미륵사지석탑 정밀복원모형 제작을 중심으로 한 3차원 실측데이터의 활용 연구 = A Study on the 3D Measurement Data Application: The Detailed Restoration Modeling of Mireuksajiseoktap

국문 초록 (Abstract)

문화재를 수리· 연구하기 위해 각 대상물의 현재 상태를 파악하고 실측하는 일은 가장 기초적이며 중요한 일이다. 지금까지 연구 목적에 따라 적절한 장비가 선택되었으며 이들을 이용한 실측이 이루어졌다. 최근에는 과학기술의 발달로 실측대상의 3차원적 형상정보를 취득할 수 있는 3차원 레이저 스캐너가 실측작업에 도입되어 활용되고 있다. 3차원 스캐너에 의해 생성된 결과물들은 종래의 2차원적 실측과는 다른 입체적 정보이며，장비에 따라 대략적인 형상 정보에서부터 극히 세밀한 부분의 정보에 이르기까지 다양한 결과물을 얻어낼 수 있다. 따라서 실측대상의 특징에 따른 장비의 대입과 여기서 얻어진 결과물의 표현 및 활용방법에 있어서도 다양한 방법이 시도되고 있다. 미륵사지석탑의 경우，문화재 현장에서는 최초로 3차원 기반 문화재 조사계획을 수립하고 해체의 전 과정에서 기존의 실측 조사방법들과 더불어 3차원 스캐너를 이용한 각 부재의 위치 및 개별부재에 대한 3차원적인 조사가 상호보완적으로 이루어 졌다. 따라서 석탑의 3차원적인 형상자료와 3차원 스캔 데이터의 활용을 위한 기초자료가 확보된 상태였다. 최근 이러한 기초자료를 이용하여 미륵사지석탑의 입체적 파악과，복원설계 안의 확정에 활용하기 위한 미륵사지석탑의 정밀복원모형이 제작됨에 따라「문화재 해체· 복원현장에서의 3차원 기반 조사 및 활용」이란 측면에서 일련의 단계가 완성되었다. 본고에서는 3차원 스캔 데이터를 이용한 미륵사지석탑 정밀복원모형 제작과정과 이를 통해 파악할 수 있었던 내용을 중심으로 문화재 해체조사 과정에서의 3차원 스캔，디지털 모델링，데이터 베이스화，복원모형 제작 등 3차원 기반 문화재조사의 단계적 과정과 생성된 데이터를 활용하는 방안을 제시하였다. 단계별 과정을 거친 미륵사지석탑 복원모형 제작을 통하여 다음과 같은 결과를 얻어낼 수 있었다. 첫째，석탑의 해체 이후 단위 부재별로 파악되었던 석탑의 모습을 석탑의 내· 외부가 전체로 구축된 보다 실제적이고 명확한 형태로 파악할 수 있었다. 둘째，3차원 복원설계를 위한 기초자료를 취득함으로써 부재 결합성 등 현재 작성된 2차원적 설계 안에 대한 3차원적인 검토가 가능하였다. 셋째，부재 상호 간의 비교 분석과 인접 부재와의 결구상태를 고려하여 부재의 위치 변경 등 각 부재의 개별적인 특징을 파악할 수 있었다. 넷째，구조적인 관점에서 구조 취약부 및 석탑의 파괴양상을 파악하여 향후 구조보강 설계에 참고 자료로 활용할 수 있게 되었다. 결과적으로 미륵사지석탑의 복원을 위한 실제적이고도 구체적인 다각도의 검토는 복원 안을 좀 더 정밀하고 정확하게 도출하는데 기여할 것으로 기대된다. 세심한 주의와 정확성이 요구되는 문화재의 해체보수 및 복원 공사에서 2차원적인 도면에 의한 보수 계획 및 복원 안의 수립과 검토는 어느 정도 시공상의 오류를 피할 수 없다. 특히 복잡하고 규모가 큰 대상일수록 현상에 대한 명확한 파악과 정확한 계획 수립에 상당한 어려움이 있다. 이 같은 상황에서 앞서 기술한 3차원 실측데이터에 기초한 일련의 사전 검토는 이러한 어려움을 해소하고 더욱 세밀한 계획을 수립하게 하여 시공상의 오류를 최대로 줄여줄 수 있는 효과적인 방법 중 하나로 제시될 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

After dismantled, Mireuksajiseoktap(Stone pagoda of Mireuksa Templesite) is being in the stage of restoration design. Now, different ways - producing restoration model, a 3 dimension simulation - have been requested to make more detailed and clearer restoration design prior to confirmation of its restoration design and actual restoration cany-out. This thesis proposes the way to build the detailed model for better restoration plan using extensively-used Reverse Engineering technique and Rapid Prototyping. It also introduces each stage such as a 3-dimension actual measurement, building database, a 3-dimension simulation etc., to build a desirable model. On the top of that, this thesis reveals that after dismantled, MIruksaji stone pagoda's interior and exterior were not constructed into pieces but wholeness, so that its looks can be grasped in more virtually and clearly. Secondly, this thesis makes a 3-dimension study on the 2-dimension design possible by acquiring basic materials about a 3-dimension design. Thirdly, the individual feature of each member like the change of member location can be comprehended, considering comparing analysis and joint condition of member. Lastly, in the structural perspective this thesis can be used as reference materials for structure reinforcement design by grasping destructed aspects of stone pagoda and weak points of the structure. In dismantlement-repair and restoration work of cultural properties that require delicate attention and exactness, there may be evitable errors on time and space in building reinforcement and restoration design based on a 2-dimension plan. Especially, the more complicate and bigger the subject is, the more difficult an analysis about the status quo and its delicate design are. A series of pre-review, based on the 3-dimension data according to actual measurement, can be one of the effective way to minimize the possibility that errors about time - space happen by building more delicate plan and resolving difficulties.

목차 (Table of Contents)

• 79 서론
• 79 3차원 레이저 스캔의 특성과 활용
• 1.레이져 스캔의 특성 및 원리
• 2.3차원 스캔데이터의 활용
• 83 복원모형제작의 프로세스
• 1. 3차원 데이터의 생성과 시뮬레이션
• 2.복원모형의 제작
• 90 복원모형의 활용성 고찰
• 1.다양한 기초자료의 제공
• 2.조립성 검토
• 3.복원 안검토
• 4.구조적 양상 파악
• 5.개별부재의 해석
• 93 결론
• 94 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 최성권, "신속조형기술 RP 활용가이드" 혜지원 2010

2 권순옥, "레이저 스캐닝 기술과 BIM 기술을 이용한 형상정보 획득기술의 건설산업 적용" 대한건축학회 2009

3 Wolfgang Knoll, "건축모형 제작 기법" 기문당 2009

4 미륵사지석탑보수정비사업단, "彌 寺址石塔解體調査報告書Ⅳ" 국립문화재연구소 2011

5 미륵사지석탑보수정비사업단, "彌 寺址石塔解體調査報告書Ⅲ" 국립문화재연구소 2005

6 미륵사지석탑보수정비사업단, "彌 寺址石塔解體調査報告書Ⅱ" 국립문화재연구소 2004

7 미륵사지석탑보수정비사업단, "彌 寺址石塔解體調査報告書Ⅰ" 국립문화재연구소 2003

8 Lindsay MacDonald, "Digital Heritage : Applying Digital Imaging to Cultural Heritage" Butterworth-Heinemann 2006

9 이강, "BIM 핸드북: 건축주, 건축가, 엔지니어, 그리고 건설인을 위한 BIM 가이드" 시공문화사 2009