Quantitative Deterioration Assessment and Microclimatic Analysis of the Gyeongju Seokbinggo (Ice-storing Stone Warehouse), Korea

경주석빙고의 정량적 훼손도 평가와 미기후환경 분석

  • Kim, Ji-Young (Department of Cultural Heritage Conservation Sciences, Kongju National University) ;
  • Lee, Chan-Hee (Department of Cultural Heritage Conservation Sciences, Kongju National University) ;
  • Lee, Myeong-Seong (Conservation Science Division, National Research Institute of Cultural Heritage)
  • 김지영 (공주대학교 문화재보존과학과) ;
  • 이찬희 (공주대학교 문화재보존과학과) ;
  • 이명성 (국립문화재연구소 보존과학연구실)
  • Received : 2008.12.30
  • Accepted : 2009.03.10
  • Published : 2009.03.01

Abstract

The Gyeongju Seokbinggo (Treasure No. 66) is an ice-storing stone warehouse, consisting mainly of alkaligranite which shows milky white color and medium-grained textures with drusy cavities. As results of deterioration assessment, the deterioration rates were determined as crack (12.5%), disjoining (6.7%), breaking-out (25.1%), exfoliation (20.9%), efflorescence (6.5%), brown discoloration (9.8%), darkgray discoloration (2.0%) and biological discoloration (36.5%). Comprehensive physical deterioration rate and discoloration rate were calculated as 43.7% and 68.7%, respectively, that indicates the Seokbinggo has been severely weathered. Indoor relative humidity was above 90% except in winter season. Indoor microclimate was hardly fluctuating although indoor microclimate was dependent on the outdoor climate. The main cause of deterioration was high relative humidity and a long time of wetness due to penetration of rain, underground water and condensation. It was identified that the water brought out biological discoloration, dissolution of minerals, structural movement and efflorescence, and the dust from the ground soil in front of the entrance accelerated brown and dark gray discoloration on the stone surface.

경주석빙고(보물 제66호)는 조선시대 얼음 저장고로서 주구성암석은 유백색 색조를 띠고 정동이 발달한 중립질의 알칼리화강암이다. 훼손도 평가 결과, 균열(12.5%), 이격(6.7%), 탈락(25.1%), 박락(20.9%), 백화현상(6.5%), 갈색 변색(9.8%), 암흑색 변색(2.0%) 및 생물에 의한 변색(26.5%) 등이 높은 것으로 확인되었다. 전체적인 물리적 훼손율은 43.7%로 홍예틀 1번과 2번에서, 변색에 의한 훼손율은 68.7%로 북벽에서 가장 높아 석빙고의 훼손 상태가 매우 심각한 것으로 평가되었다. 석빙고 내부는 겨울철을 제외하고 연중 90% 이상의 높은 상대습도를 유지하였으며, 내부 미기후는 외부 기후 변화에 의존하나 외부보다 변동이 현저히 적은 일정한 환경을 유지하고 있었다. 상대습도는 봄과 여름에 98~100%에 최빈값을 보였다. 훼손의 근본적인 요인은 강수와 지하수의 유입 및 결로수에 의한 높은 상대습도와 장기적인 수분 유지시간이다. 이 수분은 생물에 의한 변색, 부재의 재질약화, 구조체의 거동, 백화현상 등을 야기하였다. 한편 입구 전면의 사질토양으로 인한 분진과 부유 입자가 내부의 갈색 및 암흑색 변색을 가중시켰다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : 석조문화재 손상메커니즘 및 평가기술 개발

References

  1. 문화재관리국, "한국의 석빙고". 문화재관리국, p3-45, (1994).
  2. 공성훈, 조국환, "경주 석빙고의 여름철 실내환경 조건에 관한 연구". 한국전통과학기술학회지, 4, p49-58, (1998).
  3. 배연경, "열유체 수치해석에 의한 환경 에너지 시스템 연구". 충남대학교 환경공학과 석사학위논문, p69-79, (1999).
  4. 진홍섭, "현풍 석빙고" 미술사학연구, 9, p98-99, (1961).
  5. 진홍섭, "경주 석빙고의 축조연대". 이대사원, 5, p1-13, (1964).
  6. 신동수, "석빙고의 전열해석". 산업기술연구소논문보고집, 2, p9-15, (1980).
  7. 김수진, 이민성, 김원사, 이수재, "서울지역의 자연환경 변화에 관한 연구: 남산화강암의 풍화에 관한 환경 광물학적 연구". 지질학회지, 30, p284-296, (1994).
  8. 김영화, 홍순호, "풍화현상에 수반되는 화강암의 물성 변화에 관한 연구". 광산지질, 23, p221-232, (1990).
  9. Chesworth, W., "The major elament geochemistry and the mineralogical evolution of granitic rocks during weathering". In Ahrens, L.H.(ed.), Origin and distribution of elements, Pergamon Press, Oxford, p9305-313, (1971).
  10. Lee, C.H., Lee, M.S,, Suh, M. and Choi, S.W, "Weathering and deterioration of rock properties of the Dabotap pagoda (World Cultural Heritage), Republic of Korea". Environmental Geology, 47, p547-557, (2005). https://doi.org/10.1007/s00254-004-1177-y
  11. 최석원, 이찬희, 남광우, "회암사지 선각왕사비 보존: 선각왕사비의 암석학적 및 물리화학적 특성과 변화연구". 국립문화재연구소, p43-77, (2001).
  12. Kim, J., LEE, C.H., Lee, M.S. and Jo, Y.H., "Quantitative deterioration assessment and environmental system of the Gyeongju Seakbinggo (ice-storing stone warehouse), Korea". Proceeding paper of presented at the 2006 annual meeting of the Korea Society of Economic and Environmental Geology, p.511-514, (2006).
  13. 도진영, "경주 석빙고 구성석재에 형성된 표면오염물의 특징과 그 제거방안" 제21회 한국문화재보존과학회 학술대회 발표논문집, p71-88, (2005).
  14. 윤윤경, "경주 석빙고 내부의 생물 분포에 관한 연구". 제21회 한국문화재보존과학회 학술대회 발표논문집, p62-70, (2005).
  15. Ishihara, S., "Granitoid series and mineralization in the Circum-Pacific Phanerozoic granitic belts". Resource Geology, 48, p219-224, (1998). https://doi.org/10.1111/j.1751-3928.1998.tb00019.x
  16. 이준동, 황병훈, "경주 남산-토함산 일원의 화강암류에 관한 암석학적 연구". 한국지구과학회지, 20, p80-95, (1999).
  17. 윤성효, 황인호, "경주 남산일대의 화강암의 암석학 및 지구화학의 특성". 한국지구과학회지, 11, p51-61, (1990).
  18. Cardell. C., Delalieux, F., Roumpopoulos, K., Moropoulou, A., Auger, F., Van Grieken, R.. "Salt-induced decay in calcareous stone monuments and buildings in a marine Environment in SW France". Construction and Building Materials, 17, p164-179, (2003).
  19. Benavente, D., Garcia del Cura, M.A., Garcia-Guinea, J., Sanchez-Moral, S., Ordonez, S., "Role of pore structure in salt crystallisation in unsaturated porous stone". Journal of Crystal Growth, 260, p532-544, (2004). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2003.09.004
  20. Theoulaski, P., Moropoulou, A., ''Microstructural and mechanical parameters determining the susceptibility of porous building stones to salt decay". Construction and Building Materials, 11, p65-71, (1997). https://doi.org/10.1016/S0950-0618(96)00029-3
  21. Camuffo. D., ''Microclimate for cultural heritage". Elsevier, Amsterdam, p1-415, (1998).
  22. Warscheid. T. and Braams, J., "Biodeterioration of stone: a review". International Biodeterioration and Biodegradation, 46, p343-368, (2000). https://doi.org/10.1016/S0964-8305(00)00109-8
  23. 김진만, 곽은구, 서만철, 조헌영, "전통 건축물 석회 다침층 보수 시공시의 문제점 및 개선방안". 제15회 힌국문화재보존과학회 학술대회 발표논문집, p21-31, (2002).
  24. 최준오, 임병훈, "건축재료학". 도서출판 서우, 서울, p3 36, (2002).