석회 종류와 배합비 별 문화재 보수용 석회 모르타르의 초기거동특성과 수축특성 연구

남병직,노상균,김은경,안선아,강소영,Nam, Byeong Jik,Noh, Sang Kyun,Kim, Eun Kyung,Ahn, Sun Ah,Kang, So Yeong 한국문화재보존과학회 2020 보존과학회지 Vol.36 No.6

본 연구는 문화재 보수에 사용되는 소괴 소석회, 분말 소석회, 시판 소석회를 대상으로 배합비에 따른 석회 모르타르의 유동성, 응결시간 및 수축율을 비교하였다. 유동성 시험 결과, 문화재 조적용 석회 모르타르의 최적 배합수 비율은 소괴 소석회 8~10%, 분말 소석회 10~18%, 시판 소석회 17~40%의 범위로 나타났다. 응결시간과 수축율 분석 결과, 문화재수리표준품셈에 기술된 전돌벽쌓기(습식) 대비 종결시간비는 시판 소석회(0.4) < 분말 소석회(5.6) < 소괴 소석회(5.7)의 순으로, 수축율비는 소괴 소석회(1.1) < 분말 소석회(1.2) < 시판 소석회(3.0)의 순으로 나타났다. 물리·화학적 특성 분석 결과, 소석회의 입자크기가 커질수록 최적 배합수 함량은 낮아졌고 응결시간은 지연되며 수축율은 감소하였다. 이와 같은 결과는 향후 건축문화재의 수리·복원 현장에 사용되는 석회 모르타르의 초기거동과 수축특성을 예측하는데 기여할 것으로 판단된다. This study investigated the initial behavior (flowability and setting properties) and shrinkage characteristics of lime mortar, based on the mixing ratio of hydrated lime (lump, powder) and commercial lime, which is primarily used for repairing and restoring cultural assets. The flowability showed that the optimum mixing water contents of the masonry lime mortar were 8-10% for the lump hydrated lime, 10-18% for the powdered hydrated lime, and 17-40% for the commercial hydrated lime. The results of the setting and shrinkage analysis showed that the average final setting time ratio compared to the standard of cultural asset repair was in the increasing order of commercial hydrated lime(0.4) < powder hydrated lime(5.6) < lump hydrated lime(5.7). Moreover, the average shrinkage ratio was ordered as lump hydrated lime(1.1) < powder hydrated lime(1.2) < commercial hydrated lime(3.0). The analysis of the physical and chemical characteristics of hydrated lime showed that the optimum mixing water content was reduced as the particle size of the lime increased, thus delaying the setting time and decreasing the length change rate (shrinkage). These results are expected to contribute to the prediction of the initial behavior and shrinkage characteristics of mortars using handmade and commercial lime during repair and restoration work on cultural, heritage buildings.

포화염용액 습도시스템에 의한 수중 발굴 도자기의 이온용출 특성 연구

남병직,장성윤 한국문화재보존과학회 2013 보존과학회지 Vol.29 No.4

본 연구는 수중 발굴 도자기에 있어 상대습도 조건에 따른 수용성 염의 표면거동을 조사하여 도자기 보존관리에 적합한 환경기준을 제시하고자 한다. 실험 24주간 전기전도도 누적총량(㎲/㎝)으로 [고습조건(RH70%+RH80%)/저습조건(RH20%+RH40%)]의 상대적 비율 분석결과, 고습조건이 저습조건에 비해 이온용출량이 증가하였고, 특히 청자시료의 경우 그 증가폭이 두드러졌다. 또한 고습조건 시편들의 전기전도도 누적총량을 시료의 물리적 특성과 비교한 결과, 이온용출량은 시료의 흡수율 및 기공률의 증가에 따라 비례하였다. 수중 발굴 도자기는 매장환경의 특성상 염에 의한 물리·화학적 손상 및 2차오염이 크게 우려된다. 따라서 도자기의 이상적인 보존에는 습도변화에 비교적 안정적인 저습조건의 항온항습 수장고가 권장되며, 수장고 설비에 있어 시료의 재질특성에 따른 사전분류가 선행될 필요가 있다.

문화재 복원용 속(速)경화형 Epoxy계 수지의 가속열화시험 및 고장분석 연구

남병직,장성윤 한국문화재보존과학회 2017 보존과학회지 Vol.33 No.6

본 연구에서는 문화재 복원용 속(速)경화형 Epoxy계 수지인 AralditeⓇ rapid의 온도 스트레스에 의한 열화 특성을 분석하였다. 인장강도 및 접착강도는 40∼60℃에서 12,624시간까지 감소하여 내구성 및 접착특성의 미약한 열화가 발생하였다. 외부 응력 및 온도에 대한 안정성은 속(速)경화형에 비해 일반 경화형 Epoxy계 수지가 우수하여, 복원부의 강도 특성 및 응력 상태를 고려한 복원재료의 적절한 선택과 적용이 요구된다. 40∼60℃에서 12,624시간까지 색차의 증가와 광택도의 감소 등 색상 및 광택 안정성은 취약하여, 향후 광학특성의 개선을 위한 안정성 향상 연구가 필요하다. 특히 접착제의 열적 특성(중량감소량, 열분해온도, 유리전이온도)은 기계적 물성 변화에 부분적으로 관여하였고, 피착재의 계면 특성 및 접착제의 기체투과특성(수분투과도)은 접착성능의 중요인자로 작용하였다. 따라서 도자기, 벽돌 및 석재와 같은 다공성 재질의 경우 항온항습에 의한 보존환경 관리가 중요하며 , 옥외 전시유물의 경우 노출환경에 의한 물성 변화를 최소화할 수 있는 보존대책의 수립이 절실하다. 향후 이러한 결과는 문화재에 사용된 Epoxy계 수지의 열화속도 및 수명예측 자료로 활용될 것으로 기대된다. In this study, the degradation properties by temperature stress of AralditeⓇ rapid-curing epoxy resin used for inorganic cultural heritages, was identified. The tensile and tensile shear strength of durability decreased for 12,624 hours at temperatures of 40∼60℃. In terms of stability of external stress and temperature, the slow-curing epoxy was superior to the rapid-curing epoxy, and cultural heritage conservation plans should therefore consider the strength andstress properties of restoration materials. Color differences increased for 12,624 hours at temperatures of 40∼60℃, and glossiness decreased. Both color and gloss stability were weak, which necessitates the improvement of optical properties. Thermal properties (weight loss, decomposition temperature, and glass transition temperature) of adhesives are linked to mechanical properties. Interfacial properties of the adherend and water vapor transmission rates of adhesives are linked to performance variation. For porous media (ceramics, brick, and stone), isothermal and isohumid environments are important. For outdoor artifacts on display in museums, changes in physical properties by exposure to varying environmental conditions need to be minimized. These results can be used as baseline data in the study of the degradation velocity and lifetime prediction of rapid-curing epoxy resin for the restoration of cultural heritages.

도자기 복원용 DGEBA/TETA Epoxy계 수지의 온도에 의한 열화 특성 연구

남병직,장성윤 한국문화재보존과학회 2015 보존과학회지 Vol.31 No.4

본 연구는 문화재 복원용 일반 경화형 Epoxy계 수지 AralditeⓇ AY103-1/HY956의 온도 스트레스에 의한 열화 특성을 고찰하였다. 인장강도 및 압축강도는 34∼45℃에서 6,480시간까지 증가하여 내구성의 열화는 발생하지 않았 다. 외부 응력 및 온도에 대한 안정성은 인장강도에 비해 압축강도가 우수하여, 복원 재료의 강도 특성 및 응력 상태를 고려한 보존처리 방침의 수립이 요구된다. 인장전단 접착강도는 40∼60℃에서 4,320시간까지 감소하여 접착 특성의 열화가 발생하였으나 특성 변화는 비교적 작았다. 도자기와 같은 다공성 시스템의 경우 Pore Network 등 피착재의 계면 특성이 접착제의 성능 변화에 관여하므로, 항온 항습에 의한 보존 환경 관리가 중요할 것으로 판단된다. 광택도는 34∼45℃ 에서 6,480시간까지 감소하였고, 색차는 증가하여 광학 특성의 열화가 발생하였다. 광택 안정성은 우수하였으나, 색상 안정성은 취약하여, 향후 광학 특성 개선을 위한 노력이 재고되어야 한다. 특히 전시 유물의 경우 조명 및 태양 광선에 의해 대상 유물 및 복원 재료의 표면 온도 상승이 우려되므로, 노출 환경에 따른 물성 변화를 최소화할 수 있는 선제적 보존 대책이 수반되어야 한다. This study identified degradation properties by temperature stress with AralditeⓇ AY103-1/HY956 used for ceramics. Tensile and compressive strength of durability increased for 6,480 hours at temperature of 34∼45℃. In stability of external stress and temperature, compressive strength is superior to tensile strength, it requires conservation plans considering strength properties and stress of restoration materials. The tensile shear strength of adhesion properties decreased for 4,320 hours at temperature of 40~60℃. In ceramics with porosity, environments under isothermalisohumidity are important because interfacial properties of adherend are concerned with performance variation. Glossiness decreased for 6,480 hours at temperature of 34∼45℃ and color difference increased. Gloss stability was superior and color stability was weak, which requires improvement of optical properties. In artifacts on display in museums, there is concern about temperature rise on restoration materials by lighting therefore, it needs to minimize change in physical properties by exposure environments.

태안 마도출토 도자기의 효율적 탈염처리를 위한 조건도출 연구

남병직,박대우,강현미,장성윤,정용화 한국문화재보존과학회 2010 보존과학회지 Vol.26 No.2

태안 마도 출토 도자기를 대상으로 도자기 탈염에 일반적으로 사용되는 물 세척법에 추가조건(탈염수 양, 교반 및 온도)을 적용하여 탈염효율을 비교 연구하였다. 탈염수 양에 따른 효율실험결과 질량비 20배가 질량비 10배보다 효율은 높았지만, 그 정도가 2배에 미치지 못하여 경제적 측면에서 질량비 10배가 보다 효율적이었다. 또한 탈염처리 중 교반 및 가온에 따라 20~30%의 효율증대는 확인되었지만, 추가기법적용을 위한 에너지사용과 물리화학적 충격에 의한 유물손상의 위해성을 종합적으로 고려한다면 교반 및 가온에 따른 효율증대는 크지 않은 것으로 판단된다 .

결합재 종류 및 배합비에 따른 석회 모르타르의 유동 및 응결특성 연구

남병직(Nam, Byeong Jik),강소영(Kang, So Yeong),노상균(Noh, Sang Kyun) 한국콘크리트학회 2019 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.31 No.2

벤토나이트를 이용한 수중 출토 도자기의 탈염기법 연구

남병직, 박대우, 장성윤, 정용화 공주대 문화재보존과학연구소 2011 문화재과학기술 Vol.10 No.2

수중 출토 도자기의 탈염을 위해 일반적으로 물 세척법이 권장되지만, 저온 소성 및 유약층의 박 락 등 재질적으로 강도가 약한 도자기는 침적 탈염이 곤란한 경우가 대부분이다. 이에 본 실험에서는 물 세척법에 대한 대안으로 팽윤성 점토광물인 벤토나이트의 적용가능성을 검토한 후, 습포 조건에 따른 탈염 효과를 비교 연구하였다. 습포 조건에 따른 효율 실험에서는 흡수율과 기공률이 상대적으로 크고, 유약 층이 존재하지 않는 도자기들의 경우 수분 밀폐를 통해 탈염 효율이 크게 증대되었다. 침적 탈염과 의 효율 비교에서 습포 탈염이 침적 탈염보다 효과가 낮게 나타났지만 습포 탈염과 침적 탈염의 이온 용 출면적을 감안할 때 향후 벤토나이트를 이용한 도자기 탈염이 충분히 가능할 것으로 판단된다. 또한 효 과적인 습포 탈염을 위해서는 습포제 적용 시 수분 증발을 최소화할 수 있는 일련의 처리방침과 습포 물 질에 의한 2차 오염을 방지하기위한 안전조치가 필요할 것이다.

도자기 복원에 사용되는 에폭시계 고분자수지의 요구 특성 연구

남병직 ( Byeong Jik Nam ),정세리 ( Se Ri Jeong ),장성윤 ( Sung Yoon Jang ) 한국접착및계면학회 2012 접착 및 계면 Vol.13 No.4

본 연구는 도자기 복원용 에폭시수지 12종을 대상으로 복원제로서의 요구 특성(내구성, 가공성, 광택특성, 수축 · 팽창특성)을 조사한 후, 이를 통해 효과적인 재료 선택의 기준을 제시하고자 하였다. 내구성 분석결과 액상형은 비교적 손상 정도가 적고 재질 강도가 높은 도자기 유물에, 페이스트형은 상대적으로 손상 정도가 심하고 재질 강도가 약한 토기 유물에 적용하는 것이 보다 효과적 이다. 가공성 분석결과 액상형은 페이스트형보다 높은 표면경도를 보였고, 액상형 중에서는 일반경화형이 속경화형보다 표면경도가 높았다. 따라서 높은 표면경도로 재가공이 어려운 액상형은 향후첨가제 혼합을 통한 물성 개선이 필요하다. 광택특성 분석결과 외관상 무색투명한 액상형이 페이스트형보다 높은 광택도를 보였고, 액상형 중에서는 일반경화형이 속경화형보다 광택도가 높았다. 700°C 연질토기는 페이스트형 중 CDK-520A/520B와 Araldite SV 427-2/HV 427-1이, 청자와 백자는 액상형 중 Devcon 5 minute과 EPO-TEK 301-2, 페이스트형 중 Quik Wood가, 분청사기는 페이스트형중 Quik Wood, 액상형 중 EPO-TEK 301-2와 Devcon 5 minute이 대상 도자기의 광택도에 가장 근접 하였다. 수축 · 팽창특성 분석결과 에폭시수지의 대부분은 경화 중 부피 변화가 발생하였으므로, 수축 · 팽창률에 따른 복원면의 증감을 사전에 예측하여 형태복원 범위를 설정하여야 한다. The demand characteristics of the conventional 12 kinds of epoxy resins which have been used for restoration of the ceramic relics were investigated to provide standards of the effective materials in this study. The result of durability analysis showed that a liquid type is more effective in ceramic relics (low damage, high strength), and a paste type is more effective in earthenware relics (high damage, low strength). The result of workability analysis appears that the liquid type is higher than the paste type, and a slow curing type is higher than a fast curing type in surface hardness. Therefore, in the case of the liquid type which is hard to reprocess due to high surface hardness, it is necessary to conduct a study on improving physical properties by adding filler. The result of the gloss analysis on epoxy resins showed that the liquid type (colorless) has higher gloss than the paste type, and the slow curing type has higher gloss than the fast curing type in liquid types. CDK-520A/520B and Araldite SV 427-2/HV 427-1 showed the most similar gloss to 700°C earthenware, Devcon 5 minute, EPO-TEK 301-2, and Quik Wood showed the most similar gloss to celadon and whiteware, Quik Wood, EPO-TEK 301-2, and Devcon 5 minute showed the most similar gloss to buncheongware. It is necessary for conservator to decide the range of the restoration surface by predicting the increase and decrease of the restoration surface because most of the epoxy resins caused the volume change in curing process.

실내양생 조건에서 문화재 보수용 소괴 소석회를 사용한 석회 모르타르의 압축강도 예측연구

남병직(Nam, Byeong-Jik),강소영(Kang, So-Yeong) 대한건축학회 2023 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.43 No.1

결합재 종류 및 배합비에 따른 석회 모르타르의 탄산화 및 동결융해 특성 연구

남병직(Nam, Byeong Jik),강소영(Kang, So Yeong),노상균(Noh, Sang Kyun) 한국콘크리트학회 2020 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.32 No.2