다중시기 3차원 형상정보를 활용한 성벽의 구조적 변형 및 안정성 진단: 공주 공산성 금서루 구간

Structural Deformation and Stability Diagnosis of Fortress Wall using Multi-temporal 3D Shape Image Information Data: The Geumseoru Pavilion Area in Gongsanseong Fortress, Gongju

다중시기 3D 스캔 형상정보는 성벽의 중기 및 장기간 변위 분석과 상태 진단에 매우 중요한 기초자료이다. 이 연구에서는 공산성 금서루 구간 성벽의 기구축 3D 스캔 데이터를 이용하여 성벽의 광역적 변형 정도를 정량적으로 분석하고, 편차 매핑 기술 기반의 수치 시각화 방법론을 제안하였다. 이 결과, 금서루 좌우측 성벽은 모두 양(+)의 방향으로 변위가 우세하나, 전체적으로 좌측에 비해 우측 성벽의 편차가 크다. 주요 진단 대상 구역 중에서는 최대 30mm 이상의 변위가 발생한 성벽이 2개소 존재한다. 특히 좌측은 성벽을 관통하는 배수에 의한 수압의 영향에 따라 특정 구간에 집중된 고변위 배부름 현상이 나타난다. 이에 반해 우측 성벽은 급경사 지형과 축성 당시 기초 조성의 어려움이 있어 외측으로 광역적 변형이 나타났다. 다중시기 3D 스캔 데이터에 기반한 편차 시각화 방법은 성벽의 거시적 진단 기법으로서 상당히 유용하며, 정적 센서를 이용한 계측시스템과 함께 적용한다면 야외 건조물 문화유산의 신뢰도 높은 안전진단과 모니터링이 가능할 것으로 사료된다.

The multi-temporal three-dimensional (3D) scan image information serve as fundamental data for the mid-to-long-term displacement analysis and condition diagnosis of the fortress wall. This study quantitatively analyzed the degree of global deformation of the fortress walls using pre-acquired 3D scan data of the Geumseoru Pavilion area within Gongsanseong Fortress, and proposed a numerical visualization methodology based on deviation mapping technology. The results indicated that displacement in the positive (+) direction was dominant in both the left and right walls of Geumseoru, with the right wall exhibiting a larger overall deviation than the left. Within the walls of major diagnostic regions, two locations showed displacements exceeding a maximum of 30mm. Specifically, on the left wall, a high-displacement bulging phenomenon occurred, concentrated in specific sections due to hydraulic pressure from drainage penetrating the wall. In contrast, the right wall exhibited global outward deformation due to the steep topography and difficulties in establishing the foundation during construction. The deviation visualization methodology based on multi-temporal 3D scan data is highly useful as a macroscopic diagnostic techniques for the fortress walls. It is concluded that if applied in conjunction with static sensor-based measurement systems, it will enable highly reliable safety diagnosis and monitoring of outdoor architectural heritage.