 보존상태를 진단하기 위해 다각적인 분석을 위해 사용되는 것은 무엇인가? 문화유산의 제작기법을 해석하고 보존상태를 진단하기 위해서는 표면부터 내부 형상까지 다각적인 분석이 필요하다. 이를 위해 전통적으로 육안관찰이 주로 사용되었고, 최근에는 X-선[1, 2], 자외선[3], 가시광선[4], 적외선[5, 6], 테라헤르츠파[7] 등과 같은 전자기파와 다양한 물리적 에너지원을 이용한 비파괴검사법이 널리 활용되고 있다. 특히 이러한 검사법들이 점차 고도화되고 보편화되면서 기존에 확인하지 못했던 새로운 정보를 밝혀내는 과학적 조사와 기록화 연구가 국내외적으로 매우 활발히 진행되고 있다.
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참고문헌 (19)

  1. 한나라, 이찬희, 이정은, 방사선 투과촬영을 활용한 철불의 손상도 평가 및 제작기법 고찰, 보존과학회지, 30, p81-93, (2014). 

  2. 송정일, 박영환, 유지혜, 문화재 방사선 조사에서 발생하는 산란 방사선의 특성과 영향, 보존과학회지, 34, p539-548, (2018). 

  3. Baldia, C.M., Jakes, K.A., Photographic methods to detect colourants in archaeological textiles, Journal of Archaeological Science, 34, p519-525, (2007). 

  4. 조영훈, 이찬희, 석조문화유산의 손상지도 제작방법과 표면 및 3차원 손상율 평가기법, 보존과학회지 , 27, p251-260, (2011). 

  5. Jo, Y.H., Lee, C.H., Quantitative modeling of blistering zones by active thermography for deterioration evaluation of stone monuments, Journal of Cultural Heritage, 15, p621-627, (2014). 

  6. Jo, Y.H., Lee, C.H., Quantitative modeling and mapping of blistering zone of the Magoksa Temple stone pagoda (13th century, Republic of Korea) by graduated heating thermography, Infrared Physics & Technology, 65, 43-50, (2014). 

  7. 백나연, 송유나, 김문정, 정용재, 이한형, 테라헤르츠 이미징기법을 이용한 유화의 상태분석 및 진단, 보존과학회지, 35, 237-244, (2019). 

  8. 이찬희, 조영훈, 김선덕, 함안군 대치리공룡발자국 화석의 3차원 영상분석과 손상도 평가 및 과학적 보존처리, 지질학회지, 48, p179-191, (2012). 

  9. Jo, Y.H., Hong, S., Three-Dimensional digital documentation of cultural heritage site based on the convergence of terrestrial laser scanning and unmanned aerial vehicle photogrammetry, ISPRS International Journal of Geo-Information, 8, 1-14, p53, (2019). 

  10. Jo, Y.H., Hong, S., Application of Three­dimensional Scanning, Haptic Modeling, and Printing Technologies for Restoring Damaged Artifacts, Journal of Conservation Science, 35, p71-80, (2019). 

  11. 박제광, 화염조선, p21, 글항아리, (2009). 

  12. 이창근, 차재선, 경남 하동 고현성지출토 총통의 보존처리, 보존과학연구 9, p1-39, (1988). 

  13. 이강칠, 한국의화포, p46-189, 동재, (2004). 

  14. 국방군사연구소, 한국무기발달사, p297-359, 국방군사연구소, (1994). 

  15. Hoffman, H, Torres W.E., Ernst R.D., Paleoradiology: advanced CT in the evaluation of nine Egyptian mummies, Radiographics, 22, p377-385, (2002). 

  16. 정광용, 이수희, 김경택, 서산 부장리 백제 금동관모의 제작기법 연구, 문화재 39, p243-280, (2006). 

  17. Morigi, M.P., Casali, F., Bettuzzi, M., Brancaccio, R., D'Errico, V., Application of X-ray Computed Tomography to Cultural Heritage diagnostics, Applied Physics A 100, p653-661, (2010). 

  18. 권혁남, 서정은, 이정민, 함철희, 고흥 길두리 안동고분 출토 금동식리의 과학적 보존, 보존과학연구 31, p17-30, (2010). 

  19. 곽홍인, 권미혜, 고려시대 금동제십일면천수관음보살좌상의 보존처리 및 제작기술 연구, 보존과학회지 35, p253-258, (2019). 

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