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반구대암각화의 주암면은 열변성을 받아 혼펠스화된 암갈색 셰일이 주류를 이룬다. 이 암석의 표면은 일정 깊이의 풍화층(평균 공극률 25%)을 형성하고 있으며 신선한 면(평균 공극률 0.4%)과 광물조성 및 화학조성의 차이를 보인다. 암각화가 새겨지기 이전부터 현재까지 발생한 주암면의 손상된 영역은 약 23.8%로 산출되었다. 또한 박리가 발생한 면적은 전체면적의 약 1.2%를 차지하는 것으로 나타났다. 색도측정 결과, 암각화의 주암면은 생물학적 및 화학적 훼손요인에 의해 백색 및 황색도가 증가한 것으로 확인되었다. 암각화 주암면의 초음파속도는 평균 2,582m/s로 측정되었다. 이는 2003년도의 값보다 감속한 것으로, 특히 암각화 하부 영역에서 물성이 감소한 것으로 나타났다. 암각화 암반을 구획하여 사면안정성을 분석한 결과, 1구역과 2구역은 평면, 전도 및 쐐기파괴에 의한 위험성이 존재하는 것으로 나타났다. 3구역은 전도파괴의 위험성이 높은 것으로 확인되는 등 암각화 및 주변암반은 구조적으로 불안정성을 갖는 것으로 나타났다. 3차원 영상분석을 통해 암각화 하부에 있는 공동부위를 모델링하였다. 이 자료를 토대로 공동부위의 안정에 적합한 지질공학적 보강공법이 도입된다면 암각화를 보다 효과적으로 보존할 수 있을 것으로 판단된다.
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