불국사 삼층석탑에 사용된 석재의 암석학적 연구
박성철1·문성우2·김사덕3·좌용주2*
1국립문화재 연구소 건축문화재연구실, 2경상대학교 지질과학과
3국립문화재연구소 문화재보존과학센터
A Petrological Study of Stones Used in the Three Storied Stone Pagoda of Bulguksa Temple
Sung-Chul Park1, Sung Woo Moon2, Sa-Duk Kim3, and Yong-Joo Jwa2*
1Architectural Heritage Division, National Research Institute of Cultural Heritage, Daejeon 305-380, Korea
2Department of Geological Science, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
3Conservation Science Center, National Research Institute of Cultural Heritage, Daejeon, 305-380, Korea
요 약: 본 연구에서는 현재 해체 복원으로 부재 접근성이 용이해진 불국사 삼층석탑의 전체 부재를 대상으 로 암석기재학적 연구, 대자율과 감마스펙트로미터를 이용한 비파괴 분석을 실시하여 암석학적인 재질 특성 을 밝히려 한다. 또한 주변 지역과의 비교 연구를 통해 삼층석탑의 보존처리에 활용 할 신석 후보지역을 선 정하고자 한다. 육안관찰 결과, 삼층석탑에 사용된 암석부재의 특징은 경주시 주변에 분포하고 있는 남산화강 암의 특징과 유사하고, 상륜부는 보개를 제외한 모든 부재는 남산화강암과 유사하지만 보개는 암색과 구성광 물 및 입자크기가 주변의 토함산화강암과 유사하다. 비파괴 분석결과, 삼층석탑에 사용된 암석의 부재의 대자 율 및 감마스펙트로미터 측정값은 보개를 제외하면 남산화강암과 유사하며, 반면에 보개는 토함산 화강암의 측정값과 유사하다. 삼층석탑에 사용된 부재가 훼손으로 인해 신석으로 교체가 불가피할 경우 남산화강암이 가장 적합하다. 한편 남산 화강암은 양산단층에 의해 분리되었으며, 이로 인해 경주 남산을 제외한 또 다른 야외에서 확인되는 지점은 경주시 동천동 일대와 포항시 흥곡리 부근이며 삼층석탑의 신석제작용 채석 후보 지로 적절할 것으로 사료된다.
핵심어: 불국사 삼층석탑, 대자율, 감마스펙트로미터, 남산화강암, 토함산화강암
Abstract: In this study, the stone used for three storied pagoda of Bulguksa Temple, which is easy to access due to works for dismantle and restore will be analyzed on the basis of petrographic study, magnetic susceptibility, and γ-ray spectrometer, and identify petrographic characteristics. Also we will select candidate areas of fresh rock to change the stone used for three storied stone pagoda as from its provenance is presumed. According to the results of visual inspection, the stones used for the three storied stone pagoda are similar to the features of Namsan granite, which is distributed around Gyeongju-si, and when it comes to the section of the stupa finial, the features of all the parts from the stupa finial is similar to Namsan granite except for the section of Jeweled cover. On the other hand, the color, the composition, and the mineral size of the stones in the section from the part of jeweled cover are similar to Tohamsan granite. As a result of none-destruction inspection, it seems that the stones used for the three stories stone pagoda except for the section of jeweled cover are similar to the values for the magnetic susceptibility and the γ-ray spectrometer. On the other hand, Jeweled cover and the values of Tohamsan granite are alike.
Namsan granite is appropriate in case that the stone used for three storied stone pagoda must be replaced to fresh rock because of damage by weathering. Meanwhile, Namsan granite is seperated from Yangsan fault. Due to this fact, Namsan granite appears to not only Mt. Namsan in Gyeongju, but also Dongcheon-
*Corresponding author Tel: 055-772-1470 E-mail: [email protected]
dong, Gyeongju, and Huenggok-ri, Pohang. As a result, these two areas are suitable to the candidate area to change the stone used for three storied stone pagoda.
Keywords: Three storied stone pagoda of Bulguksa temple, Magnetic susceptibility, γ-ray spectrometer, Namsan granite, Tohamsan granite
서 론
불국사 삼층석탑은 742년(신라 경덕왕 원년) 불국 사 창건 시 조성되었으며 부재를 분할하지 않고 통돌 을 사용해 신라 삼층석탑의 정형을 확립하는데 기여 한 석탑으로 알려져 있다. 또한 경내에 함께 조성된 화려한 수법의 다보탑(국보 제20호)과는 달리 조각이 없는 간결함이 특징이다. 이러한 이유로 본 석탑은 역사적, 예술적 가치를 인정받아 1962년 12월 20일 국보 제 21호로 지정되었으며 현재 우리나라의 대표 적인 석조문화재로 손꼽히고 있다. 하지만 2010년 북 동상층기단 갑석의 균열로 인한 부재 절단이 발생하 여 구조적 위험성이 있어 문화재위원회의 심의를 거 쳐 2014년 현재 해체 복원 중에 있다.
전국에 산재해 있는 석조문화재들은 대부분 야외에 그대로 노출되어 있거나 방치되어 왔기 때문에 시간 이 흐르면서 훼손되는 경우가 발생하고 있다. 이러한 이유로 석조문화재의 보수와 보존의 필요성이 야기되 고 있으며, 실제 많은 석조문화재들이 보수되거나 해 체 복원 되었다. 이와 더불어 복원에 필요한 원산지 연구들이 선행되었다(Cho and Jwa, 2005; Jwa et al., 2006; Kim and Jwa, 2010; Lee et al., 2007;
Lee and Lee, 2009; Yang et al., 2006).
불국사 삼층석탑은 과거 경주 지역의 크고 작은 역 사 지진들로 인해 다양한 훼손을 겪었으며(Lee, 1998), 그로 인해 1024년(고려 현종)과 1038년(고려 정종)에 각각 한 차례씩 해체 수리를 진행 한 것으로 기록 되어 있다(Ro, 2009). 이후 1966년 도굴 시도 로 훼손되어 부분 해체 수리를 하였으며, 1972년에 와서는 1586년(조선 선조) 낙뢰로 훼손된 상륜부가 복원 되었다. 한편, 역사적 사료를 기반으로 하는 연 구 외에 본 석탑을 대상으로 한 최근 연구로는 풍화 훼손 및 구조적 안정성에 대한 연구 등과 같은 거시 적인 현황 연구가 진행 되어 왔다(Suh et al., 2001, 2002; Lee et al., 2004; Lee and Kim, 2012). 하 지만 정작 석탑을 이루고 있는 전 부재를 대상으로 하는 재질 특성에 관한 연구는 미비한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 현재 해체 복원으로 부재 접근성이 용이해진 불국사 삼층석탑의 전체 부재를 대상으로 암석기재적 연구, 대자율과 감마스펙트로미 터를 이용한 비파괴 분석을 실시하여 암석학적인 재 질 특성을 밝히려 한다. 또한 주변 지역과의 비교 연 구를 통해 원산지 해석을 수행 하여 본 석탑의 보존 처리 효율성을 높이기 위한 자료로 활용 하려 한다.
삼층석탑의 구조 및 훼손 현황
삼층석탑의 구조
삼층석탑은 크게 상륜부, 탑신부, 기단부와 팔방금 강좌로 나눌 수 있으며 기단부 20매, 탑신부 6매, 상 륜부 17매로 총 43매로 구성되어 있다. 삼층석탑의 기단부는 지면으로부터 하층 기단면석 8매가 자리하 고 있으며 그 위로 하층 기단갑석 4매, 상층 기단면 석 4매, 상층 기단갑석 4매가 차례로 쌓여 있다. 탑 신부는 탑신 3매, 옥개석 3매로 탑신과 옥개석이 번 갈아 가며 쌓여 3개의 층을 이루고 있다(Fig. 1A).
상륜부는 탑신부인 3층 옥개석 위부터 노반, 복발, 앙 화, 각 4개의 보륜 받침 및 보륜, 보개받침 및 보개, 수연받침 및 수연, 용차, 보주로 이루어져 있다(Fig.
1B). 기단부 아래쪽은 지대석들이 석탑을 받쳐주고 있 으며, 석탑의 바닥면에는 팔방금강좌가 석탑의 주변 을 둘러싸고 있다. 팔방금강좌는 연꽃문양이 새겨져 있는 원형의 금강좌 8매가 일정한 간격으로 놓여 있 으며, 그 사이를 장대석들이 울타리처럼 채우고 있다 (Fig. 2C).
삼층석탑의 풍화훼손 현황
삼층석탑은 야외산상에 상시 노출되어 있어 풍화에 취약하다. 그로인해 현재 물리적 풍화와 생물학적 풍 화가 두드러지게 나타나고 있다. 이중 특히 물리적 풍화인 균열, 깨짐, 탈락, 박리·박락이 발생하고 있 으며 이로 인한 구조적 불안정까지 야기되고 있다.
전반적으로 삼층석탑의 표면에는 부분적으로 철 성분 산화로 인한 변색 및 생물피해와 오염 등의 표면 풍
화가 발생하고 있다. 상륜부에서는 주로 균열로 인한 탈락 두드러지며 노반에서 상면 모서리 부분의 파손 이 확인된다(Fig. 2A). 탑신부의 경우 균열이 발생한 곳으로부터 철성분의 산화로 인한 변색과 광물 산화 대가 관찰된다(Fig. 2B). 삼층석탑에는 깨짐이 가장 두드러지게 나타나는데, 특히 상·하층기단면석 및 갑석과 1·2·3층 탑신석의 우주에서 주로 나타난다
(Fig. 2C). 기단부에서는 상층기단 갑석과 하층기단 갑석의 경우 균열로 인한 부재의 분리되어 두 조각으 로 절단되어있다(Fig. 2D). 이와 같이 삼층석탑에 사 용된 부재들 중 구조적 문제를 야기 시킬 수 있는 물리적 풍화가 부분적으로 나타나고 있다. 특히 유실 되거나 균열로 절단된 부재들에 대한 신석 보강과 구 조보강 접합이 시급하며, 이와 더불어 육안으로 확인 Fig. 1. Structure of three storied stone pagoda of Bulguksa Temple(A). Details explanation of stupa finial(B).
Fig. 2. Photographs showing weathering of the three storied stone pagoda. (A) Exfoliation of the dew bowl. (B) Spalling and discoloration of 3F body stone. (C&D) Cracking and separation of foundation in line box.
되는 균열부들은 에폭시 수지, 석분, 무기 바인더들의 혼합재로 충진 및 메움 처리가 필요하다. 결과적으로 보존처리 앞서 동일 계열 암석 확보는 필수적이라 할 수 있다.
경주 주변지역의 지질학적 특징
경주일대의 지질은 북북동 방향의 양산단층대와 북 북서 방향의 울산단층대가 발달하고 있으며 이들 단 층대가 통과하는 지질은 하부로부터 백악기 퇴적암류, 이들의 변성 산물인 혼펠스 및 백악기 ~ 제 3기초의 불국사 화강암류가 덮고 있으며, 제 3기의 화산암류 및 퇴적암류가 부정합으로 피복하고 있다. 이들을 다 시 제 4기의 충적층이 부정합으로 피복하여 구성된다 (Fig. 3). 조사지역에 분포하는 화강암류는 주로 경상 분지 내에 널리 분포하는 불국사 화강암류로, 양산단 층대의 서측과 동측, 울산단층의 양편에 넓게 분포하 고 있다. 불국사 화강암류에 대해서 Lee et al., (2000)은 조성적인 차이로부터 화강섬록암, 흑운모화
강암, 알칼리 화강암으로 구분하였다. 화강섬록암은 소규모로 분포하는 암체로서, 주구성광물은 사장석이 가장 우세하고, 소량의 석영과 정장석, 그리고 유색광 물로는 흑운모, 각섬석 등이 나타난다. 유색광물의 함 량이 많고 염기성 미립 포획체를 많이 함유하고 있다.
토함산 화강암체의 중심부와 남산 화강암체의 남부 마석산 일원 분포하는 흑운모화강암은 대체로 중립질 의 등립상조직을 보이고 있다. 또한 마석산 주변부에 서는 세립질을 나타내기도 한다. 본 암은 석영, 알칼 리장석, 흑운모와 소량의 사장석, 녹니석, 자철석, 녹 염석 등을 함유한다. 담홍색의 알칼리장석으로 말미 암아 전체적으로 붉은 암색이 특징이다. 기계면 일부 와 남산 화강암체의 북부 남산일원에 주로 분포하는 알칼리장석 화강암은 주로 우백질의 담홍색 중립질 내지 조립질이며, 외측부로 갈수록 세립질의 암상을 띠고 있다. 특징적으로 정동구조가 나타나며, 정동 내 에는 석영, 형석 또는 미량의 방해석 등이 자형으로 함유되어 있다.
Fig. 3. Geological map of the study area and sampling sites.
삼층석탑에 사용된 석재에 대한 암석기재적 특징
삼층석탑은 기단부와 탑신부 그리고 상륜부의 일부 부재와 팔방금강좌의 장대석을 제외한 부분은 암색, 구성광물, 입자크기 등 암석기재학적으로 모두 유사
한 암석을 사용한 것으로 판단된다. 삼층석탑에 사용 된 부재에는 전체적으로 수mm 크기의 정동이 흔히 관찰된다(Fig. 4A). 전반적으로 우백질의 중~조립질의 화강암으로, 주 구성광물은 알칼리장석, 석영, 사장석, 각섬석 등으로 이루어져 있다. 알칼리장석은 자형에 서 반자형으로 기질부를 이루며 최대 0.5 mm 크기의
Fig. 4. Photographs showing surface on the three storied stone pagoda of Bulguksa Temple. (A~C) Surface on stone pagoda. (D) Surface of Namsan granite at Dongcheon-dong, Gyeong-ju.
Fig. 5. Photographs showing surface on jeweled cover(A&B). (C) Surface of Tohamsan granite.
반정으로도 나타난다. 또한 알칼리장석을 유색광물들 이 둘러싸는 멘틀링 조직을 보이며(Fig. 4B), 석영은 자형과 반자형으로 크기는 1~3 mm로 알칼리장석과 연정을 이루는 조직이 관찰된다. 각섬석은 주로 반자 형에서 타형으로 크기는 1 mm 내외이다. 특히 삼층 석탑의 표면은 표면풍화로 인하여 전반적으로 담홍색 을 띄지만 박리되어 떨어진 부분의 표면은 경주 주변 에 분포하는 남산화강암의 암석기재학적 특징과 유사 하다(Fig. 4C&D). 상륜부는 보개를 제외한 보주, 용 차, 수연 그리고 보륜의 암색 및 구성광물 그리고 입 자크기가 남산화강암과 유사하다. 하지만 보개(上)와 보개받침은 남산화강암과 암석학적 특징이 다르게 나 타난다. 이는 보개가 다른 암석이 사용 되었을 가능 성이 높으며, 암석기재학적특징으로 보아 불국사가 위 치해 있는 토함산 화강암의 암색과 구성광물 및 입자 크기가 매우 유사하다(Fig. 5).
비파괴 분석
대자율 측정결과
삼층석탑의 기단부, 탑신부, 상륜부, 팔방금강좌 그 리고 지대석에 대하여 각각 대자율을 측정하였다. 삼 층석탑에 대한 대자율 측정 결과, 0.03~20.30(×10-3 SI unit, 이하 단위 생략) 범위(Av. 2.26)를 가지며, 크게 0.03~8.24의 범위(Av. 1.82)와 11.9~20.3의 범 위(Av. 15.3)로 구분된다. 좀 더 세부적으로 기재하자 면, 기단부는 0.14~6.52(Av. 1.71), 탑신부는 0.03~8.11 (Av. 1.72), 상륜부는 0.54~20.3(Av. 3.85)의 범위를 가진다. 상륜부의 일부인 보개上과 보개받침은 11.9~20.3(Av. 15.3)으로 대자율의 값이 다른 부재에 비해 다소 높게 측정된다는 것이 특징이다. 상륜부는 대자율 측정값 범위가 폭넓게 나타나지만 평균 3.85 인 것을 고려하면 보개上과 보개받침을 제외하면 노 반, 복발, 앙화, 보륜, 수연, 용차, 보주의 대자율 측 정값은 기단부와 탑신부에 사용된 암석부재와 유사하 다(Fig. 6).
팔방금강좌와 지대석에 대한 대자율 측정 결과, 지 대석은의 대자율 측정범위는 0.08~15.7(Av. 6.03)의 범위를 가지며, 팔방금강좌의 대자율 측정값의 범위 는 0.03~16.9(Av. 5.57)이다. 금강좌는 2.31~10.2 (Av. 5.02)의 값을, 금강좌를 연결하고 있는 장대석은 0.03~16.9(Av. 6.12)의 값으로 금강좌에 비해 장대석 이 상대적으로 넓은 범위의 값이 나타나는 것으로 보
아, 하나 이상의 암석을 장대석으로 사용하였을 것으 로 추정된다(Fig. 6).
감마스펙트로미터 측정결과
감마스펙트로미터 측정에서는 방위는 고려하지 않 았다. 삼층석탑에 대한 측정값을 통계 처리하여 그래 프로 나타내었다. 측정 결과, K값은 2.7~5.9% 사이 의 범위를 보이고, eU값은 2.01~10.9 ppm, eTh값은 9.46~28.4 ppm 사이의 범위를 보인다. K값은 eU값과 eTh값보다 균질한 값의 범위를 보이며, eU와 eTh값 은 분산된 값의 범위를 보인다. 보다 구체적인 측정결 과, 기단부의 경우 K값은 3~6%, eU값은 3~11 ppm, eTh값은 14~29 ppm 사이의 측정값 범위를 보이며, 탑신부는 K값은 3~6%, eU값은 2~11 ppm, eTh값은 Fig. 6. Histogram of whole-rock magnetic susceptibility values of three storied stone pagoda of Bulguksa Temple.
11~29 ppm의 범위를 보이고, 상륜부에서는 K값이 2~5%, eU값은 2~8 ppm, eTh값은 9~22 ppm사이의 값을 보인다. 삼층석탑의 감마스펙트로미터 측정값을 비교해보면, 기단부와 탑신부는 측정값이 거의 유사 한 범위를 가지고, 상륜부에서는 각 측정값의 범위가 기단부와 탑신부에 비해 좁은 범위를 보이고, 전체적 으로 낮은 값을 가진다. 팔방금강좌에 대한 감마스펙 트로미터 측정결과, 금강좌의 경우 K값은 1.07~7.21%, eU값은 1.18~4.90 ppm, eTh값은 2.72~9.03 ppm의 범위를 가지고, 장대석의 경우 K값은 2.69~4.48%, eU값은 3.15~7.15 ppm, eTh값은 9.89~16.8 ppm의 범위를 보인다. 금강좌는 K값에서 넓은 분포를 보이 나 하나의 값을 제외한 나머지 값들은 1~3% 사이에 분포한다. 금강좌와 장대석의 K와 eU, eTh값을 비교 해보면 K값을 제외한 eU와 eTh값에서 금강좌에 비 해 장대석의 값이 더 높게 나타난다(Fig. 7).
삼층석탑에 사용된 석재의 원산지 해석
불국사 화강암류는 양산단층대의 서측과 동측, 울 산단층의 양편에 넓게 분포하는데, 암상에 따라 흑운 모 화강암과 화강섬록암으로 구분된다(Lee et al., 2000; Hwang et al., 2004). 삼층석탑에 주로 사용된 암석은 담홍색의 중립질에서 조립질의 알칼리장석 화 강암으로 주 구성광물은 알칼리장석, 석영, 사장석, 각 섬석 등으로 이루어져 있다. 또한 알칼리장석을 유색 광물이 둘러싸는 멘틀링 조직이나, 수 mm의 정도 크 기의 정동이 흔히 관찰되는데, 이러한 특징은 주변암 석들과 삼층석탑에 사용된 암석을 구분하는데 중요한 Fig. 7. Histograms of γ-ray spectrometer data for three
storied stone pagoda of Bulguksa Temple.
Fig. 8. Histogram of whole-rock magnetic susceptibility values of three storied stone pagoda of Bulguksa Temple(Total data).
지시자가 된다. 위와 같은 특징을 가지는 암석은 남 산화강암의 특징과 유사하다. 기존연구에 Jwa et al., (2000)의하면 경주 부근에 분포하는 세 종류의 화강 암류인 남산화강암, 토함산 화강암, 흑운모 화강암에 대한 대자율 값을 통해 분류하였다. 남산 화강암의 경우 대자율 측정값은 0.25~6의 범위를 가지고, 토함 산 화강암의 경우 7~25의 높은 값의 분포를 보여 다 른 두 암체의 값과 중복되지 않기 때문에 석재의 구 분에 용이하다. 흑운모 화강암은 0.25이하의 낮은 값 과 1~4 두 가지 범위를 가지는데, 흑운모 화강암은 남산화강암과 유사한 범위 값을 가지지만 0.25이하의 값은 미문상화강암의 존재여부로 구분 가능하다. 즉,
남산화강암과 토함산화강암은 대자율 7의 값을 기준 으로 구분이 가능해지며, 남산화강암과 흑운모화강암 은 육안기재로 구분이 가능하다. 이를 삼층석탑에 사 용된 석재의 대자율 값과 비교해보면, 상륜부의 보개 上과 보개받침은 토함산 화강암과 유사하고 이를 제 외한 석재는 남산 화강암과 유사함을 알 수 있다(Fig.
8). 또한 남산 화강암과 토함산 화강암, 불국사 삼층 석탑에 사용된 석재에 대한 감마스펙트로미터 측정 결과에서도 삼층석탑의 기단부와 탑신부의 경우 남산 화강암과 유사하고, 상륜부 석재의 경우 토함산 화강 암과 유사함을 보여준다(Fig. 9).
종합적으로 삼층석탑에 대하여 육안관찰결과와 비 파괴검사결과를 고찰하면, 삼층석탑에 사용된 석재는 두 분류로 나누어지며, 이는 남산화강암과 토함산화 강암으로 사료된다. 그리고 삼층석탑에 사용된 부재 에 대하여 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다. 상륜 부는 보개를 제외한 보주, 용차, 수연, 보륜, 앙화, 복 발, 노반은 남산화강암이 사용되었으며, 보개는 토함 산화강암이 사용되었다. 탑신부와 기단부는 모두 남 산화강암으로 사용되었으며, 팔방금강좌의 금강좌는 남산화강암, 이를 잇는 장대석과 지대석은 남산화강 암 및 토함산화강암이 사용되었을 것으로 사료된다 (Fig. 10). 한편, 상륜부의 경우 1972년 복원된 이후 암석학적인 특성에 관한 연구가 진행된 바 없었기에 본 연구를 통해 정리된 내용은 향후 보존처리 연구 자료로써 그 가치가 높을 것으로 판단된다.
삼층석탑에 사용된 석재의 신석 공급지에 관한 논의
삼층석탑에 사용된 화강암 부재에 대하여 보존처리 에 활용 가능한 암석은 남산화강암이 가장 적합하며, 남산화강암의 주 분포지가 경주 남산이므로 그곳에서 채취하는 것이 최적일 것이다. 하지만 경주 남산은 경주역사유적지구의 하나로 세계문화유산에 등재되어 있기 때문에 채취 행위 일체가 어렵다. 이로 인해 삼 층석탑의 구성석재의 공급지는 인접한 경주지역으로 부터 조사영역을 더욱 확대할 필요성이 요구된다. 즉, 경주 남산 이외의 장소에서 동일한 남산화강암을 채 취할 수 있는 방편을 모색해야 한다.
남산 화강암체는 형성된 이후에 양산단층에 의해 암체 분리가 일어난 것으로 보고된 바 있다(Hwang et al., 2004). 분리된 암체는 일부 경주시 동천동 일 Fig. 9. γ-ray spectrometer data are compared the
three storied stone pagoda with the granitic rocks around Gyeongju area.
대와 포항시 흥곡리 일대에 나타난다(Fig. 3). 이곳에 분포하는 암석은 암석 기재학적으로 남산화강암과 거 의 유사하다. 좀 더 자세히 살펴보면, 경주시 동천동 일대(DB01, DB02, DC01, DC02, DC03)와 포항시 흥곡리 일대(DB03, DB04)에 분포하는 암석(Table 2)
은 전반적으로 담홍색의 조립질의 화강암으로 알칼리 장석, 석영, 흑운모, 각섬석이 관찰된다. 경하 관찰결 과, 알칼리장석은 주로 1.5~6 mm 크기의 퍼싸이트로 나타나며, 석영은 1~3.5 mm 크기로 주로 파동소광을 보인다. 사장석은 0.5~1 mm 크기로 주로 알바이트 쌍 Fig. 10. Photographs of rock type that was used to stone pagoda member.
Fig. 11. Photographs showing outcrop of DB03(A), its slab(B), its photomicrograph under crossed polar(C) and opened polar(D). Abbreviations: amp, amphibole; bt, biotite; per, perthite; q, quartz.
Fig. 12. Photographs showing outcrop of DC02(A), its slab(B), its photomicrograph under crossed polar(C) and opened polar(D). Abbreviations: per, perthite; q, quartz.
정을 보이며, 흑운모와 각섬석은 1 mm이하의 크기로 타형의 형태로 관찰되며 일부 녹니석화 되었다.(Fig.
11~13). 모드 분석결과, 알칼리 장석은 56.6~71.73 vol.%의 범위를 보이며 석영은 24.8~39.3 vol.%, 사장 석은 0.53~5.3 vol.%로 나타나며, 부구성광물은 1 vol.%
이하로 이를 Q-A-P 다이아그램에 도시해본 결과, 알 칼리장석 화강암(Alkali-feldspar granite)에 해당된다 (Table 1, Fig. 14).
Fig. 15, 16는 삼층석탑에 사용된 석재와 주변암석 에 대한 대자율 및 감마스펙트로미터 측정값을 비교 한 것이다. 대자율 측정값을 비교한 결과, 경주시 동 천동 일대(DB01, DB02, DC01, DC02, DC03)의 대자율 측정값은 0.01~6.69(Av. 0.51)의 범위를 보이 며, 포항시 흥곡리 일대(DB03, DB04)에 대자율 측 정값은 0.08~1.86(Av. 0.63)의 범위를 보인다. 이는 직접 측정한 남산화강암의 대자율 값인 0.51~2.06 Fig. 13. Photographs showing outcrop of DC03(A), its slab(B), its photomicrograph under crossed polar(C) and opened polar(D). Abbreviations: amp, amphibole; opq, opaque; per, perthite; q, quartz.
Table 1. Modal composition of candidate areas (Unit: Vol. %)
Location Gyeongju-si Pohang-si
Sample Number DB01 DB02 DC01 DC02 DC03 DB03 DB04
Alkali Feldspar 56.60 59.13 56.47 56.60 65.93 60.20 64.53 71.73 67.60 67.60 63.33 57.40 65.47 63.65 53.55 Quartz 37.80 30.87 34.73 26.60 29.60 36.67 33.07 24.80 29.13 30.33 34.87 38.93 31.00 31.36 39.27 Plagioclase 5.07 3.13 2.13 5.27 2.27 0.67 1.20 1.80 0.53 0.47 0.53 1.00 1.27 1.86 4.06
Biotite 0.07 2.20 1.87 0.13 - - - - - - - - - 0.60 1.73
Chlorite - 0.40 0.47 - - 0.73 0.40 0.20 0.13 0.07 0.13 0.33 1.00 0.13 0.53
Sericite - - - 0.14 - - - - - - - - - 0.07 0.33
Hornblende 0.07 - 2.60 0.07 - - - - - - - - - 2.26 0.76
Opaque 0.40 0.20 0.67 0.13 0.07 0.07 0.47 0.33 0.20 0.33 0.33 0.07 0.27 0.07 0.07 Etc. - 4.07 1.07 - 2.13 1.67 0.33 1.13 2.40 1.20 0.80 2.27 1.00 - - Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
(Av. 1.1)의 범위와 유사하다. 반면에 토함산 화강암 의 대자율 값은 9.03~13.30(Av. 11.18)으로 남산 화 강암과는 다른 대자율 값을 보인다(Fig. 15). 감마스 펙트로미터 측정결과, K값의 경우 3~5%, eU값은 6~11 ppm, eTh는 16~30 ppm의 값을 가진다. K값은 삼층석탑과 유사하게 나타나며, eU값은 약간 높은 값 을 보이기는 하지만 삼층석탑의 측정범위 내에 포함 되며 경주시 동천동지역이 포항시 흥곡리지역에 비해 다소 높은 값을 가진다. eTh값 역시 삼층석탑 측정 범위에 포함되지만 삼층석탑 보다 높은 값을 가지며, eU값과 동일하게 경주시 동천동지역이 포항시 흥곡 리지역 보다 높게 나타난다(Fig. 16).
앞선 결과를 종합적으로 고찰하면, 경주 동천동 5 지역과 포항시 흥곡리 2개 지역에 분포하는 알칼리장 석 화강암의 노두의 암석 기재학적 특징은 남산화강 Table 2. Latitude and longitude of candidate areas
Namsan granite
Sample Latitude / longitude Location name
DB01 35o51'148''/129o13'902'' Dongcheon-dong, Gyeongju-si DB02 35o51'327''/129o13'770'' Dongcheon-dong, Gyeongju-si DC01 35o51'605''/129o13'666'' Dongcheon-dong, Gyeongju-si DC02 35o51'627''/129o13'661'' Dongcheon-dong, Gyeongju-si DC03 35o51'652''/129o13'659'' Dongcheon-dong, Gyeongju-si
DB03 36o05'649''/129o15'140'' Heunggok-ri, Singwang-myeon, Buk-gu, Pohang-si DB04 36o06'008''/129o15'016'' Heunggok-ri, Singwang-myeon, Buk-gu, Pohang-si
Fig. 14. Q-A-P diagram of candidate areas.
Fig. 15. Histogram of whole-rock magnetic susceptibility values of candidate areas, Namsan granite and Tohamsan granite.
암과 유사하다. 다만, 포항시 흥곡리지역의 암체 DB04는 나머지 암체에 비해 풍화의 정도가 심해 광 물변질로 인한 채석이 어려울 것으로 판단되며, 경주 동천동 DB01의 암체는 경상북도 기념물로 지정되어 있어 채석 가능성이 낮을 것으로 사료된다. 따라서 신석제작용 채석지로서는 경주지역의 동천동일대 (DB02, DC01, DC03)와 포항시 흥곡리(DB03)가 적 절할 것으로 판단된다.
결 론
불국사 삼층석탑에 사용된 부재들을 대상으로 육안 관찰과 대자율 및 감마스펙트로미터 측정을 실시하여 암질을 파악 후 주변 야외조사를 실시하여 산지를 추 정하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었 다.
1. 불국사 삼층석탑의 기단부와 탑신부, 상륜부의 보개(上)와 보개 받침을 제외한 부재는 모두 같은 종 류의 화강암, 즉 남산화강암이 사용 되었고, 팔방금강 좌의 금강좌와 일부 장대석에도 남산화강암이 사용되 었다.
2. 지대석, 장대석, 상륜부의 보개 등의 부재는 토 함산 화강암이 사용 되었을 것으로 사료된다.
3. 불국사 삼층석탑의 신석제작용 석재들은 경주시 동천동 일대(DB02, DC01, DC03)와 포항시 흥곡리 (DB03) 일원의 노두에서 채취될 수 있을 것으로 사 료된다.
본 연구 결과는 불국사 삼층석탑 수리 복원에 있어 서 보존처리의 효율성을 높일 수 있는 자료로 판단된 다.
사 사
이 연구는 국립문화재연구소 건축문화재연구실 소 속 경주석조문화재보수정비사업단의 지원으로 이루어 졌음을 밝힌다. 또한 논문에 대한 건설적인 비평을 해주신 익명의 심사위원께 감사를 표한다.
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2014년 12월 15일 접수 2014년 12월 17일 심사개시 2015년 1월 6일 채택
