RADPION
CULTURAL HERITAGE DIVISION 
문화유산사업부

(주)라드피온 문화유산사업부는 첨단 이온빔 분석기술에 기반하여

문화유산의 유물 분석, 고고환경 분석, 고고과학 분석, 과학감정 등을

종합적으로 수행하는 국내 유일의 전문 연구센터입니다.

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ANALYSIS ARTEFACT

유물 분석

ISCR(Istltuto Superrlore per la Conservazlone ed Il Restauro, 이탈리아)의 최신 3D 촬영 기법 및 

SEM을 활용한 유물 분석


ANALYSIS ARCHAEOLOGICAL ENVIRONMENT

고고환경 분석

한국지질자원연구원 기술지원의 드론 활용 현장조사 및

GIS 분석을 이용한 고고지형 및 지질 분


ANALYSIS ARCHAEOLOGICAL SCIENCE

고고과학 분석

최신 연구방법론을 적용한 고고자료의 절대연대측정 및

문화유산, 고미술품 등의 과학감정


ANALYSIS WORK FLOW CHART

분석업무 프로세스


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R&D Performance

문화유산사업부 연구개발성과

<2021년 석재분석 사례>

김성태
2022-04-29
조회수 182

1. 서  언

  연구대상은 축조된 이후에도 지속적으로 변형이 발생하였으며, 2007년에는 부분적으로 붕괴가 일어난 연혁이 있다. 2007년 붕괴이후 복원이 이루어졌으나, 또 다시 배부름현상으로 인한 변형이 관찰되어 해체보수가 예정된 상황이다. 따라서 이 연구에서는 연구대상을 구성하는 암종을 분류하고, 대체석과의 동질성을 검토하여 연구대상의 보수정비에 관련한 과학적 기초자료를 구축하고자 한다.


2. 연구대상의 현황

  연구대상 남측벽체를 구성하는 암석을 기재적 특징에 따라 12종류로 구분하였으며, 벽체에서 접근이 가능한 지점에 위치한 부재 686개에 대한 암석의 분류를 수행하였다. 이 결과, 가장 높은 점유율을 차지하는 암석은 반화강암이며, 전체의 절반 이상을 차지한다. 규질편암, 혼성편마암 및 우백질화강암은 반화강암 사이에 부분적으로 포함된 양상을 보이며, 그 외의 나머지 암종은 소량만 사용된 것으로 나타났다. 전반적인 암석의 분포에서 특정한 암종이 벽체의 일부분에 집중된 양상은 확인할 수 없으며, 대부분의 암석이 벽체 전반에서 무작위로 관찰된다. 연구대상은 4개의 단을 구분하여 축조하였으며, 단에 따른 차이도 나타나지 않는다. 암종에 따른 점유율을 살펴보면, 전체 부재 686개 중에서 반화강암이 458개(66.8%)로 대부분을 차지하며, 규질편암이 88개(12.8%), 혼성편마암 69개 (10.1%) 및 우백질화강암 47개(6.9%)로 4개의 암종이 전체의 95% 이상을 차지한다. 기타 암종은 각각 10개미만으로 2% 이하의 점유율을 가지며, 모두 24개의 암석이 사용되었다.


3. 추정산지 검토 및 수급방안

  선행연구(이남석, 2010)에 따르면 연구대상은 강에 접하고 있어 강물에 의해 운반된 상류지역의 암석이 연구대상의 축조에 사용되었을 가능성을 짐작할 수 있다. 또한 연구대상의 가장 높은 점유율을 차지하는 화강반암은 이 연구에 따르면 연구대상 주변 노두에서도 쉽게 발견할 수 있다. 그러나 연구대상 벽체의 대부분을 구성하는 암종인 만큼 대규모의 암석을 채석하는 장소로는 부적합한 것으로 판단하였다. 따라서 대규모의 노두로 존재하는 장소를 탐색하였으며, 이는 강을 따라 약 8km 정도 떨어진 노두가 적합한 것으로 확인되었다. 또한, 일대의 반화강암과 연구대상 축조에 사용된 암석의 동질성 또한 매우 유사한 것으로 보고된 바 있다.


 3-1. 대체석의 동질성 검토

   연구대상의 남측벽체를 구성하는 암석의 산지는 선행연구를 통해 밝혀져 있지만, 보수 및 복원을 위한 대규모의 채석을 하기는 상당한 어려움이 있다. 따라서 수급이 용이하거나 석재로써 판매되고 있는 대체석 2종을 선정하였으며, 이에 대해 앞서 살펴본 바와 같이 재질분석을 실시하였다. 이 중에서 축조암석과 대체석의 미세자기적 특성을 가장 먼저 검토해 보았다. 대체석 2종 중 화성암에 속하는 담홍색중립질화강암의 전암대자율 범위는 같은 화성암으로 분류한 반화강암의 범위에 포함되는 것을 알 수 있다. 그러나 전암대자율의 평균값을 비교하면 담홍색중립질화강암은 0.048×10-3 SI unit 이며, 반화강암의 평균은 1.120×10-3 SI unit 으로 상이한 것을 알 수 있다. 대체석 중에서 변성암에 속하는 편마암도 축조암석 중 규질편암 및 혼성편마암과 전암대자율 분포를 비교해 보았다. 편마암의 대자율 분포는 0.009~0.147(평균; 0.076)×10-3 SI unit 이며, 혼성편마암은 0.104~0.614(평균; 0.313)×10-3 SI unit의 범위를 보여 편마암과 상이한 것을 알 수 있다. 그러나 규질편암의 대자율 분포는 0.002~0.310(평균; 0.053)×10-3 SI unit 범위에 포함되며 평균값도 유사한 것을 알 수 있다(그림 1).

  또한, 연구대상 벽체의 축조암석 4종과 대체석 2종에 대한 화학조성을 비교하였으며, 그 결과는 그림 3과 같다. 화성암 및 변성암별로 함량을 비교해보면, 각각 다소 비슷한 함량을 띄는 것으로 볼 수 있다. 이는 좀 더 면밀한 검토가 이루어져야 하며, 휴대용 X-선 형광분석 보다 더 정밀성이 높은 분석을 통해 함량을 비교할 필요성이 있다(그림 2).

그림 1. 연구대상 축조암석과 대체석의 미세자기적 특성 비교.                             그림 2. 연구대상 축조암석과 대체석의 대표적 주성분 원소 함량 비교도.


  암석의 동질성을 검토하기 위해서는 미세자기적 특징, 화학조성 검토도 수행되어야 하나, 암석의 산출상태와 기재적 특성 비교가 선행되어야 한다. 축조암석 중 반화강암은 석영 및 장석이 반정으로 간혹 나타나며, 대부분이 세립질의 광물입자를 가지고 있다(그림 3A). 그러나 담홍색중립질화강암은 대부분이 중립질의 입자를 보이고 있으며, 일부는 조립질결정을 보이기도 한다(그림 3A 및 B). 이와 같은 기재적 특징은 유사하다고 보기 매우 어려우며, 미세자기적 특성 및 화학조성 분석 결과와는 별개로 다른 암석이라고 판단할 수 있다.

  연구대상의 변성암류 중 대표적 축조암석의 혼성편마암은 엽리면이 뚜렷하게 관찰되나, 대체석의 편마암은 부분적으로 엽리면이 뚜렷하게 관찰되어 다소 다른 기재적 특성을 보인다(그림 4A 및 B). 변성암의 부분적으로 산출상태를 달리 보이는 특성을 감안하더라도 두 암석은 다소 차이를 보인다.

그림 3. 축조암석과 대체석의 실체현미경 사진. (A) 반화강암. (B) 담홍색중립질화강암.               그림 4. 축조암석과 대체석의 실체현미경 사진. (A) 혼성편마암. (B) 편마암.


 3-2. 대체석의 수급방안

  따라서 향후 연구대상에 대한 보수과정에서 앞서 살펴본 반화강암 노두에서 암석을 수급하는 것이 문화유산의 진정성을 유지하기에 적합할 것이다. 그러나 현실적 여건상 해당 노두에서의 대규모 채석행위는 어려우며, 수급하기에 용이한 동종의 판매석 등을 사용하는 것이 차선책으로 제시되었다. 또한 심미적 관점에서 암색은 중요한 요소 중 하나인데, 반화강암과 담홍색중립질화강암은 담홍색으로 유사한 암색을 띄며, 혼성편마암과 편마암 또한 암회색으로 암색이 유사하다.

  이 연구에서 연구대상 축조암석에 대한 기초자료를 구축하였으므로, 앞으로 있을 보수 및 정비에서 이를 참고하여 석재를 선택하여야 할 것이다. 또한 가장 높은 점유율을 보인 반화강암의 산지인 반화강암 노두에서 향후 대규모의 공사나 정비가 이루어진다면, 연구대상을 포함한 해당 성벽의 복원을 위한 석재를 수급해 놓는 것이 적합할 것으로 판단된다.

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