화강암의 인공풍화에 미치는 수분의 동결-융해와 대기오염물질의 영향을 파악하기 위해 실험적 연구를 수행하였으며 $TiO_2$ 광촉매를 화강암에 코팅하여 $TiO_2$ 코팅이 화강암의 풍화방지에 어느 정도 효과적인지 살펴보았다. 인공풍화 실험후 화강암 표면의 광물질 조성의 변화를 확인할 수 있었다. 인공풍화시킨 화강암의 밀도는 $2.60g/cm^3$에서 $2.55{\sim}2.56g/cm^3$로 감소하였으며 흡수율과 밀도는 악간 증가하여 동결-융해가 화강암의 풍화에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. $TiO_2$ 광촉매를 화강암에 코팅한 경우 $TiO_2$ 광촉매를 코팅하지 않은 경우보다 동결-융해와 대기오염물질에 의한 화강암의 물리적 특성 변화(수분 흡수율과 압축강도)가 적어 화강암의 풍화방지에 효과적임을 알 수 있었다.
실내에서 일어나는 목재의 표면 열화특성을 재색, 화학적 및 해부학적 변화 차원에서 분석하였다. 실험대상으로는 실내에서 장기간 보관중인 삼나무 목제품을 사용하였다. 실내 보존 초기에는 황색도와 적색도가 급격히 변하였고 5년 사이에 백색도의 감소가 두드러졌다. 화학성분의 분석결과 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 성분 모두 감소하였으나 리그닌의 감소가 더 컸다. 현미경 관찰 결과 5년이 경과한 목제품에서는 목재표면에서 2~3개 층에서 리그닌이 분해되어 중간층이 분리되었다. 실내 환경조건에서 발생되는 표면 열화 특성은 야외에서 발생되는 표면열화 특성과 매우 유사하였으나 그 정도는 미약하였다.
경주지역 석조문화재 구성암석으로 사용된 경주남산화강암과 석영안산암질 응회암의 산성비에 따른 손상을 예측하기 위하여 인공강우와 인공풍화시험을 적용하였다. pH 4.0 강우는 반응초기에 화강암시편의 표변에 노출된 신선한 광물 입자와 가수분해반응에 의하여 중화되나, 곧 초기산성도로 돌아갔다. 반면 pH 5.6 강우는 경주남산화강암과 반응 시 오랜 시간 동안 중성을 유지하였는데, 약한 산성도로 인하여 암석의 구성 광물이 천천히 지속적으로 가수분해되어 나타나는 결과로 보인다. 풍화된 경주남산화강암과 반응한 산성비의 산성도는 pH 5.6 강우의 경우 선선한 암석에 비해 더 오랫동안 중성을 유지하였다. 응회암과 반응한 산성비는 전체적으로는 화강암과 유사한 경향을 보이나, pH 4.0 강우의 산성도가 낮아지는 시점이 화강암에 비해 늦다. 이는 응회암과 화강암의 조직과 구성광물성분이 다르기 때문이며, 미립 내지 유리질 석기가 많은 응회암이 화강암에 비해 강우와 반응하는 성분이 더 많아서 이러한 차이를 나타낸다. 무게감소율과 강도감소율을 예측한 결과, 신선한 경주남산화강암 보다 응회암이 같은 조건의 환경에서 2배 가까이 감소하였다.
국내 모래수요에서 인공쇄석사의 점유율은 30% 이상이며 지속적인 증가추세에 있다. 인공쇄석사는 주로 화강암 및 편마암류를 원암으로 이용하며, 공정 중에 생기는 슬러지(63마이크론 이하입자)는 침전제를 이용하여 분리되며, 중량대비 15% 내외가 포함된다. 슬러지 구성광물은 석영, 장석, 운모류와 함께 고령토, 녹니석, 질석, 스멕타이트 및 방해석도 간혹 포함된다. 쥬라기 화강암류에서 발생되는 슬러지는 대체적으로 백악기 화강암류에 비해서 더 많은 고령토 및 스멕타이트를 포함한다. 반면, 선캠브리아기 시료는 고령토 및 스멕타이트가 확인되지 않는다. 화학조성에 있어서도 화강암류와 슬러지의 사이에 명확한 차이를 나타낸다. 주요 10성분 중에서 $SiO_2,\;Na_2O$ 및 $K_2O$를 제외한 나머지 성분들은 슬러지에서 훨씬 높은 함량을 나타낸다. 슬러지에서 $SiO_2$의 감소는 점토입도에서의 석영함량감소에 기인하며, $Na_2O 감소는 알바이트에 비해서 Ca사장석이 풍화에 약하기 때문이며, $K_2O$는 대체적으로 변화가 미약하다. 슬러지에 대한 입도분석에 의하면, 토양조직 분류상 사질양토에 해당한다. 투수율 측정에 의하면 투수계수가 높으며, 그 원인은 실트 및 점토입자가 다소 풍부하기 때문이다. 현재 우리나라에서 폐기되는 슬러지는 불투수성이 높아 산업폐기물 중의 환경오염물로 분류되며, 쇄석사의 회수율을 저하시키므로 원암선택시 풍화를 덜 받은 화강암류를 선택할 필요가 있다.
Calcareous soil is originated from marine biogenic sediments and weathering of carbonate rocks. The formation history for calcareous sediment includes complex physical, biological and chemical processes. It is preferably selected as the major fill materials for hydraulic reclamation and artificial island construction. Calcareous sands possess inter pores and complex shape are liable to be damaged at normal working stress level due to its fragile nature. Thus, the engineering properties of calcareous soil are greatly affected by its high compressibility and crushability. A series of triaxial shear tests were performed on calcareous sands derived from South China Sea under different test conditions. The effects of confining pressure, particle size, grading, compactness, drainage condition, and water content on the total amount of particle breakage for calcareous soil were symmetrically investigated. The test results showed that the crushing extent of calcareous sand with full gradation was smaller than that a single particle group under the same test condition. Large grains are cushioned by surrounding small particles and such micro-structure reduces the probability of breakage for well-graded sands. The increasing tendency of particle crushing for calcareous sand with a rise in confining pressure and compactness is confirmed. It is also evident that a rise in water content enhances the amount of particle breakage for calcareous sand. However, varying tendency of particle breakage with grain size is still controversial and requires further examination.
석조문화재 균열부분과 표면 마무리를 위한 보존처리는 현재까지 에폭시수지에 다양한 충전제를 혼합하여 사용하게 된다. 장기적 보존을 위해 이와 같은 보존처리는 필요하다. 하지만 보존처리 된 54건에 대한 현장조사와 임상실험 결과 충전제 중 활석이 포함된 경우 표면변색과 균열 등 재 손상이 확인되었다. 현장조사는 수리보고서와 처리 담당자 인터뷰, 현미경조사, 현장에서 수습한 처리 시편의 ICP 분석을 병행하여 활석 사용여부를 확인하였다. 임상실험은 현장조사에서 확인된 활석에 의한 영향평가를 위해 촉진내후성시험 후 색차와 초음파측정을 실시하였으며 그 결과 활석이 포함된 시편에서의 물성저하가 두드러졌다. 따라서 향후 균열부분 보존처리는 활석의 사용은 자제하고 동질 석분만을 충전제로 선택하여 처리할 것을 제안한다.
본 연구는 자연적 풍화, 인위적 파괴 및 반출, 환경오염으로 인한 원형 손상의 위기에 처한 지형자원인 스트로마톨라이트의 보존과 활용 방안에 관한 것이다. 우선 스트로마톨라이트의 보존을 위해서는 교육을 통한 인식의 전환이 절실하고, 스트로마톨라이트를 건물로 덮어 화석의 훼손이나 멸실에 대한 위험요인들을 모두 차단하는 방안이 가장 적합하다. 경산 스트로마톨라이트는 중생대 백악기 호수에서 형성된 것으로 추정된다. 따라서 중생대 지층 및 지표 상황의 교육 자료와 관찰 및 체험프로그램의 자원으로 활용할 수 있다. 특히, 중생대 백악기를 모티브로 하여 스트로마톨라이트와 지역 대학 박물관을 연계하여 교육장소로 활용하고자 하며, 지역 사회를 기반으로 하는 4H(Healing, Hiking, Hand, History) 체험프로그램을 제시하는데 의미가 있다. 최근 역동적인 프로그램과 관람객의 편의를 도모할 수 있는 증강현실을 이용한 소프트웨어 프로그램 제안하며 추후 관련 분야와의 논의가 있어야 될 것으로 사료된다.
하천의 유로가 급격하게 변경되는 하도 변위로 형성된 신하도에서는 상 하류간의 고도차로 인해 폭포 가 발생될 수 있다. 본 연구는 우리나라의 7개 폭포를 대상으로 하여, 하도 변위에 의한 폭포의 형성 유형과 과정을 설명하고, 폭포의 후퇴 속도와 영향 요인을 분석하였다. 울진군 불영 폭포, 영덕군 용추 폭포, 양구군 직연 폭포, 울진군 광품 폭포는 자연적인 감입 곡류 절단에 의해 형성되었다. 태백시 삼형제 폭포, 남원시 구룡 폭포는 하천 쟁탈의 과정에서 형성된 것이고, 충주시 팔봉 폭포는 농경지 확보를 위한 인위적인 하도 절단으로 형성되었다. 폭포는 두부 침식으로 인해 시간이 갈수록 위치가 상류 쪽으로 이동하였는데, 폭포의 형성 시기를 추정할 수 있는, 불영, 용추, 직연, 삼형제 폭포의 후퇴 속도는 3~4m/ka로 측정되었다. 이들 4개 폭포의 후퇴 속도는 유역 면적, 강수량, 기반암의 용식 및 풍화 가능성, 초기 폭포의 높이와 뚜렷한 양의 상관관계를 갖는 것으로 분석되었다.
본 연구는 지라정보시스템과 원격탐사자료를 이용한 거시적 관찰과 현지답사를 통해 조선시대의 왕릉 분포지에 대해 형태적 특성과 외부 환경적 특성을 분석한 것이다. 조선시대 왕릉은 주로 호상편마암과 화강암 지질에 위치하며, 봉분은 남사면과 동사면에 주로 위치한다. 해발고도는 150미터에서 200미터 사이에 분포한다. 논리적인 풍수이론을 검증한 결과라기 보단 위성영상에 나타날 왕릉을 분석하여 현재 시점에서 입지를 관찰하게 되어 정확한 입지 요인을 도출하기는 한계가 있었다. 배산임수의 임(臨)이 얼마나 가까워야 하는지를 수량화 하는 것 자체가 매우 어려운 작업이고 지리정보분석의 결과로 평균 600미터 정도 떨어져 있는 하천은 의미가 없을 수 있다. 또한 광릉의 경우에서 보듯 상세한 지형지물의 관찰의 결과 왕릉은 인위적 훼손과 자연적 풍화와 침식에 오랫동안 노출되고 있었다. 사면분석과 경사분석 등의 지리정보 분석과 더불어 야외조사를 통해 지형형성과정을 관찰한 내용은 왕릉의 관리와 복원에 사용될 것이다.
광주광역시에 분포하는 지하수의 수질을 인위적인 오염과 물-암석 반응에 의한 화학적 풍화의 결과로 구분하기 위하여, 토지이용현황, 지형 및 지질을 참고하여 본 역을 4개의 Group으로 구분하였다. Group I은 개발제한구역, Group II는 완충녹지, Group III는 기존시가지, Group IV은 공단지역을 포함한다. 연구지역의 본 역의 지질은 주로 흑운모화강암과 화강편마암으로 이루어져 있으며 지하수 중 주 양이온 함량은 장석류, 운모류, 탄산염광물의 지화학적 거동에 의해 결정된다. Cl$^{-}$와 NO$_3$$^{-}$은 인위적인 오염원에 의해 공급되며 Group H에서 가장 높게 나타난다. Piper diagram에 의하면 Group III은 CaSO$_4$-CaCl$_2$형에 우세하게 점시되고 나머지는 대부분 Ca(HCO$_3$)$_2$형으로 나타난다. WATEQF를 이용하여 계산한 활동도와 광물의 포화지수에 의하면 광물들 대부분이 불포화 상태이며 상안정다이아그램에 의하면 모두 캐올리나이트 안정 영역에 점시된다. 요인분석 결과에 의하면 3개의 요인으로 추출 및 계산된다 HCO$_3$$^{-}$, $Ca^{2+}$, SO$_4$$^{2-}$ , $Mg^{2+}$, $Na^{+}$의 규제를 받는 요인 1은 탄산염 광물, 운모, 사장석의 용해로 설명되고, Cl$^{-}$, NO$_3$$^{-}$의 규제를 받는 요인 2는 생활하수의 유입을 설명한다. Mn, Fe, Zn의 규제를 받는 요인 3은 공장폐수의 영향으로 추측된다. 요인 1은 Group I과 Group II에서 우세하므로 화학적 풍화의 영향을 받으며, Group III에서 높은 점수를 보이는 요인 2는 인위적인 오염원의 가능성을 지시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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