Interpretation of Making Techniques and Material Characteristics for Molding Clay of Four Guardian Statues in Wanju Songkwangsa Temple, Korea

접수 12. 08. 14 / 심사종료 12. 11. 27 / 게재승인 12. 12. 03

Vol.28, No.4, pp353-366(2012)

Printed in the Republic of Korea

완주 송광사 소조사천왕상의 재질특성 및 제작기법 해석

한두루 | 이찬희¹ | 조영훈 공주대학교 문화재보존과학과

Interpretation  of  Making  Techniques  and  Material  Characteristics  for  Molding  Clay  of  Four  Guardian  Statues 

in  Wanju  Songkwangsa  Temple,  Korea

Doo Roo Han | Chan Hee Lee¹ | Young Hoon Jo

Department of Cultural Heritage Conservation Sciences, Kongju National University, Gongju, 314-701, Korea

1Corresponding Author: [email protected], +82-41-850-8543

초 록 이 연구에서는 완주 송광사 소조사천왕상의 제작기법을 해석하였으며, 소조토의 산지를 추정하여 동일재료로 보존처리 및 복원할 수 있는 기초자료를 확보하였다. 사천왕상에 사용된 소조토는 층위별로 다양한 재질적 특성을 나타 냈다. 원소조토로 추정되는 초벌층과 중벌층은 성인적으로 동일한 토양이 사용되었으며, 마감층은 약간의 차이를 보였 으나 거의 유사한 토양으로 확인되었다. 그러나 보수층은 모든 분석결과에서 원소조토와 재질특성이 일치하지 않았다.

감마선 촬영 결과, 사천왕상의 제작은 심목과 부목을 강선과 ‘ㄷ’자 꺽쇠, 못, 새끼줄 등으로 연결하여 뼈대를 형성하고, 이 위에 소조토를 조성한 것으로 나타났다. 소조토의 산지해석 결과, 추정산지 일대 토양은 마감층에 사용된 토양과 동일기원으로 나타나 보존처리용 재료로 적합할 것으로 판단된다. 이 결과는 소조상의 제작기법 연구에 기여할 것으로 기대된다.

중심어

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ABSTRACT This study was interpreted the making techniques of the Four Guardian Statues in Wanju Songkwangsa Temple, and retained basic data necessary for conservation treatment and restoration of the same material by estimating the soil source. The molding clay used in the Statues showed a variety of material characteristics according to different layers. The first and mid layers estimated as the original molding clay are composed of the same kind of soil. The soil of the finish layer was also confirmed to be genetically similar to that of the first and mid layers, despite little discrepancy.

The former restoration layer was inconsistent in material characteristics with the original molding clay in every result of analysis. As a result of gamma radiography, making techniques of the Statues were able to identify the figure of the frame connecting the woods of main pillar frame to sub-frame and steel wire with ㄷ-clamp, nails and straw ropes, and the molding clay constructed upon the frame. Meanwhile, provenance interpretation confirmed that the soil of the estimated provenance area is of the same origin as the soil of the finish layer, and therefore is an appropriate material for conservation treatment. This result will contribute to the research on making techniques of the molding clay Statues.

Key Words: Wanju Songkwangsa Temple, Four Guardian Statues, Molding clay, Making techniques, Material character- istics, Gamma radiography

Figure 1. General views and layer sampling points of Four Guardian Statues. (A) Guardian Statue of the South, West, North

1. 서 론

흙을 사용한 조형물은 선사시대의 토기 및 토우를 비롯 하여 어느 문명권에서든지 쉽게 찾아볼 수 있다. 이는 재료 의 수급이 용이하고 다루기 편리하다는 점에서 손쉽게 조 형체로 사용되어왔다. 따라서 불교의 전래와 더불어 소조 상이 조성되었고, 임진왜란 이후 사찰에서는 대형 건조식 소조상이 제작되었다. 이 소조상들은 일련의 정선과정과 제작기법을 거쳐 조성되었으며, 이러한 제작기법에 대한 과학적인 연구는 소조상이 가지고 있는 구조 및 외형과의 관계뿐만 아니라 당시의 제작기술 및 시대상을 해석하는데 기여할 수 있다.

이 연구의 대상인 완주 송광사 소조사천왕상(보물 제1255

호)은 임진왜란 이후 조성된 네 번째 대형 건조식 소조상⁷ 으로 조선시대 후기를 대표하는 소조사천왕상 중 하나로 평가받는 문화재이다. 이 사천왕상 중 북방다문천왕은 2010 년에 오른쪽 팔이 어깨부위부터 붕괴되는 손상이 일어났으 며, 이외에도 각 사천왕상 중 하중을 많이 받는 부분에서는 균 열이 발생되어 있어 보존처리 및 복원이 시급한 상황이다.

소조상의 보존처리를 위해서는 사천왕상의 재질특성 및 제작기법에 대한 과학적 연구가 필수적이나, 소조상에 관 한 과학적 제작기법 연구는 소수 연구자에 의해서만 진행 되고 있으며 미술사학적^1,2, 현황과 제작기법 연구^3,4,5,6가 대 부분이다. 완주 송광사 사천왕상의 연구는 1994년도에 실 시된 대대적인 보수개채 시 복장유물 및 사천왕상의 관계 등 미술사학적 연구^7,8가 진행되었을 뿐 전반적인 자료와

No.Samplename Location Layer Remarks 1 WL-1 Right shoulder First layer

Layer analysis 2 WL-2 Right shoulder Middle layer

3 WL-3 Right shoulder Finish layer 4 WL-4 Right shoulder Restorationlayer-A

5 WA-1 Right arm First layer Object analysis 6 WA-2 Right arm Finish layer

7 WS-1c Right arm Restoration layer-A

Complex layer comparative

analysis 8 WS-1d Right arm Restoration

layer-B 9 WS-2a Right shoulder Middle layer 10 WS-2b Right shoulder Finish layer 11 WS-3a Right arm Middle layer 12 WS-3b Right arm Finish layer 13 WS-3c Right arm Restoration layer-A 14 WS-3d Right arm Restoration

layer-B 15 WP-1 Site of the

presumed provenance of

molding clay

Surface soil

Homogeneity analysis

16 WP-2 Subsoil

17 WP-3 Clay

Table 1. List of samples taking molding clay of the Statues

제작기술에 관한 연구는 진행되지 않았다.

따라서 이 연구에서는 완주 송광사 소조사천왕상 중 보 존처리가 시급한 북방다문천왕을 대상으로 소조토의 재료 학적 특성을 파악하고 감마선 촬영을 통해 소조상의 제작 기법을 과학적으로 규명하였다. 또한 소조토의 산지를 추 정하여 보존처리 및 복원 시 재료 선택이 가능한 기초자료 를 확보하였다. 이와 같은 연구와 데이터베이스 구축은 앞 으로 국내에 현존하는 대형 소조상의 연구 및 보존처리에 과학적인 기초자료를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

2. 현황 및 연구방법 2.1. 연구대상의 현황

완주 송광사는 대한불교조계종 제17교구 금산사의 말 사로 완주군 소양면 대흥리 종남산 남쪽 기슭에 자리잡고 있는 평지가람형 사찰이다. 이 송광사의 일주문과 금강문 을 지나면 천왕전이 있고, 이 천왕전 안에 사천왕상이 있다.

일반적으로 조선시대에 조성한 사천왕의 명칭에 따라 천왕 전의 서측에는 탑을 들고 있는 서방광목천왕과 용과 보주 를 들고 있는 남방증장천왕이, 동측에는 칼을 들고 있는 동 방지국천왕과 비파를 들고 있는 북방다문천왕이 봉안되었 다(Figure 1A).

송광사개창비에 따르면 이 사천왕상의 조성시기는 천왕 전의 축조시기와 같은 1636년으로 알려져 왔으나, 1994년 사천왕상의 보수개채 때 발견된 서방광목천왕의 명문에 따 라 조성시기가 인조 27년인 1649년으로 밝혀졌다⁸. 이후 1786년 중수⁸를 거쳤으며, 1994년과 2004년에 보수개채가 수행되었다. 최근 북방다문천왕의 오른쪽 팔이 천왕전 상 부가구와 연결된 강선이 끊어지며 하중을 이기지 못하고 붕괴되었다. 이 붕괴된 오른쪽 팔과 절단된 어깨면의 일부 는 손상이 심각하여 재사용이 불가능한 상태이다.

2.2. 시료선정 및 연구방법

이 연구에서는 소조사천왕상을 구성하고 있는 소조토의 재료학적 특성과 제작기법을 파악하기 위해 재사용이 불가 능한 북방다문천왕 어깨면과 오른쪽 팔에서 미량의 소조토 시료를 수습하였다. 이 때 각 시료의 층위별 광물학적 및 지구화학적 특성, 물성 및 입도차이를 살펴보기 위해 층위 가 비교적 뚜렷하게 구분되는 어깨면에서 층위별 대표시료

를 수습하였다(Figure 1B). 또한 대표시료의 층위특징을 검 증하기 위해 위치별 층위시료도 어깨면과 붕괴된 오른쪽 팔에서 추가로 수습하였다. 한편 수습한 소조토와 재료학 적 동질성 및 원료 공급지 해석을 위해 비교적 수급이 용이 하다고 판단된 송광사 북쪽 종남산 기슭에서 퇴적토, 심토 및 점토를 채취하였다(Table 1).

수습한 시료를 대상으로 광물학적, 토양학적 및 지구화 학적 특성을 파악하고 이들의 원료 산지와 제작기법을 규 명하였다. 우선 각 층위별 소조토의 색도측정을 위해 먼셀 토색첩과 색도계를 이용하여 색도를 측정하였으며, 사용된 색도계는 Minolta사의 CR-300이다. 소조토의 자화강도를 알아보기 위해 ZH Instruments사의 SM30 측정기기를 이 용하여 전암대자율을 측정하였다. 또한 층위별 소조토의 입자크기와 기질의 색 등 광물학적 및 조직적 특징을 관찰 하기 위해 강화처리를 실시한 후 박편을 제작하여 현미경 관찰을 실시하였다. 관찰에 사용된 현미경은 Nikon사의 SNZ100 모델과 Nikon사의 Eclipse E 600W 편광/반사 겸 용 현미경이다.

Figure 2. Chromaticity results of molding clay for the Statues.

소조사천왕상을 구성하는 층위별 소조토의 미세 표면상 태 및 유기물 결합상태 등을 살펴보기 위해 Oxford사의 에 너지분산형 성분분석기(EDX Inca M/X)를 장착한 주사전 자현미경(Jeol, JSM 6335F)을 이용하였고, 구성광물의 동 정을 위해 XRD 분석을 수행하였다. XRD 분석에는 Rigaku제 D/Max-ⅡB X-선 회절분석기를 이용하였으며, 타겟으로 사용된 X-선은 CuKα, 양극의 가속전압 및 필라 멘트의 전류는 각각 40㎸와 40㎃이다.

시료를 구성하는 원소들의 정량분석은 유도결합플라즈 마분광분석기와 질량분석기(ICP-AES, ICP-MS) 및 중성자 방사화분석기(INAA)를 이용하였으며, 신뢰도 측정을 통 해 분석결과를 평가하였다. 또한 각 층위별 시료의 입도특 성을 파악하기 위해 입도분석을 실시하였다. 먼저 전처리 한 시료 중 2mm 이상의 입도분은 습식체질법으로 입도를 분류하였으며, 2mm 이하의 입도분은 레이저 회절법 (Malvern Instrument, Mastersiaer 2000)으로 분류하였다.

한편 사천왕상 중 북방다문천왕의 내부구조 파악을 위해 감마선 촬영을 수행하였으며, 촬영에 사용된 기기는 Amersham사의 Tecops이다.

3. 소조토의 재료학적 특성

3.1. 물리적 특성

토양의 색은 토성을 밝히는데 많은 정보를 제공한다. 일 반적으로 토양의 색을 결정하는 주요 요인은 모암의 종류, 구성 광물의 종류, 유기물 함량, 수분 함량, 토양의 입도 및 배수성 등이 있다. 사천왕상을 구성하는 소조토의 색은 각 종 인위적인 첨가물⁹에 의해 많이 좌우되기도 한다. 따라서 이 연구에서는 먼셀 토색첩과 색차계를 이용하여 소조토의 색도를 분석하였다.

분석 결과, 각 층위별 소조토의 L^*, a^*, b^* 값은 초벌층과 중벌층이 각각 45.05∼49.75, 0.87∼3.39, 19.76∼21.82의 범위를 나타냈고, 마감층은 각각 51.35∼55.90, 4.16∼

5.22, 25.98∼26.38의 범위분포로 초벌층 및 중벌층과 차 이를 보였다. 한편 보수층의 L^*, a^*, b^* 값은 색의 구별로 시 료를 선정한 WS-3d의 L^* 값(53.90)을 제외하고, 각각 59.64

∼61.99, 5.16∼12.07, 23.78∼31.69의 범위분포를 나타냈 다. 이는 보수층이 옅은 갈색계열의 초벌, 중벌 및 마감층 과는 다른 적황색계열임을 지시하는 것이다(Figure 2).

또한 층위별 소조토의 색도차를 정량적으로 판단하고자

아래 식(1)을 이용하여 색차(⊿E*)를 산출하였으며 기준 값은 원소조토로 판단되는 초벌층 및 중벌층의 평균 색도 값을 사용하였다. 이 결과, 마감층의 색차값은 평균 8.42의 차이를 보였으며, 보수층은 평균 16.04의 큰 색차값을 나타 냈다. 전자는 물리적 특성이 비교적 비슷한 토양을 사용하 였으나 입도차이 및 첨가된 유기물의 차이로 인한 결과로 추정된다. 후자의 경우 물리적 특성이 다른 적색계열의 토 양을 사용하였으며, 강화를 목적으로 첨가한 석회 등의 첨 가물이 다량 함유되었기 때문인 것으로 판단된다.





^ 

 

 

소조사천왕상을 구성하는 소조토의 층위별 미세자기를 확인하기 위해 전암대자율 측정을 실시하였다. 측정 결과, 초벌층, 중벌층, 보수층은 모두 0.500(×10^-3 SI unit) 이하의 값을 나타낸 반면, 마감층은 평균 1.840(×10^-3 SI unit)의 자 화강도를 나타냈다(Figure 3). 이는 사천왕상을 조성한 마 감층은 원소조토인 초벌 및 중벌층과 상이한 성인적 환경 과 풍화과정을 겪은 토양이라는 것을 지시한다. 또한 보수 층의 토양은 초벌 및 중벌층과 유사한 대자율 특성을 보였 으나, 앞의 색도결과에서 상이한 특징을 보였다. 따라서 초 벌 및 중벌층에 대한 마감층, 보수층의 층위별 특성 구분은 후술하는 광물학적 및 지구화학적 특성 비교검토를 통해 좀 더 자세히 살펴보도록 하겠다.

Figure 4. Microtextural characteristics and organic matters of molding clay for the Statues. (A) First layer of the Statue

Figure 3. Magnetic susceptibilities of layer samples in the

3.2. 광물학적 특성

완주 송광사 북방다문천왕을 대상으로 조성되어 있는 층위별 소조토 구성광물의 형태, 입자크기, 기질의 상태 등 을 관찰하기 위해 시편을 제작하고 실체 및 편광현미경 관 찰을 실시하였다(Figure 4). 이 결과, 전체적으로 미정질 혹 은 은미정질의 실트와 점토 입도를 보이는 기질을 보였다.

기질의 색은 초벌층, 중벌층 및 마감층은 황색계열이나, 보 수층은 적색계열의 기질색을 나타냈다. 또한 모든 시료에 서는 입상광물인 석영, 운모, 장석 등이 관찰되었다. 이중 석영은 층위시료별로 다양한 입도분포를 보이고 있다.

초벌층 및 중벌층의 석영은 대부분 1mm 이상의 크기를 보였으며, 부분적으로 2mm 이상의 중립질 크기도 확인되 었다. 또한 초벌층 및 중벌층에서 풍화가 상당히 진전된 입 상광물이 관찰되었다(Figure 4A, 4B). 마감층과 보수층에

서는 1mm 이하의 상대적으로 작은 입상광물 입자들이 분 포하였다. 특히 보수층은 0.5~1.0mm 정도 일률적인 크기 의 석영들이 다수 관찰되는 것으로 보아 정선과정에서 인 위적인 입도조절이 수행된 것으로 판단된다(Figure 4C, 4D).

Figure 5. X-ray diffraction patterns of molding clay. C;

chlorite, M; mica, K; kaolinite, P; plagioclase, Q; quartz, O; orthoclase, Ca; calcite, D; Dolomite.

이에 대해서는 후술하는 입도 특성에서 자세히 살펴보도록 하겠다.

한편 소조사천왕상을 구성하는 층위별 소조토의 표면 산출상태, 공극 및 유기물 분포현황 등을 살펴보기 위해 주 사전자현미경 관찰을 실시하였으며, 물질의 성분을 알아보 기 위해 EDS 분석도 함께 실시하였다. 먼저 미세조직적 특 징 및 공극분포 특성을 살펴보면, 초벌 및 중벌층은 입자분 포가 거칠고 다양한 크기의 공극이 산출되었다. 반면 마감 층과 보수층은 균질하고 세밀한 입자분포를 보였다. 특히 보수층은 공극의 분포와 크기가 다른 층위시료들에 비해 매우 일정한 것이 확인되었다. 또한 초벌층과 마감층에 분 포하는 공극은 풍화로 인한 조직의 이완과 입상광물의 소 실이 중요한 공극생성의 요인으로 판단되며, 입상광물로는 주로 층상의 운모가 점토광물과 혼재되어 나타났다(Figure 4A, 4B, 4C, 4D).

북방다문천왕의 층위 및 위치별 시료를 대상으로 유기 물의 종류를 살펴본 결과, 중벌층과 마감층에서 각각 유기 물이 관찰되었다. 중벌층에서 관찰된 유기물은 두께가 약 20~30㎛로 짚여물의 일부로 확인되며, 마감층에서 관찰된 유기물은 두께가 약 10㎛ 이하로 종이와 같은 섬유질로 추 정된다(Figure 4B, 4C, 4E). 이 짚여물과 섬유질의 첨가는 소조토 건조 시 갈라짐을 방지하고 형태를 유지하는 등 물 성강화의 역할을 한다^3-6.

또한 보수층 표면의 성분을 EDS로 분석한 결과, 칼슘 (Ca)과 철(Fe)이 각각 21.22%와 8.84%로 높게 검출되었다.

이와 같이 보수층에 Ca가 높다는 것은 소조토 제작 시 물성 강화를 목적으로 석회를 첨가한 것을 의미한다. 보수층-A 는 일부 시료표면에 흑색고형물이 관찰되었는데 이 부분의 EDS 분석 결과, 탄소(C)가 55.01% 검출되었다. 따라서 이 흑색고형물은 채색 전에 보수층 표면에 바탕층을 조성했던 유기물 접착제로 추정된다.

이 소조사천왕상에서 수습한 소조토 시료들의 구성광물 을 동정하기 위해 X-선 회절분석을 실시하였다(Figure 5).

이 결과, 대부분의 시료에서 석영, 운모, 정장석, 사장석이 검출되었다. 층위별 소조토 구성광물을 비교한 결과, 마감 층에서 운모의 회절피크가 상대적으로 높게 검출되는 경향 을 보였으나 초벌층, 중벌층 및 마감층은 층위에 상관없이 유사한 광물이 동정되었다. 일부 마감층에서는 녹니석이 검출되었는데 이는 마감층에 점토가 많이 함유된 것을 지 시한다.

보수층-A에서는 방해석과 고령석이 검출되었으며,

WS-1d와 WS-3d에서는 방해석과 백운석이 검출되었다.

따라서 보수층은 물성강화를 위해 첨가물로 석회가 사용된 것으로 판단된다. 또한 같은 보수층이지만 육안적으로 다 른 색을 보이며 기존 보수층-A와 나뉘었던 보수층-B(WS-1d, WS-3d)는 백운석과 점토광물의 유무로 보수층-A와 구별 가능하다.

이를 종합하면, 완주 송광사 소조사천왕상은 보수층을 제외한 모든 층위별 시료에서 모두 동일한 광물조성을 확 인할 수 있으며, 마감층 운모의 회절피크에서 약간 상이한 점을 발견하였다. 또한 초벌 및 중벌층에서는 짚여물이, 마 감층에서는 종이와 같은 섬유질이 물성강화를 위해 첨가된 것으로 나타났다. 한편 보수층의 경우 소조토에서 방해석 이 검출된 것으로 보아 보강재 역할의 무기첨가물인 석회 를 첨가한 것으로 사료된다.

Figure 6. Contents of gravel, sand, silt and clay of molding clay.

Classification Particle size

[

(Φ)] WL-1 WA-1 WL-2 WS-2a WL-3 WA-2 WS-2b WL-4

Pebble 64.000(-6)

~4.000(-2) 1.50/1.50 10.70/10.70 2.75/2.75 2.10/2.10 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00 1.65/1.65 Granule 4.000(-2)

~2.000(-1) 3.75/5.25 2.60/13.30 6.65/9.40 4.10/6.20 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00 1.55/3.20 Very coarse

sand 2.000(-1)

~1.000(0) 3.75/9.00 4.00/17.30 4.40/13.80 3.90/10.10 0.90/0.90 0.35/0.35 0.85/0.85 3.75/6.95 Coarse sand 1.000(0)

~0.500(1) 3.50/12.50 3.45/20.75 3.70/17.50 4.30/14.40 5.35/6.25 5.45/5.80 5.40/6.25 4.05/11.00 Medium sand 0.500(1)

~0.250(2) 0.53/13.03 0.00/20.75 0.57/18.07 0.00/14.40 0.00/6.25 0.91/6.71 0.00/6.25 19.74/30.74 Fine sand 0.250(2)

~0.125(3) 0.56/13.59 1.76/22.51 4.96/23.02 0.46/14.86 3.04/9.29 3.99/10.69 2.85/9.10 27.20/57.94 Very fine sand 0.125(3) ~0.063(4) 6.82/20.41 8.87/31.38 14.14/37.16 5.72/20.58 12.63/21.92 10.93/21.62 12.04/21.14 23.00/80.94

Coarse silt 0.063(4)

~0.031(5) 14.13/34.54 14.17/45.55 15.67/52.83 11.27/31.85 15.69/37.61 12.98/34.60 15.16/36.30 8.40/89.34 Medium silt 0.031(5)

~0.015(6) 24.43/58.97 25.11/70.66 19.02/71.85 26.59/58.44 23.86/61.47 22.80/57.40 25.39/61.69 4.69/94.02 Fine silt 0.015(6)

~0.008(7) 10.23/69.20 9.78/80.44 7.12/78.97 12.42/70.86 9.60/71.07 10.53/67.93 10.74/72.43 1.53/95.55 Very fine silt 0.008(7)

~0.004(8) 14.36/83.56 10.19/90.63 9.17/88.14 14.65/85.51 12.32/83.39 13.57/81.50 12.61/85.04 1.87/97.42 Clay 0.004(8)

~0.002(9) 16.44/100.00 9.37/100.00 11.86/100.00 14.49/100.0016.61/100.0018.50/100.0014.96/100.00 2.58/100.00 Table 2. Result of the particle size analysis of molding clay for the Statue in the North.

3.3. 입도 특성

이 연구대상인 소조사천왕상의 소조토는 앞의 물리적 및 광물학적 특성에서 살펴보았듯이 층위별로 입도에 따른 이질 성을 나타냈다. 따라서 층위별 소조토의 입도분포를 정량 적으로 파악하기 위해 입도분석을 실시하였다. 이 결과, 보수 층을 제외한 모든 시료에서 50% 이상의 높은 미사 함량을 보 였다. 또한 보수층을 제외한 초벌, 중벌 및 마감층 입도의 경우 모래 14.38~27.76%, 미사 50.98~64.93%, 점토 9.38~18.50%

로 상대적 함량비는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다(Figure 6).

마감층 시료의 경우, 자갈이 존재하지 않았으며 자갈의 함량에서 초벌 및 중벌층과 확실히 구분된다. 이는 마감층 의 층위특성상 직경 2mm 이상의 자갈은 선택적으로 제거 하는 정선과정을 거친 것으로 판단된다. 한편 보수층의 경 우 모래가 77.74%로 다른 층위에 비해 모래의 함량이 월등 히 높다. 따라서 보수층은 모래입자의 함량을 인위적으로 높이는 제작과정을 거친 것으로 보인다. 또한 미사와 점토 의 상대적인 함량이 매우 적게 나타났으며, 앞의 광물학적 특성에서 언급한 석회와 같은 첨가물이 미사 혹은 점토의 점착력 역할을 대신 수행했을 것으로 판단된다.

이러한 층위별 소조토를 미국 농무성(USDA)에서 제안 한 모래, 미사, 점토와 자갈, 모래, 미사+점토의 삼각도표에 도시해본 결과, 보수층을 제외한 모든 소조토 시료들은 미 사질양토 영역에 도시되었다(Figure 7A). 또한 미사+점토

Figure 7. (A) Ternary diagrams showing relative contents of sand-silt-clay and gravel-sand-silt+clay of molding clay.

(B) Diagrams showing particle size distributions and curves of layer samples for Statue of the North.

의 함량이 80%에 가까운 그룹과 60~75% 사이의 그룹으로 구분할 수 있으나, 층위의 특성상 큰 구분이 되지 않는 것 으로 보아 정선과정은 큰 차이가 없었던 것으로 추정된다.

특히 마감층은 자갈의 함량이 0% 영역에 도시되었으며, 모 래와 미사+점토의 함량도 상당히 유사한 영역에 도시되었 다. 이는 입도분포가 상대적으로 자유롭게 선택될 수 있는 초벌 및 중벌층과는 달리 조형의 완성과 채색을 해야하는 마감층의 특성이 잘 나타나는 결과로 판단된다. 반면 보수 층의 경우 모래의 함량이 월등히 높아 양질사토 영역에 도 시되며 다른 층위와 구별되는 입도특성을 보였다.

이상의 분석결과를 토대로 좀 더 정밀한 입도경향을 살 펴보기 위해 Udden-Wentworth 규격에 의한 입도별 세분류를 살펴보았다(Table 2). 이 결과, 마감층을 제외한 모든 층위 에서 잔자갈(pebble)과 과립사질(granule)이 보인다. 보수층 의 경우 조립사질(coarse sand) 이상의 입도에서는 초벌 및 중벌층과 같은 경향을 보이나 중립사질(medium sand)부터 극세사질(very fine sand)까지의 입도에서 급격한 증가폭을 보이다가 이하의 입도에서 감소하는 경향을 보인다.

또한 마감층은 극조립사질(very coarse sand) 이상의 입 도가 극히 적으며, 조립사질 입도에서 소폭의 증가를 보이

다가 중립사질의 입도는 없는 특징을 보인다. 이는 다른 층 위의 경향과 비슷하지만 초벌층 및 중벌층에서 미세한 분 포가 보이므로 마감층에서만 나타나는 특징이라 할 수 있 다. 이러한 마감층은 초벌층 및 중벌층보다 상대적으로 극 세사질의 입도가 많으며, 그 이하의 입도에서는 초벌층 및 중벌층과 비슷한 입도 경향을 보인다.

층위별 소조토 시료를 대상으로 분급의 차이를 쉽게 확 인할 수 있는 입도누적곡선을 도시해 본 결과(Figure 7B), 보수층을 제외하고 전체적으로 유사한 양 입도(well grading) 경향을 보였다. 보수층은 모래 입도에 집중되어 불균형적 인 곡선인 계단식 입도(gap grading)를 나타냈으며, 전체적 인 입도분포 경향과는 상이한 것으로 보아 인위적으로 입 도조절을 수행했음을 알 수 있다. 또한 초벌층 및 중벌층은 자갈크기 이상의 입도에서 곡선이 양호한 것으로 보아, 소 조토 제작 시 사용된 토양에 자갈을 일부 섞거나 제거하지 않은 것으로 판단된다.

3.4. 지구화학적 특성

완주 송광사 북방다문천왕의 층위별 소조토를 대상으로

No. WL-1 WL-2 WL-3 WL-4 WA-1 WA-2 WS-2a WS-2b SiO

69.42 69.79 64.67 47.00 68.27 65.86 68.88 64.95 Al

O

11.97 11.99 15.16 16.80 11.81 15.26 12.90 14.92 Fe

O

5.55 5.94 5.84 3.93 5.85 5.71 5.13 5.90

MnO 0.08 0.11 0.10 0.04 0.08 0.09 0.09 0.11 MgO 1.27 1.35 1.30 1.53 1.30 1.29 1.22 1.29 CaO 0.38 0.34 0.21 10.88 0.35 0.17 0.29 0.22 Na

O 0.47 0.43 0.42 0.19 0.51 0.43 0.49 0.42 K

O 2.62 2.59 2.62 1.79 2.71 2.58 2.82 2.63 TiO

0.80 0.82 0.86 0.52 0.81 0.89 0.80 0.86 P

O

0.11 0.07 0.07 0.03 0.09 0.07 0.07 0.08 LOI 7.87 6.49 7.70 16.69 6.66 7.45 6.23 7.31 Total 100.50 99.93 98.94 99.40 98.42 99.78 98.92 98.70

Ba 484.0 483.0 430.0 710.0 513.0 444.0 473.0 449.0 Cr 59.0 65.0 91.0 51.0 73.0 92.0 79.0 108.0 Hf 7.3 7.8 7.9 4.5 7.8 7.7 8.2 7.7 Rb 130.0 120.0 170.0 70.0 150.0 160.0 180.0 160.0 Sc 12.9 13.1 15.6 10.0 12.8 15.7 13.9 15.7 Sr 56.0 50.0 44.0 118.0 55.0 45.0 51.0 45.0 Ta 16.7 11.1 16.7 11.1 16.7 11.1 27.8 22.2 Th 16.3 17.4 23.2 13.9 16.6 24.1 20.3 24.1

Y 22.0 22.0 25.0 14.0 21.0 26.0 23.0 25.0 Zr 216 243 232 142 244 243 266 245 La 41.4 41.8 53.0 42.9 42.7 52.8 46.8 56.9 Ce 73.0 79.0 103.0 92.0 79.0 102.0 84.0 110.0 Nd 29.0 30.0 36.0 31.0 25.0 39.0 32.0 39.0 Sm 5.4 5.5 6.8 4.8 5.2 7.0 5.8 7.2 Eu 1.2 1.2 1.6 1.5 1.5 1.8 1.5 1.8 Tb 0.5 0.9 1.2 0.5 0.7 0.8 0.5 1.0 Yb 3.1 3.5 3.6 1.8 3.4 3.8 3.5 3.8 Lu 0.36 0.44 0.48 0.05 0.38 0.55 0.38 0.58 Table 3. Major (wt.%), some minor and rare earth elements

주성분, 미량 및 희토류원소의 함량과 거동특성을 살펴보 았다(Table 3). 일반적으로 풍화가 진행되면 규산염류가 분 해되어 산에 가용성인 Al2O3와 Fe2O3가 증대된다. 또한 알루 미늄(Al)의 함량은 점토광물의 지표로 사용될 정도로 풍화 와 밀접한 관련을 가지고 있다. 특히 장석, 운모류와 같은 규 산염광물과 풍화과정 중 형성된 점토광물의 주 구성성분이 다. 철(Fe)은 규산염광물 내에 흔히 존재하며 풍화과정에서 마그네슘(Mg)과 유사하게 거동한다. 따라서 SiO2 함량을 기준으로 상대적인 Al2O3와 Fe2O3의 함량을 비교하면 층 위별 소조토의 점토화 정도를 파악할 수 있다.

점토화 정도를 비교한 결과, 초벌층과 중벌층은 SiO2 함 량에 따른 Al2O3와 Fe2O3의 함량이 유사한 것으로 나타났다.

마감층의 경우 초벌층 및 중벌층의 비해 Al2O3 함량이 다소 높게 검출되었다. 보수층의 경우 SiO2 함량에 따른 Al2O3와 Fe2O3의 함량이 매우 높게 나타났으나, CaO의 함량이 10.88 wt.%로 월등히 높게 산출된 것으로 보아, 점토화 정도를 비 교하기에는 무리가 있는 것으로 판단된다. 이 보수층의 CaO의 함량은 앞에서도 언급했듯이 보수층에 강화를 목적 으로 하는 무기첨가물이 사용되었음을 지시한다(Table 3).

완주 송광사 사천왕상을 구성하고 있는 소조토의 주성분, 희토류, 호정 및 불호정원소를 각각 화강암의 평균함량¹⁰, 운석 초생치¹¹, 원시맨틀 조성¹²으로 표준화하여 지구화학 적 거동특성과 진화경향을 검토하였다. 이 결과, 주성분원소 에서 층위별 소조토는 대부분 비슷한 부화 및 결핍 경향을 보 였으나 보수층은 CaO가 뚜렷한 부화경향을 보이고 일부 주 성분원소에서 다른 층위 소조토와 상이한 부화와 결핍 양 상을 보였다(Figure 8).

특히 보수층은 희토류원소 거동특성에서도 중희토류 원 소인 이테르븀(Yb)과 루테튬(Lu)의 함량이 상대적으로 결 핍된 양상을 나타냈다. 이는 토양 내 평균함량에 크게 못 미치는 함량으로, 보수층을 구성하는 토양은 다른 층위 소 조토와 성인적으로 차이¹³가 있는 것으로 해석할 수 있다.

또한 보수층은 호정 및 불호정원소의 거동특성에서 전체적 으로 다른 부화와 결핍양상을 보였으며, 이는 소조토를 구 성하는 토양과 다른 분화과정을 겪은 토양임을 지시한다.

3.5. 유기물 함량

토양의 유기물은 주로 C, H, O, N, S, P 등으로 구성되어 있으며, 이들 중에서 유기탄소의 함량이 매우 중요하다. 일 반적으로 토양의 유기물함량을 정확하게 측정하기 위해서

는 토양중의 탄소, 수소, 질소의 양을 측정하는 장비(CHN Detector)를 이용하여 정량적으로 측정하지만 대부분의 경 우 작열감량법(loss-on-ignition method)을 이용하여 간접 적으로 계산한다. 작열감량법을 이용한 유기물의 함량측정 은 토양을 고온으로 가열한 후 무게차이를 알아내는 것으 로 토양의 수분함량 측정방법과 유사하다.

따라서 작열감량법을 이용하여 소조토에 함유된 유기물 의 함량을 측정한 결과, 초벌층과 중벌층은 유사한 유기물 함량을 보였다. 마감층은 7.31~7.70wt.%로 초벌 및 중벌층의 평균함량인 6.81wt.%보다 다소 높은 값을 보였다(Figure 9).

이 유기물 함량값의 절대적인 비교를 위해 원료 산지로 추정되 는 토양의 유기물 함량도 같이 측정한 결과, 9.81~11.95wt.%로 산출되었다. 이는 초벌층, 중벌층 및 마감층을 제작할 때 육안 으로 확인되는 유기물을 제거한 뒤 최소한의 유기첨가물을

Figure 8. Diagrams showing normalized patterns of major,

ing clay.

Figure 9. Contents of the organic matters in molding clay.

첨가한 것으로 해석할 수 있다. 한편 보수층은 16.69wt.%

의 월등한 유기물 함량을 나타냈으며, CaO의 함량에 따라 높게 산출됨과 동시에 제작과정에서 인위적으로 천연풀과 같은 유기물을 첨가한 것으로 판단된다. 이러한 유기물의 인위적인 첨가는 소조상의 제작과정에서 많이 적용되는 기 법이기도 하다.

4. 소조토 산지추정 및 제작기법 해석

4.1. 추정산지 토양의 동질성 해석

문화재의 원료산지를 해석하는 것은 당시 원료의 수급 경로 등을 추정하는데 중요한 연구이며, 보존과학적 측면 에서 향후 보존처리 및 복원 시 재료의 선정을 위한 과학적 증거자료로 활용할 수 있다. 완주 송광사 소조사천왕상과 같은 대형 소조상은 사찰건물의 벽 등과 같이 건조식 소성

과정을 갖는 문화재로서 사찰이라는 고립성과 쉬운 재료의 수급 등을 고려했을 때, 비교적 가까운 곳에서 토양을 조달 했을 것으로 판단된다. 따라서 이 연구에서는 대웅전 뒤편 에 위치한 사면에서 퇴적토, 심토 및 점토를 비교 대조군 시료로 채취하였다.

이 토양시료와 소조토시료의 과학적 동질성을 규명하기 위해 자화강도, 광물학적 특징 및 지구화학적 진화경향을 상세히 살펴보았다. 분석 결과, 북방다문천왕 소조토의 원 소조토층으로 판단되는 초벌층 및 중벌층은 마감층과 자화 강도에서 차이를 보였으며, 추정산지 토양은 마감층과 더 유사한 자화강도를 나타냈다. 그러나 현미경관찰 및 X-선 회절분석 결과에서 초벌 및 중벌층과 추정산지 토양이 동일 한 조암광물로 구성되어 있음이 확인되었으며, 지구화학적 거동특성과 진화경향에서도 동질성이 파악되었다(Figure 10). 또한 보수층의 자화강도는 초벌 및 중벌층과 유사한 특징을 보였으나 다른 모든 분석결과에서 상이한 것으로 나타났다.

이 소조상의 동일원료 추정지역은 조적식 석조문화재처 럼 산지를 직접적으로 증명할 수 있는 흔적이 존재하지 않 으며, 이미 북방다문천왕의 대부분을 차지하고 있는 마감 층은 중수 혹은 보수층일 가능성이 높다. 한편 보수 및 중 수에 대한 역사적 또는 과학적 자료도 미비한 실정이며, 추 정산지 토양이 완주 송광사 소조사천왕상 제작당시의 공급 했던 재료로 단정하기에는 다소 무리가 따른다. 그러나 분 석결과를 종합할 때, 소조상을 구성하고 있는 원소조토와 마감층 및 추정산지 토양은 광물학적, 지구화학적 동질성 이 매우 유사하며, 완주 송광사와 비교적 가까운 곳에서 대 량의 흙을 조달할 수 있다는 점에서 보존처리 및 복원을 위 한 재료로 사용하기에 무리는 없을 것으로 사료된다.

Figure 10. Magnetic susceptibilities (A), polarizing microphotographs (B), X-ray diffraction patterns (C), and normalized

4.2. 감마선 촬영 및 제작기법 해석

문화재의 경우 내부구조를 비파괴적으로 파악하기 위해 투과방사선촬영을 실시하는 것은 널리 알려진 방법으로, 완주 송광사 소조사천왕상과 같은 대형 소조상은 투과력이 강력한 γ-선을 이용한다. 감마선 촬영에 사용된 방사선 동 위원소는 Ir-192이며, 노출강도는 55Ω, 노출거리는 2m, 노 출시간은 부위와 두께에 따라 60∼180분으로 촬영하였다.

촬영 결과, 소조토의 두께는 팔, 손, 발과 같은 부위에서 비교적 얇게 조성된 것을 확인하였다. 손가락의 경우 철선 과 새끼줄을 이용해 뼈대를 제작하였으며, 천의부위는 철 선을 뼈대로 이용하기도 하였다. 또한 심목과 심목의 연결 부위에는 ‘ㄷ’자 꺽쇠를 이용하여 고정하였으며, 이 외에 도 나무판자와 못을 이용한 결구도 일부 확인되었다.

완주 송광사 북방다문천왕에서 수습한 소조토를 대상으 로 색도, 입도, 광물학적 및 지구화학적 특성 등 재료학적

특성을 살펴보고 추가적으로 감마선 촬영 및 붕괴된 어깨 면의 정밀 관찰을 통해 종합적인 제작기법을 살펴보았다.

층위별 소조토의 재료학적 특성을 Table 4에 정리하였으 며, 이 특성을 비교 검증하기 위하여 절단된 어깨면을 도면 화하여 분석결과에 대한 맵핑을 실시하였다(Figure 11).

북방다문천왕의 제작에는 우선 중심이 되는 주지목을 세운 뒤 뼈대가 되는 심목을 ‘ㄷ’자 꺽쇠와 철선, 새끼줄 등 을 이용하여 연결하였다. 이 심목위에 초벌층을 바른 뒤 새 끼줄을 감았으며, 이 위로 중벌층을 조성했다. 초벌층과 중 벌층은 새끼줄에 의해 육안적으로 구분될 뿐 사용된 소조 토의 제작기법은 동일하다. 마감층은 선행연구에서 제시되 었던 제작기법과는 일치하지 않은 두께로 존재하며 일부 채색의 흔적이 나타난다. 따라서 이 마감층은 사천왕상 조 성이 완료된 후 일정한 시간을 두고 다시 조성된 것으로 판 단되며, 조형에 많은 부피를 차지하고 있는 것으로 나타났 다. 보수층은 최근(1994, 2004)에 보수개채 시 구조상 위험

Figure 11. (A) The principles of gamma radiography exposure. (B) Gamma radiography results and inner structure of

Layer First layer Middle layer Finish layer Restoration layer

Chromaticity

L* 45.05∼48.95 46.73∼49.75 51.35∼55.90 59.64∼61.99 a* 0.87∼0.99 1.23∼3.39 4.16∼5.22 5.16∼12.07 b* 19.76∼21.38 20.91∼21.82 25.98∼27.12 23.78∼31.69 Magnetic susceptibility

(×10^-3 SI unit) 0.236∼0.347 0.019∼0.552 1.612∼2.131 0.193∼0.228

Particle size

Gravel(%) 5.25∼13.30 6.20∼9.40 0.00 3.20 Sand(%) 15.16∼18.08 14.38∼27.76 21.14∼21.92 77.74 Silt(%) 59.23∼63.15 50.98∼64.93 59.88∼63.90 16.48 Clay(%) 9.38∼16.44 11.86∼14.49 14.96∼18.50 2.58 Soil texture Silt loam Silt loam Silt loam Loamy sand Geochemical

composition (wt.%)

SiO2 68.27∼69.42 68.88∼69.79 64.67∼65.86 47.00 Al2O3 11.81∼11.97 11.99∼12.90 14.92∼15.26 16.80 Fe2O3 5.55∼5.85 5.13∼5.94 5.71∼5.90 3.93 CaO 0.35∼0.38 0.29∼0.34 0.17∼0.22 10.88 LOI(wt.%) 6.66∼7.87 6.23∼6.49 7.31∼7.70 16.69

Table 4. Summary on molding clay data for the Statues.

한 곳이나 채색을 하기 어려운 부분에 한에서 사용된 것으 로 추정된다.

재료학적 분석결과를 종합할 때, 완주 송광사 북방다문 천왕을 구성하는 소조토는 초벌층에서 마감층 및 보수층으 로 갈수록 소조토의 명도 및 채도가 높아진다. 또한 입상광 물의 크기는 작아지며, 마감층 및 보수층에는 자갈의 함량 이 나타나지 않았다. 반면 점토화가 많이 진행되었으며 유

기물의 함량이 높아졌으나, 보수층의 경우 무기첨가물에 의한 영향이 심한 것으로 판단된다. 따라서 보수층을 제외 한 모든 층위별 소조토는 대자율의 일부 상이한 결과를 제 외하고, 매우 유사한 지구화학적 거동특성을 나타냈으며 공통적으로 석영, 운모, 정장석, 사장석으로 구성되어 있다.

반면 보수층에서는 모든 재료학적 특성에서 다른 층위의 소조토와 상이한 결과를 보였으며, 이는 보수개채 과정에

서 다른 토양과 다른 제작기법을 통해 조성된 것임을 지시 하는 것이다.

5. 결 론

1. 완주 송광사 북방다문천왕의 층위별 소조토의 정량 분석과 소조상의 내부구조 관찰을 통해 제작기법을 규명하 였다. 소조토의 색도분석 결과, 초벌층과 중벌층의 색도는 유사성을 보였으며, 마감층과 보수층에서 명도 및 채도가 더 높게 나타났다. 마감층과 보수층의 색도가 원소조토와 차이를 보이는 것은 유기물 및 입도의 차이와 인위적인 첨 가물에 의한 것으로 판단된다.

2. 소조토 초벌층, 중벌층 및 보수층의 전암대자율은 0.5(×10^-3 SI unit) 이하의 유사한 자화강도를 나타냈으나, 보수층은 광물학적 및 지구화학적 특성이 초벌 및 중벌층 과 상이한 것으로 보아 성인적으로 동질의 물질이 아닌 것 으로 해석된다. 마감층의 경우도 추정산지 토양과 유사한 자화강도를 보였다.

3. 현미경 관찰 결과, 초벌 및 중벌층에서는 황색계열 기 질에 평균 1mm 이상의 입상광물이 관찰되었으며, 마감층 은 황색계열 기질에 평균 1mm 이하의 입상광물이 보인다.

보수층은 적색계열 기질에 0.5~1mm 크기의 석영들이 고 르게 분포하는 것으로 보아, 인위적인 입도조절이 수행되 었음을 지시한다. 북방다문천왕 소조토에 첨가된 유기물은 짚여물과 섬유질 물질이다.

4. 초벌층과 중벌층의 공극분포는 0.5mm, 마감층과 보 수층은 수백~수십 ㎛ 크기로 나타난다. 보수층에서는 Ca 와 탄소가 검출되는 것으로 보아 강도보강을 위한 석회를 사용하였으며, 표면은 바탕층을 조성하기 위한 유기물 접 착제가 사용된 것으로 추정된다. 층위별 소조토에는 석영, 운모, 정장석, 사장석이 공통적으로 포함되어 있으며, 보수 층에서는 운모가 검출되지 않았고 고령석, 방해석 및 백운 석이 검출되었다. 이 방해석과 백운석은 물성 강화를 위해 인위적으로 첨가한 석회에 의한 것으로 판단된다.

5. 소조토의 층위별 입도특성을 살펴보면, 보수층을 제 외한 모든 층위에서 미사의 함량이 높았다. 마감층에는 자 갈이 없으며, 보수층에서 모래의 함량이 월등히 높다. 따라 서 보수층을 제외한 모든 소조토는 미사질양토로 분류되었 고 보수층은 양질사토로 나타났다. 이는 소조토를 제작하 는 과정에서 기법에 차이가 있음을 지시하는 것이다.

6. 소조토의 초벌층과 중벌층은 유사한 점토화 정도를

나타냈으며, 마감층은 초벌 및 중벌층에 비해 상대적으로 점토화 정도가 진행되었다. 또한 유기물 함량에서 초벌 및 중벌층은 차이가 있으나 마감층은 매우 일정한 값을 나타 냈다. 반면 보수층은 인위적인 유기물 첨가에 의해 높은 유 기물 함량을 보였다.

7. 이 소조사천왕상은 여러 차례 보수가 있었으나, 보수 재료에 대한 기록이 없어 추정산지 토양이 제작당시의 공 급했던 재료로 단정하기는 어렵다. 그러나 현재 소조상을 구성하고 있는 원소조토와 추정산지 토양은 광물학적, 지 구화학적 동질성이 매우 유사하고 마감층과는 일치하여 사 찰과 비교적 가까운 곳에서 대량의 흙을 조달할 수 있다는 점에서 보존처리 및 복원을 위한 재료로 사용하기는 적합 한 것으로 판단된다.

8. 소조상의 내부구조를 살펴보면 팔, 손, 발과 같은 부 위는 소조토가 얇게 피복되어 있으며, 천의 등의 특수부위 는 강선을 이용해 뼈대를 구성하였다. 전체적으로 심목과 부목을 연결하여 구조를 만들고 나무판자와 끈, 못, 철선,

‘ㄷ’자 꺽쇠를 사용하여 형태를 완성한 후에 새끼줄을 감 고 소조토를 성형한 것으로 나타났다.

9. 이 소조상의 마감층과 보수층은 중수 및 근래에 대대 적인 보수개채 과정에서 시간적 차이를 두고 조성된 것으 로 판단된다. 따라서 북방다문천왕은 이미 많은 부분이 원 재료가 아닌 신재료로 구성되어 있다. 초벌층 및 중벌층은 짚으로 엮인 새끼줄로 층위의 구분만 확인될 뿐 소조토의 특성은 일치한다.

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