조선시대 강화산성 석축 시설과 여장에 사용된석회 모르타르의 재료적 특성 연구
A Study on the Material Properties of Lime Mortar Used in the Stone Masonry and Yeojang of Ganghwasanseong Fortress during the Joseon Dynasty
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초록
본 연구에서는 조선시대 강화산성의 석축 시설과 여장 축조에 사용된 모르타르를 분석하여 재료적 특성을 파악하였다. 시료의 조직 형태를 관찰하고 X-선 분석, 열적 특성 분석, 적외선 분광분석을 활용하여 시료의 구성 성분에 대한 정성 및 정량 분석을 수행하였다. 또한 공극 특성과 압축 강도, 골재의 입도 분포를 통해 모르타르의 물성을 파악하고 유기물 첨가 여부를 확인하였다. 분석 결과, 시료는 방해석과 함께 규산염 광물인 석영, 장석, 운모, 카올리나이트, 철광물로 구성되어 있다. 일부 시료에서는 석회 제조 과정 중 불완전한 소성으로 인해 잔존한 방해석이 관찰되며 모르타르에 사용된 석회의 원재료로 추정되는 석회암도 확인되었다. 방해석 함량을 정량분석하여 석회와 골재의 조성비를 추정한 결과 석회는 약 10 wt.% 내외의 낮은 비율로 혼합하여 골재와 흙의 비중이 더 높은 것으로 확인된다. 모르타르의 골재는 각진 형상에 조립질부터 실트까지 다양한 입도를 가지며 이러한 특성은 미세 공극 형성과 시료의 높은 압축강도에 기여한 것으로 판단된다. 유기첨가물의 활용 여부는 명확히 확인되지 않았다. 시료 표면에 남아있는 마감층 분석을 통해 구조물 축조는 내부는 모르타르로 채우고 외부에 드러나는 표면은 회반죽으로 마감하는 방식으로 이루어졌음을 확인하였다.
Abstract
This study analyzed the material characteristics of the mortar used in the stone masonry and Yeojang (女墻) construction of Ganghwasanseong Fortress during the Joseon Dynasty. The mortar samples structure was observed, and qualitatively and quantitatively analyzed using X-ray analysis, thermal analysis, and infrared spectroscopy to determine its constituent components. Its physical properties were analyzed by pore characteristics, compressive strength, and the particle size distribution of the aggregates. Additionally, organic characteristic analysis was performed to confirm the presence of organic additives in the mortar. Analysis revealed calcite, silicate minerals such as quartz, feld spar, mica, and iron minerals as the main constituent minerals of the mortar. Some samples contain fragments of calcite resulting from incomplete calcination during the lime manufacturing process, and limestone, presumed to be the raw material for the lime used in the mortar, was also identified. Quantitative analysis of calcite content was performed to estimate the composition ratio of lime and aggregate. The results indicate that lime was mixed at a low ratio of approximately 10 wt.%, while the aggregate and soil exhibited higher specific gravities. The mortar aggregate displayed angular shapes and a wide range of particle sizes, from gravel to silt, which are considered to have contributed to the formation of fine pores and the high compressive strength of the sample. The presence of organic additives could not be clearly confirmed. Analysis of the finishing layer on the sample surface indicates that the construction method involved filling the interior with mortar while finishing the externally exposed surfaces with a lime psaste.