• Article

    Experiments and Analyses of Inclination Prediction for the Heunginjimun Roof based on Deep Learning according to Environmental Integration

    환경별 통합에 따른 딥러닝 기반 흥인지문 지붕부 기울음 예측 실험 및 분석

    Lee, Sang-YunㆍKang, Seok-Ju

    이상윤ㆍ강석주

    Detecting the displacement of cultural heritage is essential for protecting and managing their prosperity. However, because the degree of displacement that humans …

    문화재의 변위를 탐지하는 것은 문화재를 보호 및 관리하기 위해 반드시 필요한 일이나 사람이 육안으로 직접 탐지할 수 있는 변위는 제한적이고 많은 시간과 …

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    Detecting the displacement of cultural heritage is essential for protecting and managing their prosperity. However, because the degree of displacement that humans can detect with the naked eye is limited and requires a lot of time and manpower, various studies are being conducted to detect the displacement and damage of cultural heritages using Deep Learning technology. In previous studies, 10 pre-trained Deep Learning neural network models through transfer learning techniques and Convolutional Neural Network (CNN) which are known for excellent for image processing were used to detect inclination in the roof of Heunginjimun. After learning to classify the images of Heunginjimun into two categories, normal and abnormal, we measured the prediction accuracy of the models generated in nine environments, classified according to season and weather. After analysis, it was raised to over 95% through hyper-parameter adjustment. In this study, among the 10 pre-trained Deep Learning Neural Network models used in previous studies, the Neural Network model with the highest accuracy was selected as the optimal model through performance verification, and then it was used to integrate 9 single environments into multiple ones. As a result, by adjusting the hyper-parameter of models below 95% in prediction accuracy, we were able to raise it above the previous percentage. Consequently, we selected the Efficientnet_v2_s model, which had the highest accuracy, to conduct an environment integration experiment. As a result, after running the learning and verifying performance in an environment that integrated all nine single environments, the roof inclination was successfully detected in all environments with an accuracy of 99.84%.


    문화재의 변위를 탐지하는 것은 문화재를 보호 및 관리하기 위해 반드시 필요한 일이나 사람이 육안으로 직접 탐지할 수 있는 변위는 제한적이고 많은 시간과 인력이 요구된다. 따라서 딥러닝 기술을 활용해 문화재의 변위 및 손상을 자동으로 탐지할 수 있는 다양한 연구들이 진행되고 있다. 이전 연구에서 흥인지문 지붕부의 변위 탐지를 위해 이미지 처리에 탁월한 CNN과 전이 학습 기법을 통해 사전에 학습된 딥러닝 신경망 모델 10개를 활용하여 흥인지문의 이미지를 정상과 비정상 두 가지로 분류되도록 학습시킨 후 계절과 날씨에 따라 분류한 9개의 환경에서 생성된 모델의 예측 정확도를 향상시키는 연구를 진행한 바 있다. 그 결과 정확도가 95% 미만으로 나오는 모델들을 대상으로 하이퍼 파라미터 조정을 통해 95% 이상으로 향상시킬 수 있었다. 본 연구에서는 이전 연구에서 사용했던 10개의 사전에 학습된 딥러닝 신경망 모델 중 성능 검증을 통해 정확도가 가장 높은 신경망 모델을 최적의 모델로 선정한 후 그 신경망 모델을 활용하여 9개의 단일환경을 여러 개로 통합하여 학습을 진행하는 환경통합 실험을 통해 환경별 통합에 따른 예측 정확도를 측정하고 결과를 분석한다. 신경망 모델 성능 검증 결과 정확도가 가장 높은 Efficientnet_v2_s 모델을 활용해 환경통합 실험을 진행했다. 그 결과 9개의 단일 환경을 모두 통합한 환경에서 학습을 진행한 후 성능을 검증한 결과 정확도가 99.84%로 나왔으며 모든 환경에서 성공적으로 지붕부의 변위를 탐지할 수 있음을 실험을 통해 알아낼 수 있었다.

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    31 December 2023
  • Article

    A Study on the Night Photography Method of Cultural Heritage and Utilization - Focused on the Cheonan Cultural Heritage Starlight Night Trip -

    문화재 야간천체사진 촬영 방법 및 활용에 관한 연구 - 천안 문화재 별빛 야행을 중심으로 -

    Kim, Jongtae

    김종태

    This study is based on the results of “Cheonan Cultural Heritage Starlight Night Trip,” which was edited and completed using DSLR in …

    본 연구는 2023년 DSLR을 이용하여 천안 주요 문화유산 25개를 배경으로 야간문화재 천체사진을 촬영하고 편집 완성한 “천안문화유산 별빛야행”도록의 결과물을 바탕으로 하고 있다. DSLR …

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    This study is based on the results of “Cheonan Cultural Heritage Starlight Night Trip,” which was edited and completed using DSLR in 2023 to take astronomical photos of 25 major cultural heritages at night. Introduce how to take and edit astronomical photos of cultural Heritage using DSLR cameras , In the future, it is intended to suggest a plan that can be used efficiently when taking photos of cultural heritage at night. The night celestial photographs of cultural Heritage is important historical sources that can be used as another means of recording the original form of architectural cultural heritage, and are important tools to newly understand various ways to utilize cultural properties.


    본 연구는 2023년 DSLR을 이용하여 천안 주요 문화유산 25개를 배경으로 야간문화재 천체사진을 촬영하고 편집 완성한 “천안문화유산 별빛야행”도록의 결과물을 바탕으로 하고 있다. DSLR 카메라를 이용한 문화재 야간천체사진 촬영 및 편집 방법을 소개하고 활용 방안을 제시하여 향후 문화재 야간천체사진 촬영 시 효율적으로 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 문화재의 야간천체사진은 건축문화유산의 원형을 기록하는 또 다른 수단으로 활용될 수 있는 중요한 사료이며 문화재의 다양한 활용 방안을 새롭게 이해할 수 있는 중요한 도구이다.

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    31 December 2023
  • Article

    A Basic Study on the Establishment of a Maintenance Plan for Traditional Wood Structure Heritage

    전통목조문화재 유지관리방안 수립을 위한 기초연구

    Hwang, Jin HaㆍKwon, KihyukㆍYu, Hyeran

    황진하ㆍ권기혁ㆍ유혜란

    Wooden Cultural Heritage should be preserved and managed in the original form securing the structural stability while it is being repaired or …

    전통목조문화재는 오랜 존치기간으로 재료가 노후화되어 보수 또는 보강하여 원형을 유지하면서 구조적 안정성을 확보한 상태로 보존・관리되어야 한다. 그러나, 현재 전통목조문화재를 보수해야 하는 시기의 …

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    Wooden Cultural Heritage should be preserved and managed in the original form securing the structural stability while it is being repaired or reinforced due to aging for their long existence. Currently, there is a lack of basic data to propose the criteria for when the wooden cultural heritage should be repaired. For the recent preservation of cultural properties, HBIM is used to input the repair history based on the information and repair data of the targeted cultural heritage, and it would be used for the purpose of repair and preservation of the heritage in the future. This study aims to select items to prepare standards for the maintenance of traditional wooden cultural heritage based on the load transmission mechanism of traditional wooden structures along with the safety management guidelines in the Cultural Heritage Protection Act and use them as the basic data for the future cultural heritage conservation management system.


    전통목조문화재는 오랜 존치기간으로 재료가 노후화되어 보수 또는 보강하여 원형을 유지하면서 구조적 안정성을 확보한 상태로 보존・관리되어야 한다. 그러나, 현재 전통목조문화재를 보수해야 하는 시기의 기준을 제안하기 위한 기초자료가 부족한 실정이다. 최근 문화재 보존을 위해서는 HBIM을 활용하여 대상 문화재의 자료와 보수 자료 등을 토대로 수리이력 등을 확인하여 향후 문화재를 수리 및 보존을 위한 자료로 활용하고자 한다. 본 연구는 문화재보호법에 규정되어 있는 안전관리방안지침과 함께 전통목조문화재의 하중전달 메커니즘을 기반으로 전통목조문화재 유지관리 기준(안)을 마련하기 위한 항목을 선정하고 향후 HBIM 등의 문화재 통합 보존관리시스템 구축을 위한 기초데이터로 활용하고자 한다.

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    31 December 2023
  • Article

    Experiment and Analysis of Tilt Prediction for Anguk-dong Byeolgung Roof based on EfficientNet according to Integration by Environment

    환경별 통합에 따른 EfficientNet 기반 안국동 별궁 지붕부 기울음 예측 실험 및 분석

    Lee, Sang-YunㆍAn, Jeongseo

    이상윤ㆍ안정서

    Wooden cultural heritages can be deteriorated due to the aged materials or natural disasters such as localized heavy rains. Regular monitoring is …

    목조문화재는 나무의 재료의 특성상 노후화가 진행되어 다양한 변위가 발생하기도 하며, 집중호우와 같은 자연재해로 인해 문화재에 변위가 나타나기도 한다. 변위들을 정확히 파악하고 예상되는 …

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    Wooden cultural heritages can be deteriorated due to the aged materials or natural disasters such as localized heavy rains. Regular monitoring is necessary to accurately identify displacements and take precautions against anticipated problems. However, regular monitoring has limitations in terms of time and cost. So, If Deep Learning technology is used when displacement occurs, it will be a great help to the conservation of cultural heritages. In this study, we constructed data for each environment using CCTV data. Then, we confirmed whether it is possible to predict the tilt of the roof using EfficientNetB0 model. As a result of experiment, it showed prediction accuracy of 99.68% or higher in all environments such as clear, overcast, cloud, snow, and rain. Based on the results of the model verification, we analyzed the combinations that demonstrate high predictive accuracy when integrating environments. Integrated datasets were constructed for both environments, and experiments were conducted, showing high prediction accuracy of over 99.84% for both the same and different variations in all environments. We propose optimal prediction models for tilt of roof validating their performance on 14 datasets that were not used to train the respective models.


    목조문화재는 나무의 재료의 특성상 노후화가 진행되어 다양한 변위가 발생하기도 하며, 집중호우와 같은 자연재해로 인해 문화재에 변위가 나타나기도 한다. 변위들을 정확히 파악하고 예상되는 문제에 대한 예방책을 강구하기 위해서는 정기적인 모니터링이 요구된다. 하지만 정기적인 모니터링은 시간적, 비용적 측면에서 한계가 존재하기 때문에 딥러닝을 활용한 모니터링 방식이 필요하다. 본 연구에서는 CCTV 영상 데이터를 활용하여 맑음, 흐림, 구름, 눈, 비 환경에 대한 데이터셋을 구축한 후 EfficientNetB0 모델로 실험을 진행했다. 실험 결과 모든 환경이 동일한 변형과 다양한 변형에서 99.68% 이상의 예측 정확도를 보여주었다. 모델 성능 검증 결과를 통해 환경을 통합할 때 높은 예측 정확도를 보여줄 수 있는 조합을 분석하였다. 이를 바탕으로 2가지 환경에 대한 통합 데이터셋을 구축해 2가지 환경통합 실험을 한 결과, 모든 환경에서 동일한 변형과 다양한 변형이 99.84% 이상의 높은 예측 정확도를 보여주었다. 생성한 모델마다 학습에 사용하지 않은 14개의 데이터셋으로 모델 성능 검증을 통해 최적의 지붕부 기울음 예측 모델을 제안한다.

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    31 December 2023
  • Article

    Fire Simulation Analysis on the Effect of Delaying Fire Spread of Flame Flame-Resistance Treatment for Wooden Building

    목조건축물 방염처리 화재확산 지연효과 화재시뮬레이션 분석

    Kim, Donghyun

    김동현

    As for the fire hazard of cultural properties of wooden structures in Korea, there have been continuous cases of fire loss in …

    우리나라 목조건축물은 1986년 금산사, 2003년 구룡사, 2005년 낙산사, 2006년 창경궁, 2007년 불국사, 2008년 숭례문 등 국보 문화유산에서 끊임없이 화재로 인한 소실사례가 발생하고 …

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    As for the fire hazard of cultural properties of wooden structures in Korea, there have been continuous cases of fire loss in national treasures such as Geumsansa Temple in 1986, Guryongsa Temple in 2003, Naksansa Temple in 2005, Changgyeonggung Palace in 2006, Bulguksa Temple in 2007, and Sungryemun in 2008. In this study, structural parts vulnerable to fire spread were identified through fire simulation tool, and the fire hazard in the structural parts before and after flame-retardant treatment was evaluated for Sungnyemun and Bulguksa Daeungjeon, which are open and closed wooden structures, respectively. As a result, no flashover occurred in both Daeungjeon of Bulguksa and Sungnyemun, which had been treated with flame retardant treatment. At 200 seconds after ignition, Daeungjeon of Bulguksa was less than 50MW and that of Sungnyemun was less than 10MW, which was 3.4~6.44 times lower than before flameproofing. and the maximum temperature was below 800 °C, confirming that flame growth was controlled.


    우리나라 목조건축물은 1986년 금산사, 2003년 구룡사, 2005년 낙산사, 2006년 창경궁, 2007년 불국사, 2008년 숭례문 등 국보 문화유산에서 끊임없이 화재로 인한 소실사례가 발생하고 있어 높은 화재위험성을 보인다. 화재에 취약한 목조건축물에 대한 화재확산 예방의 차원에서 소화관련 자동화 설비 뿐만 아니라 목재재료의 화재확산을 지연시키는 방법에 대해 더욱 적극적인 실행도구가 필요하다. 본 연구에서는 화재시뮬레이션을 통해 화재확산에 취약한 구조부를 확인하고 이 구조부의 방염처리 효과에 대해 개방형과 밀폐형 목조건축물인 숭례문과 불국사 대웅전에 대해 평가하였다. 그 결과, 방염처리한 불국사 대웅전과 숭례문 모두 플레쉬오버는 발생되지 않았으며 발화 후 200초 경과지점에서 불국사 대웅전은 50MW이하, 숭례문에서는 10MW급 이하로 방염처리 전에 비해 3.4~6.44배 낮은 화재강도를 나타내었고 최대 온도는 800°C 이하로 나타나 화염성장이 제어되는 것을 확인하였다.

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    31 December 2023
  • Article

    A Study on Priorities Analysis for Disaster Safety Policies of Cultural Heritage

    문화유산 재난안전 정책의 우선순위 분석 연구

    Kim, ChangjinㆍCho, IlhyeongㆍChae, Kyungjin

    김창진ㆍ조일형ㆍ채경진

    The government is implementing various policies to protect cultural heritage from disasters. However, it is difficult to implement all policies effectively because …

    정부는 재난으로부터 문화유산을 지키기 위해서 다양한 정책을 시행하고 있다. 하지만, 예산이나 인력 등의 자원의 한계 때문에 정책을 효율적으로 수행하기에 어려움이 존재한다. 그렇다면 …

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    The government is implementing various policies to protect cultural heritage from disasters. However, it is difficult to implement all policies effectively because resources such as budget and manpower are limited. Then, which policy should we focus on? This study aims to analyze the priorities of disaster safety policies for cultural heritage. To this end, disaster safety policies for cultural heritage were classified based on prior research reviews, and surveys were conducted on experts, and analyzed using AHP. Based on the analysis results, several implications were presented, focusing on high-priority policies.


    정부는 재난으로부터 문화유산을 지키기 위해서 다양한 정책을 시행하고 있다. 하지만, 예산이나 인력 등의 자원의 한계 때문에 정책을 효율적으로 수행하기에 어려움이 존재한다. 그렇다면 우리는 어떤 정책에 초점을 맞추어야 하는가? 이 연구는 문화유산 재난안전 정책의 우선순위를 분석하는 것에 목적을 둔다. 이를 위해 선행연구를 바탕으로 문화유산 재난안전 정책을 분류하고 전문가를 대상으로 AHP 설문조사 및 분석을 활용한다. 분석 결과를 바탕으로 우선순위가 높은 정책을 초점으로 몇 가지의 시사점을 제시한다.

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    31 December 2023
  • Article

    A Study on Comparative Analysis of Fire Weather Risk Index Models for Wooden Cultural Heritage
    Kim, Donghyun

    김동현

    Globally, research on fire weather indices (FWIs) has been conducted to establish fire risk management systems at national or regional scales. In … + READ MORE
    Globally, research on fire weather indices (FWIs) has been conducted to establish fire risk management systems at national or regional scales. In this study, 16 existing FWIs were compared and analyzed, and the five most suitable cases were evaluated to confirm their applicability in Korea. Meteorological factors applied to 16 FWIs collected and surveyed around the world including wind, temperature, relative humidity, effective humidity, precipitation, vapor saturation pressure, potential evapotranspiration, and dew point. The estimated risk levels based on FWI values are generally divided into five grades: As a result of applying five FWIs to Korea’s forest area, Korea’s fire weather risk was found to be 2 to 3 grades lower than in countries where this index was introduced, and the fire season in forest areas was also found to be different. A statistically significant correlation was found between the risk index based on forest fire statistics such as wind speed, relative humidity, and effective humidity and meteorological factors, but temperature did not show a significant correlation. - COLLAPSE
    31 December 2023
  • Article

    Analysis of Experimental Results on Bending Performance of Partial Reinforcement Method for Preservation of Rafters

    서까래 원형보존을 위한 부분보수안 휨성능 실험결과 분석

    Shin, EunmiㆍKim, HyungjunㆍHa, TaeukㆍKim, WonjongㆍKim, SukhyunㆍOh, Kyusung

    신은미ㆍ김형준ㆍ하태욱ㆍ김원종ㆍ김석현ㆍ오규성

    Heritage of wooden structure is subject to appropriate repairs for various deterioration and damages. In order to preserve value, a method of …

    목조건축유산은 다양한 열화・손상에 대하여 적절한 수리가 이루어지게 된다. 가치 보존을 위해서는 원래 사용된 부재를 재사용하는 방법이 고안되어야 하며, 지금까지 다양한 방법을 통해 …

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    Heritage of wooden structure is subject to appropriate repairs for various deterioration and damages. In order to preserve value, a method of reusing the old members must be devised, and they have been repaired and reinforced through a variety of methods. However, these repair and reinforcement methods are difficult to apply strategically and efficiently because they depend on experience. Therefore, we intend to perform quantitative evaluation of the reinforcement method through experiment and structural review, and want to secure reliability for field application.


    목조건축유산은 다양한 열화・손상에 대하여 적절한 수리가 이루어지게 된다. 가치 보존을 위해서는 원래 사용된 부재를 재사용하는 방법이 고안되어야 하며, 지금까지 다양한 방법을 통해 보수・보강되고 있다. 하지만, 이러한 보수・보강법은 경험에 기인하여 정략적 효율적으로 적용되기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 실험과 구조검토를 통하여 보강법의 정량적 평가를 수행하고, 현장 적용을 위한 신뢰성을 확보하고자 한다.

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    31 December 2023