탄성파를 이용한 지반진동의 감쇠연구

徐萬哲 公州大學校 基礎科學硏究所 1994 自然科學硏究 Vol.3 No.-

지반진동이 지표면의 토양 및 암석에 의하여 어떻게 감쇠되는지 탄성파의 진폭변화를 통하여 측정하였다. 야외에서 12-ch 탄성파 탐지기를 이용하여 디지털 자료로 기록한 후 증폭되지 않은 진폭자료를 분석하였다. 조사지역의 감쇠경향은 지수함수적임을 보여주고 있으며 평균 감쇠계수(h)가 0.094임을 밝혔다. 또한 탐사지역의 지반감쇠 요소들은 n=0.5, a=0.1임을 보여주고 있다. A study on the attenuation of ground vibration was carried out using seismic exploration method. A 12-channel engineering seismmograph was used to acquire digital amplitude data in field work. Attenuation had occurred exponentially and represented attenuation factors of n=0.5, a=0.1, and average attenuation coefficient of h=0.094.

탄성파자료 속도분석에 관한 연구

서만철,이원국 공주대학교 기초과학연구소 1992 論文集 Vol.30 No.1

A study on seismic velocities was carried out through theoretical calculation and interpretation of real seismic shot records acquired in the Yellow Sea region. Seismic data were recoreded for 5 seconds using a tuned airgun array of about 1830 in3 and a 3250 m long marine streamer. Theoretical studies shows that stacking velocity becomes larger than both root mean square velocity and average velocity for a given subsurface model. This implies that velocity data driven from the velocity analysis program of seismic data processing package should be diminished for the use of those velocities in migration process and depth conversion of seismic sections. Velocity data computed using seismic refraction method represent the existence of a major velocity discontinuity at a depth of about 566 m below sea level. Velocities of the upper and lower units are 1639m/sec and 2273m/sec, respectively. The upper layer is interpreted as an unconsolidated sedimentary layer and the lower unit as a consolidated clastic sedimentary layer. The prominent velocity discontinuity is interpreted as the mid-Miocene regional unconformity of the Yellow Sea region.

함안 방어산 마애삼존불의 보존처리를 위한 암석학적 연구

이찬희,서만철,최석원 공주대학교 문화재보존과학연구소 2003 문화재과학기술 Vol.2 No.1

방어산 마애삼존불의 풍화와 훼손도를 진단하였으며, 보존처리를 위한 암석학적 연구를 수행하였다. 이 마애불의 기반암은 니질기원의 퇴적암이 접촉변성을 받아 생성된 치밀견고한 청회색 호온펠스이다. 마애불 주변의 풍화면은 암갈색에서 황갈색을 보이나, 삼존불은 적갈색 또는 암흑색으로 갖는 것으로 보아 인위적 및 자연적인 훼손이 심각한 것으로 나타났다. 본존불 좌중단에는 음각선이 사라지고 없으며 암상의 변색 및 암편의 박락에 따른 계단식 풍화도 관찰된다. 마애불의 표면과 암석의 공극에는 선태류, 조류 및 지의류의 모근과 포자류가 기생하고 있으며, 절리대에서는 이미 토양화의 진행에 의하여 잡초와 잡목이 서식하고 있다. 따라서 식생과 표면의 오염물질을 제거하기 위한 세정작업이 있어야 할 것이다. 또한 마애불 본체의 구조적 안정을 위해 주변에 분포하는 불안정한 암괴의 제거가 필수적이며, 불균형의 재발생과 전면으로 발생하는 응력을 최소화하기 위한 암석지지공법이 필요하다. 균열이 심한 절리면에는 암석용 충전제를 이용한 보존처리가 가해져야 하며, 마애불에 미치는 기상변화를 저감하기 위한 차수벽과 보호각의 설치를 제안한다. The rock standing sculptured Triple Buddha of the Bangeo mountain, Korea was studied on petrological weathering and deterioration diagnosis for the future conservational treatments. Host rock of this Triple Buddha is bluish grey hornfels originated muddy sedimentary rock, which rock is very hard and compact due to the contact metamorphism. Weathered rock surface around the Triple Buddha is yellowish to dark brown color, but main Triple Buddha surface shows reddish brown to dark black because of the severely artificial and natural deteriorations. In the central left-side of the main Buddha, the carved lines are eliminated by weathering, and well developed step-like exfoliations and discoloring of lithology. Rock surface of the Triple Buddha shows partly covered with green algae and lichen. The joint planes occur some weeds and trees. This biological weathering and contaminations need for conservational cleaning and chemical treatments. The unstable rock block around the Triple Buddha most be to remove for the structural stability from the main body, and need to geotechnical methods for the minimum stress against the frontal toppling and reoccurrence of instability. For the conservation of the Triple Buddha, we suggest that fracture systems in the host rock should be to reinforce by petro-epoxy treatments, and set up a water curtain and protection house for attenuation of climatic changes.

춘궁리오층석탑 지반특성에 대한 지구물리탐사

류제라,서만철 공주대학교 문화재보존과학연구소 2004 문화재과학기술 Vol.3 No.1

석조문화재의 비파괴지반조사에는 지구물리탐사가 주로 이용된다. 하남시 춘궁리오층석탑의 지반조사를 위해 굴절법 탄성파탐사와 전기비저항탐사를 수행하였다. 석탑을 중심으로 네 방향에서 실시된 탄성파 굴절법탐사에서 조사한 지반은 222~692 m/sec의 탄성파속도를 갖는 상부층과 793~1927 m/sec의 탄성파 속도를 갖는 하부층을 이루고 있다. 탑 하부에 배수로나 공동의 발견은 없었으며, 3m 내외의 깊이는 대체적으로 저속도층대로 나타났다. 또한 석탑을 중심으로 18 x 27 m 범위에 서 수행된 전기비저항탐사에서는 석탑지반부가 대체적으로 고비저항치를 보이나 탑에서 멀어질수록 저비저항치를 나타낸다. 석탑의 남서쪽 부분이 다른 부분과 비교할 때 상대적으로 저비저항치를 나타내고 있으며, 이에 대해 장기적인 대책으로 지반취약부에 보강대책이 필요하다. Geophysical is exploration commonly used on nondestructive ground survey for a masonry cultural property. Two surveys, seismic refraction and electric resistivity, are adapted to ground analysis of the five store stone pagoda in Chungung-ri, Hanam City. In the center of the pagoda, the seismic refraction survey, along four lines showed that underground of the pagoda is consisted of tow layers; Upper layer has seismic wave velocity of 222~692 m/s and the lower one has 703~1927 m/s. No trench and cavity are found. Moreover, the electric resistivity survey covering the area of 18 x 27 m around the pagoda showed that the underground near the pagoda has higher resistivity then the area away from the pagoda. Southwest part of pagoda site showing relatively lower resistivity value is needed long-term reinforce countermeasures.

함안 방어산 마애삼존불 보존처리

류제라,서만철 공주대학교 문화재보존과학연구소 2003 문화재과학기술 Vol.2 No.1

함안 방어산 마애여래입상의 보존처리는 마애불 전면 세척 후 균열이 심한 절리면에 충진 접착과 발수경화 처리로 이루어졌다. 세척은 불상군 위쪽에서 빗물에 의해 흘러내린 흙물 자국과 먼지 등을 압축 공기 세척기를 이용하여 일차적으로 이루어졌으며, 고온스팀 세척기는 이끼류처럼 석재표면에 깊이 뿌리를 내리고 부착생활을 하는 생물을 제거하였다. 석재표면 세척 약품인 ARTE MUNDIT No.Ⅰ의 사용은 생물학적 오염이 심한 부분에서 오염 물질 제거에 효과적이었다. 오염물질을 제거 한 결과 마애여래입상은 음각선이 아주 선명하게 드러났으며 전체적으로 암석의 색이 드러남을 확인할 수 있었다. 마애불의 균열이 심한 절리면에는 암석용 충진접합제(에폭시수시L-40)를 사용하였다. 경화제로는 Wacker OH-100을 사용하여 석재표면에 외부의 수분을 석재내부로 침투되지 않도록 하는 동시에 지반으로부터 석재 내부로 유입된 수분이 석재표면 쪽으로 잘 상승할 수 있는 발수층을 형성하였다. Conservation treatment of Buddha carved on rock surface at Bangeosan has been processed by three procedure; cleansing on whole surface of Buddha, adhesion with epoxy resins to cracks, and applying waterproof-hardener to the surface. Cleansing procedure was processed both a sprayer by compressed air and a steam blower. Subsequently, mottle, dust, and moss on the surface were effectively eliminated. ARTE MUNDIT No. 1, one of washing chemical component, showed good result for the cleansing of a became contaminated part by biological polluters. As the result of the cleansing, the intaglio lines of Buddha became sharpened and the original color of rock was recovered. L-40, adhesive filler for rock, was used on crack surface. Application of Wacker OH-100 as a waterproof-hardener, formed waterproof film on the surface of rock.

사진을 이용한 도전리 마애불 3D Modeling

한정식,서만철 공주대학교 문화재보존과학연구소 2003 문화재과학기술 Vol.2 No.1

산청군 생비량면 도전리의 마애불상군을 대상으로 사진을 이용한 3D Modeling의 원리 및 제작 방법에 대해서 알아보고 이를 이용한 문화재 보존 및 원형유지를 위한 방법을 논의하였다. Review the principle and manufactured methods of 3D Modeling use a photograph about Dojeonri Rock Cliff Buddha in the Sancheong. Then search for it's methods for maintenance of original form and preservation of cultural properties.

불국사 석탑의 물성 및 지반특성 조사

최희수,서만철,오진용 공주대학교 문화재보존과학연구소 2003 문화재과학기술 Vol.2 No.1

경주 불국사의 다보탑과 석가탑은 751년에 축조된 국보급 문화재이나 오늘날은 석재의 풍화 및 지대석의 어긋남 현상들이 관찰된다. 이에 대한 정확한 이해는 두 석탑의 안정성 진단에 필수적이며 따라서 석탑의 지반환경과 석재 물성에 관한 비파괴 정밀 조사가 필요로 한다. 이 연구에서는 석재의 역학적 성질을 위해 초음파 속도 측정을 실시하였고 천부지질구조를 위해 탄성파, 전기비저항, 지하레이더 등의 비파괴 복합 지구물리탐사를 석탑 주변에서 수행하였다. 초음파 속도범위는 석가탑에서는 1217~4403 m/s이며, 다보탑에서는 584~5845 m/s이며 이로부터 추정한 일축강도 평균치는 각각 463 kg/cm^(2), 409 kg/cm^(2)이다. 대체로 두 석탑 주변의 북서쪽 구역에서 낮은 탄성파 속도와 비저항 값이 나타나, 이 부분을 비교적 연약한 지반으로 해석한다. 그리고, 탄성파 속도분포에서는 다보탑 지반이 더 큰 속도를 보여 상대적으로 석가탑 지반보다 견고함을 보여준다. 대체로 석탑지반의 전기비저항은 최대 2200 Ωm이며 200 Ωm내외의 외부지반보다 더 높은 값을 보인다. 복합 지구물리탐사 결과를 종합하면 다보탑지반의 형태는 8각형(한 변은 6 m)으로 그 깊이는 약 4 m 이나, 석가탑지반은 약 8x10 m의 직사각형 형태로 깊이는 약 3 m 이다. Two three-story stone pagodas, Seokgatap and Dabotap, built in 791 at Bulkuksa temple, are well-known national treasures. However, they have experienced weathering process and an offset of the stone alignment is observed at the base part of Dabotap. Understanding of these phenomena is essential for the structural safety diagnosis for them, and therefore the nondestructive geophysical methods was applied. Direct measurements of ultrasonic velocities was introduced for the mechanical properties of the stone. Multidisciplinary geophysical prospectings including seismic, resistivity, ground-penetrating radar(GPR) methods were carried out around two pagodas for their site characteristics. The velocity ranges of ultrasonic waves for Dabotap and Seokgatap are 1217~4403m/s and 584~5845m/s, respectively, and the estimated averages of the uniaxial compressive strength are 463 kg/cm^(2) and 409 kg/cm^(2), respectively. At the northeast of each pagodas, the lower seismic velocities and resistivities are shown, which is interpreted to be weaker subsurface section. On the basis of the higher velocity structure, the site of Seokgatap appears to have solider stability than the Seokgatap site. Near the pagodas, higher(up to 2200 Ωm) resistivity is present whereas their outskirts have as low as 200 Ωm. By the combined results of each geophyscial methods, the subsurface boundaries of each stone pagodas are revealed. The Dabotap site is in the form of an octagon having 6-m-long side with the depth of ~4 m, whereas the Seokgatap site is the 8x10 m rectangle with the depth of 3 m.

부여 백제시대 가마터의 고고지구자기 연구

이윤수,서광수,서만철 공주대학교 문화재보존과학연구소 2004 문화재과학기술 Vol.3 No.1

충남 부여군 가마터에 대한 고고지자기 연구를 실시하였다. 13개의 가마 시료로부터 구한 특성잔류자화는 열화학작용에 의해서 생성된 자철석에 의해서 수행되며, 가마가 575℃이상 가열된 후 식으면서 그 당시의 지구자기장에 의해서 획득된 것으로 밝혀졌다. 이번 연구에서 구한 특성잔류자화의 그 평균편각과 평균복각은 각각 3.9˚E와 39.4˚ (a_(95)=3.2˚)로서, 한반도의 시험적 영년변화곡선에 대비하여 구한 특성잔류자화의 획득 시기는 서기 1,583년(+44년, -36년)이다. The archaeomagnetic study is examined to determine archomagnetic age of the kiln located in Buyeo area, Chungnam province. The results document that the characteristic remanent magnetization(ChRM) for 13 samples is carried by magnetite grains formed by a thermochemical activity during cooling from more than 575˚C. The Site mean direction (declination and inclination) for the ChRM is 3.9˚E and 39.4˚ (a_(95)=3.2˚). We conclude that the ChRM acquired in A.D. 1,583 (+44 yr, -36 yr), correlating the t-KPSV (tentative Korea Paleoselcular Variation) curve.

공주 공산성 원형연못의 지반에 대한 탄성파 굴절법 탐사

오진용,변성환,서만철 공주대학교 문화재보존과학연구소 2004 문화재과학기술 Vol.3 No.1

탄성파 탐사는 인공지진파를 이용하여 지표면 하부의 물성을 알아내는 지구물리탐사로서 20세기 초부터 석유탐사와 공학적 지반조사에 가장 널리 사용되었다. 굴절법 탄성파 탐사는 지층의 탄성파 속도를 알아내는 방법으로서 최근에는 석조문화재 등의 지반특성 조사에서 사용된 예가 있다. 이번 연구에서는 공주 공산성의 쌍수정 광장에 위치하는 공산성 원형연못 주변의 지반에 대하여 굴절법 탐사를 실시하였다. 쌍수정 광장은 기본의 발굴조사를 통하여 백제 추정왕궁지가 위치한 곳으로 알려졌으며, 광장 남쪽에 원형연못(상면직경 7.3m, 바닥직경 4.78m, 높이 3m)도 발굴되었다. 원형연못 주변에 5개 탄성파 측선을 설치하였고, 해머 타격점과 수신기 배열을 3가지 다른 방식을 적용하여 24m, 31m, 48m 측선길이의 굴절법 자료를 얻었다. 대체로 공산성 원형연못 주변의 지반은 3개 층으로 구성되어 있다. 각 층의 겉보기 속도는 약 261~391 m/s, 약 591~992m/s, 약 1950~3230 m/s이며, 첫 번째와 두 번째 측의 두께는 각각 약 2~2.4m 와 4.6~8.6m이다. 일반적으로 최하부 층의 속도는 기반암, 상부층들이 속도는 풍화토에 대응한다. 그러나 두 번째 층이 주시곡선 형태와 속도 범위는 국내 석탑 문화재 하부의 것과 유사한 것으로 보아 공산성 연못 주변은 인공적인 기초지반의 가능성을 제기하며, 그렇다면 공산성 원형연못은 파내려 간 것보다는 쌓아 올렸을 것이다. Seismic survey using artificial earthquake waves is one of the most popular geophysical method for petroleum exploration and engineering prospecting from the early 20th century. Recently seismic refraction method which can reveal the sub-surface velocity structure is introduced for the site characterization of the domestic stone pagodas. The purpose of this study is to understand seismic velocity structures of the underground near the Kongsansung Cirular Pond at the southern part of the Ssangsujung Park in Gongju. As the result of early excavations, the Ssangsujung Park has been known as the assumed site of the Palace of the Paekje Dynasty and Circular Pond (top diameter 7.3 m, bottom diameter 4.78m, and height 3m) was also discovered. Along 3 seismic lines near the Circular Pond, three kinds of source-receiver array are applied to obtain the refraction data with the corresponding maximum offset of 24m, 31m, and 48m. Shallow subsurface near the Circular Pond largely consists of three layers with the velocities of about 261~392 m/s, about 591~992 m/s, about 1950~3230 m/s, respectively. Upper two layers have the thickness of about 2~2.4 m and about 2.6~8.6 m each. In general, the bottom layer can be interpreted to the basement, and the upper layers with the lower velocities can be correlated to the weathered soil. Compared with the pattern of the traveltime-distance graph and the range of the velocities of the site near domestic stone pagodas, however, the middle layer can be interpreted as the artificial foundation. Consequently, the Kongsansung Circular Pond is possibly built upwardly rather than digging.

철화분청사기 철화안료로 사용한 석간주 연구

이재황,최석원,채상정,서만철 공주대학교 문화재보존과학연구소 2003 문화재과학기술 Vol.2 No.1

한국은 오랜기간 발전된 도자문화를 지니고 있다. 한국의 도예가들은 독창적인 문화를 토대로 활동적이며 예술적인 도자기를 생산해왔다. 14세기에 이르러 9세기의 고려청자를 바탕으로한 조선시대의 독특한 분청사기가 나타났으며 분청사기 가운데 철화분청사기는 백토분장위에 철분의 안료를 사용하여 붓으로 그림을 그려 제작하였다. 철화분청사기는 주로 15세기 후반부터 16세기 전반에 걸쳐 제작되었으며 이들은 민예적인 특성을 잘 반영하여 지역별로 서로 다른 독특한 양식으로 발달함으로써 계룡산 지역에서는 "계룡산 분청"이라는 별칭으로 불리었으나 현재는 철화분청사기의 제작기술이 소멸된 상태이다. 철화분청사기의 재현을 위해 철화분청사기편을 실험한 결과, 철화안료는 화강암내의 산화광물인 자철석으로 이루어져 있으며 이것은 석간주로 불리운다. 또한 철화분청사기편을 1230°C정도의 고온에서 소성한 결과 태토가 잘 견디었으며 사라진 광택이 다시 빛을 발하였다. 따라서 계룡산 분청의 재현 및 발전을 위해 문헌에 따른 채굴장소에 대한 연구가 이루어져야 할 것이다. Korea has a long and flourishing history of ceramics. Korean potters have established a dynamic artistic civilization rooted on its unique ceramic culture. In 14th century, they had created Buncheong, based on the tradtional Korean ceramics such as the Koryo celadons of 9th century. Among the Buncheongs, Chulhwa-Buncheong ceramics were produced by using iron oxide (ferric, ferrous) as the drawing stain. A fragment of a Chulhwa-Buncheong, with a manufacturing year stamp of 1492, was found in a kiln at mountain Kyeryong located in central Korea. Chulhwa-Buncheong ceramics, which have often abstract drawings on them, have been recognized worldwide for their artistic quality. But unfortunately, the production technique of Chulhwa-Buncheong has been lost. To provide the technical criteria for systematic restoration of Chulhwa-Buncheong, the iron oxide (ferric ferrous) material used for the drawings was explored. The iron oxide used for Chulhwa-Buncheong is the magnetite (Fe_(3)O_(4)). At 1230°C, it changes black color. With no flow effect at high plasticity level, it becomes dark color of chestnut and form ferrous crystal. As described in the Choseon Dynasty's memorandum of King Young Cho's period. the iron oxide was obtained traditionally from natural materials such as Seokanju, a special kind of minerals in granite. It is concluded that the magnetite from the rock cave which had been used as the drawing stain of Chulhwa-Buncheong can be used for the restoration of the Chulhwa-Buncheong.