지질공학│응용지질학
322 2011 추계지질과학연합학술발표회 초록집
황룡사지 석재유구 구성부재의 원산지해석과 비파괴 손상도 정밀진단
전유근
1.*․유지현
1․강명규
1․김영택
2․이찬희
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공주대학교 문화재보존과학과, [email protected]
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(재)한국문화재보존연구원
이 연구에서는 황룡사지 석재유구 구성부재의 재질특성을 밝히고, 축조에 사용된 석재의 공 급지를 해석하여 보존처리 및 대체석을 확보하기 위한 과학적 근거자료를 제시하였다. 또한 손상유형별 비파괴 정밀진단을 통해 훼손상태에 대한 기초자료를 확보하여 황룡사지 석재유 구의 안정적인 보존을 위한 과학적 방안을 검토하였다.
황룡사지 건물지 초석에 사용된 암석은 알칼리화강암, 미문상화강암, 반화강암, 흑운모화강 암, 섬록암, 홍장석화강암으로 총 6개의 암종으로 분류되었으며, 이중 알칼리화강암(88.3%)과 미문상화강암(8.9%)이 주로 이용된 것으로 확인되었다. 이 암석들의 원산지를 탐색한 결과, 경주 남산일대에 분포하는 화강암을 주로 사용한 것으로 밝혀졌다.
황룡사지 초석의 손상도를 알아보기 위해 훼손지도작성, 적외선 열화상분석, P-XRF 분석, 초음파탐사 등 다양한 비파괴 분석방법을 동원하여 정량적으로 손상도를 평가하였다. 황룡사 지 초석에 발생한 탈락의 발생정도를 살펴보면, 탈락발생율이 0~10%를 보인 석재는 건물지 초석 664개(85.3%), 남측 적재석 477개(91.7%)로 가장 높은 빈도수를 나타냈으며 탈락발생 율이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
또한 균열지수(CI)를 산출한 결과, 균열지수가 1.0 이상인 석재는 건물지 초석 293개 (37.7%), 남측 적재석 45개(8.6%)로 건물지에 있는 석재가 균열에 의한 훼손이 더 큰 것으로 나타났다. 이는 건물지 초석의 경우 상부 구조물 하중에 의해 석재의 피로도가 높아져 균열이 상대적으로 많이 발생한 것으로 판단된다. 또한 자연재해 및 전쟁 등으로 인하여 발생한 화재 에 따른 열충격에 의해 균열이 발생하였을 가능성도 있다.
초석의 표면에는 드러나지 않지만 내부에 발생하고 있는 박리의 발생정도를 파악하기 위해 적외선열화상분석을 실시한 결과, 박리발생율이 50% 이상인 부재는 총 27개(3.5%)로 확인되 었다. 또한 P-XRF를 활용하여 초석 표면에 발생한 적색 및 흑색오염물을 분석한 결과, 신선한 암석에 비해 Fe, Ca, S의 함량이 높게 나타났다. 따라서 철산화물과 석고와 같은 염들이 초석 의 표면을 변색시키는 것으로 확인되었다.
이와 같은 손상도를 보이는 초석의 물성을 파악하기 위해 초음파탐사를 실시하여 석재의 풍 화등급을 산출한 결과, 1등급에 해당하는 부재는 13개(1.7%), 2등급은 190개(24.4%), 3등급 은 254개(32.6%), 4등급은 204개(26.3%), 5등급은 117개(15.0%)로 나타났다. 이 중에서 4등 급과 5등급에 해당하는 석재는 대부분 회랑지에 집중되어 있는 것으로 나타났다.
이러한 결과는 황룡사지 석재유구의 안정적이고 장기적인 보존관리를 위해 중요한 자료가 될 것이며, 나아가 석조문화재의 과학적 보존처리시스템 확립을 위한 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.
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