Studies on Damage Characteristics of Gyeongju Bunhwangsa Stone Brick Pagoda

한국광물학회지 제 31 권 제 3 호 (2018년 9월) ISSN 1225-309X(Print) ISSN 2288-7172(Online) J. Miner. Soc. Korea, 31(3), 149-159 (September, 2018) http://dx.doi.org/10.9727/jmsk.2018.31.3.149

경주 분황사 모전석탑의 손상 특성 연구

Studies on Damage Characteristics of Gyeongju Bunhwangsa Stone Brick Pagoda

도진영(Jin Young Do)¹⋅김정진(Jeong Jin Kim)^2,*

1경주대학교 고고인류미술사학과

(Department of Archaeology, Anthropology and Art History, Gyeongju University, Gyeongju 38065, Korea)

2안동대학교 지구환경과학과

(Department of Earth and Environmental Sciences, Andong National University, Andong 36729, Korea)

요약 : 안산암을 벽돌 모양으로 다듬어 쌓아 올린 경주 분황사 모전석탑은 현재 남아있는 가장 오래된 신라시대 석탑이다. 석탑에서 나타나는 손상양상은 백색피각, 흑색피각, 변색, 토양흡착 등의 오염물, 생물서식, 보수물질 등이다. 구조적 요인에 의한 손상양상으로 배부름 현상이 나타난다. X-선 회절분 석 결과에 의하면 백색피각의 주 구성광물은 방해석(CaCO3)과 서모나트라이트(Na2CO3⋅H2O)로 자연 상태에서 쉽게 나타나는 증발잔류광물이다. 석탑에 나타나는 손상양상은 각 부위별로 상당히 다르다.

생물서식은 기단, 사자상, 1층과 2층의 옥개석에서, 보수물질은 기단에서 확인된다. 배부름 현상은 1층 탑신에서 나타난다. 전체적인 손상 유형별 점유율은 생물서식, 오염물, 보수물질이며 그외 배부름 현 상, 박리 순으로 높게 나타났다. 가장 높은 점유율을 보인 개별 손상양상은 흑색미생물(39.3%)이며, 다음은 지의류(17.9%), 변색(8.0%), 백색피각(5.5%), 시멘트 모르타르(5.1%), 배부름 현상(3.9%), 박리 (3.1%) 순으로 나타났다.

주요어 : 모전석탑, 손상양상, 생물서식, 오염물, 풍화, 보수물질

ABSTRACT : The Gyeongju Bunhwangsa Stone Brick Pagoda, which was built with bricks of andesite,

Occupancy rates by damage type were higher in the order of microorganisms, pollutants, repair material, bulging phenomenon, and peeling. The highest percentage of individual damage patterns were black microorganisms (39.3%), followed by lichen (17.9%), discoloration (8.0%), white crust (5.5%), cement mortar (5.1%) and peeling (3.1%).

Key words : Stone Brick Pagoda, damage pattern, microorganisms, pollutants, weathering, repair material

*Corresponding author: +82-54-820-5038, E-mail: [email protected]

서 언

분황사는 경상북도 경주시 분황로 94-11(구황동) 에 위치하고 있으며, 좌표상으로 E129°14’20”, N35°50’20”지점에 해당한다. 안산암을 벽돌 모양 으로 다듬어 쌓아올린 경주 분황사 모전석탑은 현 재 남아있는 가장 오래된 신라시대 탑으로 경주시 구황동의 분황사 경내에 위치하고 있으며, 탑이 세 워진 것은 분황사 창건과 같은 신라 선덕여왕 3년 (634)으로 보고 있다. 3층으로 되어있는 지금의 모 습은 1915년 일본인에 의해 수리된 것으로 알려져 있으나 조선고적도보와 유리원판 사진에 의하면 수리 전에도 3층의 모습으로 확인되고 있는 것으 로 보아 원래의 규모는 정확히 알 수 없다. 기단부 위는 일제 강점기 해체 복원 당시 시멘트 모타르와 자연석을 이용해 제작되었다. 탑신부는 안산암, 1층 탑신받침은 화강암으로 구성되어 있기 때문에 석 조문화재에서 서로 다른 암석으로 이루어져 있는 경우에 나타나는 훼손 특성이 잘 나타나고 있다 (Do, 2005). 일반적으로 석조문화재의 표면에서 나 타나는 풍화특성은 구성하는 암석의 종류에 따라 다양하며, 동일한 종류의 암석일지라도 외부 환경 조건에 따라 서로 다른 물리화학적 및 생물학적 풍 화특성을 나타낸다(Fidler, 2002).

국내에서 석탑에 대한 구성 암석의 특성과 풍화 와 관련된 연구는 다양하게 연구가 진행되어 오고 있다(Jwa et al., 2008; Lee et al., 2008; Lee et al., 2007; Kim et al., 2005). 이들 연구에서는 주 로 석탑에 대한 암석학적 특성과 풍화훼손도 진단 및 보존처리에 관하여 다루고 있다. 또한 석탑의 파손이나 결실된 부분을 신석으로 교체하기 위하 여 석재의 원산지와 공급지에 대한 연구가 술정리 동삼층석탑, 감은사지삼층석탑, 성주사지오층석탑, 미륵사지석탑 등을 대상으로 진행되었다(Kim and Jwa, 2010; Lee and Lee, 2009; Jwa et al., 2006;

Yang et al., 2006). 그 외 석탑의 표면균열이나 지 반특성을 위한 물리탐사, 구조 안전진단 등에 대한 연구가 진행되었다(Jwa et al., 2008, Suh et al., 2003, Lee and Suh, 2002).

본 연구에서는 국보 제30호인 분황사 모전석탑 에 대한 현장 조사를 통하여 석탑에 발생된 손상 특성을 파악하고 향후 복원이나 정비 시 필요한 기 초 자료를 제시하고자 한다.

연구 방법

경주 분황사 모전석탑의 손상양상을 파악하기 위하여 현장조사를 실시하였다. 조사를 통해 확인 된 사항은 기하학적ㆍ현상학적 형태를 기준으로 성질이 비슷한 유형끼리 분류하였다. 백색피각, 흑 색피각, 변색, 토양흡착은 오염물로 구분하였으며 미생물, 지의류, 이끼류, 초본식물 등은 생물서식으 로 기 보수 시 사용된 시멘트 모르타르, 합성수지, 신석은 보수물질로 구분하였다. 배부름 현상은 구 조상의 문제로 인해 발생한 것으로 판단되어 구조 적 요인으로 분류하였다. 현황조사는 현장에서 육 안관찰로 진행하였으며, 조사사항은 도면에 수기로 기재하고 특징을 기술하였다. 현장조사 후 실내에 서 손상유형에 따라 AUTO CAD 프로그램을 이용 하여 전산화 작업을 실시하였다. 시료 채취가 가능 한 백색피각 물질에 대해서는 그 구성성분을 알아 보기 위하여 Rigaku사의 Ultima IV를 이용하여 5°

to 60° (2θ), 1 °/min 조건으로 X-선회절분석을 수행하였다.

본 연구에서는 부재의 내부 조사가 불가능하고 접근에 어려움이 있어 표면에 드러난 양상만 조사 하여 입면도에 표시하였다. 따라서 조사결과는 표 면적만을 고려하여 표시한 후 계산하였다.

결과 및 고찰 손상양상

오염물

오염물은 석재 이외의 물질이 화학적, 물리적 작 용에 의해 다른 물질이 부착되거나 광물이 변화하 는 손상양상을 뜻한다. 본 조사에서는 백색피각, 흑색피각, 변색, 흡착된 토양 등이 확인되었다.

경주 분황사 모전석탑에서 나타나는 백색피각은 북면의 탑신 1충 상부에 가장 많이 나타나며 북면, 남면, 동면, 서면 탑신의 2층과 3층에 일부 나타나 고 있다(Fig. 1A). 백색피각은 표면에 백색물질이 피복되어 나타나는 현상으로 주로 강회, 시멘트 모 르타르 등 석회성분이 함유된 보수물질을 사용한 부위에서 발생하며, 일반적으로 백화현상으로 알려 져 있다. 경주 분황사 모전석탑에 형성된 백색피각 은 정확한 발생 시기는 알 수 없으나 1915년에 실 시된 해체⋅복원공사 이후 촬영된 것으로 추정되 는 조선총독부박물관 유리건판사진에서 백색피각

경주 분황사 모전석탑의 손상 특성 연구

으로 추정되는 물질이 확인되어 장기간에 걸쳐 형 성되었을 가능성이 높다. 백색피각은 석조문화재의 부재를 풍화시킬 뿐만 아니라 미관상 문제를 발생 하는 요인으로 인식되어 백색피각을 형성시키는 수용성 염에 대한 연구가 진행되어 왔다(Do, 2003;

Do and Lim, 2008; Lim and Do, 2009). 기존에 진행된 연구를 종합하면 백색피각은 방해석으로 추정되며, 피각과 백색 줄눈 모르타르의 주 이온성 분이 Na⁺, NO3-, SO42-으로 두 물질이 유사한 것으 로 분석되어 백색피각은 백색줄눈 모르타르에서 기인한 것으로 판단된다. 경주 분황사 모전석탑은 2010년 보존처리공사 당시 세척을 통해 백색피각 이 제거되었지만 본 조사에서 북면에 종유석 형태 와 부재표면에 얇게 결정이 형성된 백색피각이 확 인되어 보존처리 이후에도 지속적으로 형성된 것 으로 추정된다. 모전석탑에서 나타나는 흑색피각 주로 기단부에 나타나며(Fig. 1B), 먼지, 대기오염 물, 수용성 염 등이 혼합하여 표면에 피복되어서 나타나는 형태로 주로 다양한 형태의 오염물이 혼

합되어 어두운색을 띠고 있다.

변색은 남면, 북면, 서면의 석탑 기단부에서 동 면 보다 더 많이 나타나며, 1층 탑신의 인왕상과 기단의 자연석 등 주로 화강암에서 조사되었다 (Fig. 1C). 변색은 암석 내 광물이 산화작용에 의 해 생성된 것으로 주로 영향을 미치는 화학 성분은 Mg, Mn, Fe 등으로 흑색, 갈색, 황색 등으로 발색 된다. 토양 흡착은 부재표면에 토양이 쌓이는 현상 으로 지면의 토양이나 적심이 유출되어 발생한다.

본 조사에서는 적심이 유출된 흔적은 없었으며, 지 면과 가장 근접한 기단 하부에서 발생하여(Fig.

1D) 지면의 토양이 흡착된 것으로 판단된다. 즉 비 가 내릴 때 지면의 토양이 혼합된 빗물이 튀면서 토양은 표면에 잔류하고 빗물을 흘러내려가면서 발생하는 것으로 보인다.

생물서식

분황사 모전석탑에서 관찰되는 생물의 종류는 지의류, 녹조류와 선태류 등의 미생물 및 초본식물

Fig. 1. Distribution of pollutants in stone brick pagoda (A: white crust, B: black crust, C: discoloration, D:

soil adsorption).

등이며 주로 기단, 사자상, 탑신, 옥개석 등 탑의 모든 부분에 서식하고 있다.

미생물은 현미경하에서 관찰이 가능한 몇 µm 단위 크기의 매우 작은 생물들을 지칭하는 말로 조 류, 세균, 균류, 바이러스 등이 이에 속한다. 야외 에서 관리되는 석조문화재에서는 녹조류, 시아노세 균, 진균류, 방선균 등 다양한 종류의 미생물이 관 찰되고 있다(Yun et al., 2007). 특히 습도가 높은 부위나 비교적 강우의 증발 속도가 느린 부위에서 집중적으로 확인된다. 본 조사에서는 정확한 동정 을 하지 않아 종 분류는 하지 않았으며, 주로 조류 의 한 종류인 흑색의 미생물이 기단, 사자상, 1층 과 2층 옥개석 부분에 밀집되어 나타난다(Fig. 2A).

대기오염 지표식물인 지의류는 이산화황이나 불소 등에 민감하여 대기가 오염되지 않은 지역의 야외 에 위치한 석조문화재에서 흔히 볼 수 있다. 암석 에 서식하는 지의류는 생장에 필요한 양분은 광합 성을 하거나 지의산 분비로 광물을 분해시켜 흡수 하기 때문에 풍화의 직접적인 원인으로 알려져 있

다. 뿐만 아니라 광물 사이에 뻗어 있는 가근은 물 리적인 힘으로 암석을 풍화시키기도 한다. 지의류 는 모전석탑 4면의 모서리에 위치한 사자상과 기 단 부위에 광범위하게 분포하고 있다(Fig. 2B).

선태류는 그늘지고 습한 땅에서 주로 볼 수 있 으나 요철이 많은 바위 표면, 썩은 나무, 나무줄기 등에도 서식이 가능하다. 모전석탑에서는 주로 기 단부와 옥개석 낙수면에서 확인되며, 상대적으로 햇볕이 드는 시간이 짧은 북면과 서면을 중심으로 서식한다(Fig. 2C). 초본식물은 목부가 발달하지 않은 초질 또는 다육질의 줄기를 가지는 식물로, 대부분 1년 이내에 고사하는 식물체이다. 야외에 위치한 석탑은 주변에 자생하는 식생들이 유입되 는 경우가 많으며, 지면과 가깝고 적심이 노출되어 뿌리를 내릴 수 있는 토양이 있는 기단부의 이음부 에서 주로 발견된다. 모전석탑에서는 비교적 기단 부가 높고, 사찰의 지속적인 관리로 인해 초본식물 은 옥개석에서만 일부 확인된다(Fig 2D).

Fig. 2. Distribution of microorganisms in stone brick pagoda (A: black microorganisms, B: lichen, C:

bryophyte, D: herbaceous plants).

경주 분황사 모전석탑의 손상 특성 연구

보수물질

경주 분황사 모전석탑에서 현재 관찰되는 보수 물질의 대부분이 사용된 시기는 1915년으로 추정 되며, 해체⋅복원공사 당시 설계도면으로 여겨지는 도면에는 시멘트 모르타르를 이용하여 기단부와 탑신의 적심을 조성한 것으로 기록되어 있다.

1915-1916년에 진행된 해체⋅복원 후 촬영한 것으 로 추정되는 조선총독부박물관 유리건판사진에는 시멘트 모르타르를 석탑 표면에 사용한 흔적이 없 어 적심재로만 활용한 것으로 보인다. 그러나 기단 부 상면 전체에 도포되어 있는 시멘트 모르타르는 (Fig. 3A) 1915년 보수공사 이후 처리한 것으로 추정되나 이후 기단부 보수공사에 대한 기록을 찾 기 어려워 정확한 처리시기를 확인이 불가능하다. 다만 1961년 발간된 󰡔국보도록 제5집 석탑편󰡕에는 기단상부가 시멘트 모르타르로 처리된 것으로 보여 1917년부터 1960년 사이에 시공된 것으로 보인다.

석탑에 사용한 합성수지는 모두 에폭시수지로 2006년, 2010년 보존처리공사에서 사용되었다.

2006년에는 석사자상 보존처리 시 다리를 접합하 기 위해 사용되었으며, 2010년 보존처리공사에서 는 1층 탑신의 인왕상과 감실의 문을 중심으로 발 생한 균열 충전에 사용되었다(Fig 3B). 신석은

1915년 유실된 감실의 문을 복원을 위해 사용되었 으며, 2006년 국립경주문화재연구소에서 남동측 사자상과 북동측 사자상의 파손된 다리를 복원하 는 과정에서 이용하였다(Fig. 3C). 암석은 모두 화 강암을 사용하였으며, 2006년 진행된 사자상 복원 시 에폭시수지인 아랄다이트 AW106, 아랄다이트 HV953을 이용하여 원부재와 신석을 접합하였다.

손상현황

기단부

기단부는 1915년 해체⋅복원공사 시 개축된 것 으로 보수 전에는 대부분 유실되어 형태를 확인하 기 불가능한 상태였다. 기단부 보수는 탑신을 중앙 에 두고 그 둘레는 자연석을 이용하여 장방형으로 쌓고, 상부에는 장대석으로 마무리하였으며, 이후 큰 변화 없이 현 상태에 이르고 있다(Fig. 4A, B).

다만, 복원 직후에는 기단부의 상면에 초본식물이 식재되어 있으나, 현재에는 자연석을 깔고 그 사이 를 시멘트 모르타르로 처리하여 차이를 보이고 있 다(Fig. 4C, D). 기단부 보수에 대한 기록이 남아 있지 않아 정확한 보수시기를 파악할 수 없으나 1961년 출간된 󰡔국보도록 제5집 석탑편󰡕에서 기단

Fig. 3. Distribution of repair material in stone brick pagoda (A: cement mortar, B: synthetic resin, C: new

stone).

부의 상면이 시멘트 모르타르로 처리된 사진이 수 록되어 1961년 이전에 보수가 진행된 것으로 추정 된다. 현재 시멘트 모르타르는 내구성 저하로 인하 여 상당부분에서 이격이 발생할 정도로 분리되어 있으며, 이로 인해 발생한 틈에서 초본식물과 선태 류가 서식하고 있다.

기단부 상면과 측면을 비롯한 석사자상에는 표 면 전체에 지의류 등의 미생물이 혼재하여 서식하 고 있으며(Fig. 5A), 북서측 사자상의 얼굴부위는 파손되었다(Fig. 5B). 북동측, 남동측에 위치한 석 사자상의 파손된 다리는 2006년 국립경주문화연구 소에서 화강암으로 복원한 후 에폭시수지로 접합 하였다(Fig. 5C, D).

탑신부

탑신부는 1층 탑신받침, 인왕상, 문짝, 상인방 등 의 감실을 구성하는 부재는 화강암으로 조성된 반 면 탑신과 옥개석은 안산암으로 구성되어 암석의 종류, 부재의 위치 등에 따라 손상양상이 다르게 나타나고 있다. 화강암으로 조성된 1층 탑신받침과 1층 탑신의 감실을 살펴보면, 1층 탑신받침은 측면 일부에 미생물이 서식하고, 박리로 인한 손상이 두 드러지게 나타난다. 특히 남면과 동면의 남측 부재 는 상면에서 박리가 발달하여 표면이 들뜨고 부풀 어 있는 상태로 약한 충격에도 파손될 위험이 있다 (Fig. 6A). 인왕상은 모서리가 마모되어 있으며, 남 면 서측 인왕상의 얼굴이 파손되어 형태를 확인하 기 불가능하다(Fig. 6B). 감실의 문짝은 서면 및 북면의 동측과 그 외 부재들의 표면상태가 다른 것 으로 확인되었다. 또한 1915년 보수공사 전 사진 에는 감실문이 서면과 북면의 동측에만 남아있으 나 공사 후에는 4면에 2짝의 문이 모두 설치되어

있어 당시 보수과정에서 신석으로 복원된 것으로 추정된다.

인왕상과 문짝에는 2010년 보수 시 균열을 충전 하기 위해 사용된 합성수지가 확인되었다. 남면의 상인방, 북면의 동측 인왕상, 서면의 남측 인왕상 등에서 부분적으로 변색이 확인되었다. 감실 내부 를 구성하는 부재에서도 표면에 형성된 백색피각 을 확인할 수 있다(Fig. 6C). 탑신부는 벽돌모양으 로 다듬은 안산암을 쌓아올려 축조한 것으로 부위 별로 손상양상이 다르게 나타나고 있다. 특히 옥개 석 낙수면에는 생물의 서식이 집중되었고, 탑신과 옥개받침은 낙수면과 인접한 부위에서 흑색미생물 이 확인되었지만 오염물이 주로 조사되었다. 탑신 과 옥개받침을 살펴보면, 경주 분황사 모전석탑의 주요 손상원인으로 보고되어 있는 백색피각이 각 층마다 광범위하게 형성되어 있으며, 북면의 1층 및 2층 탑신에는 부재표면을 확인할 수 없을 정도 로 피각이 두껍게 형성되어 있다(Fig. 6D).

1층 옥개받침의 2단 하부 중앙에는 종유석이 형 성되어있으며, 1층 탑신에는 백색 분말형태의 피각 이 줄눈과 모재 표면에 다량으로 생성되어 있다(Fig.

6E, F). 이러한 백색피각은 기 보수 시 줄눈으로 사 용된 모르타르에서 기인된 것으로 추정되며, X-선 회절분석 결과에 의하면 종유석은 방해석(CaCO3), 백색 분말은 서모나트라이트(thermonatrite)로 화학 조성은 Na2CO3⋅H2O로 자연상태에서 쉽게 나타 나는 증발잔류광물이다(Fig. 7). 2010년 보존처리 당시 세척을 통해 제거되었지만 현재 다시 발생해 있어 근본적인 대책마련이 요구된다.

탑신에서는 백색피각과 더불어 균열, 배부름 현 상, 박리 현상이 1층 탑신을 중심으로 두드러지게 발생하고 있다. 1층 탑신의 각 면마다 모서리와 하

Fig. 4. Base of stone brick pagoda (A, B: repair

materials, C, D: soil adsorption).

Fig. 5. Microorganisms and repair materials in lion

statues (A: lichen, B: broken, C, D: epoxy resin).

경주 분황사 모전석탑의 손상 특성 연구

부에 형성된 균열과 감실 주변 부재에서 나타는 배 부름 현상은 구조적 문제로 인해 근대에 발생한 것 으로 추정되어 국립문화재연구소에서 정기적인 모 니터링을 실시하고 있다. 1916년에 발행된 조선고 적도보 3권에 수록된 분황사석탑 사진자료를 참고 로 1915년에 실시한 보수공사 전⋅후 사진을 조사 한 결과, 1층 탑신의 균열은 상당부분 보수 전에 발생했던 것으로 확인되었으며, 서면의 남측 하부 에 형성된 균열은 보수 전에도 동일한 부위에 유사 한 형태를 유지하고 있어 최소 100년 전에 발생된 균열로 추정된다(Fig. 8A, B). 1915년 보수 전 균 열이 보수 후에도 형태를 유지할 수 있었던 이유는 석탑 전체를 해체하고 다시 조립한 것이 아니라 붕 괴된 부위만 다시 쌓고, 형태가 유지된 상대적으로 상태가 양호한 부위는 부분적인 보강만 진행한 뒤 부재를 그대로 사용했기 때문으로 보인다. 이는 1915년 보수 전⋅후 사진과 현재 상태를 비교함으 로써 확인할 수 있다(Fig. 8C, D).

균열과 함께 구조적 변형이 발생하여 근대에 발 생했을 것으로 추정되는 배부름 현상 역시 보수 전 에 발생했을 가능성을 배제할 수 없다. 배부름 현 상은 남면의 서측 상⋅하부, 북면의 서측 상부, 서 면의 감실 인방 주변, 동면의 19단-27단 전체에서 확인되었다(Fig. 9). 이 부위는 1915년 보수공사 시 부재를 그대로 사용했던 것으로 추정되는 부위 로 대부분 일치한다. 특히 북면은 해체하지 않은

것으로 추정되는 서쪽부분에 배부름 현상이 발생 한 반면 붕괴되어 새로운 부재로 다시 쌓았던 동쪽 부분의 상태는 매우 양호하다.

배부름 현상이 보수 이후 구조적인 문제로 발생 하였을 경우 북면과 인접한 면과 연관성이 있어야 한다. 그러나 북면의 경우 배부름 현상이 발생한 서측과 인접한 서면의 북측에서는 배부름 현상이 발생하지 않은 반면, 배부름 현상이 발생하지 않은 동측과 이어지는 동면의 북측은 배부름 현상이 나 타나고 있다. 이와 같이 북면에 발생한 배부름 현 상은 인접한 다른 면과의 개연성을 찾기 어려우며, 보수 이후 구조적인 문제로 인해 발생했을 가능성 도 낮아 보인다. 배부름 현상에 대한 원인 규명 시, 보수 이후 발생한 구조적인 문제뿐만 아니라 1915 년 보수공사 시 현 상태와 같이 부재가 밀려나온 상태 그대로 복원했기 때문에 나타나는 현상일 가 능성도 염두에 두어야 할 것으로 생각된다.

낙수면에는 탑신과 옥개받침에서 관찰되는 백색 피각, 균열, 배부름 현상은 나타나지 않지만 흑색 미생물, 지의류, 초본식물 등 생물이 주로 관찰된 다. 특히 북면의 낙수면 대부분에서 흑색미생물이 확인되었으며, 다른 방향에서도 1층 옥개석 낙수면 을 중심으로 흑색미생물이 일부에서 서식하고 있 다. 또한 3층 옥개석 낙수면에서 산발적으로 지의

Fig. 6. Peeling weathering and white crust stone

brick pagoda (A: weathering of surface, B: breakage, C and D: white crust, E: stalactite-CaCO

, F:

Na

CO

⋅ H

O powder).

Fig. 7. XRD patterns of stalactite and white powder

from body of stone brick pagoda.

류가 관찰되며, 1층 옥개석 북면에서는 초본식물이 서식하기도 한다. 대기오염이 심각하지 않은 경주

지역의 석탑에 낙수면과 기단부를 중심으로 표면 전체에 지의류가 서식하는 경우가 많은데 비해 모 전석탑에서는 지의류의 분포율은 2015년 보존처리 당시 세척으로 대부분 제거하였기 때문에 현저히 낮게 나타났다.

상륜부

상륜부는 현재 앙화만 남아 있는 상태로 일제강 점기 당시 복원되어 현재에 이르고 있다. 앙화의 상면에는 지의류가 서식하고 있으며, 측면의 상부에 서도 일부 확인된다. 각 모서리가 마모되어 있으나 전체적인 형태와 문양은 구분이 가능하다(Fig. 10).

상면 중앙에는 찰주공으로 추정되는 구멍을 보수 물질로 메운 흔적이 관찰된다.

손상유형별 분포율

현장 조사를 통해 도면에 기록한 손상양상은 손

Fig. 8. Creak and broken part of stone brick pagoda

of past (A, C, 1915) and present (B, D, 2016).

South side East side

North side West side

Fig. 9. Bulging phenomenon in first story body of stone brick pagoda.

경주 분황사 모전석탑의 손상 특성 연구

상의 분포 특징, 점유율 등이며, 이들을 분석하기 위하여 전산작업을 진행하였다. 모전석탑 부재의 내부 조사가 불가능하고 접근에 어려움이 있어 표 면에 드러난 양상만 조사하여 입면도에 표시하였 다. 따라서 조사결과는 표면적만을 고려하여 표시 한 후 계산하였으므로 산출된 수치가 정확한 손상 도를 의미하지는 않는다. 균열은 면적 산출이 불가 능하여 합계로 산출하였으며, 이외 손상양상은 면 적을 산출하여 점유율을 환산하였다. 손상양상에 따른 각 면의 점유율은 Table 1과 같다. 전체적인 손상유형별 점유율은 생물서식, 오염물, 보수물질,

배부름 현상, 박리 순으로 높게 나타났다.

오염물 중 가장 높은 분포율을 보인 손상양상은 변색으로 전체 표면적의 약 8.0%를 차지하고 있다.

대부분 기단부와 인왕상 등 화강암으로 조성된 부 재에서 확인되었다. 백색피각의 전체 점유율은 5.5%이며, 4면 전체에 분포한다. 특히 북면의 분포 율이 14.9%로 남면(2.8%), 동면(2.6%), 서면(1.6%) 과 비교하였을 때 확연한 차이를 보이고 있다. 또 한 북면에 발생한 백색피각 중 약 80% (백색피각 전체의 약 55%)가 1층 탑신과 옥개받침에 분포하 고 있다. 흑회색피각과 토양흡착은 모두 기단부에 서 확인되었으며, 각각 1.8%, 1.1%의 분포율을 보 이고 있다. 변색은 광물이 산화되어 나타나는 현상 으로 시각적으로 이질감을 주지만 2차 풍화를 유 발하거나, 구조적인 문제를 야기하지 않고, 제거 시 부재를 손상시켜야 하므로 보존처리 대상에 제 외되고 있다. 그러나 백색피각의 경우 기 보수 시 사용된 보수물질에 의한 것으로 알려져 있고, 형성 속도도 상대적으로 빨라 주요 보존처리가 필요한 손상양상 중 하나이다.

생물서식뿐만 아니라 개별 손상양상 중에서도 가장 높은 분포율을 보인 흑색미생물은 옥개석 낙 수면과 기단 등 주로 수평부재에 주로 서식하고 있 다. 특히 북면의 분포율이 57.8%으로 가장 높으며, 북면 이외 면의 분포율은 30-35%를 보여 확인한

Fig. 10. Top of stone brick pagoda.

damage type East West South North Rates

Surface broken

Cracks (each) 153 364 135 125 777

Peeling 2.5 2.9 3.3 0.7 2.3

Breakage 1.0 1.6 1.1 0.6 1.1

Pollutants

White crust 2.6 1.6 2.8 14.9 5.5

Black crust 0.7 2.4 3.1 1.2 1.8

Discoloration 3.0 8.8 13.1 7.1 8.0

soil adsorption 1.3 1.9 0.5 0.7 1.1

Biological habitats

Black microorganisms 30.0 35.1 34.3 57.8 39.3

Moss 0.3 0.9 0.2 1.3 0.7

Lichen 17.2 20.9 20.6 13.0 17.9

Herbage 0.0 0.1 0.0 0.2 0.1

Repair materials

Cement 5.0 5.5 5.1 4.8 5.1

Stone 2.3 0.0 1.9 1.2 1.4

Resins 0.02 0.04 0.04 0.02 3.0

Bulging phenomenon 8.5 1.8 1.4 3.9 3.9

Table 1. Occupancy rates by damage type in the stone brick pagoda (units: %)

차이를 보이고 있다. 이와 같은 분포양상은 야외에 서 관리되고 있는 석탑에서 주로 나타나는 양상으 로 일반적으로 생물서식이 유리한 조건으로 알려 져 있다. 즉, 낙수면과 기단의 상면 등 수평부재는 강우와 직접 접촉이 가능하고, 북면은 햇빛이 가장 짧게 드는 부위이기 때문에 비교적 수분확보가 유 리한 조건으로 다른 부위보다 미생물이 서식하기 더 유리한 환경일 것으로 판단된다. 지의류는 기단 을 중심으로 분포하며, 낙수면에서도 부분적으로 자생하는 것이 확인되어 부재별 서식양상은 흑색미 생물과 비슷하다. 그러나 서면의 점유율은 20.9%, 남면은 20.6%, 동면은 17.2%인데 반해 상대적으 로 북면의 점유율이 13.0%로 가장 낮은 것으로 나 타났다. 다른 면에 비해 북면 기단부에 서식하는 지 의류가 상대적으로 적었기 때문에 나타난 결과로 보이며, 탑신부에 서식하는 지의류는 북면이 가장 넓은 분포율을 보였다. 이끼류와 초본식물의 점유율 은 각각 0.7%, 0.1%로 극히 일부에만 나타났으며, 북면과 서면의 분포율이 상대적으로 높게 나타나 다른 생물의 분포 양상과 일치한 것으로 나타났다.

보수물질 중 가장 높은 분포율을 보인 양상은 기단 상면 전체에 도포되어 있는 시멘트 모르타르 로 전체 표면적의 5.1%를 차지한다. 합성수지는 인왕상, 감실의 문 등 화강암으로 조성된 감실에서 확인되었으며, 점유율은 0.03%로 가장 낮은 분포 율이 산출되었다. 신석의 분포율은 1.4%로 감실의 문과 사자상의 다리를 복원할 때 사용되었다. 4면 중 두 쌍의 감실문과 두 사자상을 모두 복원한 동 면의 분포율이 2.3%로 가장 높았다.

그 외 배부름 현상의 점유율은 전체 표면적의 3.9%로 1층 탑신에서 확인되었다. 감실 위의 9단 (19단-27단) 전체에서 배부름 현상이 발생한 동면 의 분포율이 8.5%로 가장 높은 것으로 확인되었 다. 그 외면은 1.4-3.9%의 점유율을 보이고 있다.

가장 낮은 점유율을 보인 박리는 전체 표면적의 3.4%에 해당하며, 박리가 2.3%, 파손이 1.1%의 점 유율을 보이고 있다. 박리와 파손은 대부분 화강암 으로 조성된 감실과 기단을 중심으로 발생하고 있 으며, 남면에서 발생한 박리의 점유율은 3.39%이 다. 균열은 총 777개 조사되었는데 서면에서 발생 한 균열이 전체 균열의 47%를 차지하고 있으며, 동면은 20%, 남면은 17%, 북면 16%로 비슷한 분 포율을 보이고 있다. 균열은 탑신부에서 확인되었 으며, 대부분 1층 탑신에 집중되어 있다.

결 론

경주 분황사 모전석탑에서 나타나는 물리적 손 상양상은 균열, 박리, 파손, 백색피각, 흑색피각, 변 색, 토양 흡착 등이고, 지의류와 선태류 등의 미생 물과, 초본식물 등의 생물서식 및 보수를 위해 사 용한 시멘트, 신석, 합성수지 등이며 구조적 요인 으로 배부름 현상이 나타나고 있다.

경주 분황사 모전석탑은 2010년 보존처리공사 시 백색피각 제거에 중점을 두었으나 본 연구에서 종유석 형태와 부재표면에 결정이 형성된 백색피 각이 확인되어 보존처리 이후에도 지속적으로 형 성된 것으로 추정된다. 이는 보존처리공사 시 백색 피각 생성 억제를 위한 공정은 진행되지 않았던 것 으로 판단된다. 향후 경주 분황사 모전석탑을 복원 혹은 정비 시 백색피각 생성 억제를 위한 공정이 반드시 필요하다. 탑신에 발생한 배부름 현상은 해 체복원하지 않은 부분에서 주로 발생하며 인접한 다른 면과의 연속성이 없기 때문에 보수 이후 구조 적인 문제로 인해 발생했을 가능성은 낮다고 생각 된다. 그러나 향후 배부름 현상에 대한 원인 규명 시, 보수 이후 발생한 구조적인 문제뿐만 아니라 보수공사 시 부재가 밀려나온 상태로 복원했을 가 능성도 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다.

사 사

이 논문은 안동대학교 기본연구지원사업에 의하여 연 구되었으며 이에 감사드립니다.

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Received August 30, 2018, Revised Septebmer 27, 2018, Accepted September 29, 2018, Associate Editor: Min Su Han