• Wind and Structures
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• 제26권2호
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• pp.75-87
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• 2018

A large number of low-rise buildings experienced serious roof covering failures under strong wind while few suffered structural damage. Clay and concrete tiles are two main kinds of roof covering. For the tile roof system, few researches were carried out based on Finite Element (FE) analysis due to the difficulty in the simulation of the interface between the tiles and the roof sheathing (the bonding materials, foam or mortar). In this paper, the FE analysis of a single clay or concrete tile with foam-set or mortar-set were built with the interface simulated by the equivalent nonlinear springs based on the mechanical uplift and displacement tests, and they were expanded into the whole roof. A detailed wind tunnel test was carried out at Tongji University to acquire the wind loads on these two kinds of roof tiles, and then the test data were fed into the FE analysis. For the purpose of validation and calibration, the results of FE analysis were compared with the full-scale performance ofthe tile roofs under simulated strong wind impact through one-of-a-kind Wall of Wind (WoW) apparatus at Florida International University. The results are consistent with the WoW test that the roof of concrete tiles with mortar-set provided the highest resistance, and the material defects or improper construction practices are the key factors to induce the roof tiles' failure. Meanwhile, the staggered setting of concrete tiles would help develop an interlocking mechanism between the tiles and increase their resistance.

• 한국건축시공학회지
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• 제20권5호
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• pp.425-432
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• 2020

전통한식 점토기와는 외관이 미려하고, 내수성 및 내화성, 내구성이 우수하나 높은 소성온도를 요구하여 경제성과 중량문제 등으로 인하여 전통양식의 기와를 사용하기 보다 기존의 공법을 사용하고 있는 것이 현 추세이다. 이에 본 연구에서는 우리나라의 산청에서 생산되는 고령토와 점토의 기와 소재에 나노알루미나실리케이트를 첨가하여 1,000℃ 이하의 저온소성하면서 전통한식 점토기와로서의 요구되는 물성을 만족하는 최적배합과 재료의 공정을 설계하고 이를 통해 나노코팅 전통한식 점토기와 소재개발에 관한 특성은 연구하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.6504-6513
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• 2013

본 연구에서 농촌주택을 대상으로 농촌주택의 구법과 재료의 지역별 시기별 변화 특징 분석결과, 지붕형태는 팔작지붕/우진각지붕(1970)-평지붕(1980)-맞배지붕(1990), 지붕구조재료는 한식목조/간이한식목조-파라펫눈썹지붕/경사슬래브-양식목조-경량철골조, 지붕마감재료는 초가/한식기와-슬레이트-시멘트/강판-아스팔트슁글/샌드위치패널/몰탈방수, 벽체구조재는 한식목조/간이한식목조-시멘트조적조-RC조-경량철골조/양식목조, 벽체마감재료는 흘미장/회벽-치장벽돌쌓기/시멘트미장위 페인트마감-자연석치장/사이딩/타일, 담장재료는 전시기별로 돌담과 시멘트블록, 마당재료는 흙바닥, 콘크리트가 사용된 것으로 나타났다. 지역별 변화특징으로 주택구조, 지붕형태, 지붕구조재료, 벽체마감재료, 외부공간에서 담장재료와 마당재료는 북부지역, 중부지역, 남부지역별로 농촌주택 특징변화의 차이가 나타났으며, 지붕구조재료, 벽체구조재료는 지역별로 유사한 변화양상이 나타나는 것으로 분석되었다.

• 건축역사연구
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• 제20권1호
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• pp.23-39
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• 2011

The Sungnyemun roofing tiles were twice disassembled for maintenance work, in 1963 and 1997, and modern tiles were applied in 1997. However, besides differing in visual appearance, the modern tiles had distinctly different physical properties. A study has been carried out on 22 different tiles, including original Sungnyemun tiles, modern tiles applied during maintenance, traditional tiles made by tile-makers, and others, to examine their physical properties, such as bending strength, frost resistance, absorption, whole-rock magnetic susceptibility, chromaticity, differential thermal analysis, and other characteristics. Since the method of making modern tiles involves compressing clay in a vacuum, modern tiles showed relatively greater bending strength and specific gravity, while Sungnyemun tiles and those made by tile-makers, in comparison, demonstrated less bending strength and specific gravity owing to their production method of 'treading,' in which clay is mixed by having someone tread upon it repeatedly. Over time, the absorption rate of the original tile used for Sungyemun gradually decreased from 21% to 14.7%; traditional tiles from tile-makers showed absorption rates of 17%, while the absorption rate of modern tiles was just 1%, which is significantly low. As for frost resistance, Sungnyemun tiles and traditional tiles from tile-makers showed cracking and exfoliation after being subjected to testing 4 or 5 times, while slight cracking was seen on the surface for modern tiles after 1ngy, or 3 times. In other words, no significant difference from influence by frost was found. According to the results of differential thermal analysis, the plastic temperature was shown to have been no less than 1, $on^{\circ}C$ for all types of tile, and cristobalite was measuredthrough XRD analysis from a Sungnyemun female tile applied during maintenance in 1963, which appeared to have been plasticized at between $1,200^{\circ}C{\sim}1,300^{\circ}C$. Based on these research results on the physical properties of tiles from the Sungnyemun roof, a fundamental production method for tiles to be applied in the restoration of Sungnyemun has been identified.

• 보존과학회지
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• 제37권1호
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• pp.63-76
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• 2021

The purpose of this study is to scientifically analyze physicochemical characteristics of the roof tiles used for palaces in the Joseon Dynasty which stored in Changdeokgung material storage and Seooreung Jaesil and the modern handmade ones which made by N company to understand the differences between their manufacturing techniques. Through chromaticity, cross-sectional observation, component analysis, and crystal structure analysis, it was possible to confirm the physicochemical properties and fired properties of the roof tile. Roof tiles from the Joseon Dynasty have a wider colorimetric range and higher apparent porosity and water absorption, on average, than the modern roof tiles. The cross section of the Joseon Dynasty roof tiles shows that most clay minerals have not been vitrified, remaining in the form of atypical particles, while the modern roof tiles have denser clay materials. X-ray diffraction analysis identified low-temperature minerals such as micas in Joseon roof tiles but no peak of these minerals was observed in the modern roof tiles, implying that the modern ones are fired at higher temperature than the Joseon ones. Therefore, the modern roof tiles are fired at higher temperature and have higher density than the Joseon ones due to the use of pugmills. The general content of main ingredients was similar between the two. Additionally, the principal component analysis of trace elements in the Joseon roof tiles showed that most samples were from similar areas. It seems that the Joseon roof tiles were manufactured using soils supplied from a specific region at the same timeframe and their consistency in the content of principal components implies that they also have similar mix proportions of clay.

• 보존과학회지
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• 제25권3호
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• pp.299-316
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• 2009

아산 탕정지구 외골유적에서 출토된 고려시대 와편은 외면과 속심의 색상에 따라 회색 계열, 적황색 계열, 회색-황색 계열로 세분된다. 각 그룹별 와편들은 특징적인 가비중, 흡수율, 작열감량 및 기질의 유리질화 정도를 보이나, 혼입광물의 함량과 분포 및 화학조성은 출토유구와 색상에 관계없이 비교적 균질하게 나타났다. 또한 모든 와편의 지구화학적 거동특성과 점토화 정도는 유사하며, 유적지에서 수습된 토양과도 거의 동일한 진화경향을 보였다. 와편의 소성온도는 회색 계열은 $950{\sim}1,050^{\circ}C$, 적황색 계열은 $800{\sim}900^{\circ}C$, 회색-황색 계열은 $900{\sim}950^{\circ}C$의 범위를 갖는 것으로 해석되었다. 이를 통해 와편은 유적지 일대에 분포하는 점토질 토양을 채취하여 비짐광물을 거의 첨가하지 않은 채 다양한 소성환경에서 제작되었으며, 태토의 가공과 정선 과정은 비교적 표준화된 공정이 적용되었을 것으로 추정된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제21권4호
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• pp.281-291
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• 2021

건설산업의 환경부하를 최소화하기 위해서는 건축 자재의 친환경성을 강화하고 내구수명을 연장하여 신축 및 철거를 최소화의 필요성이 있다. 따라서 이러한 문제점을 개선하기 위해 많은 한옥의 지붕마감 공법이 제안되었지만 현재는 경제성, 무게, 내구성 등의 문제점으로 기존공법을 사용하는 추세이다. 한옥 건물의 지붕재로 사용되는 점토기와의 제조방법에 경주에서 생산된 기와용 점토와 고령토와 S사의 재활용 FNS(Ferro Nickel Slag) 활용하여 문제를 해결하고자 연구를 진행하여 한국전통 점토기와의 개발 특성과 재료를 연구하고 관련 기초자료를 제시한다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제45권3호
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• pp.160-173
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• 2012

본 연구는 동대문운동장에서 출토된 조선시대 기와의 선후관계, 유물제작기법 및 기술적 속성을 파악하기 위하여 기와의 물리적 화학적 특성 연구를 실시하였다. 기와의 물리적 특성 연구를 위해 흡수율, 비중, 전암대자율, 시차열분석을 실시하였으며, 화학적 특성 연구를 위해 중성자 방사화분석(NAA), 미세조직관찰, X-선 회절분석(XRD) 등을 실시하였다. 기와편 22점의 중성자방사화분석 및 통계분석결과 각각 기와시료는 다른 시대에 서로 다른 제작지에서 생산된 것으로 뚜렷하게 구분되었다. 또한 희토류원소의 출토지별 평균값을 비교해 보아도 각각 서로 다른 조성의 차이를 보이는데 이는 산지가 다른 점토광물을 이용하여 제작하였다는 것을 의미한다. XRD 및 편광현미경 관찰결과 기와의 주요 성분은 석영과 장석이었으며 부분적으로 운모와 일라이트(Illite)가 나타났다. XRD 분석결과 $1000^{\circ}C$의 부근에서 소성되었을 때 나타나는 뮬라이트(mullite)광물 조성이 나타났으며, 시차열분석에서는 $900^{\circ}C$ 부근에서 완만한 발열피크가 나타났다. 이를 토대로 기와의 소성온도를 추정한 결과, 기와는 $900{\sim}1000^{\circ}C$에서 소성이 이루어진 것으로 보인다. 전암대자율 평균값으로 비교분석하였을 때 출토지별 분류는 나타나지 않았지만 문양이 파상문, 태상문, 어골문, 격자문, 횡선문인 경우 0.2~0.78(${\times}103$ SI unit)의 낮은 전암 대자율이 나타나는 특징이 있다. 전체 흡수율은 대체적으로 14%~21% 범위를 보였으며 이는 조선시대 전통기와에서 나타나는 흡수율 14~18%와 유사한 범위를 보이고 있다. 기와시료의 비중은 대체적으로 1.4~2.5g/cm3의 범위를 보여 출토지에 따른 비중 차이가 나타나지 않았다.

• 보존과학회지
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• 제36권5호
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• pp.315-325
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• 2020

대통사는 삼국시대 사찰 중에서 가장 이른 시기에 창건된 것으로 알려져 있다. 창건주체와 목적 및 사찰명 등은 고문헌과 공주지역에서 출토된 '대통' 명의 유물에서 확인할 수 있으나, 사찰의 위치와 사역에 대해서는 다양한 논의가 진행 중이다. 이 연구에서는 공주 반죽동 일대의 대통사 추정지에서 출토된 주칠흔(적색안료) 기와에 대해 비파괴 분석으로 제작기법을 검토하였다. 연구대상 기와의 등면에는 주칠흔이 선명하며, 원료는 정선과정을 거친 것으로 나타났다. 또한 태토를 점토판으로 제작하여 와통에 포목을 둘러 붙이는 방식으로 성형하였으며, 일부 기와는 모골와통을 활용한 것으로 판단된다. 한편 등면에서 나타나는 주칠흔의 산출상태와 조성으로 볼 때 산화철을 주성분으로 하는 석간주 또는 주토를 활용한 단청 안료로 해석된다. 고문헌에 알려진 석간주의 산출지는 공주에서 원거리에 있으나, 산화철은 다수의 암석에서 비교적 쉽게 나타나는 물질로서, 근거리의 원료수급과 관련하여 대통사 추정지를 중심으로 추가적인 검토가 필요하다.

• Wind and Structures
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• 제16권4호
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• pp.301-322
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• 2013

Recent major post-hurricane damage assessments in the United States have reported that the most common damages result from the loss of building roof coverings and subsequent wind driven rain intrusion. In an effort to look further into this problem, this paper presents a full-scale (Wall of Wind --WoW--) investigation of external and underneath wind pressures on roof tiles installed on a low-rise building model with various gable roofs. The optimal dimensions for the low-rise building that was tested with the WOW are 2.74 m (9 ft) long, 2.13 m (7 ft) wide, and 2.13 m (7 ft) high. The building is tested with interchangeable gable roofs at three different slopes (2:12; 5:12 and 7:12). The field tiles of these gable roofs are considered with three different tile profiles namely high (HP), medium (MP), and low profiles (LP) in accordance with Florida practice. For the ridge, two different types namely rounded and three-sided tiles were considered. The effect of weather block on the "underneath" pressure that develops between the tiles and the roof deck was also examined. These tests revealed the following: high pressure coefficients for the ridge tile compared to the field tiles, including those located at the corners; considerably higher pressure on the gable end ridge tiles compared to ridge tiles at the middle of the ridge line; and marginally higher pressure on barrel type tiles compared to the three-sided ridge tiles. The weather blocking of clay tiles, while useful in preventing water intrusion, it doesn't have significant effect on the wind loads of the field tiles. The case with weather blocking produces positive mean underneath pressure on the field tiles on the windward side thus reducing the net pressures on the windward surface of the roof. On the leeward side, reductions in net pressure to a non-significant level were observed due to the opposite direction of the internal and external pressures. The effect of the weather blocking on the external pressure on the ridge tile was negligible.