천공저항측정 기반 합성 단층영상을 활용한 목조건축 문화유산 구조부재의 열화 양상 분석
Drilling Resistance Measurement-Based Synthesized Tomographic Images for Analyzing Deterioration of Structural Members in Wooden Architectural Cultural Heritage
Accurate non-destructive evaluation (NDE) is essential for preserving the cultural value and structural integrity of historic wooden buildings. In this study, drilling resistance measurements were performed on pine cylindrical members, the most commonly used structural material in Korean wooden buildings, to assess internal deterioration and generate tomographic images. In evaluating the deterioration of these members, the amplitude ratio of drilling resistance was found to be more appropriate than feed resistance for characterizing internal condition. In the assessment of linear deterioration, analysis of sections with a drilling resistance amplitude ratio of ≤ 5% (r = 0.854, p < 0.001) or ≤ 10% (r = 0.797, p < 0.001) proved highly effective. Tomographic images capable of accurately visualizing internal deterioration were successfully synthesized using drilling resistance measurement data obtained from eight drilling points spaced at 22.5° intervals. In particular, tomographic images generated using a drilling resistance amplitude ratio of ≤ 10% exhibited a notably strong correlation with the actual deterioration areas identified through visual observation (r = 0.939, p < 0.001). These images also enabled estimation of residual strength through calculation of the intact cross-sectional area. Furthermore, considering the practical constraints encountered at preservation sites, a four-point measurement method with 45° intervals was evaluated. This approach successfully generated statistically significant tomographic images (r = 0.759, p < 0.001), demonstrating its effectiveness for the safety assessment of wall-attached column members where full circumferential access is restricted.
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목조건축 문화유산의 원형 보존을 위해서는 객관적이고 과학적인 열화 진단 기준이 필수적이다. 현재 수리 현장에서는 전문가의 육안 관찰과 타음 조사에 의존하고 있어, 내부가 부후되거나 흰개미 피해를 입은 부재의 정확한 상태 파악이 어렵다. 이에 본 연구는 문화재 수리 현장에서 수습된 소나무 원기둥 교체 부재를 대상으로 천공저항측정을 활용하여 비파괴 진단을 수행하고, 이를 바탕으로 단층영상을 합성하여 실제 열화 면적과의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 선형열화 구간 및 열화 면적 산출에 있어 진입저항(Feed resistance)보다 회전저항(Drilling resistance)의 진폭비를 활용하는 것이 높은 정확도를 보였다. 특히 회전저항 진폭비 10% 이하를 기준으로 한8지점(22.5° 간격) 측정 단층영상은 실제 열화 면적과 매우 높은 상관관계(r=0.939)를 보였다. 나아가 벽체에 가려져 4지점(45° 간격)만 측정 가능한 기둥 부재의 제한적 조건에서도 유의미한 상관관계(r=0.759)가 확인되어 실제 목조건축 문화유산 수리현장에서의 적용 가능성이 있을 것으로 판단된다.
목차
초록 ABSTRACT 1. 서론 2. 재료 및 방법 2.1. 연구재료 및 단면 조사 2.2. 천공저항측정 및 열화도 기준 2.3. 합성 단층영상 제작 및 열화 면적 산출 3. 결과 및 고찰 3.1. 선형 열화구간 분석 3.2. 지점 단층영상 분석 3.3. 측정 지점 수에 따른 단층영상 비교 4. 결론 REFERENCES