< Previous자유기고 | FREE ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 68 지갑 속 지폐의 건축물 이야기 지금 우리가 겪고 있는 코로나 시대에 모임과 이동이 자유롭지 못한 상황에서 휴식과 여행 에 대한 갈증은 당분간 지속될 것으로 보인다. 코로나 백신이 전 세계적으로 유통되고 접종이 시작되면서 이러한 갈증도 조만간 해결될 것이라는 기대감을 가지게 된다. 본 글에서는 이러한 휴식과 여행을 하면서 사용하게 되는 지갑 속 지폐 이야기를 해보고자 한다. 우리가 주머니 혹은 지갑 속에 들어있는 지폐를 생각할 때, 보통 일상생활에서 무엇을 사거 나, 맛있는 음식을 먹는 것 등을 생각하게 된다. 또한, 외국 여행을 위해 환전을 하면 여행에서 어떤 맛있는 음식을 먹을까 그리고 어떤 기념품을 살까 하는 등을 떠올리게 된다. 그러나, 이렇게 유통의 수단으로 사용되는 지폐는 각 나라에 숨겨진 이야기들이 있다. 본고에서 는 우리나라 지폐를 포함한 여러 나라의 지폐에 대해 숨겨진 건축물 이야기를 해보고자 한다. 1. 우리나라 지폐 보통 각 나라에서 유통되는 지폐를 보면 대부분 그 나라를 대표하는 인물이 대부분 새겨져 있다. 우리나라의 경우, 천 원권에는 퇴계 이황, 오천 원권은 율곡 이이, 만 원권에는 세종대왕, 오만 원권에는 신사임당 초상이 있다. 또한 그와 관련된 유명한 문화유산들의 그림들도 같이 포함되어 있다. 그중에 건축물이 있는 우리나라 지폐는 천 원권과 오천 원권이다. 천 원권에 있는 퇴계 이황의 뒤에 있는 건축물은 “명륜당”으로 성균관 유생들이 공부하던 장 소이다. 임진왜란 당시 화재로 타버린 것을 1606년(선조 39년)에 중건하였다. 명륜당 지붕 위 에 있는 꽃은 “매화”인데 이는 겨울을 이겨내고 얼어붙은 땅 위에 가장 먼저 피어 선비 정신의 상징으로 표현된다. 퇴계 이황은 임종 당시 아들에게 “매화에 물을 주거라”라고 했다는 일화는 유명하다. 현재 명륜당은 보물 제141호로 지정되어 있다. 뒷면에 조선 후기 화사 겸재 정선의 김주형 Joo Hyung Kim 한국건설생활환경시험연구원 건설본부 건설기술연구센터 책임연구원/공학박사자유기고 제 33권 4호 2021. 07 69 “계상정거도”가 그려져 있다. 오천 원권에 있는 율곡 이이의 뒤에 있는 건축물은 대나무로 유명한 “오죽헌”이다. 오죽헌은 조선 중 종 때 건축되어 우리나라 주택 건축 중에 가장 오래된 건물에 속하며, 건축사적인 면에서 중요성을 인정 받아 보물 제165호 지정되어 있다. 뒷면에는 율곡 이이의 어머니인 신사임당이 그린 “초충도”가 그려져 있으며, 한 여름의 수박과 맨드라미가 어우러져 있는 모습을 나타내고 있다. 2. 외국나라 지폐 외국의 각 나라에서 유통되는 지폐에도 그 나라를 대표하는 건축물이 지폐를 장식하고 있다. 러시아 의 1,000루블 지폐에 있는 “샹크트바실리 대성당”, 페루 200솔 지폐에 있는 “카랄 유적지”등이 있다. 전 세계적으로 지폐에 그 시대의 건축물 양식을 잘 나타내는 화폐는 “유로화”이다. 유로화는 유럽연합 (EU)의 공식 통화로 유럽 각국 간의 서로 다른 화폐를 사용함으로 인해 무역 등의 어려움이 발생하게 되자 2002년 처음 발행되어 현재까지 사용하고 있다. 유럽은 어디를 가든 도시 전체가 하나의 박물관 같은 모습을 가지고 있으며, 이를 반영하는 건축물의 양식을 시대별로 유로화에 나타내었다. 유로화는 7가지 지폐로 구성되어 있으며, 화폐 앞, 뒷면에 유럽을 대표하는 건축양식을 나타내고 있다. 먼저 5유로는 5세기 이전의 유럽 고전 건축물을 보여주고 있으며, 고대 그리스 로마시대의 균형, 안 정, 위엄을 중시하는 것을 특징으로 한다. 앞면은 웅장함이 느껴지는 신전의 형태를 가지는 건축물로 아 치와 이오니아식 기둥으로 이루어진 건축물을 나타내고 있다. 뒷면은 고래 로마의 대표적인 인프라 구 조물인 수로를 표현하였는데, 이탈리아의 아쿠아 알렉산드리나, 프랑스의 가르교, 스페인의 세고비아 수도교 등을 대표적인 구조물로 들 수 있다. 10유로의 앞면에는 아치 형태의 중복 배치를 통한 육중하고 입체적인 느낌을 주는 건축물을 나타내 고 있다. 이는 이 시대 성당의 전형적인 양식인 로마네스크 양식이다. 8세기 말부터 12세기까지 프랑스자유기고 | FREE ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 70 를 시작으로 유럽 전역에 이 양식이 퍼지기 시작했다. 둥근 아치와 두꺼운 벽체, 높은 기둥으로 구성된 이 양식은 교회 중심으로 권위와 세력 강화에 따른 웅장함을 보여주고 있으며, 훗날 고딕 건축양식의 발 전하는 시작점이 된다. 뒷면에는 로마네스크 양식의 다리를 나타내고 있다. 우리가 알고 있는 “산티아 고 순례길”을 따라가다 보면 로마네스크 양식 건축물의 향수를 느낄 수 있다. 대표적인 건축물로 독일 의 제2슈파이서 성당, 이탈리아의 피사 대성당, 영국의 캔터베리 대성당 등이 있다. 20유로는 13세기~ 14세기를 대표하는 고딕 양식의 유리창(앞면)과 다리(뒷면)를 나타내고 있다. 고딕 양식은 높이가 길고 뾰쪽한 첨탑에 곡선보다는 직선을 사용하여 수직적인 느낌을 표현하였다. 기존 건축 양식과 달리 위쪽을 뾰쪽하게 포인티드 아치 형식을 특징으로 기하하적인 형태의 문양과 오색찬란한 스테 인드글라스로 대표되는 양식이다. 처음에는 프랑스 파이에서 시작되었지만, 나중에는 유럽 전역에 퍼지게 되면서 우리가 알고 있는 독일의 쾰른 대성당과 체코의 프라하 성당도 이에 해당하는 건축물 양식이다. 50유로는 15세기~ 16세기를 대표하는 르네상스 양식의 건축물을 표현하고 있다. 르네상스 양식의 창문(앞면)과 다리(뒷면)을 나타내고 있으며, 봉건 제도와 기독교 정신의 중세 시대가 붕괴되고 상공업 을 중심으로 한 시민사회가 성립되면서 이탈리아를 중심으로 발달했다. 르네상스 양식은 고대 그리스 로마 양식을 되살린다는 움직임에 따라 5유로 아치와 상당히 유사함을 알 수 있다. 이를 통해 두 문화가 연결되는 것을 볼 수 있고 양쪽에 이오니아식 기둥과 삼각형 지붕 양식 은 파르테논 신전을 연상하게 한다. 그러나, 가장 큰 차이점은 가운데에 있는 유리창이다. 고대 그리스 로마 양식은 가운데가 문으로 사용되었으나, 르네상스 양식은 유리창으로 표현되었으며, 이는 건축기술 의 발전에 따라 가능한 결과이다. 이는 로마시대를 이어가고자 하는 형식을 반복하지 않고 건축기술 발 전으로 인해 변해가고 있음을 확인할 수 있다. 르네상스 양식은 흔히 미켈란젤로, 레오나르도 다빈치, 라파엘로와 같은 이탈리아 예술가들을 떠오르 게 하는데, 이 예술가들은 르네상스의 대표적 건축물인 프랑스의 퐁텐블로 궁전과 같은 곳에서 일을 하 기도 한다. 자유기고 제 33권 4호 2021. 07 71 더군다나, 프랑스의 왕이었던 프랑수아 1세, 독일과 스페인의 왕이었던 카를 5세 등은 이탈리아 파비 아라는 장소에서 격전을 벌이게 되는데, 그 주변의 이탈리아 귀족들의 건축물과 그림, 조각 등을 접하게 되면서 후에 자신의 국가에서 문화적으로 르네상스 양식이 유럽 전체로 퍼지는 계기가 된다. 100유로는 17세기~18세기를 대표하는 바로크-로코코 건축양식을 표현하였다. 바로크 양식은 미술, 음악, 건축 등 다양한 분야에서 나타나며, 양식의 변천에 따라 전기, 중기, 후기로 나뉘며, 로코코 시대로 넘어가는 과도기로 볼 수 있다. 100유로 앞면에 있는 육중한 문은 굉장히 입체적이고 위압적인 특징을 가지고 있는데, 이러한 양식이 잘 반영된 건축물은 프랑스 파리의 베르사유 궁전이다. 이탈리아 로마에 서 시작된 바로크 양식은 가장 대표적인 건축가로 이탈리아의 “잔 로렌초 베르니니”이다. 지금 현재 가 장 바로크 양식의 건축물이 많이 있는 장소는 체코 프라하로 도시 전체에 잘 반영되어 있다. 로코코 양식은 “로카이유“라는 말에서 비롯된 말로 18세기 프랑스에서 생겨난 예술 형식으로 화려한 색채와 섬세한 장식, 실용적이고 우아한 곡면의 사용이 돋보이는 건축양식이다. 200유로는 19세기~ 20세기를 대표하는 신고전주의 양식의 건축물을 표현하고 있다. 신고전주의 건 축양식은 아기자기한 로코코 양식에 반발하여 나타난 건축양식으로 고대 그리스 로마시대와 르네상스 시대의 양식으로 회귀를 표현한다. 앞면에는 그리스 로마 모티브의 창틀과 얇고 투명한 유리로 채운 건 축 스타일로 새겨져 있다. 이는 19세기 산업혁명 시대로 유럽이 전 세계를 제패하고 있을 때인데, 그 당 시 영국 런던의 수정궁(Crystal palace)이라는 건축물은 영국이 전 세계에서 모은 상품을 전시하는 행사자유기고 | FREE ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 72 를 하기 위한 장소로 건축 소재 기술이 발전하면서 얇은 철로 큰 구조물을 만들 수 있는 기술과 얇은 유 리 기술이 개발되면서 이러한 건축물을 만들 수 있었다. 그리스 로마 시대부터 이어져 오는 전통 양식은 크게 벗어나지 못하고 모양은 아치와 기둥이 있는 양식이다. 이와 유사하게 프랑스 파리의 만국박람회 때 지어진 건축물도 이와 유사하다. 그 시대를 대표하는 의미하는 건축양식이다. 500유로는 20세기 이후 지금 우리가 살아가고 있는 유사한 형태의 근대 건축물 양식을 표현하고 있 다. 근대 건축은 구조와 주제에서 비롯된 장식의 창조와 형태의 단순화가 특징이며, 급격한 기술적인 진 보와 사회의 현대화와 융합된 건축양식을 의미한다. 철골 구조물과 장식없는 통 유리 등으로 대표되는 근대 건축물의 시초는 독일의 바우하우스이다. 이러한 근대 건축양식은 다른 나라 건축가로부터 응용 및 발전되면서 근대 건축의 시작이라 할 수 있다. 이렇게 유로화에 새겨진 건축물의 스타일을 통해 건축의 역사를 시대적으로 알아볼 수 있다. 5유로 (고대 로마)-10유로(로마네스크)-20유로(고딕)-50유로(르네상스)-100유로(바로크&로코코)-200유 로(신고전주의, 산업혁명)-500유로(근대시대) 순으로 정리할 수 있다. 우리가 지폐를 볼 때, 얼마나 가지고 있지 혹은 무엇을 사야지 하는 마음이 대부분이다. 그러나 지폐 의 스타일이 무엇을 이야기하는지는 귀 기울이지 않게 된다. 무심코 보고 지나치던 지폐는 단순히 돈의 의미를 넘어서 그 나라의 전통과 문화, 그리고 역사를 엿볼 수 있는 상징물이다. 이렇게 일상생활에서 놓칠 수 있는 부분을 찾아봄으로써 바쁜 순간에 한숨을 돌릴 수 있는 시간을 가졌으면 한다. 담당 편집위원 : 김주형(한국건설생활환경시험연구원) kjhmole@kcl.re.kr 김주형 책임연구원은 성균관대학교 건설환경시스템공학과에서 인공경량골재의 내부양생 효과에 따른 고강도 콘크리트의 수축저감 및 미세구조 변화에 관한 연구로 박사학위를 취득하였으며, 2007년부터 한국건설생활환경시 험연구원 건설기술연구센터 책임연구원으로 재직하고 있다. 관심 연구 분야는 첨단 건설재료 개발 및 내구성 평가 등이다. kjhmole@kcl.re.kr 참고문헌제 33권 4호 2021. 07 73 국내외 연구실 탐방 | OVERVIEW OF DOMESTIC AND OVERSEAS RESEARCH LABORATORY 1. 머리말 1895년 설립된 텍사스 알링턴 주립대학교(The University of Texas at Arlington, UTA)는 텍사스 북부에서 가장 큰 규모의 대학으로 달라스-포트워스 지역의 핵심 위치에 자리하고 있다. Smart Infrastructure and Testing Laboratory(SITL) 연구실(https://sitlab.uta.edu/)은 비접촉 센서, 비선형 탄성파 등을 이용한 최첨단 비파괴 검사 기법을 개발하며, 사회 기반 시설의 안전 및 사용성 평가를 수행하는 연구실로 2016년에 개설되었다. 현재 박사후 과정 1명, 박사과정 3명, 석사과정 3명, 학부 연구생 4명이 함께 다양한 연구를 수행 중에 있다. 건물, 교량, 항공시설, 지하관, 도로 등 콘크리트 구조물의 탐사/평가/성능보강과 건설재료 개발/시험을 위한 유한요소 해석과 인공지능(딥 러닝) 기법 활용에 주력하고 있으며 추가로, 원격 서버 구축과 전력 소모 최적 화를 통한 광범위한 실시간 모니터링 플랫폼 개발에 힘쓰고 있다. 2. 연구 분야 및 내용 SITL 연구실은 ‘구조물의 탐사/평가/성능보강’이라는 목표 아래 실제 적용 가능한 기술 및 시스 템 개발과 지속적인 모니터링 기법에 관한 연구에 주력하고 있으며, 이와 관련된 연구 내용은 다음 과 같다. 함수윤 Suyun Ham UTA 토목공학과 교수 강상구 Sanggoo Kang UTA 박사후 연구원 그림 1. SITL 교량 안전진단 연구원Magazine of the Korea Concrete Institute 74 국내외 연구실 탐방 | OVERVIEW OF DOMESTIC AND OVERSEAS RESEARCH LABORATORY 2.1 최첨단 콘크리트 균열 탐사 시스템 개발 미국 도로· 운송 협회에 따르면 미국의 교량 5만 5천 개 이 상이 수리나 교체가 필요하며 그로 인한 교량 점검에 많은 인 건비가 필요하다. 또한, 교량 점검을 위한 교통통제 · 차선 폐 쇄 등으로 인한 안전 문제 발생의 위험도 크다. 특히 텍사스 달 라스 지역은 미국에서도 손꼽힐 만큼 활발한 교량 건설과 높 은 교통량으로 유명하다. 드론이나 일부 특수 장비를 이용하 여 부분 스캔이 가능하나 수 천 개의 텍사스 교량을 안전 진단 그림 2. 구조실험 및 연구 시설의 외관 그림 4. 표면파 감쇠와 충격 반향 기법을 이용한 실시간 균열 검사 시스템(ACE system) 과 현장 탐사 사진(상단), 텍사스 고속도로 교량 진단(좌측 하단) 및 공항 활주로(우측 하단) 그림 3. 구조실험 내부; 대형 구조물 모형실험실; MTS 유압작동기; 600 kips 로드셀제 33권 4호 2021. 07 75 텍사스 알링턴 주립대학교 토목공학과 Smart Infrastructure and Testing Laboratory(SITL) 연구실 하기에는 역부족이다. 따라서 교량 성능의 과대평가 혹은 과 소평가로, 연방 혹은 주 교통국에서는 많은 경제적 손실이 발 생하고 있다. 그러한 이유로 본 연구실에서는 최초로 비교통 혼잡(traffic disruption-free) 내부 균열 탐사 시스템을 개 발하였다. 텍사스를 포함하여 미국에서는 유일하게 차선 폐 쇄를 하지 않고 교량 전체를 10분에서 20분 사이 스캔할 수 있는 성능을 보여주고 있다. 더욱이 드론이나 열화상 카메라 와 달리 내부 균열 검사가 가능하다. 따라서, 텍사스 교통국 (Texas Department of Transportation, TxDOT)에는 본 연구실 SITL로 연간 10~ 20억(1~ 2 million dollars)의 연 구비 지원을 하고 있으며, 2022년 이후부터는 달라스 포트워 스 지역외에도 텍사스 주요 도시 교량 검사로 확대할 계획을 가지고 있다. 최근에는 SITL 연구팀이 달라스 공항(DFW airport) 관련 하여 활발한 연구가 진행 중이다. 달라스 공항은 2019년 세 계에서 가장 바쁜 공항 상위 10위 안에 드는 공항이다. 기존 기술들은 교량탐사와 같이 항공 활주로 폐쇄가 불가능하므 로 본 연구실에서 개발한 자동 균열 탐사 시스템(Automatic crack evaluation system, ACE system)이 도입되었다. 현재 달라스 공항과 더불어 시립 비행장(municipal airport) 에서 성능 테스트와 검증이 완료되었으며, 미국 연방 항공국 (Federal Aviation Administration, FAA)와의 협의로 공식 적인 진단시스템으로 도입을 위한 협의 중이다. 본 연구실 ACE 시스템에서 사용되는 탄성파를 이용한 균 열 탐사법의 발전과 함께 현장 적용 가능한 시스템 개발과 적 용에 대한 관심이 높아지고 있다. 이과 관련하여 본 연구실에 서 진행되고 있는 자세한 연구 주제는 다음과 같다. 1) 표면파 감쇠와 충격 반향 기법을 이용한 콘크리트 균열 검사 시스템 2) 탄성파의 산란을 이용한 미세균열 탐사법 탄성파를 이용한 균열 탐사법은 콘크리트 표면 균열뿐만 아니라 내부 균열까지 탐지할 수 있는 기법으로 표면파 감쇠 법과 충격 반향 기법이 함께 적용되었다. <그림 4, 5>는 최근 개발된 탐사 시스템으로 평탄 구조물과 파이프 구조물을 적용 을 대상으로 개발/활용되고 있다. 두 시스템 모두 비접촉 센 서를 통한 표면파 감지로 기존의 접촉 센서를 이용한 검사에 비하여 검사 시간을 단축하였다. 또한, 본 연구실에서 표면파를 이용한 균열 탐사법의 이론 그림 5. 상하수도관 구조물의 로봇 균열 탐사 시스템 그림 6. 내부 균열에 의한 표면파의 전방/후방 산란파의 개념도 및 관계식Magazine of the Korea Concrete Institute 76 국내외 연구실 탐방 | OVERVIEW OF DOMESTIC AND OVERSEAS RESEARCH LABORATORY 적 고찰을 통하여 응답파의 활용도를 높이는 연구가 진행되 었다. <그림 6>은 내부 균열에 의한 표면파의 산란을 보며 주 며, 각 산란파와 입사파의 관계식을 나타내고 있다. 이론적으 로 정의된 전방/후방 산란파와 입사파의 관계는 입사파의 주 파수와 균열 깊이 (a)에 의해 정의된다. 따라서, 입사파의 주 파수와 내부 균열의 깊이 변화를 통한 표면파의 응답 변화 관 계를 정의하여 내부 균열의 깊이를 추측하는 기법으로 표면의 이미지 분석을 통한 균열 탐사에 한계를 극복할 수 있을 것으 로 사료된다. 탄성파 산란을 이용한 미세균열 탐사법은 표면파의 전 방산란(forward scattering)과 후방산란(backward scattering)을 이용하여 재료의 비균질성을 바탕으로 미세 균열을 탐사하는 기법으로 현장의 콘크리트 재료 성능을 조기 에 검사하고 조치하는 것을 목표로 하고 나아가 내부 철근 보 호와 콘크리트 피복의 건전성을 평가할 수 있다. 2.2 탄성파의 유한요소 해석 구조물 진단 평가를 위한 실험적 접근의 한계와 유한요소 해석법의 광범위한 활용에 힘입어 본 연구실에서는 대부분의 현장 탐사 및 실험적 연구를 동적 유한요소(Dynamic FE) 해 석과 병행하고 있다. 다양한 유한요소 해석 기법 및 기술이 적 용된 모델은 유도된 탄성파의 거동뿐만 아니라 재료 내부의 결함 및 주요 영향인자를 파악하는데 높은 활용도가 있으며, 나아가 실험 데이터와 결과를 검증하는 방법으로도 사용되고 있다. 비균질 재료의 유한요소 해석의 신뢰성을 높이기 위하여 비균질 재료의 형태학적 이미지 분석 기법 또한 본 연구실에 서 개발되어 활용되고 있다. 이 기법은 실제 골재의 형상을 샘 플링 하여 통계학적 분석을 통한 분류와 골재의 특성을 활용 하여 유사한 비균질성을 가진 새로운 모델을 생성하는 기법으 로 차후 비균질 재료의 유한요소 해석에 활용될 예정이다. 2.3 그 밖의 연구 본 연구실에서는 그 밖에 초음파 센서를 이용한 수위 모니 터링에 관한 연구를 수행하였고 인공지능을 통한 교량의 거동 분석(Bridge weigh-in-motion, BWIM)과 모니터링 기법 그림 7. 표면파의 전/후방 산란파를 이용한 콘크리트 미세균열 탐사법 그림 8. 이차원 반면(half-surface) 유한요소 해석 모델과 파이프 모델제 33권 4호 2021. 07 77 텍사스 알링턴 주립대학교 토목공학과 Smart Infrastructure and Testing Laboratory(SITL) 연구실 에 관한 연구를 수행 중에 있다. <그림 10>은 이전 수행한 수 위 모니터링 연구의 장치와 모니터링 플랫폼, 데이터 그래프 를 보여준다. 3. 맺음말 SITL 연구실은 토목 및 건축 구조물 진단/평가의 기술 향상 과 효율적인 점검 플랫폼 개발을 위한 연구에 매진하며, 더불 어 비파괴 검사 전문 인력 양산에 힘쓸 것이다. 또한 사회 인프 라 시스템의 전반적인 실무진들과 연계한 기술 지원 및 양도 를 통하여 사회 공공의 안전망 구축에 이바지하고자 노력하고 있다. 담당 편집위원 : 조병휘(상명대학교) byoungcho@smu.ac.kr 함수윤 교수 는 일리노이 대학교 어바나-샴페인 (University of Illinois at Urbana-Champaign)에서 모순 된 파의 산란(incoherent wave scattering)을 이용한 콘 크리트 구조물의 안전진단으로 박사학위를 취득하고, 텍사 스 UTA에서 교수로 역임하며 교량 및 토목건축 구조물, 그리 고 항공로 안전진단 연구를 활발하게 수행 중에 있다. 최초로 MEMS를 이용한 완전 비접촉 콘크리트 비파괴 연구를 시작 하였고 현재 미국 교통 위원회(TRB) 교량, 항공 관련 위원으 로 활동하고 있다. s.ham@uta.edu 강상구 박사는 UTA 토목공학과에서 비파괴 검사 및 유한 요소 해석을 통한 균열 탐사에 관한 연구로 박사학위를 취득 하였으며, 동일 연구실에서 박사 후 연구원으로 재직 중이다. 콘크리트 구조물을 대상으로 한 다양한 비파괴 검사 및 구조 안전성 모니터링에 관한 연구와 머신 러닝을 활용한 데이터 분석 기법에 관한 연구를 수행 중에 있다. sanggoo.kang@mavs.uta.edu 그림 9. Random shape aggregate model(RSAM) 기법을 이용한 통계적 형상학 모델 그림 10. 초음파 센서를 이용한 실시간 수위 모니터링 기법Next >