경주시 소금강산 굴불사지석불상의 풍화 특성
윤순옥*·박경근**·황상일***
Rock Weathering Characteristics of the Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site at Mt. Sogeumgang in Gyeongju-Si,
Southeastern Korea
Soon-Ock Yoon* · Kyunggeun Park** · Sangill Hwang***
요약 :우리나라 지정문화재 가운데 석조문화재는 양적이나 질적인 면에서 매우 높은 비중을 차지한다. 1935
년 보물 제121호로 지정된 굴불사지석불상은 경상북도 경주시 동천동 소금강산 남서사면에 위치하며, 바위 네 면에 불상이 각각 조각되어 있다. 이들 석불상의 훼손상태는 암석의 풍화정도에 기인하며 수분분포와 높은 상 관관계를 나타낸다. 굴불사지석불상의 함수율은 동면(0.5~0.7%), 북면(0.5~0.65%), 남면(0.3~0.5%), 서면 (0.2~0.35%)의 순이며 사면방향에 따른 일조시간에 비례한다. 또한 절리의 분포 밀도가 높은 곳, 보수 물질로 충진된 곳, 그리고 지의류가 피복된 곳에서 함수율이 높고 풍화에 따른 훼손정도가 심하다.
주요어 :굴불사지석불상, 함수율, 수분분포, 풍화작용
Abstract : Stone cultural heritages quantitatively as well as qualitatively occupy a large proportion in the designated heritages in Korea. The Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site, designated as the No. 121 treasure in 1935, is located in the southwestern slope of Mt. Sogeumgang, Dongcheon-dong, Gyeongju-si, Gyeongbuk Province and Buddhist images are sculptured on four sides of a 3.5m-tall gigantic rock. The damage states result from the weathering degree and indicate high correlation with the water contents. The water contents in the Stone Buddha of Gulbulsa temple site are highest at the east side and then decrease in order of north, south and west sides. These are proportional to the durations of sunshine.
Moreover, the Stone Buddha of Gulbulsa temple site with dense joints, repaired areas and vegetated areas by lichens shows high water contents and damage states.
Key Words : Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site, water content rate, distribution of water content, weathering
이 연구는 기상청 기후변화 감시예측 및 국가정책지원 강화사업(CATER 2012-7062)의 지원으로 수행되었다.
* 경희대학교 지리학과 및 기초과학연구소 교수(Professor, Department of Geography and Research Institute for Basic Sciences, Kyung Hee University), [email protected]
** 경희대학교 지리학과 연구박사(Research Doctor, Department of Geography, Kyung Hee University), [email protected]
*** 경북대학교 지리학과 교수(Professor, Department of Geography, Kyungpook National University), [email protected]
1. 서론
1) 연구목적 및 연구방법
우리나라는 목재, 석재, 금속, 종이, 흙 등 다양한 재료로 조성된 문화재를 보유하고 있는데, 이들 가운 데 오늘날까지 잘 보존되고 있는 것은 내구성이 강한 석조문화재이다. 그러나 석조문화재는 대개 특별한 보호시설 없이 장기간 야외에 방치되고 있어, 지형 및 기후 그리고 지의류 등의 영향으로 풍화작용을 받아 점진적으로 훼손되고 있다.
1935년 보물 제121호로 지정된 굴불사지석불상(堀 佛寺址石佛象)은 신라 통일 후 최고의 국가전성기를 구가하던 경덕왕(742~765 AD) 시기에 조성되었으 며, 1917년 조선총독부에서 발행한 조선고적도보(朝 鮮古蹟圖譜)에 처음으로 소개된 이후, Moon(1968), Kim(1975), Kim(1991), No(1997), An(1999), Seo(2000), Kim(2001, 2003), Park(2001) 등에서 부 분적으로 논의되었다. 연구 내용은 석조문화재의 훼 손이나 보존방안보다는 주로 석불조각 양식이었다.
우리나라 지정문화재 중 석조문화재는 양적이나 질적인 면에서 매우 중요한 비중을 차지한다. 최근 석조문화재에 대한 관심이 높아지면서, 보다 합리적 이고 과학적인 보존방법에 대한 구체적 연구의 필요 성과 장기적인 보존을 위한 조사의 활성화 등이 논의 되고 있다(Kim, 1999; Jwa et al., 2000; Choi et al., 2001; Lee et al., 2003). 그럼에도 불구하고 국내에서 석조문화재 보존과 관련하여 석불상의 붕괴나 훼손 상태를 파악한 연구는 극히 부족하고, 더욱이 굴불사 지석불상의 훼손상태를 풍화작용과의 인과관계에서 심층적으로 다룬 연구사례는 아직 없다.
암석의 풍화에 미치는 요인에는 사면방향이나 해 발고도, 기온, 강수, 바람, 습도, 동·식물 등이 포함 된다. 풍화작용을 유발하는 여러 요인 가운데 특히 암 석에 포함된 수분이 매우 중요하다는 사실은 일반적 으로 인정되고 있다(Hwang et al., 2010).
본 연구에서는 굴불사지석불상의 풍화 상태를 확 인하기 위하여 석불상 전면에 분포하는 지의류, 절
리, 암석의 탈락, 충진물질 등을 파악하고 수분값을 조사하여 수분분포도를 작성하였으며, 이들을 중첩 하여 기반암의 수분상태와 훼손상태와의 관계를 파 악하였다.
이와 같은 연구 목적을 위해 적용된 연구방법은 다 음과 같다. 굴불사지석불상을 구성하고 있는 암석의 광물조성을 파악하기 위해 석불상이 조성된 바위에 서 채취한 암석시료로 XRD(X-Ray Diffractometer) 분석을 행하였다. 한국기초과학지원연구원 대구센터 에 의뢰하였으며, 분석에 사용된 기기는 네델란드 필 립스사의 X’Pert APD이다. 굴불사지석불상에서는 절 리와 박락현상의 분포, 시멘트 몰탈(mortar), 에폭시 (epoxy) 등 보수결합 물질로 인한 암석의 변색 상태 그리고 지의류 등의 식생 분포를 파악하였다. 그리고 근적외선수분측정기를 이용하여 굴불사지석불상 전 면의 수분값을 측정하여 수분분포도를 작성하였다.
수분값 측정을 위한 흡광도와 함수율 등의 기초자 료는 석불상에서 박락된 암석 시료 20개로 분석하였 다. 수분값 측정에 사용된 근적외선수분측정기는 수 분 함유량에 따라 흡수 정도가 달라지는 적외선의 특 징을 이용한다. 이 방법은 굴불사지석불상에 열적 영 향이나 훼손을 유발하지 않는다.
2) 연구지역 개관
경주분지에는 우리나라에서 단일 선상지로는 최 대 규모인 경주선상지가 형성되어 있다(Yoon and Hwang, 2004). 경주선상지 북쪽에 위치한 소금강산 의 가장자리에는 보물 121호인 굴불사지사면석불이 있다. 굴불사지는 경주시 동천동 경주시청 청사에서 동쪽으로 약 1km 떨어진 소금강산의 남서쪽 산록에 위치한다. 행정구역은 경상북도 경주시 동천동 산 4 번지이다. 굴불사지터에는 네 면에 불상이 조각되어 있는 굴불사지석불상만 남아 있다. 소금강산은 남북 방향으로 2.5km 뻗어있는 해발고도 178.6m인 독립 된 구릉성 산지이다. 굴불사지석불상은 소금강산 정 상에서 남서쪽으로 500m 떨어진 곳에 위치한 하곡 입구에 자리잡고 있다(Figure 1).
굴불사에서 진입로를 따라 100m 떨어진 곳에 주차
장이 있으며, 주차장 북쪽에 굴불사지사면석불상이 있다. 석불상 동북쪽으로 100m가량 떨어진 곳에 백 률사가 위치한다. 굴불사지석불상 주변에 인공적인 석축 배수로를 건설하면서 유수나 빗물은 이 배수로 를 따라 서류하여 산 아래로 흘러간다. 북면과 동면은 능선과 맞닿아 있어 굴불사지사면석불상과 석축과의 거리가 짧아서 공간이 협소하다. 남면 전면의 평탄한
공간은 북면과 동면에 비해 다소 넓지만 광장 남쪽 산 지 사면이 산림으로 우거져 있어서 사면석불상의 남 면은 그늘의 영향을 받는다. 반면 산 아래쪽 계곡으로 열려있는 서면은 동면, 남면, 북면에 비해 넓은 공간 이 확보되어 있어 햇빛은 차단되지 않으며 방문객의 기도장소로 이용되고 있다(Figure 2).
석조문화재의 재료가 되는 석재들은 대개의 경우 Figure 1. Geomorphic setting of study area and location of Gulbulsa temple site. 굴불사지석불상(X) 주변 지역 개관
그 문화재가 위치한 장소 부근에서 유래된 것으로 보 는 것이 타당하다(Jwa et al., 2000). 연구지역의 기반 암 분포를 검토하는 것은 석조문화재의 재료인 석재 의 기원지나 암상을 파악하는데 많은 도움이 된다.
연구지역은 중생대 백악기의 퇴적암류인 대구층 을 기저기반암으로 하여 섬록암, 화강암, 석영반암이 관입하고, 그 상위에 천북역암이 부정합으로 덮여 있 다. 그리고 다시 제4기 고기하성층과, 신기하성층의 선상지 퇴적물이 부정합으로 퇴적되었다. 연구지역 에 분포하는 화강암은 대구층을 관입하여 소금강산 을 중심으로 남북으로 길게 분포한다. 이 지역의 화강 암은 구성하는 광물의 함량에 따라 흑운모 화강암 또 는 각섬석 흑운모 화강암으로 구분된다. 이들은 암석 학적으로 서로 점이적인 관계를 보이고 있다(Lee and Hwang, 1999; Figure 3).
굴불사지석불상 석재의 광물조성 특징을 알아보기 위하여 석불상에서 박락된 것으로 추정되는 각섬석 흑운모 화강암 또는 흑운모 화강암 시료를 수집하여 XRD 분석을 실시하였다(Figure 4). XRD 분석결과 에 의하면, 주요 구성광물은 석영, 알칼리장석, 사장 석이었다. 각섬석 흑운모 화강암은 회색을 띠며 비교 적 굵은 조립 내지 중립질이고 대체로 등립질이며, 부 분적으로 세리에이트 조직으로 괴상을 나타낸다. 구 성광물은 사장석, 석영, 알카리 장석, 각섬석, 흑운모
등이며, 저어콘, 인회석, 갈렴석, 자철석, 티탄철석 등을 수반한다. 흑운모 화강암은 주로 세립 내지 중 립질이며, 대체로 등립질이나 부분적으로 석영 및 장 석이 2~3cm 크기의 반정을 가진 반상조직을 보인다.
그리고 미문상 조직을 나타내며, 담홍색의 알칼리장 석이 비교적 많이 산출되는 것이 특징이다. 구성광물 은 주로 알칼리장석, 석영, 사장석 및 흑운모이며, 저 어콘, 인회석 및 불투명광물들이 부수적으로 미량 수 반된다. 이 암석은 비교적 지하 심부에서 형성되었으 며 또한 장석류들이 많이 포함되어 있고 입자들이 크 며 괴상의 입상조직을 갖고 있어 풍화에 비교적 약하 Figure 3. Geologic setting around Mt. Sogeumgang and the Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple
site. 굴불사지석불상 주변 지역의 기반암 분포 Figure 2. Detail map around Gulbulsa temple site.
굴불사지 주변 상세 지형도
다(Lee et al., 2003).
2. 굴불사지석불상의 개관
굴불사지석불상은 산지와 분리되어 독립된 바위의 네 면을 수직으로 평탄하게 다듬어 그 전면에 불상을 조성한 것으로, 폭이 가장 넓은 서면은 약 4m, 가장 높은 부분은 지표에서 약 3.5m 정도이다. 그리고 서 면은 조각할 공간이 충분하지 못하여 두 협시보살상 은 독립된 채로 조성되었다.
동면에는 결가부좌를 한 높이 2.06m의 약사여래좌 상이 높은 부조로 조각되어 있다. 북면에는 부조로 된 보살상과 선각의 보살상이 조각되어 있는데, 좌측의 부조 보살상은 높이 1.61m인 미륵보살이며, 우측의 선각 보살상은 우리나라에 유일한 11면 6비 관음보살 이다. 서면에는 높이 3.51m의 아미타여래입상(주불) 을 높은 부조로 양각하였으며, 불상의 머리는 별도의 석재로 환조하여 바위 위에 얹어 놓았다. 본존불 좌측 의 관음보살과 우측의 대세지보살은 주불과 떨어져 별도의 암석에 입체적인 환조로 조각하여 뒷면에까 지도 의접 표현이 되어 있다. 남면의 바위 상부는 암 석 표면이 심하게 경사져 있어서 암면의 면적이 좁으 므로 다른 면들에 비해 불상 규모가 상대적으로 작다.
남면의 불상은 원래 삼존불이었으나 우협시불이 완 전히 파손되어 현재는 주불인 높이 1.36m의 석가여 래상과 좌협시불인 보살상만이 남아 있다. 이들 여래 상과 보살상은 높은 부조로 양각되어 있다. 동면, 서 면, 남면의 각 불상의 방향은 거의 정(正) 배치되어 있 으나, 북면은 바위의 모양이 반듯하지 않아서 동쪽으 로 40°가량 틀어져 있다(Figure 5).
3. 굴불사지석불상의 물리적 훼손 상태와 지의류 분포
1) 절리 및 박락 분포
물리적 풍화특성을 파악하기 위하여 석불상에 분 포하는 절리와 박리의 분포상태, 그리고 풍화작용으 로 인한 암석의 탈락 현상을 확인하였다. 또한 절리의 확장으로 벌어진 틈에 보수물질의 투입 여부와 이로 인한 변색 정도를 조사하였다(Figure 6).
동면에서 절리는 대부분 남쪽에서 북쪽으로 낮아 지면서 12~65° 정도의 기울기로 경사지게 형성되어 있고, 불상의 다리와 가슴 부분에 절리의 밀도가 높 다. 불상의 오른쪽 어깨부분에서 시작하여 두광과 신 광 사이를 지나는 절리는 간격이 넓고 또한 오른쪽 팔 Figure 4. XRD analysis of the Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site(Q: Quartz, Pl: Plagioclase, Af:
Alkali feldspar). 굴불사지석불상 시료의 XRD 분석(Q: 석영, Pl: 사장석, Af: 알칼리장석)
꿈치에서 시작하여 신광을 가로 질러 남쪽 가장자리 중앙까지 틈이 넓은 절리가 형성되어 있다. 이들 절 리의 확장된 틈은 보수 물질로 충진되어 있다. 불상 의 왼쪽 팔과 어깨 부분, 왼쪽 귀와 얼굴 주변, 그리고 불상 왼쪽 어깨보다 위쪽 두광의 바로 옆에도 보수 흔 적이 확인되며, 특히 코는 인조석으로 새로 대체되었 다. 절리가 확장되면서 박락되거나 틈이 커진 곳에는 보수 물질을 접착 보강한 후 고색(古色)처리를 하였 으나, 보수 물질의 화학적 작용으로 변색되었다. 또
한 왼쪽 발뒤꿈치 부분이 탈락되었고, 불상의 왼쪽 어 깨와 오른쪽 어깨에도 박리와 박락으로 조각선의 흔 적을 찾아보기 어렵다. 이것은 어깨와 가슴 부분이 전 면으로 돌출되어 있어서 풍화를 심하게 받은 결과로 판단된다.
북면은 동쪽 가장자리에서 불상 오른손을 지나 가 슴까지 수평으로 형성된 것을 제외하면 불상이 조각 된 바위면에는 절리 분포가 미약하다. 그러나 선각 으로 조성된 11면 6비의 관음보살상은 풍화가 심하 Figure 5. The four sides of the Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site. 굴불사지사면석불상
게 진행되어 불상의 조각선을 알아보기 어려울 정도 로 훼손이 심각한 상태이다. 그리고 서쪽의 불상은 낮 은 부조로 새겨놓은 미륵보살상으로 전체적으로 절 리의 발달이 미약하다. 특히 불상의 두상과 발은 입상 붕괴로 인해 표면이 울퉁불퉁하고 마모가 심하여 조 각선을 확인하는데 어려움이 있다. 북면의 절리들은 2~28°의 경사각을 가지며 바위의 하부에 집중적으로 분포하며 대부분 넓고 깊은 틈이 형성되어 있다. 그러 나 보수 물질로 충진한 흔적은 찾아 볼 수 없다.
서면에 발달한 절리는 동면과 마찬가지로 대부분 남쪽에서 북쪽으로 비스듬하게 10~39° 경사로 낮아 지고 있다. 본존불의 허리 아래 부분에 절리 밀도가 상대적으로 높고, 목 부분에는 수평으로 된 절리와 사 선 방향의 절리가 교차하고 있다. 본존불의 오른쪽 팔 과 허리 부분은 박리작용을 받아 파손, 탈락되었다.
얼굴은 입상붕괴로 인하여 장석류가 화학적으로 해 체되고 석영입자를 중심으로 하는 조암광물이 탈락 되면서 표면은 매끄럽지 못하고 울퉁불퉁한 요철이
Figure 6. Joint distribution of the Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site. 굴불사지석불상의 절리 분포
확인된다. 특히 입은 심하게 마모되어 조각선을 확인 하기 어렵고, 발도 심하게 훼손되어 발가락선을 구분 하는 것이 어려울 정도이다.
서면의 좌, 우협시불은 절리의 발달이 미약하고 절 리의 방향도 본존불이 조각된 바위와는 다르다. 서면 의 좌협시불은 우협시불에 비해 절리의 발달이 미약 하고, 보존상태가 보다 양호하다. 조각선은 확인되지 만, 오른쪽 허리 부분과 오른쪽 새끼손가락에서 박락 이 발생하였다. 그리고 허리 부분과 배를 가로지르는 절리가 있고, 오른쪽 무릎에서 시작하여 허벅지 영락 장식을 따라 수직의 절리가 분포한다. 불상의 얼굴은 본존불과 마찬가지로 풍화작용을 받아 울퉁불퉁하 다. 발과 보관의 왼쪽 부분은 보수 물질을 충진, 보강 한 후 고색처리한 상태이다. 좌협시불의 후면은 전면 과 마찬가지로 절리나 박락의 모습은 크지 않고 불상 의 조각선이 양호하게 보존되어 있다. 다만 왼쪽 팔의 상단부와 어깨가 박락되어 유실되었고, 전면의 보관 에 이어서 후면에도 보수 물질을 충진, 보강하여 고색 처리를 해 놓은 흔적이 보인다. 불상의 표면은 입상붕 괴로 석영입자가 유실되어 표면이 매끄럽지 못하고 요철이 있다.
우협시불은 원래 세 부분으로 파손되어 흩어져 있 던 것을 다시 모아 시멘트 몰탈로 보수, 결합하였다.
그러나 시멘트 몰탈로 인한 변색 등 원형 훼손 우려가 있어 지난 2001년에 재보수를 하면서 시멘트 몰탈을 제거하였고, 에폭시를 충진하여 보강한 후 고색처리 를 하였다. 우협시불의 두상과 왼쪽 팔은 완전히 파괴 되어 원형을 확인할 수 없고, 오른쪽 팔도 손과 손목 부분을 제외하고는 파손된 상태이다. 그리고 가슴과 허리 부분에는 박리와 박락으로 불상의 조각선을 전 혀 확인할 수 없을 정도로 훼손이 심하다. 불상의 아 랫배를 경계로 상체는 박락이 심하지만, 하체는 절리 의 발달도 미미하고 박락으로 인한 암석 탈락도 거의 없어 조각선이 양호하게 보존되어 있다. 우협시불에 서는 오른쪽 팔꿈치에서 허리를 가로지르는 절리와 가슴에서 배를 가로지르는 수직 절리가 교차하고, 그 보다 아래에는 아랫배를 가로지르는 절리가 있다. 우 협시불의 후면은 전면과 마찬가지로 세부분으로 보 수 결합하였는데, 박락 현상은 상체에서 두드러지고
하체에는 거의 나타나지 않는다. 그리고 허리 부분에 서 수직과 수평으로 교차하는 절리가 다수 확인된다.
남면에는 수평 내지 2~15°인 저경사의 절리가 분포 한다. 우협시불과 본존불의 두상은 인위적으로 뜯겨 져 완전히 파손되었고, 본존불의 왼쪽 손과 두 발, 대 좌 위의 받침대는 박리로 인해 파손, 탈락되었다. 본 존불과 좌협시불의 가슴을 가로 지르며 길게 발달한 절리와 좌협시불의 오른쪽 어깨에서 본존불 두상 방 향으로 발달하는 절리가 서로 교차한다. 이로 인하여 절리의 틈이 확장되었고 시멘트 몰탈로 보수, 결합되 었다. 시멘트 몰탈 속에 포함된 수산화칼슘은 대기의 이산화탄소와 결합하여 탄산칼슘으로 변하고 탄산칼 슘의 백색 결정을 발생시켜 석조문화재의 외관을 손 상시킨다(Lee et al., 2006). 탄산칼슘은 화강암의 조 암광물 사이에 있는 미세한 절리 사이에 침투하여 기 계적으로 풍화를 진행한다. 또한 시멘트 몰탈이 풍화 작용을 받아 석재를 약화시켜 암석을 파괴하므로, 최 근 보수공사에서 시멘트 몰탈을 제거하여 에폭시를 충진, 보강한 후 고색처리를 하였다. 두 불상의 허벅 지 부분에는 수평으로 가로지르는 2개의 절리가 관찰 된다. 좌협시보살상의 두상은 장석 등의 조암광물이 풍화작용을 받아 입상붕괴되어 두상의 조각선을 확 인할 수 없을 정도이며 표면이 거칠고 요철이 심해 울 퉁불퉁하다. 그리고 오른쪽 손과 손목 부분, 발과 대 좌 위의 받침대가 풍화로 제거되어 유실되었다.
2) 지의류 분포
Figure 7은 석불상의 4개면에서 지의류 분포특징을 조사한 결과이다.
동면의 암석면에는 전체적으로 흑갈색과 녹색의 고착지의류가 높은 밀도로 나타난다. 흑갈색의 고착 지의류는 약사여래불의 오른쪽 팔꿈치에서 남쪽 가 장자리 중앙을 향해 사선방향으로 이어지는 보수결 합한 부분, 약사여래불의 오른쪽 두광부분, 두상의 오른쪽 눈, 코, 입 부분과 왼쪽 어깨의 보수결합한 부 분, 그리고 약사여래불의 왼쪽 다리에 주로 분포한 다. 그리고 빗물이 흘러내린 것처럼 불상의 목에서부 터 가슴을 가로질러 다리까지 이어지는 수직적 분포
가 뚜렷하다. 한편 불상 왼쪽의 두광에서부터 다리에 이르는 부분과 오른쪽 신광까지 넓은 부분에 걸쳐 전 체적으로 녹색의 고착지의류들이 연속적으로 확인된 다.
북면은 네 면 중 식생의 분포 밀도가 가장 높지만, 하부에는 지의류가 거의 나타나지 않는다. 동쪽의 11 면 6비의 관음보살상은 거의 전체적으로 녹색을 띨 정도로 지의류의 번식이 심하고, 동쪽의 바위 가장자 리를 따라 흑갈색의 지의류가 분포한다. 서쪽의 미륵
보살상은 오른쪽 팔과 다리부분 그리고 왼쪽 팔과 그 주변부에 녹색의 지의류가 확인된다. 불상의 오른쪽 주변과 불상의 가슴 부분에서 다리 쪽으로 길게 흑갈 색의 지의류가 성장한다.
서면에는 불상의 박락된 부분을 중심으로 지의류 분포 밀도가 높고 나머지 부분은 대체로 낮은 편이다.
다만 지의류가 덮인 것처럼 바위가 어둡게 변색된 것 은 채색 때문이다(The Korean society of conservation science for cultural properties, 2001). 본존불은 하체
Figure 7. Lichen distribution on the Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site. 굴불사지석불상의 지의류 분포
보다는 상체에 지의류 밀도가 높다. 특히 오른쪽 팔에 서부터 허리와 오른쪽 다리 부분까지, 그리고 왼쪽팔 의 법의에 흑갈색의 고착지의류들이 성장하고 있다.
보수결합한 목 부분과 두상의 왼쪽 머리 부분 그리고 불상의 가슴 부분에는 점상으로 녹색의 고착지의류 가 분포하고 있다.
좌협시불에서는 오른쪽 가슴과 허리 부분의 박락 된 곳, 그리고 불상의 왼쪽 눈과 두상의 턱을 따라서 띠 모양으로 흑갈색의 고착지의류가 확인되고 있다.
불상의 가슴 중앙부에는 녹색의 고착지의류가 점상 으로 분포하고 있으나 전체적으로 밀도가 낮은 편이 다. 좌협시불의 후면도 전면과 마찬가지로 식생의 밀 도는 높지 않지만, 후면의 오른쪽 상, 하부에 넓게 흑 갈색의 고착지의류들이 분포한다. 또한 녹색의 고착 지의류들은 넓지는 않지만 불상을 조각한 선을 따라 서 나타난다.
우협시불은 전면의 두부와 보수 결합한 가슴 부분 에 흑갈색 고착지의류가, 목과 허리 부분을 보수한 곳 에는 녹색 고착지의류가 분포하지만, 우협시불 하부 에서는 지의류가 거의 확인되지 않는다. 우협시불의 후면은 전면과 달리 녹색과 흑갈색의 고착지의류들 이 번식하여 불상 전체를 뒤덮고 있다. 특히 불상의 하부는 흑갈색의 고착지의류가 완전히 뒤덮고 있다.
또한 상부의 박락된 부분에서도 흑갈색의 고착지의 류와 녹색의 고착지의류들이 넓게 분포한다.
남면의 식생분포 밀도는 서면에 비해 높지만, 동면 과 북면에 비해서는 낮다. 남면에 분포하고 있는 흑갈 색 고착지의류는 바위 상부에서 수분이 남면의 바위 를 타고 흘러내린 부분과 거의 일치한다. 본존불과 좌 협시불의 가슴을 가로지르는 에폭시로 보수한 부분 은 지의류가 거의 없는데, 이것은 보수가 조사하기 바 로 전에 시행되었기 때문인 것으로 생각된다.
4. 굴불사지석불상의 수분 분포
수분은 석조문화재 풍화에 관여하는 요인들 가운 데 가장 중요하다. 암석에 형성된 절리를 따라 침투한
수분이 동결되면 부피 팽창으로 절리를 확장시켜 암 석을 부순다. 그리고 강수량이 많은 시기동안 높은 온 도에서 수분은 암석의 구성광물과 반응하여 물리적, 화학적 풍화작용을 일으켜 다양한 풍화잔류물을 형 성하며 암석을 파괴한다. 이러한 과정에서 생성되는 무기산과 공극은 조류, 선태류, 지의류 또는 고등식 물의 서식처를 제공하면서 생물학적 풍화작용이 가 속된다(Choi et al., 2001; Lee et al., 2003). 이처럼 암 석에 포함되거나 외부에서 공급되는 수분은 암석의 물리적, 화학적, 생물학적 풍화 정도와 매카니즘을 결정짓는 중요한 지표가 된다(Hwang et al., 2010).
굴불사지석불상이 조성된 바위 표면의 수분값을 측정하기 위한 기초자료를 Hwang et al.(2010)의 방법 에 따라 구하고 10cm 간격으로 수분분포도를 작성하 였다(Figure 8). 수분값의 측정은 2005년 1월 31일~2 월 5일과 2월 21일~2월 28일의 2주간의 낮 시간에 이 루어졌다. 이 시기동안 무강수일이 지속되었으므로 석불상은 건조한 상태를 유지했으며, 이러한 상태에 서 굴불사지석불상의 수분값에서 분포 차이가 뚜렷 하게 나타날 것으로 판단되었다.
사면석불의 동면은 산림이 우거진 산 사면을 향하 고 있다. 동면의 수분값은 0.5~0.7%로서 네 면 중에 서 가장 높았으며, 동면 내에서 상부와 하부는 수분값 이 낮은데 비해 중간 부분이 높았다. 그리고 동면에서 도 남쪽보다 북쪽에서 수분값이 높았다. 동면의 남쪽 가장자리 중앙부에서 오른쪽 팔꿈치까지 사선으로 연결되는 보수 결합된 부분에서는 수분값이 대단히 높았다. 특히 불상의 오른쪽 팔꿈치에서 시작하여 신 광을 가로질러 발달한 절리는 틈이 크게 벌어져 있다.
이 부분을 따라 수분값이 상대적으로 더 높았으며, 남 면에서 수분값이 가장 높은 가슴균열과 연결된다. 그 리고 불상의 오른쪽 팔꿈치에서 시작하여 신광을 가 로 질러 발달한 절리의 벌어진 틈을 보수한 부분에서 수분값이 대단히 높다.
북면의 수분값 분포 범위는 0.5~0.65%로서 동면 다음으로 높다. 북면의 하부와 상부는 수분값이 낮은 반면 중앙부는 높게 나타나고 있다. 그리고 전면에서 볼 때 서쪽에 있는 미륵보살상에 비해 동쪽의 11면 6 비의 관음보살상의 수분값이 높게 측정되었다. 또 11
면 6비 관음보살상과 미륵보살상의 경계 부분에서 수 분값이 급격하게 변하였다. 절리 분포로 볼 때 상부에 비해 중앙부와 북서쪽 하부 절리를 따라 수분값이 높 다. 그러나 북면의 동쪽 하부구역은 절리밀도가 높은 데도 불구하고 수분값이 낮다.
서면의 수분값은 0.2~0.35%에 있으며, 네 면 중 수 분값이 가장 낮았다. 특히 양각으로 돌출하여 조성된 본존불은 수분값이 낮고, 좌우측에서 수분값이 높았
다. 본존불과 떨어진 좌, 우협시불에서 수분값이 상 대적으로 낮고, 남쪽의 좌협시불이 북쪽의 우협시불 보다 더 낮았다. 또한 상부에서 하부로 갈수록 수분값 이 높다. 아울러 서면도 동면과 마찬가지로 북쪽이 남 쪽보다 수분값이 높다. 서면은 남쪽에서 북쪽으로 비 스듬하게 경사진 절리보다 아랫 부분에서 수분값이 높았으며, 본존불을 제외하면 남쪽에 비해 북쪽 구역 의 수분값이 높았다. 돌출되어 있는 본존불의 상부와
Figure 8. Distribution of water contents on the Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site.
굴불사지석불상의 수분분포
중부의 수분값은 다른 부위에 비해 대단히 낮다.
남면의 수분값은 0.3~0.5%이며, 서면보다는 높지 만 동면과 북면에 비해 낮다. 남면은 상부에 비해 하 부의 수분값이 낮다. 그리고 동쪽과 서쪽의 수분값은 거의 차이가 없으며 전체적으로 수분등치선은 지표 면과 평행하게 분포한다. 또한 불상 가슴의 보수 결합 한 부분에서 수분값이 가장 높았다.
5. 토론
1) 굴불사지석불상의 수분값과 풍화 특성
굴불사지석불상의 기반암에 발달한 절리와 수분과 의 관계를 밝히기 위하여 절리와 수분분포도를 중첩 하였다(Figure 8). 굴불사지석불상에 형성된 절리는 바위면 전체에 걸쳐 연결되어 있으므로 이들의 절리 방향과 기울기를 3차원적인 시각으로 파악하여야 한 다.
동면은 네 면 중 수분값이 가장 높게 측정되었다.
박락으로 인해 조각이 파손된 양 어깨부분을 비롯한 중앙부가 높고 그 보다 하부에는 수분값이 낮다. 이것 은 동면의 남쪽에서 북쪽으로 경사지며 낮아지는 절 리가 영향을 준 것으로 판단된다. 특히 불상의 오른쪽 팔꿈치에서 시작하여 신광을 가로질러 발달한 절리 는 틈이 크게 벌어져 있다. 이 부분을 따라 수분값이 상대적으로 더 높았으며, 남면에서 수분값이 가장 높 은 가슴균열과 연결된다. 바위 내부로 침투한 수분이 절리를 따라 상부에서 하부로 이동할 때 남동쪽에서 북서쪽으로 흘러버리므로 이보다 하부로는 침투하지 못하였다. 그리고 불상의 오른쪽 팔꿈치에서 시작하 여 신광을 가로 질러 발달한 절리의 벌어진 틈을 보수 한 부분에서 수분값이 높았다. 즉 이러한 균열은 보수 한 이후일지라도 수분의 침투가 용이함을 지시한다.
한편, 동면에서 남쪽은 태양복사량이 많고 증발량이 커서 대규모 절리를 제외하면 수분값이 낮다.
북면의 수분값은 동면 다음으로 높은데, 북면은 소 금강산의 분수계에서 서쪽으로 분기한 능선에 인접 하여 있고, 태양복사가 도달하지 않아서 일조량이 거 의 없으므로 수분 증발량이 매우 낮기 때문일 것이다.
북면의 하부와 상부는 수분값이 낮은 반면 중앙부는
Figure 9. Distribution of water contents and joints of east and north sides of Stone Buddha statue in the Gulbulsa temple site. 굴불사지석불상 동면과 북면의 절리와 수분 분포
높게 나타나고 있는 것은 절리와 밀접하게 관련된다.
동쪽의 11면 6비의 오른쪽 팔꿈치를 가로지르는 수평 절리를 제외하면, 절리의 발달이 미약한 상부 및 중부 구역, 풍화작용을 받아 틈이 벌어진 절리들이 높은 밀 도로 분포하고 있는 하부구역으로 구분된다. 그러나 북면의 동쪽 하부구역은 절리밀도가 높은데도 불구 하고 수분값이 낮은데, 이것은 풍화작용을 받아 틈이 크게 벌어진 절리가 수분이 빠져나가는 배수의 기능 을 하는 것으로 보인다. 그리고 북면에서는 이웃하는 동면과 연속적인 수분값 패턴을 확인할 수 있다. 즉 동면의 중앙부분과 북면의 하부구역이 연결되어 있 어, 남쪽에서 북쪽 방향으로 경사진 바위 자체의 절리 를 따라 수분이 이동하는 통로가 형성되었음을 확인 할 수 있다(Figure 9).
서면은 네 면 중 수분값이 가장 낮지만, 이 면의 남 쪽 중앙부에서 북쪽 하부를 향해 경사진 절리면의 아 랫 부분에 수분값이 상대적으로 높았다. 본존불 부분 은 다른 부분에 비해 수분값이 낮았으나, 본존불의 남 쪽 부분에 비해 북쪽 구역에서 박락된 부분이 더 많았 다. 이것은 본존불이 돌출해있어 북쪽에는 태양복사 를 받는 시간이 훨씬 짧기 때문일 것이다. 본존불의 상부와 중부의 대단히 낮은 수분값은 돌출되어 오랜 기간 강수가 없는 상태에서 증발량이 상대적으로 크 기 때문으로 판단된다. 독립된 바위에 별도로 제작된 좌, 우협시불에서는 절리의 발달이 미약하여 수분과 의 관계를 밝히기 어렵다. 박락이 많은 북쪽의 우협시 불에서 수분값이 높았다.
남면의 수분값은 서면보다 높지만 동면과 북면에 비해 크게 낮은 편이다. 남면의 전면에는 주차장으로 이용되는 광장이 있으므로 산림으로 막혀있는 북면 과 동면에 비해 상대적으로 개방되어 있다. 다만 남동 쪽은 소금강산에서 연속되는 능선이 통과하고 있으 며 주차장과 사이에 소나무숲이 조성되어 있다. 따라 서 남면의 수분값이 낮은 것은 하루 중 대부분 태양복 사에 노출되므로 암석 표면을 통해 수분이 증발한 결 과로 보인다. 그리고 사면석불이 조각된 바위의 남면 하부는 지표면과 큰 간격을 두고 분리되어 있다. 그러 므로 남면의 하부는 수분값이 대단히 낮다.
남면의 절리는 대부분 수평 내지 저경사로 발달하
고 있으며, 절리의 발달에 비해 수분값이 높게 측정되 지 않았다. 이것은 바위 자체에 발달한 절리가 남쪽에 서 북쪽으로 비스듬하게 낮아지므로 바위에 침투한 수분이 절리를 따라 북면으로 이동하였기 때문인 것 으로 생각된다. 그리고 바위의 상부에서 공급된 수분 도 상부에서 하부로 침투하여 절리를 따라 북쪽과 서 쪽으로 이동한 것으로 보인다. 그러나 남면에서도 불 상의 가슴부분을 가로지르며 발달한 절리의 보수한 부분에서는 수분값이 높았다. 지금은 절리의 틈을 강 화제로 충진 보강하여 보수하였으나 여전히 수분이 침투하고 있음을 수분값 분포도를 통해 알 수 있다.
석불상이 조성된 암면에서 상부는 절리의 분포밀 도와 관계없이 수분값이 낮았다. 이것은 상부구역에 침투한 수분은 하부로 이동할 뿐 아니라, 태양복사량 이 많아서 증발량이 높기 때문이다. 그리고 토양과 접 하는 하부의 경우, 남면과 동면, 북면의 동쪽에서 수 분값이 낮고, 서쪽에서는 상대적으로 약간 높다. 이 것은 바위가 토양에 완전히 매몰되어 있는지, 지표면 과 사이에 큰 틈이 조성되어 있는지와 관계있으며, 특 히 서쪽면은 절리가 전체적으로 동쪽에서 서쪽으로 낮아지는 경사방향과 관련되는 것으로 추정된다.
굴불사지석불상에서는 남면의 수평 내지 서쪽을 향해 낮아지는 경사진 절리, 동면과 서면의 북쪽을 향 해 경사지게 낮아지는 절리, 북면의 서쪽을 향해 낮아 지면서 경사진 절리가 발달해 있다. 이것으로 판단할 때 절리는 남쪽에서 북쪽으로 그리고 서쪽으로 하향 하는 대각선 방향으로 형성되어 수분의 침투를 원활 하게 한다. 즉 절리의 방향에 따라 수분값 분포의 방 향성이 나타나지만, 절리의 분포 밀도와 수분값과는 뚜렷한 관련성을 보이지 않았다.
2) 굴불사지석불상의 지의류 분포와 풍화 특성
생물은 암석을 변질시키는 중요한 매개체로서, 이 로 인해 기반암이나 암석의 물리적 풍화작용뿐 아니 라 화학적 풍화작용에도 영향을 미치고 있다. 특히 석 재표면에 분포하는 생물은 석재의 특성에 따라 영향 을 받으며, 온도, 습도, 태양광, 공기오염, 바람, 강수 량 등과 같은 주변의 환경조건에 민감하게 반응한다.
특히 대부분의 석조문화재는 옥외에서 대기 중에 노 출되어 생물체에 의한 풍화가 심각하게 발생할 수 있 다(Chen et al., 2000; Chung et al., 2003).
우리나라는 여름철이 무덥고 습하여 생물 번식이 쉬워 석조문화재에 서식하는 생물로는 박테리아, 곰 팡이 등의 미생물에서 조류, 지의류, 이끼류 및 선태 류 등의 하등식물 그리고 수목 등 고등식물까지 대단 히 다양하다. 이중에서 석조문화재에 가장 높은 밀도 로 서식하는 것은 지의류이다. 지의류는 조류와 균류 의 공생관계로 성장하는 미생물로서 유기물이 거의 없는 석조문화재의 표면에 붙어 조류의 광합성 작용 으로 얻은 영양분을 이용하여 성장한다. 조류가 성장 하는 동안 균류는 수막을 유지하고 산성물질인 유기 산을 분비하여 조암광물로부터 특정 성분을 용해시 켜 성장에 필요한 자양분을 흡수한다. 이 때 분비하는 유기산으로 인해 암석의 화학적 풍화작용이 일어난 다. 그리고 주변 환경이 습할 때는 수분을 많이 흡수 하여 몸집을 팽창시켜 암체의 부피를 증가시키고, 반 대로 건조할 때는 흡수한 수분의 소비를 통하여 몸집 을 수축하여 부피를 감소시킨다. 이와 같은 수축과 팽 창 작용을 통해 광물의 물리적 풍화를 일으키기도 한 다. 특히 지의류들이 성장을 멈추게 되면 암흑색 내지 흑갈색으로 변색되어 석조문화재의 미관을 해치는 것은 물론 암석의 풍화도 촉진한다(Park, 2010).
굴불사지석불상의 네 면에는 각 방향을 따라 지의 류 분포에 차이가 있다. 굴불사지석불상은 소금강산 의 중턱에 자리 잡고 있어 주변 지역의 나무들로 둘러 싸여 태양광선이 차단되어 일조시간이 짧은 편이다.
지의류는 태양광선이 강한 환경에서도 성장하지만, 굴불사지석불상에서와 같이 일조시간이 짧아 태양광 이 적어 높은 수분을 유지하는 환경에서 활발하게 성 장한다. 개방된 서면과 남면은 일조시간이 길어 상대 적으로 수분값이 낮고 지의류의 분포밀도도 높지 않 다. 이에 반해 동면과 북면은 태양광선이 도달하기 어 렵고 일조시간이 짧아 수분값이 상대적으로 높으며 전체적으로 지의류의 분포가 높아 바위 전체가 흑갈 색과 녹색으로 변색된 것처럼 보인다.
동면은 수분분포가 높은 부분에 지의류가 나타나 지만, 수분이 적은 상부에도 지의류가 넓게 분포한
다. 수분분포값이 가장 건조한 시기에 측정된 것을 감 안하면, 비가 내리는 시기에는 수분함유량이 높으므 로 상부에 지의류가 서식할 수 있을 것이다. 북면은 상부와 중간 부분에 지의류가 넓게 분포한다. 지의류 는 대체로 수분값이 높은 동면, 북면, 남면, 서면 순 으로 높은 밀도로 분포하고 있다. 서면에서는 본존불 의 오른쪽 가장자리에 지의류가 집중되어 있다. 본존 불이 돌출하여 조성되었으므로 오른쪽은 하루 가운 데 대부분 음지여서 지의류 서식에 유리한 공간이 된 다. 남면은 흑갈색 고착지의류가 양각인 조각에는 거 의 서식하지 않고, 서쪽에 조각이 파손되어 제거된 부 분에도 거의 없다.
6. 결론
경주시 소금강산의 남서사면에 위치한 굴불사지석 불상은 보물 제121호로 지정되어 있다. 따라서 석조 문화재를 훼손하지 않는 비파괴적 측정기법으로 수 분값을 측정하여 풍화정도 및 암석학적 특성을 파악 하였다. 특히 수분값은 암석의 풍화작용을 유발하는 여러 요인들 가운데 중요한 요소이며, 풍화정도를 알 수 있는 지시자로 매우 유용하다.
굴불사지석불상은 산지에서 떨어져 독립된 바위 네 면에 각 각 불상이 조각되어 있으므로, 각 방향에 따라 환경이 달라 풍화정도와 지의류 분포에서 차이 가 있다. 굴불사지석불상에는 10~65°로 남쪽에서 북 쪽 방향으로 경사지며 낮아지는 사선방향의 절리들 이 발달해 있다. 석불상에 분포하는 이러한 절리를 따 라 바위에 수분이 침투하여, 이동하면서 동면과 북면 에서 연속적인 수분 패턴이 확인되었다. 또한 바위의 절리면을 보수한 부분에서 수분값이 높게 측정되었 고, 강화제로 충진 보강하더라도 수분이 여전히 침투 하고 있었다.
굴불사지석불상에서 측정한 바위의 함수율은 동면 0.5~0.7%, 서면 0.2~0.35%, 남면 0.3~0.5%, 북면 0.5~0.65%으로, 석불상의 네 면 중 동면의 수분값이 가장 높고 서면이 가장 낮다. 각 방향에 따른 수분값
의 차이는 배후산지인 소금강산에서 남쪽으로 연결 되는 분수계의 서사면을 향하고 있는 동면과 연중 태 양복사가 도달하지 않는 북면에 비해 하곡 방향으로 열려있는 서면과 남면에서 일조시간이 길어 증발량 이 높았기 때문이다. 이와 같이 사면방향과 관련하여 수분값의 차이가 나타내고, 이로 인해 각 방향에 따라 지의류 분포에 차이가 발생하였다. 동면과 북면은 전 체적으로 흑갈색과 녹색의 지의류가 높은 밀도로 분 포하였으나 서면과 남면은 거의 없다.
굴불사지 석불상의 수분분포는 태양복사량에 의해 결정되며, 이것은 이 지역의 지형과 식생 분포 그리고 석불상이 조각된 면의 방향이 영향을 미친다. 또한 이 석불상의 각 면 내의 수분분포 특성은 절리의 분포밀 도보다 절리의 방향성과 밀접하게 관련되며, 수분값 이 높은 곳에서 지의류의 분포 밀도가 높았다.
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ac.kr, phone: +82-53-950-5230, fax: +82-053-950-6227)
최초투고일 2012. 12. 6 수정일 2012. 12. 18 최종접수일 2012. 12. 22
