近藤花野美 はじめに
みなさんは、建築環境工学の知見が文化財保存の現場で生かされていることをご存じでしょうか？
建築環境工学とは、建築物の内外の音・光・空気質（空気中の香りや汚染）・熱・湿気といった環境を、建築の視点から読み解く学問分野です。
小椋・伊庭研究室では、熱や水分といった建築を取り巻く環境に関する知見を、文化財を安全に保存するために生かす研究が取り組まれてきました。
今回は、昨年2023年に「遺跡や歴史的建物等における文化財の保存のための環境制御に関する一連の研究」という研究テーマで日本建築学会賞（論文）を受賞された小椋大輔先生へのインタビューを通して、建築環境工学のおもしろさ、そして文化財保存の分野において果たす役割について迫ります。
小椋大輔先生にインタビュー
Q 文化財保存のための環境制御に関する研究とは
遺跡や歴史的建造物など、いわゆる不動産系の文化財の保存を考える上で「環境制御」を利用するという考え方がこれまでなされて来なかったんですね。（絵画など）動産の文化財については収蔵庫や展示室できっちりと環境を管理し、修繕をできるだけ減らすことで、次世代に文化財を渡すということがなされてきています。しかし不動産文化財には特に環境の基準もなく、保存方法も、壊れないように樹脂で固めるというように、文化財に手を加える方法がとられてきました。
不動産文化財でも動産の文化財と同じように、壊れたから直すのではなく壊れないような管理をし、どうしても壊れてしまうような状況が起きた時だけ修繕するという方法を適用できないか。そのためには予防的に保存したい。予防的な保存というのは、環境をコントロールして、劣化が進行しづらい状態を作るということです。その進行しづらい状態を作るということを不動産文化財に対して色々適用し、検証も含めてやってきた一連の研究が、学会で評価されたというわけです。
Q 小椋先生、そして建築環境工学が文化財保存の研究に関わったきっかけは？
僕が文化財保存研究に関わるきっかけとなったのは、高松塚古墳壁画です。歴史の教科書などで見たことありますか？ 奈良時代の有名な壁画で、国宝に指定されています。1972年に発見されるまで1300年間ほど制作当時の姿がよく残され、発見後は、最初の保存修理工事がなされた1976年以降、定期的に絵の修理を繰り返しながら現地で保存がなされてきたんですね。 2001年の修理の際に問題になったのが、カビです。壁画が置かれている石室と、空調設備のある前室の間でカビが大量発生し、石室の内部にまで発展したんですね。それを受けて2005年に国宝高松塚古墳恒久保存対策検討会という組織が立ち上げられ、現地で保存するのは難しい、石室を解体して壁画を修理しようという指針が決まりました。
（左図）解体直前の高松塚古墳と保存施設の外観。墳丘の上に内部断熱覆屋を、さらにその上に仮設覆屋を設けている。
撮影：小椋大輔
（右図）断熱覆屋等設置前の高松塚古墳保存施設の断面図。図作成：近藤
ただし解体するといっても、墳丘を掘って石室をあらわにしなくてはいけないですし、その石室の内側の漆喰の、その表面に乗っているだけのの非常に脆弱な極彩色の絵をどう取り上げ、修理施設に持っていくかという課題がそもそも重要なので、方法が確立できた上で解体をすることになりました。
そもそもカビの発生要因には環境が大きく起因しています。カビを抑えるため、解体が決定した直後、墳丘の上部と下部に冷却パイプ（管に冷水を流して、管と周囲の熱のやりとりによって周囲の温度を制御する装置）を導入し、石室を常時10度にコントロールすることでカビを生えづらくする状況が作られました。ただし石室を取り出す際の環境コントロール手法は決まっていなかったので、私の前任の教授である鉾井先生のところに相談が来ました。2004、5年くらいかな。僕が助手の頃（その後、2007年4月に助教に役職変更）で、鉾井先生から協力依頼を受けて、関わることになりました。
カビの発生を防ぎたければ湿度を下げたらいいんです。簡単にいうと。でも乾燥すると今度は脆弱な壁画が収縮して落ちてしまう。そこで剥落を防ぐために湿度をある程度保ち、かつカビの発生を抑制する環境条件が求められたわけです。
そこで墳丘の上に、石室内の環境条件を一定に保つために内部断熱覆屋というもので石室を覆い、石室全体を空調することにしたんですね。
内部断熱覆屋。この覆屋の内部で石室の解体作業が行われた。資料提供：小椋大輔
空調する時の目標として、先ほどの条件から、湿度を下げることができないので温度10度・相対湿度90%という特殊な環境を維持しながら、解体作業を続けるということになりました。そして、この環境条件を実現するための実験を、2006年の夏に実施しました。
その実験結果だけだと、予定されていた冬の解体時の毎日の環境条件と違うので、夏の実験結果を元に解析モデルをつくり、冬期の条件でのシミュレーションもしました。そこからは冬期になると冷気が壁から落ちてきて、石室周辺にたまるという課題が見えました。すると温度ムラができてしまい、カビの大きな要因になり得る結露が起きる。せっかくカビを抑えるように頑張っているのに、カビが発生したら問題です。そこで夜はシートで確実に石室を覆うようにお願いしたり、石室の石材を取り外すときに外部の影響を受けないように断熱材を入れたりと、きめ細やかな環境管理をして無事解体が終了しました。
かくして概ね環境を安定的に保つことができ、石室を安全に取り出すことができました。つまり不動産の文化財保存において、空調設備を用い、劣化を抑制するということを、現地で達成できたということです。
ちなみに当時の状況というのは、現場の雰囲気が非常にピリピリしていました。というのは高松塚古墳は日本国民にとって特別な文化財だからです。１９７２年３月２１日に発見された際には、２６日に朝日新聞がカラー写真で１面に大きく取り上げて、世間の注目を浴び、記念切手までつくられて”文化財といえば高松塚古墳”というくらいに全国から注目されたんです。だから現地では見せられない、解体するという方針を発表したときには、大変な批判がありました。守れていなかったということは、管理が行き届いていなかったのではないか。文化庁は何をやっていたんだと。解体の現場にも常にマスコミが張り付いていました。だから、もし解体に失敗したら、目も当てられない状況になったと思います。僕も当時は週2、3回通っていました。年末も28日まで、年始は1月4日くらいから。御用納めも御用始めも高松塚古墳という感じでした。
現場にもいろいろな分野の人がいるので、責任のある立場の人同士でぶつかることもあって、怒られることもありましたね。たとえば発掘調査の方は白い防護服で作業されるのですが、僕が環境管理の立場で現場に行くと、「寒くて作業がしづらいので、何とかして欲しい。」とおっしゃられて、「この温度環境じゃないと壁画が守れないんです。」と説明したりしていました。
（左上図）覆屋内部における風速の解析結果。ベクトルで表示。
（右上図）覆屋内部における風速の実測結果と解析結果の比較。
左上図・右上図では、解析モデルが夏の実験結果を再現できることを確認している。
（左下図）石室上に断熱シートを設置した場合の温度分布の解析結果。冬場の環境条件でのシミュレーション。断熱シートの効果を検証している。
（右下図）石室開口部を断熱材で覆った様子。実際の解体時の様子。
出典： 小椋大輔，犬塚将英，鉾井修一，石崎武志，北原博幸，多羅間次郎，高松塚古墳石室解体時の壁画保存のための温湿度環境の制御，保存科学，第47号，pp.1-9，2008年3月.
こうして石室解体はうまく出来ましたが、そもそも壁画の何が劣化の要因になったのかを明らかにすべく、調査委員会が立ち上がりました。そこに鉾井先生が委員として入り、我々建築環境工学の知見を活用し、発掘時の環境と、発掘後の現地保存された状況下の25年超にわたってシミュレーションし、過去に何が起きたかを推定することに取り組みました。そして劣化の原因に対応する環境要因の様々なメカニズムを理解し、原因を推定し、説明するということをしました。
（左図）石室内と外気の温度の測定値（年平均値）。
外気温の近似直線の傾きに対して、石室内の温度の近似直線の傾きが大きいことが確認された。
（右図）吸放熱パネル温度にパネルへの送水温度の実測値を用いた石室温度の解析値と実測値の比較。
吸放熱パネル温度にパネルへの送水温度の実測値を用いた場合の解析結果（＝青色の実線）が測定値（＝赤色の点）によく一致し、吸放熱パネルの温度に設定目標値を用いた場合の解析結果（＝緑色の実線、基準計算）よりも高い温度となることが示された。吸放熱パネルとは、保存施設の前室に設置されていた装置である。管に冷温水を流して、管と周囲の熱のやりとりによって周囲の温度を制御していた。
出典：小椋大輔，鉾井修一，李永輝，石崎武志，三浦定俊：過去の高松塚古墳石室内の温湿度変動解析―保存施設稼働時の気象条件の影響と発掘直後の仮保護施設の影響―，保存科学，第48号，pp.1-11，2009年3月
小椋大輔，鉾井修一，李永輝，石崎武志：過去の高松塚古墳石室内の温湿度変動解析（3）吸放熱パネルへの送水温度および入室が石室内温湿度変動に与える影響，保存科学，No.49， pp.87-96，2010年3月
そして保存施設で既に測定されていたデータの分析と、墳丘・石室・前室の環境を予測するモデルを用いた数値シミュレーションの結果、この保存施設の環境制御で使われていた吸放熱パネルへの送水温度が、地盤温度が高くなる時期に目標値より高い温度で制御されていた年が多くあったことが、石室温度上昇の要因の一つであることが明らかになりました。それ以外にも、気候条件の変化の影響、入室の影響などいくつかの要因があり、それらが複合的に効いた結果、 石室の温度が上がってしまった。カビは湿度が高い状態で温度が高くなると生えやすくなるので、温度の上昇によりカビが大量発生し、抑えられなくなった。こうして、環境制御が関係する要因が分かりました。
これらをきっかけに、文化財保存に対し、様々な声がかかるようになってきました。シミュレーションを活用することで問題の原因を探り、対策を講じたり、保存のための環境を定量的に構築したりできるということを、文化財保存分野の人が見出してくれて、相談を持ちかけられるようになったわけです。
Q 研究のプロセスについて
文化財の保存に限らず我々の研究室が熱とか水分の問題を考える際に共通しているのは、建築であるがゆえに、季節変化を含めて1年間どういうことがそこで起きているのかっていうのを、まず知らないといけないというところなんですね。したがって調査の依頼が来たら、まず始めるのは現場のモニタリングです。すでにモニタリングデータがあるなら、そのデータを貰います。そして必ず現地に行きます。資料やモニタリングデータだけでは見つからないことがたくさんあるんですよ。そのような、現場を見て分かることを吸収する。
その知識とモニタリングデータを突き合わせると、わかることが出てきます。わかることが出てくると同時に新たな疑問が湧くんですよ。「こういう温湿度になっているのは窓を開けてることが理由なのか、それとも天井断熱をあまりしてないのか？」とか「ずっと開けっぱなしにして文化財を見せているのか、それとも閉じてるのか？」とか。様々な要因をその結果からさらに知りたくなる。それはヒアリングでわかることもあるし、現地に行って新しくわかることもあるので、再度現地に行くわけです。すると、自分が何も知らない状態のときにはわからなかったことが、データと現場を見ることで、ストーリーとして徐々に繋がってきます。この時点では、まだ全部が繋がっているわけではなくて、季節ごとに訪問したりしていく中でだんだんパズルが繋がってくる、みたいなことをしていきます。
ここで大事なのは、シミュレーションをすることなんですよ。推定するための資料は揃っていても、それをもとに口で説明するだけでは誰も説得できない。そこで説得材料として「こういう挙動の原因は何なのか」をメカニズムとして考慮したシミュレーションモデルを作る必要がある。当然モデルなので簡易化し、色々細かな情報は落としてるんですけど、それを使えば現場を再現できるのか、できないとしたら何が足りないのかを調べ、モデルのパラメータを調整したり、追加したりする……と繰り返すことで、我々が知りたいレベルの真実に近づけていけると考えております。
（左図）釜尾古墳の３次元解析モデル。
（右上図）釜尾古墳３次元解析モデルの南北断面図。
（右下図）釜尾古墳３次元解析モデルの東西断面図。
出典：芥⼦円⾹，⼩椋⼤輔，鉾井修⼀：釜尾古墳における装飾壁画の保存のための環境設計，⽇本建築学会環境系論⽂集，第81巻, 第730号，pp.1095-1104，2016年12⽉.
（左図）釜尾古墳玄室における温度の実測値と解析値の比較。解析値が実測値と大略一致することが確認できる。
（右図）釜尾古墳玄室における２月と８月の結露位置の解析結果。結露位置が赤色で示されている。
資料提供：小椋大輔
シミュレーションの一例。釜尾古墳（熊本県熊本市）では、年間を通じて石室内部の天井面・北側壁面での濡れが確認されており、水の流下に伴う顔料の流出による内部の装飾壁画の劣化が危惧されていた。
図に示すのは石室を対象に行った熱と水分移動のシミュレーション結果の一つである。このシミュレーションでは、冬期の天井での結露による濡れ、夏期の北側壁面の結露による濡れが再現された。しかし、実現象としては生じている夏期の天井面の濡れはこのシミュレーションでは再現できなかった。
その後、石室天井部コンクリート層の劣化による墳丘上部からの浸透雨水を考慮した解析モデルでのシミュレーションで、夏期の天井部の濡れ性状を含めて温湿度性状を再現した。
これらのシミュレーション結果より、石室内部の濡れが結露水と石室上部からの浸透雨水であることと、どのようなメカニズムで結露が発生するのかが確認された。
そして、最終的にメカニズムがわかったら次に何をしたいのかというと、制御したいんですね。制御することで問題を起きづらくする、あるいは全く起きないようにするなど、制御の方法を検討するという手順で研究を進めます。さらにそもそもある事象と環境条件の関係がわからず、実験室実験などの単純化した条件でないと読み解けないものは、実験を行い、それを踏まえて事象を見ていきます。
（左図）模擬古墳の外観。
（中央図）模擬古墳断面図。
（右図）模擬古墳（京大桂キャンパス）と闘鶏山古墳（大阪府高槻市）における酸素・二酸化炭素濃度の比較。
出典：Huarong Xie, Daisuke Ogura, Hiroyuki Yasui, Nobumitsu Takatori, Shuichi Hokoi, Soichiro Wakiya, Akinobu, Yanagida, Yohsei Kohdzuma : Environment in stone chamber of an unexcavated tumulus and preservation of buried relics Part 1. Environmental monitoring for simulated tumulus, Journal of Building Physics, Vol.44, Issue 4, pp.287-308, 2021.01.
https://doi.org/10.1177/1744259120913903
実験の事例。京大桂キャンパス内に、古墳の環境を再現する実験設備として模擬古墳を構築した。模擬古墳の石室内では温湿度、含水率、酸素・二酸化炭素濃度、金属腐食試験などの計測が実施された。
Q 文化財研究の展望・今現在の問題意識について
文化財保存で今一番懸念しているのは気候変動問題です。大雨、台風などの強大な自然災害に環境管理の立場からどう対応すべきかという課題に加え、湿度そのものがじわじわと上がってきているという問題もあるんです。相対湿度ではなくて絶対湿度（＝乾き空気1kgに含まれる水蒸気の質量。乾き空気とは水蒸気を含まない空気のこと）や水蒸気圧、空気中の水蒸気量が確実に夏場増えてきてるんです。湿度が上がるとカビが生えやすくなる、虫が増殖して問題になるなど、さまざまな劣化リスクが上がります。
今まで空調なしでやってきた収蔵庫も、厳しくなるところが増えるのではないでしょうか。文化財は、博物館や美術館だけではなくお寺さんや個人の施設で保管されているものが大量にあるんです。そういうところは、収蔵施設に空調がほとんどありません。それが気候変動が起きることによって、将来にわたって保存が可能かどうかが担保できていない状況になっています。文化財保存担当者がいる収蔵施設ばかりではないので、早めに動き、専門家でなくてもできる環境管理の方法を考えたり、あるいはあらかじめ国などが予算を用意して対応するなどをしていかないと、一気に何かが起きてしまうのではないかと懸念しています。そこに対策を講じていくための研究は急務だと思っています。
でも環境管理において空調設備を導入する場合、今度はエネルギー消費の問題が出てきます。エネルギー消費はCO2の排出につながり、気候変化に影響を与えるので、気候変動に対応するために頑張って空調をたくさん入れて、それが気候変動に対して気候変動を増大させる方向に働いてしまうと、ポジティブフィードバックになっちゃいますよね。そうならない方法を同時に作らないといけないことも、課題として認識しています。
Q 京大の学生や建築を学ぶ学生に向けて伝えたいメッセージ
建築というのは間口が広い総合学問です。いま学際研究が叫ばれ、どういうタッグを組めるかを意識することが求められていますが、建築というのはあらかじめそういうことを意識せざるをえない分野なのだと改めて実感しています。
興味の入り口はそれぞれだと思いますが、建築という間口の広い、多様な専門領域の中で学ぶことの喜びを味わってほしいと思います。学べば学ぶほど、こういうことにも関係するのかとか、こういう専門を深めることが大事だなとか、さまざまな可能性に気づけるきっかけが存在する分野なので、自分の興味を発見し、深めて、面白がってほしいと思います。
（インタビュー：2024年5月1日 聞き手：近藤花野美、宮田大樹、鎌田安希子 インタビュー写真撮影：鎌田安希子）
おわりに
小椋・伊庭研究室では、文化財保存の研究をはじめ、建築物の温熱・水分の環境に関するテーマでさまざまな研究に取り組んでいます。
例：
・住環境と住宅内の微生物の関係
・動物のための温熱環境制御
・博物館や美術館の環境管理
・町家の改修
・オフィスビルの省エネルギー
詳しくは研究室HPをご覧ください。
http://be.archi.kyoto-u.ac.jp/
小椋大輔先生が受賞された2023年の日本建築学会賞（論文）に関しては、日本建築学会のHPをご覧ください。
https://www.aij.or.jp/2023/2023prize.html
また、インタビュー中に触れた、高松塚古墳の解体や保存施設についてより詳しく知りたい方は、以下の資料・サイトをご覧ください。
文化庁「国宝高松塚古墳壁画恒久保存対策検討会（第9回）議事次第 資料3-1」https://www.bunka.go.jp/seisaku/bunkashingikai/kondankaito/takamatsu_kitora/takamatsukento/09/pdf/siryou_3_1.pdf
文化庁「高松塚古墳壁画劣化原因調査報告書」
https://www.bunka.go.jp/seisaku/bunkashingikai/kondankaito/takamatsu_kitora/rekkachosa/pdf/rekka_houkokusho_ver02.pdf
