• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권4호
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• pp.132-158
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• 2023

공주 청량사지 오층 및 칠층석탑은 계룡산 삼불봉 아래에 있으며, 고려 중기에 창건한 것으로 알려진 탑으로 한 시대에 두 유형의 백제계 석탑이 공존하는 쌍탑으로서 역사적 및 학술적 가치를 인정받고 있다. 두 탑은 1944년 도굴로 칠층석탑이 전도되고 그 영향으로 오층석탑에 기울어짐이 발생하였다. 1961년에 석탑을 복원하였으나 구조적 불안정성은 지속적으로 제기되었다. 따라서 이 연구에서는 2021년 5월부터 2022년 3월까지 계측자료를 축적하고 계절적 특성을 검토하여, 동일 기간의 기온변화와 강수량에 따른 석탑의 미세거동을 해석하였다. 이 결과, 모든 계측기에서 일간 기온변화에 따라 미세한 열탄성거동을 반복하였으며, 경사와 변위 모두 미세거동이 나타났다. 경사계에서는 기온변화에 따라 석재의 표면과 내부에 포함된 수분이 팽축을 반복하며 미세한 움직임을 보였고, 변위계에서도 시계열에 따라 기온이 상승하면서 모두 이격거리가 감소하였다. 특히 오층석탑 상부는 북서쪽으로 최대 3.89° 거동하였으며, 칠층석탑은 북동쪽으로 최대 0.078° 기울었다. 최대 변위는 오층석탑과 칠층석탑에서 각각 0.127 및 0.149mm로 기록되었다. 이 값들은 계측 종료시점에 원래 상태로 회귀하는 경향은 있으나 완전히 회복하지 못하여 면밀한 감시가 필요한 상태를 지시하였다. 이 연구를 통해 획득한 결과는 두 석탑의 안정적 보존을 위한 기초자료로 활용될 수 있다. 이를 기반으로 다양한 환경요소를 고려한 거동특성이 분석되어야 하며, 계측시스템의 유지관리를 통한 예방보존이 지속되어야 할 것이다.

• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2004년도 제19회 발표논문집
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• pp.78-91
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• 2004

염(Salts)은 일반적으로 가장 강력한 풍화요인 물질 중 하나이다. 염의 결정화(crystallization) 및 수화(hydration)작용은 석재의 화학적 풍화 뿐만이 아니라 물리적 풍화를 가속화 시킨다. 감은사지 석탑은 오랜 세월 대기 중에 노출되어 대기환경오염으로 인한 화학적 풍화 뿐만이 아니라 지리적으로 바다에 인접해 있어 바다에서 기원한 염화나트륨(NaCl)의 영향으로 다른 석조물에 비해 심한 물리적 풍화현상을 보이고 있다. 편광 현미경 및 SEM, XRD, XRF를 이용하여 석탑의 구성석재 및 염(salts)에 대한분석을 실시하였으며, 용출실험을 통해 얻은 용액에 대해서는 IC와 ICP-AES를 이용하여 분석하였고, 염류와 석재의 반응산물로 만들어진 염에 대해서는 정방위시료와 부정방위시료를 제작하여 분석하였다. 감은사지 석탑을 이루는 암석은 결정응회암으로 주 구성 광물은 사장석 및 정장석이며 소량의 석영 및 흑운모 등이 함유되어 있고 소량의 유리질 석기로 구성되어 있다. 석재의 표면에는 주 구성 광물들의 화학적 풍화로 인해서 생성된 2차 광물로 팽창성 점토광물인 스멕타이트가 존재하며, 대기오염물질과의 결합에 의해 생성된 대표적인 황산염인 석고$(gypsum,\;CaSO_4{\cdot}2H_2O)$, 소금(halite, NaCl), 해양기원 염류인 소금성분과 대기오염물질이 만들어낸 테나다이트$(thenardite,\;Na_2SO_4)$가 존재한다. 이들 염류는 일차적으로 암석의 표면에 백화현상을 초래하기도 하고, 대기 중의 오염물질과 결합하여 일부는 흑화현상을 보이기도 한다. 또한 암석 내 수분이 증가할 경우 이들 염들이 암석의 공극이나 열극을 따라 내부로 이동하여 subflorescence를 발생시켜 박락 및 박탈의 원인이 되었으며, 온도와 수분의 변화에 따른 이들 염(salts)의 수화 및 결정 작용 그리고 새로운 염(salts)의 침전작용을 반복하면서 석재 내부와 외부의 암석 및 결정에 균열과 미세열극 등이 생성되어 석재 자체의 구조적 안정성에 영향을 주고 있다. 따라서 감은사지 석탑은 지리적 환경 차이로 인해 일반적인 환경의 석조물들과는 다른 형태의 풍화양상을 보이고 있어서 풍화양상 및 풍화형태에 대한 정확한 연구와 이해를 바탕으로 보존대책이 마련되어야 한다.

• 자원환경지질
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• 제46권5호
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• pp.445-453
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• 2013

의성 탑리리 오층석탑(국보 제77호)은 통일신라시대의 대표적인 석조문화재이다. 현재 이 석탑은 지속적인 풍화로 인해 전체적으로 흑색, 황색, 백색변색이 발생되어 있으며 백색변색이 발생한 부분에서 미세균열, 박리박락, 입상분해가 집중적으로 분포해 있다. 표면오염물에 대한 분석결과, 흑색변색은 망간산화물, 황색변색은 철산화물, 백색변색은 석고와 타라나카이트로 인해 발생한 것으로 확인하였다. 또한, 석탑에 발생한 물리적 훼손은 암석내부에서 석고의 결정화 작용으로 인해 발생한 것으로 판단된다. 따라서 의성 탑리리 오층석탑을 장기적으로 보존하기 위해서는 보존처리 매뉴얼에 따라 석고를 중심으로 표면오염물을 제거하고 P-XRF를 활용한 정기적인 모니터링이 요구된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제45권1호
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• pp.70-85
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• 2012

의성 탑리리 오층석탑의 구성암석은 유문암질 응회암이며 소량의 응회각력암과 대체석인 세립질 화강암이 혼용되었다. 석탑과 금성산의 유문암질 응회암은 암녹색 내지 녹회색의 유리질 기질에 K-장석과 석영의 반정, 압축 신장된 피아메, 소량의 암편 등으로 구성되어 있다. 이 암석들은 기재적 특징, 광물학적 및 지구화학적 특성에서 양자 간 유사성이 인정되어 서로 동일한 암석이다. 석탑은 균열, 박리박락 등과 같은 물리적 손상과 변색 및 생물학적 오염이 복합적으로 작용하여 훼손이 진행되고 있다. 특히, 석탑 전면에 걸쳐 흑색 및 갈색 변색이 나타나며, 4층 및 5층 옥개석의 하부에는 3~5겹의 층상 박리박락과 입상분해 등이 발달하여 심각한 상태이다. 석탑 구성석재의 물성은 금성산의 신선한 응회암을 기준(1등급)으로 했을 때 2등급에서 5등급까지 넓은 범위를 나타내고 있으나 대부분은 3등급과 4등급에 집중되고 있고, 평균 물성은 3등급으로 확인되었다. 전반적으로 암석의 물성은 남측면과 서측면이 낮았고, 서측면은 박리 및 균열, 입상분해 등에 의해 5등급의 점유율(10개, 11.9%)이 높게 나타났다. 현재 석탑의 일부 부재는 원형을 알아 볼 수 없을 정도로 훼손이 심각하여 정밀 훼손도 진단과 지속적인 모니터링, 보존처리가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.51-66
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• 2001

1936년 7월 4일 경상남도 하동군 화개면을 진앙지로 하는 규모 5의 지진이 발생하였다. 이 지진으로 인하여 쌍계사 경내 건물과 문화재가 손상을 입었으며 금당 앞에 위치한 오층석탑의 탑두(종형석)가 추락하였다. 쌍계사 지진의 세기를 정량적으로 평가하기 위하여 철저한 고층을 거쳐서 실물크기의 석탑 모델을 제작하였다. 제작된 석탑모델을 진동대에 탑재하여 낮은 진폭에서 석탑모델의 동특성을 확인하는 예비시험과 지진파의 지진가속도를 증가시켜 가면서 석탑모델의 거동 특성을 규명하는 본 시험을 실시하였다. 석탑모델의 제작과정과 시험 절차에 관하여 상세히 기술하였고 진동대 시험 결과를 제시하고 그 결과에 관하여 논하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권9호
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• pp.27-34
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• 2023

본 논문은 인공지능(AI)을 이용하여 통일신라 석탑인 '경주 불국사 삼층석탑'의 복원을 위해 3D 모델링 과정을 연구했다. 기존의 3D 모델링 방식은 수많은 Verts와 Face를 생성하므로, 이로 인해 AI 학습에 상당한 시간이 소요한다. 이에 따라, Verts와 Face의 수를 낮추어 더 효율적인 3D 모델링을 수행하는 방식이 필요하다. 이를 위해, 본 연구에서는 석탑의 구조를 정점 및 면의 수로 분석하고, AI 학습에 최적화된 면수를을 최소화 하도록 모델링 방법을 연구했다. 더불어, 우리나라의 석탑 복원을 위한 인공지능학습에 최적화된 모델링 방법론을 제안하고, 인공지능 학습에 필요한 DataSet 을 확보하는 데 의미가 있다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제37권
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• pp.151-168
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• 2004

미륵사지 서탑은 현존하는 국내 최대 규모의 석탑이다. 현재까지 연구 진행된 결과에 따르면 미륵사지 서탑은 9층 석탑으로 추정되고 있다. 대규모의 건축물임에도 불구하고 이 탑에 대한 직접적인 창건 기록이 아직 발견되지 않은 상태다. 다만 미륵사의 창건기사가 "삼국유사(三國遺事), 무왕조(武王條)"에 연기설화로 나타나 있을 뿐이다. 설화적인 역사의 기록은 사실성에 대한 규명에 있어 다양한 분야에서의 연구가 필요하다. 건축사적 측면에서 평면형식의 시대 위치에 대한 고찰은 탑의 창건 연대 규명에 하나의 가시적 근거를 제공할 수 있다. 나아가서 미륵사지 서탑의 양식과 계통사 연구에 근간이 된다고 판단하여 수행코자 한다. 목조번안 석탑으로도 유명한 미륵사지 서탑은 우리나라 석탑의 시원적인 성격을 지니고 있다고 그동안의 연구에서 밝혀져 있다. 우리나라 불탑은 인도에서 발생되어 중국을 거쳐 도입되었다. 국내에서는 미륵사지 서탑보다 앞선 시기의 유례를 볼 수 없는 상태이므로 중국의 실 예를 참고하여 접근해 보고자 했다. 본 고에서는 한국(韓國)과 중국(中國)의 전석탑(塼石塔) 평면의 시대별 변천과정을 고찰하여 미륵사지 서탑의 평면형식이 7세기 초에 위치함을 결론으로 도출하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제38권
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• pp.329-358
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• 2005

감은사지 삼층석탑은 신라석탑의 규범을 이루는 시원적인 석탑으로 우리나라 석탑의 대표적인 형식으로 자리 잡고 있음은 잘 알려진 사실이다. 이와 같은 석탑은 석조미술품이면서 석구조물이다. 지금까지는 탑을 이해함에 있어서 조탑사상과 미술사적으로는 깊은 연구와 논의가 이루어져서 양식이나 편년 등은 깊이 있게 연구되었다고 생각된다. 그러나 상대적으로 석조건축물로서의 연구는 아주 미미한 것이 사실이다. 우리나라에서 연구 활동을 하고 있는 많은 석탑전문가들도 대부분이 미술사전공자이고 구조를 이해할 수 있는 공학자는 극히 소수임을 보아도 잘 알 수 있다. 앞으로는 석탑을 이해함에 있어서 미술사 못지않게 구조를 포함한 힘의 전달 등 역학 적인 부분도 검토될 수 있도록 공학적인 면으로도 접근하여 탑을 보다 깊이 있게 그리 고 구조체로서 안전하게 이해하고 안전성도 검토 되어야 할 것으로 생각된다. 탑을 조성한 우리선조들의 기술적인 부분을 곳곳에서 찾아 볼 수 있다. 첫째 : 지대석과 하층기단면석을 한 돌로 만드는 기단부의 작은 부재를 가급적 크게 만들어서 상부 하중으로 인한 부재의 이완과 침하 등 부재 변형을 최소화하기 위 한 것이며, 둘째 : 면석과 탱주의 이음에 있어서 탱주에 턱을 두어 면석을 끼워 맞추는 결구방식을 보면 탱주에 끼워지는 면석부분을 살짝 면접기하여 탱주 턱에 쉽게 끼워지도록 하였다. 이러한 면석 결구방식은 감은사석탑 이후 석탑의 면석 결구방식에서는 찾아보기 어려운 결구방식이다. 셋째 : 각 면에 옥개석과 옥개받침석의 크기를 각기 다르게 하여 상 하 부재의 이음부를 일치하지 않게 하였다. 이는 수직 하중의 분산과 부재의 이완을 방지하기 위 한 것으로 판단된다. 넷째 : 동탑 해체 시 확인된 사항으로 옥개받침의 상면을 평평하게 다듬지 않고 안쪽을 볼록하게 도드라지게 다듬어서 가능한 부재의 무게중심을 석탑의 중심에 가깝도록 고려하였다. 작은 부재를 가급적 크게 만든 것, 상하부재의 이음부를 어긋나게 한 기법과 무게중심을 되도록 석탑중심으로 오도록 한 수법 등은 당시 조탑인들은 상당한 수준의 공학적인 식견을 가지고 구조를 이해하는 기술력이 뛰어났음을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.299-305
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• 2019

경주 불국사 삼층석탑의 손상 유형은 역사적, 예술적 가치 저하뿐만 아니라 암석 풍화도 가속화 시킬 수 있으므로 보존을 위한 적절한 해결책이 필요하다. 석탑 보존은 선조들이 남긴 원형을 유지하여 후대에 전해주는 데 그 목적을 둔다. 이 과정에서는 손상 상태에 관한 기록을 포함하며 향후 확인 가능하도록 해야 한다. 특히 석탑 손상도 평가는 보존연구와 교육 자료로 활용할 수 있으며 보존처리 기초 자료로 이용하고 예방적 자료를 구축할 수 있다. 이 석탑의 정량적 손상도 평가 결과, 전체 면적 대비 생물 피도 159 %, 화학적 원인 114 %, 물리적 원인 16 % 점유율을 보인다. 또한 서측 방향에서는 일조량과 암석의 팽창수축 영향으로 손상 범위가 95 % 나타났다. 기단부와 탑신부에서는 다른 부재대비 높은 손상률과 복합적 손상 패턴이 관찰된다. 반면에 상륜부는 1970년대 신석재로 복원하여 원 부재 대비 야외노출 시간이 짧기 때문에 보존 상태가 양호한 것으로 판단된다. 이 연구를 바탕으로 보존과정에서는 세척처리를 통해 생물 종의 오염 정도를 저감시킬 수 있으며, 물리적 파손 부재는 접합처리로 손상을 최소화할 수 있다. 하지만 석탑은 향후 재 손상 가능성이 있으므로 지속적인 안전점검 모니터링과 예방적 보존 관리가 필요하다.

• 보존과학회지
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• 제34권5호
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• pp.421-431
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• 2018

경주 불국사 삼층석탑에서 발생한 무기오염물과 보수물질의 생성 원인 및 재질 특성을 규명하기 위해 분석을 실시하였다. 그 결과, 황색 오염물은 외부 기원 토양 또는 풍화토의 침착으로 인한 변색, 적갈색 오염물은 산화철 광물의 한 종류인 침철석(Goethite, FeOOH)에 의한 오염, 흑색 오염물은 망간(Mn) 산화물이 부재 표면에 고착되면서 암석의 색상 변화를 유발하는 것으로 확인되었다. 과거에 사용된 보수 재료 중 시멘트 모르타르는 외부 환경과 반응하여 백화현상을 야기한 것으로 판단된다. 이를 통해 석탑 오염물질과 관련된 기초 자료를 확보하고, 효율적인 보존처리 방안마련 자료로 활용하였다. 한편, 외부환경에 노출되어 있는 석탑은 오염물 재형성 가능성이 높으므로 지속적인 모니터링을 통한 체계적인 관리가 요구된다.