[논문]수중문화유산에 대한 지구물리탐사 기법 활용 동향 분석

이상희; 김성보; 김진후; 현창욱

doi:10.22755/kjchs.2023.56.3.174

수중문화유산에 대한 지구물리탐사 기법 활용 동향 분석
Analysis of trends in the use of geophysical exploration techniques for underwater cultural heritage 원문보기

文化財 = Annual review in cultural heritage studies, v.56 no.3, 2023년, pp.174 - 193

이상희 (동아대학교 미래에너지공학전공) , 김성보 (영산대학교 드론공간정보공학과) , 김진후 (동아대학교 미래에너지공학전공) , 현창욱 (동아대학교 미래에너지공학전공)

초록
AI-Helper

우리나라는 지형적으로 바다로 둘러싸여 있으며 내륙 곳곳에 바다로 이어지는 강들이 분포한다. 이러한 지형 특성에 의해 예로부터 바다를 통하여 세계 여러 나라와 교류 및 해전이 있었으며 강에서는 나루터를 두어 세금으로 지불되는 곡식, 물품을 운송하는 선박 운항 및 승객 수송을 하는 등 바다와 강은 과거부터 우리나라의 삶에 많은 영향을 주었다. 그로 인해 바다나 강 속에는 많은 문화유산이 존재하고 있을 것으로 예상되며 이러한 문화유산은 과거의 사회와 문화 이해 및 한 국가의 정체성을 나타내므로 이를 찾기 위한 노력이 계속되고 있다. 하지만, 수중문화유산은 바다나 강 속에 있어 육안 관찰의 어려움과 접근이 제한된 환경으로 인해 발견하기가 매우 어렵다. 이와 같은 문제를 극복하기 위해 지구물리탐사 기법을 활용할 수 있다. 지구물리탐사 기법은 탄성파의 반사와 굴절의 물리적 성질을 이용해 수중지형조사, 수중저면조사 및 지층조사를 수행하여 수중에 있는 물체나 지층이 갖는 물리적 특성을 감지하고 그 차이를 분석하여 수저면 위에 놓여 있거나 매장되어 있는 수중문화유산을 조사한다. 수중지형 조사에는 음향측심기를 사용하고 수중저면조사에는 측면주사음파탐지기를 사용해 수저면에 놓여 있거나 일부 노출된 수중문화유산을 탐사할 수 있다. 지층조사는 탄성파지층탐사기를 사용해 해저에 매장되어 있는 수중문화유산을 찾을 수 있다. 다만, 현재까지는 국내에서 발견된 수중문화유산은 어로 작업 중이던 어부나, 낙지잡이, 잠수사에 의해 우연히 발견되었다. 본 연구에서는 수중문화유산 탐사를 목적으로 수행된 지구물리탐사 기반의 수중지형조사, 수중저면조사 및 지층조사에 대한 최신 해외 연구 동향을 분석 정리해 국내의 수중문화유산 탐사 기법 연구에 기여하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Korea is surrounded by the sea and has rivers connecting to it throughout the inland areas, which has been a geographical characteristic since ancient times. As a result, there have been exchanges and conflicts with various countries through the sea, and rivers have facilitated the transportation of ships carrying grain, goods paid for by taxes, and passengers. Since the past, the sea and rivers have had a significant impact on the lives of Koreans. Consequently, it is expected that there are many cultural heritages submerged in the sea and rivers, and continuous efforts are being made to discover and preserve them. Underwater cultural heritage is difficult to discover due to its location in the sea or rivers, making direct visual observation and exploration challenging. To overcome these limitations, various geophysical survey techniques are employed. Geophysical survey methods utilize the physical properties of elastic waves, including their reflection and refraction, to conduct surveys such as bathymetry, underwater topography and strata. These techniques detect the physical characteristics of underwater objects and seafloor formation in the underwater environment, analyze differences, and identify underwater cultural heritage located on or buried in the seabed. Bathymetry uses an echo sounder, and an underwater topography survey uses a side-scan sonar to find underwater artifacts lying on or partially exposed to the seabed, and a marine shallow strata survey uses a sub-bottom profiler to find underwater heritages buried in the seabed. However, the underwater cultural heritage discovered in domestic waters thus far has largely been accidental findings by fishermen, divers, or octopus hunters. This study aims to analyze and summarize the latest research trends in equipment used for underwater cultural heritage exploration, including bathymetric surveys, underwater topography surveys and strata surveys. The goal is to contribute to research on underwater cultural heritage investigation in the domestic context.

주제어

표/그림 (29)

그림 그림 1 남과 북의 방파제를 경계로 Aegina 섬 연구지역(사례 1)의 수심 지도¹⁴.
그림 그림 2 북부 지역의 지구물리탐사 결과(사례 1). A: 수심도, B: 경사도, C: 후방 산란 강도, D: 퇴적물 두께, E: 탄성파 프로파일¹⁴.
그림 그림 3 중앙 지역의 지구물리탐사 결과(사례 1). A: 수심도, B: 경사도, C: 후방 산란 강도, D: 퇴적물 두께, E: 탄성파 프로파일¹⁴.
그림 그림 4 남부 지역의 지구물리탐사 결과(사례 1). A: 수심도, B: 경사도, C: 후방 산란 강도, D: 퇴적물 두께, E: 탄성파 프로파일¹⁴.
그림 그림 5 난파선 1에 대한 시각화 및 분석을 위한 지구물리 데이터의 3차원 합성(사례 2). 수심측량 결과는 반투명하게 표시되며 난파선 서쪽과 남쪽의 쌓인 퇴적물을 보여주며, 검은색 선은 난파선 더미 위의 대포 A와 그 외 주변의 대포 B, 배의 방향키 C 및 해저 위에 흩어져 있는 난파선 관련 유물을 표시. 보라색 선 D는 난파선 잔해 위의 자기 이상을 보여준다. 그리드의 셀 크기는 5m×5m¹⁵.
그림 그림 6 난파선 2에 대한 수심측량 지도에 겹친 후방 산란 강도(사례 2). 상대적으로 높은 후방 산란은 어둡게 표시되며 파손된 화물의 이미지 중앙에 매우 높은 후방 산란 이상 값이 표시. 음향 그림자는 흰색으로 표시¹⁵.
그림 그림 7 사례 3 연구지역의 3차원 수심측량 지도(항구 구조물의 파편)¹⁶.
그림 그림 8 사례 3 연구지역에서 1990년대 굴착 한 난파선 흔적의 음향 이상(해저 아래 230㎝ 깊이) 탄성파지층탐사기 프로파일¹⁶.
그림 그림 9 사례 4 연구지역의 단일빔음향측심기로 획득한 수심 이미지¹⁷.
그림 그림 10 측면주사음파탐지기 이미지에서 식별된 대상(사례 4, 흰색 화살표)¹⁷.
그림 그림 11 사례 4 연구지역에서 포착된 표적 4와 5의 천부지층탐사 결과 단면 이미지¹⁷.
그림 그림 12 사례 4 연구지역의 천부지층탐사 결과에 따른 이상 신호 위치¹⁷.
그림 그림 13 사례 5 Akko 난파선 위치(A) 및 측정 라인과 함께 파란색 타원으로 표시(그래픽: Grøn.)¹⁸.
그림 그림 14 Akko 4 난파선 3차원 재구성 결과(사례 5, Graphics: Boldreel)¹⁸.
그림 그림 15 사례 6 연구지역 및 확인된 난파선들의 위치와 조사대상 난파선(빨간색)¹⁹.
그림 그림 16 Fiskardo 난파선(사례 6). A: 측면주사음향영상(1: 고대 난파선, 2: 퇴적 해저 기반물, 3: 높이와 미세 지형이 있는 암석 기반, 4: 출처를 알 수 없는 대상, 5: 정박 표식), B 및 C Fiskardo호 난파선과 진흙 모래 해저 바닥 위에 놓인 도자기 더미의 다른 시야의 측면주사음향영상, D: 도자기 화물의 종횡 축을 따라 얻은 seismic profile. 화살표는 화물의 측면 한계를, 점선의 흰색 선은 추정 선체 바닥을 표시. 경도 기반 물과 표면 퇴적층(SC)도 표시, E: 해저 지형도¹⁹.
그림 그림 17 SS Ardena 난파선(사례 6). A, B: 측면주사음향영상(A, B: 난파선 파편, 빨간 선은 파편의 범위) C: sub-bottom seismic profile(인셋: 점선 빨간 선은 해저 침하를 보여줌)¹⁹.
그림 그림 18 HMS Perseus 난파선(사례 6). A~E: 측면주사음파탐지기 이미지, F: MBES에 작성된 난파선 주변 수심도, G~I: 난파선 주변의 고해상도 seismic profile¹⁹.
그림 그림 19 SS Mars 난파선(사례 6). A: 측면주사음파탐지기 이미지(db: 난파선 잔해), B, C: 측면주사음파탐지기 기록과 음향 그림자를 기반으로 한 실제 사진과의 윤곽 비교¹⁹.
그림 그림 20 난파선 Kapros(사례 6). A: 100㎑ 및 B: 500㎑로 취득한 측면주사음파탐지기 기록, C: MBES에 의한 난파지점의 수심, D: 지진 프로파일 및 난파선(inset)의 난파 지점의 연속된 평평한 지층¹⁹.
그림 그림 21 SS Svein Jarl 난파선(사례 6). A, B: 측면주사음파탐지기 결과(A)1: 선미, 2: 굴뚝, (B)1: 키울, 2: 프로펠러, 3: 선미의 심각한 손상, 4: 음영, 5: towfish 측선, C, D: 선박 사진¹⁹.
그림 그림 22 Pump House 난파선(사례 6). A: 난파선의 돛대, B: 난파선과 그 주변을 보여주는 100㎑ 측면주사음파탐지기 이미지, C: 난파선 주요 구조물을 보여주는 500㎑ 측면주사음파탐지기 이미지, D: 난파선과 그 주변의 변형된 해저 퇴적물을 보여주는 seismic profile, E: 난파선 주변 지역 수심도¹⁹.
그림 그림 23 Old Iron 난파선(사례 6). A: 난파선의 측면주사음파탐지기 이미지(1: 선수, 2: 선미, 3: 상부 구조물, 4: 선체의 균열, df: 파편, rp: 로프, pm: 폭마크), B: 3.5㎑ seismic profile, C: 난파선 주변 수심도¹⁹.
그림 그림 24 MV Ag. Nektarios 난파선(사례 6)의 측면주사음파탐지기 이미지(db: 선박 파편 범위)¹⁹.
그림 그림 25 MV Carinthia 난파선(사례 6). A, B: 측면주사음파탐지기 이미지, C: 실제 요트 사진¹⁹.
그림 그림 26 HMS Chamois 난파선(사례 6). A: 측면주사음파탐지기 이미지(1: 음향 그림자, 2: 길쭉한 특징, 3: 세굴, 4: 돛대), B: 난파선의 사진¹⁹.
그림 그림 27 사례 7 연구지역 해저 지질 형태의 존재(빨간색 원)를 보여주는 디지털화된 라인의 예시²⁰.
그림 그림 28 사례 7 연구지역. A: 해저 10m 위에서 조사, B: 600 kHz에서 대상물 식별, C: 해저에서 6m 위에서 1600㎑ 고해상도 이미지²⁰.
표 표 4 수중문화유산 연구 사례의 조사기기 및 동향

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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