한양도성 석재공급지 추정을 위한 고문헌 분석 및 암석학적 데이터베이스 구축
조영훈·이찬희*
공주대학교 문화재보존과학과
Analysis of Ancient Document and Establishment of Petrological Database for Presumption of Stone Source Area of the Seoul City Wall, Korea
Young Hoon Jo and Chan Hee Lee*
Department of Cultural Heritage Conservation Science, Kongju National University, Gongju, 314-701, Korea
요 약: 이 연구에서는 한양도성 석재공급지 추정을 위해 고문헌을 분석하고 산지탐색 지점에 대한 광역조 사를 수행하여 암석학적 기초 데이터베이스를 구축하였다. 고문헌 분석 결과를 종합하면 성돌은 조선 초기에 주로 도성과 인접한 석산에서 조달된 반면 후기로 갈수록 도성 외부의 고정 채석장으로부터 공급되었다. 따 라서 고문헌에 기록된 채석 산지를 중심으로 암석학적 조사를 수행한 결과, 산지탐색 전역에 걸쳐 담홍색화 강암과 우백질화강암이 분포하였으며, 이들 화강암류는 광물조성 및 지구화학적 거동특성이 거의 유사하였다.
그러나 담홍색화강암은 남산 북사면에서 불암산의 북동방향으로 갈수록 대자율 값이 증가하는 자철석 계열을 보였으며, 우백질화강암은 용마산을 시작으로 남산과 인왕산 등의 편마암 경계부에 주로 나타나고 티탄철석 계열의 낮은 대자율 특성을 가졌다. 이상의 내용을 종합할 때, 한양도성 석재공급지 추정을 위한 중요한 암 석학적 지시자는 색상과 대자율로 판단된다. 이와 함께 채석장의 석재 양, 운반거리 및 기술력 등을 고려하 여 원산지 해석의 신뢰도를 높일 필요가 있다.
핵심어: 한양도성, 고문헌, 석재공급지, 대자율, 데이터베이스
Abstract: This study analyzed ancient documents and established petrological database through extensive field investigation of provenance sites to presume stone source areas of the Seoul City Wall. By summarizing the ancient documents, the rampart stone was mostly supplied from a stony mountain adjacent to the City Wall in the early Joseon period, whereas the stone was provided from fixed quarry outside the City Wall in the late Joseon period. As a result of the petrological investigation based on quarries recorded in the ancient documents, pinkish granite and leucogranite were distributed as a whole, and the granitoid rocks are similar in mineralogical compositions and geochemical behavior characteristics.
However, the pinkish granite with magnetic-series show that the magnetic susceptibility increased from the north slope of Namsan Mountain to Bulamsan Mountain. The leucogranite with ilmenite-series mainly occurred along the boundary between granite and gneiss from Yongmasan Mountain to Inwangsan Mountain. Consequently, the important petrological indicators for presumption of stone source areas are the rock color and the magnetic susceptibility. In addition to the petrological features, the reliability for provenance interpretation should improve considering stone quantities in the quarries, transportation distance and technical skills.
Keywords: Seoul City Wall, Ancient document, Stone source area, Magnetic susceptibility, Database
*Corresponding author Tel: 041-850-8543
E-mail: [email protected]
서 언
서울 한양도성(사적 제10호)은 태조 이성계가 한양 천도를 단행한 후 수도를 지키기 위해 쌓은 조선시대 의 대표적 성곽이다. 이 성곽은 북악산을 주산으로 낙 산, 남산, 인왕산의 자연지형을 그대로 이용하여 약 18 km에 걸쳐 조성되었으며, 태조 때 초축된 이후 세 종, 숙종 및 순조 연간 등에 수축 및 보수가 이루어 졌다. 그러나 일제강점기와 서울의 산업화를 거치면 서 산악 지역을 제외한 도심부 성곽은 상당 부분 훼 철되었다. 다행히 1970년대 이후 성역화사업 및 민족 자긍심 고취를 위해 성곽 복원이 시작되면서 점점 옛 모습을 회복하였고, 이러한 노력으로 유네스코 세계 문화유산 잠정목록에 등재(2012)되는 고무적인 성과 도 거두었다. 이러한 상황에서 중요한 쟁점은 한양도 성 축성암석의 재료학적 진정성 검토와 이를 통한 올 바른 복원이다. 이에 따라 성곽 축조에 사용된 석재 의 재질특성과 원산지를 규명하는 연구의 필요성이 대두되고 있다.
이와 맞물려 2000년대 이후 국내외적으로 석조문 화유산의 올바른 보수와 복원에 대한 관심과 이해가 깊어지면서 산지추정 연구가 활발히 진행되어 왔다 (Lee et al., 2011; Jo et al., 2011; Uchida and Shimoda, 2013; Columbu et al., 2014; Moon et al., 2014). 이들 연구결과는 문화유산의 재질특성 규 명과 보존 및 보수를 위한 석재 선정에 기초자료를 제공하고 있으며, 더 나아가 유산이 제작된 당시의 기술수준, 인근 지역과의 교역관계 및 사회적 변동 여부까지 파악할 수 있는 중요한 자료로 활용되고 있 다. 특히 Jo et al.(2012)은 한양도성의 남쪽 성문인 숭례문을 대상으로 육축 구성석재의 원산지 해석을 연구하여 재질특성을 이해하는데 중요한 결과를 제시 하였다.
그러나 Jo et al.(2012)의 연구는 한양도성의 남대 문인 숭례문 육축의 산지추정에 초점이 맞춰져 있어 위치 및 시대에 따른 성돌 변화가 뚜렷한 한양도성 전 구간에 적용하기에 많은 어려움이 있다. 특히 산 지탐색 범위에 있어 조선 후기에서 말기의 성돌 공급 지로 가장 중요한 노원 일대를 고려하지 않아 시대적 산지 변화를 반영하는데 무리가 있다. 따라서 이 연 구에서는 한양도성의 초축부터 수백 번의 개축 과정 에 사용된 축성암석의 공급지 변화를 추적하기 위해 기록의 나라 조선시대를 대표하는 다양한 고문헌을
검색하여 성돌 관련 산지 데이터베이스를 구축하였다.
또한 추정산지 지점에 대한 광역 전수조사를 실시하 여 도성 일대 서울화강암체의 암석학적 분포 특성을 파악하고 과학적 기초자료를 확보하였다. 이 결과는 향후 한양도성 전 구간의 석재공급지 추정을 위한 기 초 데이터베이스로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
연구방법
한양도성 축성암석의 원산지해석을 위한 연구체계 는 고문헌 분석, 지형 및 지질조사, 산지탐색, 암석학 적 특징 기재, 전암대자율 측정, 대표시료 수습, 광물 학적 및 지구화학적 분석, 동질성 파악, 산지추정을 위한 데이터베이스 구축 순으로 진행하였다(Fig. 1).
먼저 연구에 사용된 고문헌은 조선왕조실록, 승정원 일기, 금위영등록, 금위영도성개축등록이며, 이들 기 록은 국사편찬위원회와 한국학중앙연구원에서 제공하 는 웹서비스를 이용하였다. 지형도는 국토지리정보원 의 영상지도를, 지질도는 서울과 뚝섬 1:50000 지질 도폭을 활용하였다.
산지탐색을 위한 현장조사는 암석의 색상과 광물입 도 등을 기재하고, 지점별로 약 20회 정도 전암대자 율(ZH Instruments, SM30)을 측정하였다. 이와 함께 분석을 위한 대표시료를 수습하고, 편광현미경(Nikon,
Fig. 1. Study stages showing establishment for provenance archive of the Seoul City Wall.
Eclipse E600W)과 X-선 회절분석기(Rigaku D/Max- II B)로 광물학적 특징을 관찰하고 조암광물에 대한 정밀 동정을 수행하였다. 또한 캐나다 ACTLABS가 보유한 유도결합 플라즈마 분광분석기(FUS-ICP, TD- ICP)와 중성자방사화분석기(INAA)를 이용하여 주성 분, 미량 및 희토류 원소의 정량분석을 수행하였다.
조사범위 설정
고문헌 분석
이 연구를 위해 조선시대를 대표하는 고문헌을 검 색하여 석재공급지와 관련된 기록들을 면밀히 분석하 였으며, 총 조사된 기록은 세종 연간부터 철종 연간
까지 약 160여 건에 달한다. 이 중 비교적 많은 기 록들이 존재하는 시기는 숙종 연간 8건, 영조 연간 88건, 정조 연간 32건, 순조 연간 17건 등이다. 이를 통해 성돌 산지와 관련하여 중요한 내용을 시간 순으 로 간략하게 정리하면 다음과 같다(Fig. 2).
먼저 태조 연간에는 성돌 산지에 대한 직접적인 언 급이 없으나, 숙종 30년에 “국초에 축성할 때는 근지 의 돌을 캐어 공역의 비용을 줄였다”라는 기록이 있 고, 세종 2년(1402)에 안암동에서 석공의 채석작업이 있었다는 기록이 존재하는 것으로 보아 한양도성의 초기공사 때는 도성 내외의 석산에서 석재가 조달되 었음을 추정할 수 있다. 그러나 이후 세종 30년 (1448)부터 성종 15년(1463)까지 도성 내외의 산에서
Fig. 2. Image map showing stone quarries for the Seoul City Wall recorded by ancient documents.
채석을 금지해야 한다는 상소가 있는 것으로 볼 때 금산제도를 통해 한시적으로나마 사산의 지맥이 보전 된 것으로 유추할 수 있다. 한편 연산 11년(1505)에 는 남산뿐만 아니라 서로는 사현 일대, 남으로는 남 소문동, 북으로는 인왕산 등지에서 채석이 허가된 기 사가 있다. 이를 통해 조선 초·중기의 석재공급지는 주로 도성 근처 약 5리(약 2 km) 내외로 한정되어 있음을 알 수 있다.
그러나 이러한 원료산지 체계는 조선 후기에 들어 변하게 된다. 숙종 8년(1682) 기사를 보면 남산 일대 한양도성 개축에 노원 돌을 사용했다는 기록이 처음 등장한다. 노원은 경복궁과 직선거리로 약 12 km 떨 어진 지점으로 석재를 운반하기 위해 중랑천을 건너 야하는 등 많은 공역이 소요되는 장소이다. 그럼에도 불구하고 숙종은 선왕 때부터 지속적으로 제기되었던 도성 내외의 채석을 금지하라는 정치적 상황을 받아 들였던 것으로 보인다. 그렇지만 이와 같은 원거리 석재공급은 숙종 30년(1704)에 돌의 운반과정 중 발 생한 많은 사상자로 인해 중단되었다. 이후 영조 22 년(1746)까지 성곽 근처 골짜기, 사동, 모화관, 입암
동, 불천, 구준봉 등 도성과 약 2 km 내외의 인접한 장소들이 주요 석재공급지로 확인되었다.
그러나 영조 23년(1747)에 다시 도성 인근의 채석 을 금지시켰고, 영조 24년(1748)부터 동쪽으로 노원, 북쪽으로 보동동과 사천, 서쪽으로 녹번의 고정채석 장이 운영되었으며, 이후 정조 5년(1781)에는 서쪽으 로 백련봉이 추가되었다. 특히 정조 11년(1787)부터 조선 말기인 순조, 현종, 철종까지의 석재는 도성의 개축 방위에 상관없이 노원에서만 공급되었다. 이를 통해 한양도성 축성 및 개축에 사용된 석재의 공급지 는 크게 5단계의 변화과정을 겪은 것을 알 수 있다 (Fig. 2).
조사지점 선정
한양도성 일대는 선캄브리아기의 호상편마암과 이 를 관입한 중생대 쥐라기의 서울화강암으로 구성되어 있다(Fig. 3a). 이 중 호상편마암은 조립질 반상변정 이 발달하였으며, 석영과 장석으로 이루어진 우백질 부분과 흑운모가 주성분인 우흑질 부분이 교호한다.
또한 서울화강암은 의정부, 동두천, 포천으로 이어지
Fig. 3. Representative field investigation sites around the Seoul City Wall. (A) Geological map (Won et al., 1981;
Hong et al., 1982). (B) Image map showing field survey range (modified after Jo et al.(2012)). Site numbers are the same as those of Table 1.
는 긴 대상 분포를 하고 있으며, 한양도성 일대는 이 큰 화강암체의 남쪽에 해당한다. Hong et al.(1982) 과 Cheong and Chung(2002)은 서울화강암을 우백질 및 담홍색화강암으로 구분하였으며, Kim et al.(1984) 은 홍장석의 이유를 K-풍부 용액의 마그마 교대작용 으로 주장하기도 하였다. 이상의 지질분포를 종합할 때 한양도성 일대의 지질은 크게 호상편마암, 담홍색 화강암 및 우백질화강암으로 구분할 수 있다.
이처럼 서울화강암은 동일암체 내에서도 다양한 암 석학적 특징이 있지만 현재까지 보고된 지질도에는 단일암체로만 표시되어 있고, 분포 범위가 비교적 광 대하여 지질도만으로 성돌의 원산지를 해석하는데 많 은 무리가 따른다. 또한 우리나라는 1960년대 이후 급속한 산업화와 도시개발로 인해 지형의 상당 부분 이 변형되어 있다. 이 때문에 현재의 지형만으로 조 선시대 당시의 지리적 환경을 파악하는데도 어려움이 있다. 따라서 이 연구에서는 지질도를 토대로 고문헌 과 현재의 영상지도를 적극 활용하여 성돌의 산지로 가장 유력한 장소들을 선정하였다. 조사범위는 조선 시대 성저십리 내외 16개 산체로, 최장 한계선은 동 쪽으로 중랑천 넘어 불암산, 서쪽으로 백련산, 남쪽으 로 남산, 북쪽으로 북한산까지 설정하였다(Fig. 3b).
산지탐색 및 암석기재
암석기재적 특징
한양도성 일대의 암석분포 현황은 Jo et al.(2012) 에 의해 이미 38개 지점이 보고된 바 있다. 이 연구 에서는 고문헌 분석을 통해 확인된 조선시대 석재공 급지에 대해 추가 지질조사를 실시하여 총 66지점을 대상으로 암석기재적 특징을 살펴보았다(Table 1). 먼 저 남산의 경우, 북사면은 암맥으로 존재하는 반화강 암을 제외하고 담홍색 및 우백질화강암이 함께 산출 되지만 전반적으로 우백질화강암이 우세한 편이며(Fig.
4a), 남사면은 주로 선캄브리아기의 편마암으로 구성 되어 있다. 낙산은 조사지점 모두 담홍색화강암으로 구성되어 있으며, 부분적으로 담홍색화강암체에 진홍 색화강암이 연하여 소규모로 나타나거나 반화강암이 암맥을 이루고 있다(Fig. 4b).
북악산에서는 진홍색화강암이 혼재되어 있는 대성 사 부근을 제외하고 전체적으로 담홍색화강암이 확인 되었으며(Fig. 4c), 와룡공원길에서만 특이하게 우백 질화강암이 분포한다. 인왕산의 경우 정상(340 m)을
중심으로 홍제동 일대의 넓은 지역은 주로 담홍색화 강암으로 구성되어 있는 반면 남쪽 무악동 방향의 능 선은 우백질화강암이 우점한다(Fig. 4d). 북한산과 개 운산은 담홍색의 알칼리장석이 매우 선명하고(Fig. 4e, 4f), 배봉산은 담홍색화강암이 우점을 보이면서 우백 질 및 진홍색화강암이 공존한다(Fig. 4g).
천장산은 담홍색화강암체에 진홍색화강암이 소규모 로 혼재하며(Fig. 4h), 오패산은 담홍색화강암만이 나 타났다. 한양도성의 서쪽인 백련산과 안산은 남산과 함께 화강암과 편마암의 경계지점으로 담홍색 및 우 백질화강암과 호상편마암이 함께 산출된다(Fig. 4i).
남산 동쪽의 응봉(Fig. 4j)과 산지탐색 지점 중 중랑 천 너머에 있는 아차산과 용마산은 우백질화강암만이 산출되었다. 또한 가장 동북쪽에 위치하는 불암산과 수락산은 담홍색화강암만이 확인되었는데(Fig. 4k, 4l), 이 일대는 한양도성과 비교적 거리가 멀지만 조선 후 기에서 말기의 석재공급지로 가장 많이 언급된 노원 지역이므로 전체 산지탐색 지점에서 가장 중요한 장 소 중에 하나이다.
이상의 내용을 종합하면, 담홍색화강암은 산지탐색 지역에 전체적으로 분포하고 있으며, 낙산을 비롯한 일부 지점은 진홍색화강암이 일부 혼재되어 있다. 특 히 담홍색화강암의 경우, 알칼리장석의 선명도는 한 양도성의 북동쪽에서 높은 반면 남서쪽에서 미약한 특징을 보이고 있다. 또한 우백질화강암은 중랑천 넘 어 용마산과 아차산을 시작으로 응봉, 남산, 안산, 인 왕산 및 백련산에서 주로 산출되며, 이러한 지점은 대부분 편마암과의 경계로 나타난다.
전암대자율 분포
전암대자율은 원래의 암석 분류체계에서 고려되지 않는 지질환경을 반영하기 때문에 동일 암석군의 계 열 분류(Jo et al., 2012), 국내외 석재 유물의 재료 학적 동질성(Capedri and Venturelli, 2003; Jo et al., 2013; Lee et al., 2014; Kim et al., 2015), 석 조건축유산의 산지해석(Park et al., 2015)에 널리 활 용되고 있다. 이 연구에서는 한양도성 산지탐색 지점 들의 자화강도를 분석하여 광물학적으로 구분되지 않 는 분류체계를 설정하고 산지추정의 기초자료를 구축 하가 위해 전암대자율(×10-3 SI unit)을 측정하였다 (Fig. 5). 먼저 남산의 우백질화강암은 0.00~0.11의 매우 낮은 자화강도 범위를 보였고, 담홍색화강암은 0.10~0.58의 비교적 높은 대자율을 나타냈다. 전반적
으로 우백질에서 담홍색으로 갈수록 대자율이 증가하 고 분포범위가 넓어지는 것을 알 수 있다.
담홍색 및 진홍색화강암이 분포하는 낙산 일대는 일부 1.00 이하를 제외하고 최대 6.54까지 높은 대자 율 수치를 기록하였다. 북악산의 담홍색 및 진홍색화 강암은 전체적으로 1.00 이상으로 확인되었으나, 우
백질화강암과 담홍색화강암이 함께 산출되는 BA-7만 0.10 이하의 낮은 자화강도를 가졌다. 인왕산의 경우 홍제동 일대는 1.32~3.77의 자철석 계열을 보인 반면 남쪽 방향인 무악동으로 갈수록 대자율이 감소하여 평균 1.00 이하의 티탄철석 계열을 나타냈다. 특히 이러한 낮은 자화강도의 담홍색화강암은 홍장석의 색 Table 1. Rock types and location information of field investigation sites
Sites Rock GPS Sites Rock GPS
NS
1 L,A 37°33′15″N, 126°59′05″E IN
10 P,L 37°34′41″N, 126°57′36″E 2 L 37°33′18″N, 126°59′17″E 11 L 37°34′41″N, 126°57′32″E 3 L 37°33′25″N, 126°59′30″E 12 L 37°34′38″N, 126°57′54″E 4 L 37°33′15″N, 126°59′38″E 13 L 37°34′16″N, 126°57′55″E 5 P 37°33′12″N, 126°59′40″E
BH
1 P 37°35′46″N, 126°56′28″E 6 L 37°33′22″N, 126°59′58″E 2 P,R 37°35′48″N, 126°57′11″E 7 L 37°33′03″N, 126°59′53″E 3 P 37°36′41″N, 126°59′25″E 8 G 37°33′56″N, 126°59′56″E 4 P 37°37′17″N, 127°00′15″E 9 G 37°32′48″N, 126°59′36″E 5 P 37°37′39″N, 126°59′22″E 10 L 37°33′01″N, 126°59′06″E 6 P 37°37′58″N, 127°00′29″E
NA
1 P,R 37°34′56″N, 127°00′25″E 7 P 37°39′51″N, 127°00′43″E 2 P,R 37°34′48″N, 127°00′27″E
GU
1 P 37°35′36″N, 127°01′33″E 3 P,A 37°34′50″N, 127°00′30″E 2 P 37°35′41″N, 127°01′53″E 4 P,R 37°34′47″N, 127°00′47″E 3 P 37°34′56″N, 127°01′32″E 5 P 37°34′31″N, 127°00′49″E BB 1 P,R.L 37°34′59″N, 127°03′58″E 6 P 37°34′36″N, 127°01′04″E CJ 1 P,R 37°35′57″N, 127°03′11″E
BA
1 P 37°36′05″N, 126°58′50″E OP 1 P 37°37′46″N, 127°02′09″E 2 P 37°35′46″N, 126°58′32″E
BL
1 P,L 37°35′37″N, 126°56′10″E 3 P 37°35′35″N, 126°58′26″E 2 P,L 37°35′26″N, 126°56′16″E 4 P 37°35′31″N, 126°59′19″E 3 P,L 37°34′59″N, 126°56′07″E 5 P,R 37°35′34″N, 126°59′26″E 4 G 37°35′00″N, 126°55′47″E 6 P 37°35′20″N, 126°58′56″E 5 G 37°35′11″N, 126°55′40″E 7 P,L 37°35′21″N, 126°59′21″E AN 1 L,G 37°34′42″N, 126°57′00″E 8 P 37°35′21″N, 126°59′26″E 2 P,G 37°34′29″N, 126°57′05″E
IN
1 P 37°35′38″N, 126°57′11″E EU 1 L 37°32′52″N, 127°01′39″E 2 P 37°35′28″N, 126°57′01″E 2 L 37°32′51″N, 127°01′49″E 3 P 37°35′17″N, 126°57′03″E AC 1 L 37°33′11″N, 127°05′53″E 4 P 37°35′21″N, 126°57′11″E YM 1 L 37°34′21″N, 127°05′29″E 5 P,L 37°35′26″N, 126°57′17″E
SU
1 P 37°40′18″N, 127°04′28″E 6 P 37°35′22″N, 126°57′13″E 2 P 37°40′22″N, 127°04′18″E 7 P 37°35′10″N, 126°57′35″E 3 P 37°40′27″N, 127°03′44″E 8 P 37°34′58″N, 126°57′28″E 4 P 37°40′26″N, 127°03′44″E 9 P 37°34′40″N, 126°57′43″E BU 1 P 37°39′32″N, 127°04′55″E L; Leucogranite, P; Pinkish granite, R; Reddish granite, A; Aplite, NS; Namsan Mountain, NA; Naksan Mountain, BA; Bukaksan Mountain, IN; Inwangsan Mountain, BH; Bukhansan Mountain, GU; Gaeunsan Mountain, BB; Baebongsan Mountain, CJ;
Cheonjangsan Mountain, OP; Opaesan Mountain, BL; Baekryoensan Mountain, AN; Ansan Mountain, EU; Eungbong Peak, AC;
Achasan Mountain, YM; Yongmasan Mountain, SU; Suraksan Mountain, BU; Bulamsan Mountain.
Fig. 4. Photographs showing outcrops of granitic rocks and their petrological features of field investigation sites. (a) Namsan Mountain. (b) Naksan Mountain. (c) Bukaksan Mountain. (d) Inwangsan Mountain. (e) Bukhansan Mountain. (f) Gaeunsan Mountain. (g) Baebongsan Mountain. (h) Cheonjangsan Mountain. (i) Baekryoensan Mountain. (j) Eungbong Peak. (k) Suraksan Mountain. (l) Bulamsan Mountain. Site numbers are the same as those of Table 1.
Fig. 5. Box-whisker graphs showing magnetic susceptibility distributions of field investigation sites. Site names are the same as those of Table 1.
역시 미약한 것으로 볼 때 다른 지역의 담홍색화강암 과 구별되는 특징이라 할 수 있다.
북한산의 담홍색화강암은 BH-3 지점(평균 0.44)을 제외하고 BH-4(평균 3.35)와 BH-5(평균 3.14) 일대 에서 비교적 높은 대자율 수치를 기록하였다. 개운산, 천장산, 오패산의 담홍색 및 진홍색화강암은 1.44~
5.98의 범위로 대자율의 증가 경향이 뚜렷하였고, 배 봉산의 경우 우백질화강암은 평균 0.09를, 담홍색 및 진홍색화강암은 평균 1.67을 보였다. 백련산과 안산 은 암종에 상관없이 모두 0.10 미만의 매우 낮은 자 화강도를 가졌으며 응봉, 아차산 및 용마산의 우백질 화강암은 0.10 미만에 분포하였다. 이에 반해 수락산과 불암산은 각각 평균 4.24(2.14~6.92)와 5.26(3.79~6.86) 으로 전체 산지탐색 지점 중 가장 높은 대자율을 나 타냈다.
한편 주로 암맥으로 존재하는 반화강암은 남산에서 0.00~0.01의 매우 낮은 자화강도를 보인 반면 낙산에 서 0.16~1.51의 비교적 높은 수치로 확인되었다. 이 는 동일한 마그마 기원의 반화강암이라도 생성환경에 따라 대자율 차이가 있음을 의미한다. 또한 남산과
안산의 편마암은 각각 0.03~0.30 및 0.14~0.28의 유 사한 자화강도를 기록하였다. 이상의 산지탐색 지점 암석들의 대자율 특성을 종합하면, 용마산과 아차산 을 시작으로 응봉, 남산, 안산, 백련산의 북서부 방향 은 평균 0.10 미만을 가지는 티탄철석계열의 우백질 및 담홍색화강암이 주로 분포하는 것을 알 수 있다.
반면 자철석계열의 담홍색화강암은 인왕산과 남산을 시작으로 북악산 및 낙산, 개운산, 북한산, 오패산, 수 락산, 불암산의 북동 방향으로 갈수록 대자율 수치가 증가하였다(Fig. 5).
광물학적 및 지구화학적 특성
광물학적 특징
산지탐색 지점을 대표하는 시료를 선택하여 광물학 적 특성을 밝히고자 편광현미경 관찰을 실시하였다.
먼저 남산 화강암은 퍼사이트화가 진행된 알칼리장석 이 두드러지고, 봉합상 조직의 석영과 취편쌍정의 사 장석이 관찰되며, 갈색 간섭색의 흑운모 함량은 높지 않다(Fig. 6a). 낙산 화강암은 중립 내지 조립질의 석
Fig. 6. Polarized microscope images showing representative rock samples of field investigation sites. (a) Leucogranite of Namsan Mountain. (b) Pinkish granite of Naksan Mountain. (c) Pinkish granite of Bukaksan Mountain. (d) Pinkish granite of inwangsan Mountain. (e) Pinkish granite of Gaeunsan Mountain. (f) Pinkish granite of Baekryoen Mountain. (g) Leucogranite of Eungbong Peak. (h) Pinkish granite of Suraksan Mountain. (i) Aplite of Namsan Mountain. (j) Aplite of Naksan Mountain. (k, l) Gneiss of Namsan Mountain. Sample names are the same as those of Table 1.
영과 알칼리장석이 조암광물로 관찰되는 가운데 흑운 모와 사장석, 견운모 등이 부구성광물로 존재한다(Fig.
6b). 북악산 화강암 역시 조립의 석영과 알칼리장석의 퍼사이트 조직이 확인되며, 여기에 세립질 석영의 구 성비율이 높은 것이 특징이다(Fig. 6c).
인왕산 화강암은 석영의 파동소광과 직소광이 잘 관찰되고, 입자 내부에 백운모와 같은 미립의 결정들 이 포함되어 있다. 또한 미사장석 및 정장석은 퍼사 이트화가 진행되었으며, 상대적으로 알바이트, 알바이 트-칼스바드 쌍정을 보이는 사장석의 모드비율이 높 은 편이다(Fig. 6d). 이 밖에 개운산, 백련산 및 응봉 화강암도 앞의 광물학적 산출상태와 매우 유사한 특 징을 보인다(Fig. 6e~6g). 수락산 화강암은 알칼리장 석의 퍼사이트화, 미량의 흑운모, 장석의 견운모화 등 서울화강암의 특징을 잘 보여주고 있다(Fig. 6h).
남산과 낙산의 반화강암은 전체적으로 세립질의 석 영과 장석으로 이루어져 있으며, 타형의 입상조직을 가지고 있다. 또한 부분적으로 미문상 조직이 관찰된 다(Fig. 6i, 6j). 남산의 편마암은 석영과 장석으로 이 루어진 우백대와 흑운모가 주성분인 우흑대 부분이 교호하고 있으며, 부성분 광물로는 백운모와 불투명 광물이 관찰된다. 석영은 대부분 타형이고, 장석은 변 질되어 있다. 흑운모는 대부분 갈색의 간섭색을 보이 나 일부 녹니석화가 진행된 경우 분홍색의 간섭색을 나타내기도 한다(Fig. 6k, 6l).
동일한 시료를 대상으로 X-선 회절분석을 실시하
였다. 남산, 낙산, 북악산, 인왕산 및 백련산에서 수습 한 모든 시료는 석영, 알칼리장석, 사장석 및 운모의 조암광물이 공통적으로 동정되었다. 또한 광물 간의 상대적인 함량을 지시하는 회절피크에서도 모두 유사 한 경향을 보여 광물학적 특징이 잘 일치함을 알 수 있다(Fig. 7a). 또한 반화강암은 서울화강암의 광물조 성과 동일하였으며(Fig. 7b), 편마암은 규장질 광물로 석영과 사장석이 검출되었고, 고철질 광물로 흑운모 가 압도적인 함량으로 확인되었다(Fig. 7c).
지구화학적 특징
암석은 생성원인에 따라 고유한 화학조성을 가지고 있다. 특히 화성암의 화학조성은 기원 마그마의 성질 및 암석의 생성과정을 반영하므로 원산지를 규명하는 데 매우 중요한 성분이다. 이 연구에서는 한양도성 산지탐색 지점들의 동질성 여부를 파악하기 위해 주 성분, 미량 및 희토류 원소 분석을 실시하였다(Table 2). 이 결과, 담홍색 및 우백질화강암은 대부분 SiO2 (72.76~77.15 wt.%), Al2O3(12.63~14.48 wt.%), Fe2O3* (0.47~1.59 wt.%), CaO(0.26~0.88 wt.%), Na2O(3.26~
4.44 wt.%), K2O(4.32~5.08 wt.%) 등의 모든 주성분 원소가 유사한 함량을 보였으며, 이는 지구화학적으 로 동일계열의 암석임을 지시한다. 반화강암 역시 담 홍색 및 우백질화강암과 유사한 조성을 나타냈고, 편 마암은 화강암에 비해 Fe2O3*와 MgO 함량이 압도적 으로 높았다.
Fig. 7. X-ray diffraction patterns showing representative rock samples of field investigation sites. (a) Granite. (b) Aplite. (C) Gneiss. M; mica, P; plagioclase, Q; quartz, K; K-feldspar. Sample names are the same as those of Table 1.
이러한 암석들은 주성분, 희토류, 호정 및 불호정 원소로 나누어 각각 화강암의 평균함량(Nockolds, 1954), 운석의 초생치(Taylor and McLennan, 1985), 원시의 맨틀조성(Pearce, 1983)으로 표준화하여 원소
의 상대적인 증감과 진화경향에 따른 동일 기원의 여 부를 판단하였다. 분석 결과, 화강암류의 주성분은 MnO, MgO, CaO, TiO2, P2O5의 결핍 양상을 보이 며, 각 암석들의 거동특성은 서로 매우 유사하였다 Table 2. Contents of major, some minor and rare earth elements for rock samples of field investigation sites. The major elements are in wt.% and the minor and rare earth elements are in ppm. Sample names are the same as those of Table 1
Elements Granite Aplite Gneiss
NS-1L NA-3P BA-4P IN-4P GU-2P BL-2L NS-1A NA-3A NS-9G
SiO2 77.15 72.76 76.02 75.89 75.13 75.60 79.24 78.10 67.11
TiO2 0.06 0.15 0.16 0.10 0.18 0.07 0.03 0.04 0.57
Al2O3 12.63 13.75 13.51 13.51 12.98 14.48 12.66 13.07 16.32
Fe2O3* 0.47 1.12 1.18 0.82 1.59 0.58 0.34 0.29 5.36
MnO 0.03 0.04 0.05 0.04 0.05 0.02 0.02 0.01 0.03
CaO 0.26 0.43 0.88 0.57 0.88 0.54 0.30 0.29 1.19
Na2O 3.26 3.59 3.46 3.80 3.62 4.44 4.33 3.78 1.71
K2O 4.91 4.92 4.32 5.08 4.58 4.56 3.31 4.29 3.57
P2O5 0.01 0.03 0.06 0.02 0.05 0.01 0.01 0.01 0.05
MgO 0.06 0.20 0.24 0.10 0.22 0.07 0.03 0.02 1.90
LOI 0.69 0.96 0.72 0.42 0.51 0.56 0.53 0.69 2.72
Total 99.52 97.94 100.60 100.40 99.80 100.90 100.80 100.60 100.50
Ba 102 685 626 332 654 141 24 63 567
Be 3 3 4 4 3 4 5 5 2
Co 1 1 1 4 10 1 1 1 11
Cr 1 1 17 154 833 1 1 1 93
Cs 0.5 3.4 5.1 2.4 0.5 0.5 3.2 3.5 2.9
Cu 3 1 1 7 25 2 2 3 22
Hf 1.3 3.2 2.9 2.0 3.0 2.0 6.0 5.2 6.4
Ni 1 2 1 83 513 1 1 1 40
Pb 26 29 32 24 23 31 30 25 18
Rb 20 210 330 170 170 370 20 280 200
Sc 2.0 2.6 3.2 2.3 2.5 2.9 4.2 3.5 15.4
Sr 18 138 157 71 155 30 8 23 128
Th 17.4 39.5 28.6 21.8 26.5 22.3 26.3 18.9 22.8
U 4.4 6.6 6.3 3.4 6.6 7.4 9.7 35.0 0.5
V 6 14 15 5 5 7 6 7 94
Y 14 13 21 17 16 17 40 66 43
Zn 18 35 43 15 33 21 12 13 74
Zr 32 99 84 52 88 54 76 63 211
La 8.1 48.7 29.9 26.2 51.9 10.3 4.9 9.5 53.8
Ce 26 94 58 44 75 23 31 24 116
Nd 5 31 36 17 28 15 5 5 39
Sm 1.7 4.7 5.1 3.9 5.3 2.8 3.0 6.3 7.2
Eu 0.1 0.9 0.7 0.3 0.6 0.1 0.1 0.1 0.3
Tb 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2.3 0.5
Yb 1.7 1.4 2.4 1.5 1.3 1.6 3.3 7.3 6.0
Lu 0.31 0.20 0.57 0.19 0.17 0.24 0.73 1.91 0.88
Fe2O3* as total Fe2O3
(Fig. 8a). 그러나 편마암은 전혀 다른 거동특성을 나 타냈다(Fig. 8b). 또한 희토류 원소는 La, Ce, Nd, Sm 등의 경희토류 원소가 중희토류 원소에 비해 부 화되었으며, 편마암을 제외한 모든 암석은 Eu의 부 이상이 확인되었다. 이러한 Eu의 부 이상은 사장석의 분별정출 작용의 영향이 컸음을 지시하는 중요한 증 거이다.
호정 및 불호정 원소의 검토 결과, 화강암류들은 호정원소의 부화 경향과 불호정원소의 결핍 양상이 유사하였으며, 전반적인 거동특성에서도 매우 잘 일 치하는 특징을 나타냈다. 구성 원소들의 호정성과 불 호정성은 분화과정을 의미하는 중요한 인자이므로 분 석된 화강암류들은 동일한 진화경향을 경험한 암석임 을 알 수 있다. 이상의 주성분, 희토류, 호정 및 불호 정 원소의 거동특성과 진화경향을 종합적으로 검토할 때, 산지탐색 지점들의 화강암류는 모두 유사한 성질 을 갖는 마그마에서 생성된 것으로 판단된다.
고찰 및 결론
이 연구에서는 한양도성의 석재공급지 추정을 위한 암석학적 기초 데이터베이스를 구축하기 위해 고문헌, 지질도, 지형도 및 영상지도를 토대로 지정학적 가능 성이 높은 66 지점에 대해 야외 정밀조사와 과학적 분석을 수행하였다. 산지 관련 고문헌 분석 결과, 한 양도성은 태조 5년(1396)부터 숙종 8년(1682) 이전까 지 도성 5리 내외에 분포하는 석산을 사용하였고, 이 후 숙종 30년(1704)까지 홍제원(서쪽)과 약 30리 밖 에 있는 노원(동쪽)까지 원거리 채석이 가행되었다.
그러나 이때 석재의 운반과정 중 많은 사상자가 발생 하여 영조 23년(1747)까지 도성 주변의 골짜기에서 석재를 조달하였다. 또한 영조 24년(1748)부터는 동 쪽으로 노원, 북쪽으로 보동동과 사천, 서쪽으로는 녹 번과 백련봉의 고정채석장을 운영하다가 정조 11년 (1787) 이후에는 노원에서만 석재가 공급되었다.
한양도성 일대의 암석은 선캄브리아기의 편마암을 Fig. 8. Geochemical behavior patterns showing rock samples of field investigation sites. (a) Granite. (b) Aplite and gneiss. Sample names are the same as those of Table 1.
관입하여 생성된 서울화강암체이며, 이 화강암은 우 백질, 담홍색 및 진홍색화강암으로 분류되었다. 이 중 담홍색화강암은 산지탐색 지역에 전체적으로 분포하 며, 인왕산과 남산 북사면으로부터 수락산과 불암산 의 북동 방향으로 갈수록 알칼리장석의 선명도와 대 자율 수치가 증가하는 경향을 나타냈다(Fig. 9). 진홍 색화강암은 낙산을 비롯한 일부 노두에서 담홍색화강 암체에 점이적으로 산출되므로 동일계열로 분류할 수
있다. 한편 티탄철석 계열의 우백질화강암은 중랑천 넘어 용마산과 아차산을 시작으로 남산, 안산, 인왕산 및 백련산의 편마암 경계부에 주로 산출되었다. 반화 강암은 남산에서 편마암과 우백질화강암을, 낙산에서 담홍색화강암을 관입한 암맥으로 나타난다.
산지탐색 지점들의 과학적 동질성을 규명하기 위해 광물학적 및 지구화학적 특성을 분석한 결과, 분석 대상 암석들은 동일한 조암광물로 구성되어 있으며 Fig. 9. Distribution map of rock types and magnetic susceptibilities around the Seoul City Wall.
지구화학적 거동특성이 유사하였다. 따라서 한양도성 의 석재공급지를 추정하기 위해서는 광물학적 및 지 구화학적 특성보다는 암종별 색상 및 대자율 특성이 일치하는 장소를 탐색해야 한다. 이는 다른 유사한 암석과 구별되는 중요한 단서이자 원산지 해석에 있 어 결정적인 정보를 제공한다.
또한 한양도성 석재와 추정산지 암석이 동일한 암 석학적 특성을 갖더라도 원산지 추정의 신뢰도를 높 이기 위해서는 채석장의 석재 양, 운반거리 및 기술 력 역시 고려해야 한다. 한양도성은 약 18 km의 규 모에서도 알 수 있듯이 축성을 위해 엄청난 양의 석 재, 공사기간, 인력 등이 필요했을 것이다. 따라서 도 성 축조 당시 구간 별로 운반거리가 가까운 채석장에 서 석재를 공급했을 가능성이 높다. 이는 고문헌을 통해 도성 인근 15 km 이내의 다양한 석산으로부터 성돌이 조달된 것으로 알 수 있고, 대부분의 석산에 서 채석흔적이 발견된 것으로도 충분히 입증된다(Fig.
10).
한양도성의 석재공급지 조사는 2008년부터 현재까 지 꾸준히 진행해 왔으며, 앞으로도 추가 조사를 실 시하여 산지탐색 지점에 대한 암석학적 데이터베이스 를 지속적으로 보완할 필요가 있다. 그러나 이보다 더욱 중요한 것은 한강 이북 남산으로 시작해서 포천 까지 분포하는 서울화강암체의 상세 분류와 이에 따 른 도면화이다. 이번 연구결과에서도 살펴보았듯이 한 양도성 일대 서울화강암체는 기재적 특징에 따라 3종 류로 분류되었고, 대자율에 의해 티탄철석 및 자철석 계열로 확연히 구분되었다. 이는 지질도상에 단일암 체로 표시되어 있는 서울화강암을 암석학적 특징 및
성인적 기원에 따라 세분할 수 있음을 의미하는 것으 로, 이를 통해 지질도가 보완되면 한양도성 석재공급 지 추정은 더욱 구체화될 수 있을 것으로 판단된다.
사 사
이 논문은 2014년 정부(교육부)의 재원으로 한국연 구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2014S1A 5B5A07041774)을 명기하며 이에 깊이 감사한다.
References
Capedri, S. and Venturelli, G., 2003, Trachytes employed for funerary artefacts in the Roman Colonies Regium Lepidi (Reggio Emilia) and Mutina (Modena) (Italy): provenance inferred by petrographic and chemical parameters and by magnetic susceptibility. Journal of Cultural Heritage, 4, 319-328.
Cheong, S.W. and Chung, S.Y., 2002, Properties of discon- tinuity for the Seoul granite in the northeastern part of Seoul city. The Journal of Engineering Geology, 12, 2, 167-178.
Columbu, S., Antonelli, F., Lezzerini, M., Miriello, D., Adembri, B. and Blanco, A., 2014, Provenance of mar- bles used in the Heliocaminus Baths of Hadrian’s Villa (Tivoli, Italy). Journal of Archaeological Science, 49, 332-342.
Hong, S.H., Lee, B.J. and Hwang, S.K., 1982, Explanatory text of the geological map of Korea (1:50,000), Seoul Sheet. Korea Institute of Energy and Resources, 1-44.
Jo, Y.H., Lee, C.H. and Shim, H.Y., 2013, Reconsideration and conservational scientific diagnosis of Silla stone mon- ument in Bongpyeong-ri, Uljin. MUNHWAJAE Korean Fig. 10. Quarrying and cutting traces of field investigation sites. Site names are the same as those of Table 1.
Journal of Cultural Heritage Studies, 46, 3, 48-67.
Jo, Y.H., Lee, C.H., Yoo, J.H., Kang, M.K. and Kim, D.M., 2012, Petrological classification and provenance interpre- tation of the Sungnyemun stone block foundation, Korea.
MUNHWAJAE Korean Journal of Cultural Heritage Studies, 45, 3, 174-193.
Jo, Y.H., Lee, M.S., Choi, G.E. and Lee, C.H., 2011, Precise deterioration diagnosis and restoration stone suggestion of Jungdong and Banjukdong stone aquariums in Gongju, Korea. MUNHWAJAE Korean Journal of Cultural Heri- tage Studies, 44, 3, 92-111.
Kim, O.J., Lee, D.S. and Jeong, B.I., 1984, The petrological and geomechanical studies of rock masses in the site area of the 3rd and 4th Seoul subway lines for an engineering classification of rock masses. Mining Geology, 17, 1, 57- 78.
Kim, S.W., Hwang, G.H., Moon, S.W. and Jwa, Y.-J., 2015, Petrological characteristics and provenance estimation on the stone artefacts from the Pocheon Neulgeori prehistoric site, Korea. Journal of Petrological Society of Korea, 24, 1, 1-10.
Lee, C.H., Kim, M.Y., Jo, Y.H. and Lee, M.S., 2011, Con- servation treatment based on material characteristics, provenance presumption and deterioration diagnosis of the seven-storied Jungwon Tappyeongri stone pagoda, Chungju, Korea. MUNHWAJAE Korean Journal of Cul- tural Heritage Studies, 43, 3, 4-25.
Lee, C.H., Kim, R.H. and Eo, E.I., 2014, Interdisciplinary study on bronze age artifacts in midwestern Korea: mate- rial characteristics and provenance presumption for stone
artifacts of the Sinsongri site in Seosan. Journal of Con- servation Science, 30, 2, 205-217.
Moon, S.W., Kim, M.J., Kim, J.J. and Jwa, Y.-J., 2014, Pet- rological study and provenance estimation on the stone materials from the rampart of the Yeongsan-eupseong.
Journal of Petrological Society of Korea, 23, 4, 367-373.
Nockolds, S.R., Average chemical compositions of some igneous rocks. Geological Society of American Bulletin, 65, 1007-1032.
Park, S.-C., Moon, S.W., Kim, S.-D. and Jwa, Y.-J., 2015, A petrological study of stones used in the three storied stone pagoda of Bulguksa Temple. Journal of Petrological Society of Korea, 24, 1, 11-24.
Pearce, J.A., 1983, Role of sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margines. In Hawkesworth, C.J. and Norry, M.J. (eds.), Continental basalts and mantle xenolith, Shiva, 230-249.
Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985, The continental crust: Its composition and evolution. Blackwell, Oxford, 312.
Uchida, E. and Shimoda, I., 2013, Quarries and transporta- tion routes of Angkor monument sandstone blocks. Jour- nal of Archaeological Science, 40, 1158-1164.
Won, C.K., Paik, K.H., Chi, J.M., Ku, M.O. and An, H.R., 1981, Geological map of Korea (1:50,000), Ddugseom Sheet. Korea Institute of Energy and Resources.
2015년 7월 12일 접수 2015년 8월 21일 심사개시 2015년 9월 17일 채택
