초록 ▼

기 개발된 한국형 실리케이트계 기능성 강화제를 화강암과 조성 및 구조가 다른 사암에 처리하여 최적의 강화제 조성을 확인하고 초음파를 이용한 비파괴 검사를 하여 처리 전, 후 석재의 강도가 향상됨을 확인하였으며 강화제의 중장기적 안정성을 확인하였다. 또한 기 개발된 보존처리제와 석재간의 상호작용을 향상시키기 위해 전처리제를 도입하여 SEM을 통해 상호작용을 확인하고, 조성의 최적화 및 특성 분석을 통해 전처리제를 선정하였다. 전처리제에 의해 향상된 특성은 cross cutting test를 이용해 강화제와 석재 간 상호작용으로부터 확

기 개발된 한국형 실리케이트계 기능성 강화제를 화강암과 조성 및 구조가 다른 사암에 처리하여 최적의 강화제 조성을 확인하고 초음파를 이용한 비파괴 검사를 하여 처리 전, 후 석재의 강도가 향상됨을 확인하였으며 강화제의 중장기적 안정성을 확인하였다. 또한 기 개발된 보존처리제와 석재간의 상호작용을 향상시키기 위해 전처리제를 도입하여 SEM을 통해 상호작용을 확인하고, 조성의 최적화 및 특성 분석을 통해 전처리제를 선정하였다. 전처리제에 의해 향상된 특성은 cross cutting test를 이용해 강화제와 석재 간 상호작용으로부터 확인할 수 있었다.
기존 연구를 통해 개발된 에폭시 제품군에 경화제 및 반응성 희석제를 추가하여 경화 거동 조절이 가능한 에폭시 제품군을 개발하였다. 상용 경화제 두 제품을 혼합하여 혼합경화제를 만들어 경화 거동을 조절하였고, 반응성 희석제를 사용하여 점도를 조절하였다. 이러한 시스템의 특징을 확인하기 위하여 경화 점도, 경화 온도, 전환량을 측정하였고, 기존 상용화 제품과 기계적 특성 등을 비교하여 석조문화재의 보존처리에 적합한 최적의 혼합비를 구성하였다.
석조문화재의 암종과 유사한 광물조성과 조직을 가진 화강암, 사암, 대리암을 선택하여 개발된 7가지의 강화제 중 암석의 특성에 따른 최적의 강화제 2종을 선정하고 개발한 처리방법을 적용하여 야외에서 실험을 수행하였다. 최적의 강화제는 화강암 1T1G_5 wt 0.08 %, 0.8T0.2E1G_7 wt 0.08 % 사암 0.8T0.2E1G_5 wt 0.08 %, 1T1G_7 w t 0.04 % 대리암 0.8T0.2E1G_3 wt 0.08%, 1T1G_7 wt 0.08 %로 24시간동안 암석표면에 강화제를 주입하여 야외 현장 적용 실험을 실시하였다. 처리 후 대부분 암석의 강도가 증가하는 경향을 나타내고 결정 구조적 변화가 나타나지 않기 때문에 개발 강화제는 문화재 보존처리에 사용 가능하다고 판단된다.
아크릴계 강화제의 물리화학적 안정성 확보를 위한 실험으로 기존에 개발된 4종을 조제하고 실제 환경과 유사한 환경에서 13주 이상 동안 이들의 화학적 변화를 점도, 화학구조변화 등으로 검토한 결과 상온에서 자외선 (UV)이 충분히 차단된 경우 안정성에 문제가 없었고 중합금지제의 사용에 따라 중장기적 안정성의 확보가 예상되었다. 이들 처리제의 실제적용과 적용 후 효과에 대한 검토를 위해 아크릴계 강화제로 필름을 제조하였고 처리제를 암석에 함침 처리해 실제 기후조건보다 가혹조건에서 가상의 풍화촉진시험을 실시한 결과 시간경과에 따라 다른 환경에서 각기 다른 양상을 나타냈다. 특히 처리된 암석시편의 경우 확실한 풍화저지효과를 나타냈다. 또한 실용 함침처리 장치로 대형 압력용기의 설계를 위한 조건으로부터 제작에 필요한 자료를 입수하고 제시하였다.
기존 연구를 통해 고안된 밀폐 강화 처리법을 효과적으로 운용하기 위해 유량 조절이 가능한 강화제처리 실용 장비를 설계하고 그에 대한 사용법을 결정하였다. 또한 지난 연구를 통해 실시되었던 밀폐강화법을 효과적으로 운용하기 위한 강화제 처리 장비의 정확한 유량 조절과 함께 처리된 표면부에 강화제 성분이 공기 중의 수분과 반응하여 표면에서 gelation 되지 않도록 최적의 밀폐 방안이 필요하였다. 본 연구에서는 지난 연구를 통해 고안되었던 밀폐 강화법을 보안하여 최적화된 밀폐 시스템을 구축하였다.

Abstract ▼

Consolidants based on tetraethlxysilane (TEOS) and (3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane (GPTMS) have been treated to obtain optimized composition into sandstones. The consolidation effects were investigated by measuring ultrasonic velocity and compressive strength before and after the treatment by

Consolidants based on tetraethlxysilane (TEOS) and (3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane (GPTMS) have been treated to obtain optimized composition into sandstones. The consolidation effects were investigated by measuring ultrasonic velocity and compressive strength before and after the treatment by varying the storage time. In addition, pre-treatment agents were applied in granites in order to increase interactions between weathered stone and consolidant, which was confirmed by the cross cutting test.
The consolidants developed have been examined for conservation of stone cultural heritages made of granite, sandstone and marble, resulting in two effective consolidants. The consolidants such as 1T1G_5 0.08% and 0.8T0.2E1G_7 0.08% in granite, 0.8T0.2E1G_5 0.08% and 1T1G_7 0.04% in sandstone, 0.8T0.2E1G_3 0.08% and 1T1G_7 0.08% were treated for 24 hrs, demonstrating the consolidation effects with practically no damage on stone heritages.
In the case of arcrylic consolidants, their physico-chemical stability was inspected by measuring viscosity and structure change under the real environment for 13 weeks. The stability was secured when the consolidants were stored at ambient temperature without UV and with proper polymerization inhibitors. The results under accelerated weathering conditions showed clear protective effect against weathering.
Composition of epoxy resins was optimized to control curing kinetics by varying ratio of the reactive diluent of curing agents. Curing kinetics of epoxy resins was investigated by measuring cure conversion, viscosity and temperature changes during treatment (or polymerization). The mechanical strength of new epoxy resins was readily controlled depending on their uses in conservation work.
The silicate consolidant dispenser was designed to control its flow rate, and also to inhibit the contact of water vapor of air. The optimized operating method for the dispenser was set up and the flow rate of the consolidant was calibrated.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 용역연구개발과제 최종보고서 ... 2
• 연구용역 제안요구서(RFP) ... 3
• 목차 ... 4
• Ⅰ. 총괄연구개발과제 요약문 ... 6
• 국문 요약문 ... 6
• Summary ... 8
• 총괄 연구과제 요약 ... 10
• Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 14
• 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 필요성 ... 14
• 1.1 총괄연구개발과제의 목표 ... 14
• 1.2 총괄연구개발과제의 목표달성도 ... 18
• 1.3 총괄국내·외 기술개발 현황 ... 21
• 제2장 총괄연구개발과제의 내용 및 방법 ... 27
• 1절. 실리케이트계 강화재의 실용성 개선 및 특성 규명 ... 27
• 2절. 에폭시 수지의 실용성 개선 및 적용 기술 개발 ... 33
• 3절. 암석 표면의 광물학적 특성 연구 ... 45
• 4절. 아크릴계 강화제의 안정성 확보 및 가압함침 처리장비 연구 ... 50
• 5절. 실리케이트계 강화제 처리에 필요한 실용 장비 개발 ... 68
• 제3장 총괄연구개발과제의 최종결과 및 고찰 ... 75
• 1절. 실리케이트계 강화제의 실용성 개선 및 특성 규명 ... 75
• 2절. 에폭시 수지의 실용성 개선 및 적용 기술 개발 ... 90
• 3절. 실리케이트계 강화제 처리 전·후 암석 표면의 광물학적 분석 연구 ... 143
• 4절. 아크릴계 강화제의 안정성 확보 및 가압함침 처리장비 연구 ... 171
• 5절. 실리케이트계 강화제 처리에 필요한 실용 장비 개발 ... 213
• 6절. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 228
• 제4장 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 237
• 4.1 총괄활용성과 ... 237
• 4.2 총괄활용계획 ... 239
• 제5장 총괄주요연구 변경사항 ... 240
• 제6장 총괄참고문헌 ... 241