IEG 환경지질연구정보센터

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(1)자원환경지질 제 권 제 호 ,. 38. ,. 6. , 675-687, 2005. Econ. Environ. Geol., 38(6), 675-687, 2005. 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가 김영택·이찬희*·이명성. 공주대학교 문화재보존과학과 Deterioration Assessment for Conservation Sciences of the Five Storied Stone Pagoda in the Jeongrimsaji Temple Site, Buyeo, Korea Yeong Taek Kim, Chan Hee Lee* and Myeong Seong Lee. Department of Cultural Heritage Conservation Sciences, Kongju National University, Kongju 314-701, Korea. The rocks of the five storied stone pagoda in the Jeongrimsaji temple site are 149 materials in total with porphyritic biotite granodiorite. They include pegmatite veinlet, basic xenolith and evenly developed plagioclase porphyry. This stone pagoda has comparably small fracture and cracks which are formed in the times of rock properties, but surface exfoliation and granular decomposition are in process actively since the rocks are generally weakened from the influence of air contaminants and acid rain. Structural instability of constituting rocks in the 4th roof materials are observed to occur from distortion and tilt. Such instability is judged to threat stability of the upper part of the stone pagoda. Also, chemical weathering is operating even more as the contaminants, ferro-manganese hydroxides eluted from water-rock interaction on the rock surface. Most of the rock surface is covered with yellowish brown, dark black and light gray contaminants, and especially occur in the lower part of the roof rocks on each floor. The roof underpinning rocks are severe in surface pigmentation from manganese hydroxides and light gray contaminants. The surface of rocks lives bacteria, algae, lichen, or moss and diverse productions in colors of light gray, dark gray and dark green. Grayish white crustose lichen grows thick on the surface with darkly discolored by fungi and algae in the first stage on basement rocks, and weeds grows wild on the upper part of each roof rocks. This stone pagoda must closely observe the movements of the upper part rock materials through minute safety diagnosis and long term monitoring for structural stability. Especially since the surface discoloration of rocks and pigmentation of secondary contaminants are severe, establishment of general restoration and scientific conservation treatment are necessary through more detailed study for this stone pagoda. Key words : porphyritic granodiorite, surface exfoliation, surface contaminants, crustose lichen, conservation scheme. 부여 정림사지 오층석탑은 반상 흑운모 화강섬록암으로 총 149매의 부재로 이루어져 있다. 구성암석은 페그마타이트 세맥과 염기성 포획암을 함유하고 있으며, 사장석의 반상조직이 고르게 발달되어 있다. 이 탑은 부재의 탈락 및 파손이탈 은 많지 않으나 대기오염과 산성비의 영향으로 전체적으로 석질이 약화되어 표면박리와 입자박락이 왕성하게 진행 중이 다. 석탑의 4층옥개석을 구성하는 부재는 뒤틀림과 이격으로 인해 구조적인 불균형이 관찰된다. 이 불균형은 석탑 상층 부의 안정성에 위협을 가하는 것으로 판단된다. 또한 암석의 용해반응으로 용출된 철과 망간산화물의 오염물질이 부재의 표면에 침착되어 화학적 풍화작용을 가중시키고 있다. 석탑의 거의 모든 표면은 황갈색, 암흑색 및 회백색 오염물로 피복 되어 있으며, 특히 각층의 옥개석 하단부와 옥개받침에서 망간산화물과 회백색 침전물에 의한 표면착색이 심각하다. 부재 의 표면에는 균류, 조류, 지의류나 선태류들이 기생하면서 연회색, 암회색 및 암흑색 등 다양한 산출상태를 보인다. 기단 부에는 일차적으로 균류와 조류에 의해 검게 변색된 표면 위를 회백색 고착 지의류가 밀생하고 있으며, 각층 옥개석의 상 부에서는 수근식물이 자생하고 있다. 따라서 이 석탑은 구조적인 안정성을 규명하기 위해 정밀안전진단과 중장기적인 모 니터링을 실시하여 상층부를 구성하는 부재의 거동을 면밀하게 검토해야 할 것이다. 특히 부재의 표면변색과 이차오염물 질의 침착현상이 심각하여 정밀진단을 통한 종합적 보존방안의 수립과 임상실험을 통한 과학적 보존수복을 실시해야 한다. 주요어 : 반상 화강섬록암, 표면박리, 표면 오염물, 고착 지의류, 보존방안 *Corresponding author: [email protected] 675.

(2) 김영택·이찬희·이명성 려운 상태에 있는 것도 있으며, 이미 본격적인 생물훼 서 언 손이 진행되는 단계에 이르렀다. 이 연구에서는 정림 부여 정림사지 오층석탑은 충청남도 부여군 부여읍 사지 오층석탑의 암석학적 특성과 훼손현황 및 풍화상 동남리의 정림사지 내에 위치하고 있으며, 국보 제9호 태를 진단하였다. 이 결과는 정림사지 오층석탑의 보 로 지정된 우리나라의 대표적인 석조문화재이다. 이 석 존수복 과정에 중요한 자료로 활용될 것이다. 탑은 익산 미륵사지석탑(국보 제11호)과 함께 백제시 대에 세워진 귀중한 탑으로 평가되고 있을 뿐만 아니 산출상태 및 연구방법 라, 상륜부를 제외하고는 원형을 그대로 유지했다는 점 에서 매우 중요한 가치를 지닌다. 그러나 현재 이 석 산출상태 탑은 이차적 오염과 표면박리가 심각하며, 탑의 상부 석탑이 있는 정림사지는 부여 시내의 중심부에 위치 는 구조적인 안정성을 위협을 받고 있다. 따라서 이 하며, 사지 내에는 석탑의 남북 일직선상으로 연지유 석탑은 보존과학적인 측면에서 암석의 종류와 특성, 구 적과 보물 제108호로 지정된 석불좌상이 배치되어 있 조적 안정성, 재질의 풍화와 훼손 및 보존방안에 관한 다. 일제강점기 때 제작된 조선고적도보(조선총독부, 1916)에는 당시 4층 옥개석의 남쪽 일부가 탈락된 모 종합적 연구가 시급히 요구된다. 우리나라 석조문화재의 구성재질은 주로 화강암질암 습을 확인할 수 있다(Fig. 1A). 현재 이 부분은 시멘 으로서, 근본적인 훼손원인은 기상변화에 따른 물-암석 트로 접착시켜 놓아 제 위치에 올려져 있으며, 일제강 의 반응속도와 암석의 물성변화이다. 이와 같은 암석 점기에 부분적인 보수가 있었던 것으로 보인다(문화재 의 풍화와 물성변화에 대해서는 이미 국내외의 전문가 관리국, 1985). 에 의하여 부분적으로 연구된 바 있다(Ashurst and 현재 석탑은 높이 8.92 m이며, 총 149매의 부재로 Dimes, 1998; Fidler, 2002; Hoke and Turcotte, 이루어져 있다. 이 석탑의 기단부는 탑신부에 비해 매 2004; 김영화와 홍순호, 1990). 국내에 분포하는 석조 우 낮게 구성된 양식을 보여주고 있다. 지표에 8매로 문화재의 풍화와 훼손도 분석 및 직접적 보존처리에 구성된 지대석을 놓고 그 위에 역시 8매로 구성된 기 관한 연구는 아직 초기단계이나, 선진국의 연구수준과 단 저석을 놓았으며, 중석은 우주와 탱주, 면석을 모두 거의 대등하다고 할 수 있다(이찬희와 서만철, 2002; 별석으로 하여 16매로 구성하였다. 갑석은 경사가 없는 이찬희 등, 2004a, 2004b; Lee ., 2003, 2005). 판석재 8매로 구성하여 탑신부를 받치고 있다. 1층 탑 암석은 풍화가 진행되기 시작하면 박리 또는 박락 신은 12매이고 네 모서리에 상협하광의 민흘림 기법을 작용이 가중되어 암석의 강도를 상당한 수준으로 약화 사용한 우주를 두고 그 사이에 2매의 판석을 세웠다. 1층 탑신의 네 면에는 당나라 장수 소정방이 백제를 시킨다. 또한 생물은 장기간에 걸쳐 석조문화재의 표면 환경을 변화시키면서 점유면적을 넓혀간다. 석조문화재 평정한 사실을 기리는 기공문이 각자되어 있다. 이 탑 의 생물훼손은 암석이 풍화과정을 겪으면서 형성된 무 신 위로는 2단의 별석으로 된 옥개받침을 두었는데 하 기산과 공극이 미생물의 서식환경을 제공하면서 진행 단은 그 끝이 수직이며 상단은 중반부 아래에서 안쪽으 되기 시작한다. 이러한 환경에서 미생물들이 서식함으 로 경사져 있다. 1층 옥개석은 8매로 구성되어 있고, 로서 뿌리나 균사에 의한 기계적인 압력에 의하여 암 낙수면은 네 모서리에 귀마루가 표현되었다. 옥개석 위 석에 틈이 형성되고, 미생물의 대사과정에서 나오는 유 에는 4매로 구성된 탑신 받침이 있다(Fig. 1B). 2층 기산 등이 축적되어 암석의 풍화는 가속되게 마련이다 탑신 이상에서도 같은 수법으로 구성하였으며 신라계 석탑보다는 체감률이 크고 옥개석은 넓고 경사율이 적 (민경희, 1985; Bock and Koops, 1992; Price 1996; Young and Urquhart, 1998; Lisci ., 2003). 다. 5층 옥개석 상부에는 보주형태의 석재만 남아 있 따라서 옥외에 있는 대부분의 석조문화재는 생물오 고 옥개석 상면부터 찰주공만 있는 상태이다. 상륜부 염이 진전되기 전에 보존처리하는 것이 가장 이상적이 의 보륜편으로 보이는 부재가 사지 부근에서 발견되어 다. 또한 대부분의 석조문화재에 발달된 불연속면 및 현재 국립부여박물관에 보관되어 있으며, 이 석탑의 상 박리와 박락 부위들은 접착과 보강이 요구된다. 이와 륜부재로 추정하고 있다(문화재관리국, 1985). 같은 보존처리에는 풍화도와 암석의 재질을 고려한 임 석탑의 기초부분은 석괴가 혼합되어 있지 않은 순수 상실험이 선행되어야 한다. 우리나라 대부분의 석조문 한 판축토에 의하여 구축되었음이 확인되었다. 이 판 화재도 오랜 시간동안 풍화과정을 겪으면서 보존도 어 축토층은 상, 중, 하의 세부분으로 구분된다. 제1 및 676. 1.. 2.. 2.1.. et al. et al.

(3) 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가. 677. Southern frontal view of the five storied stone pagoda in the Jeongrimsaji temple site. (A) Photograph is the stone pagoda under the rule of Japanese imperialism in 1916, which 4th roof rocks show partly breakaway from rock properties. (B) The present field occurrence of the stone pagoda which rock materials show dark gray surface by various deteriorations. Fig. 1.. 제2판축 토층은 견고하게 다져서 구축되어 있고 제3판 축 토층은 1, 2층처럼 견고하지 않은 준판축 토층으로 이루어져 있다. 지대석 주변에 둘러져 있는 외곽석렬 에 대한 조사는 제1판축 토층과 밀착되어 그 상부에 배열된 사실이 밝혀졌다(윤무병, 1981). 연구방법 이 연구에서는 석탑 주변에 관한 지형 및 지질조사 와 석탑의 물리적, 광물학적 및 생물학적 풍화특성에 관한 정밀조사가 실시되었다. 또한 석탑의 암석학적, 광물학적 연구와 지구화학적 정량분석을 위해 본체에 서 탈락된 미세시편을 시료로 선택하였다. 석탑을 이 루는 암석의 반정량적인 광물조성, 상대적 함량, 광물 학적 공생관계, 조직 및 풍화에 의한 변질광물의 생성 등을 관찰하기 위해 편광현미경을 사용하였다. 편광현 미경은 자동계수기가 장착된 Nikon사의 Eclipse E600W 편광/반사 겸용 현미경을 이용하였다. 석탑의 조암광물에 관한 조성비와 광물종, 풍화에 따 른 광물 및 생물학적 변화를 관찰하기 위하여 주사전자 현미경을 사용하였다. 주사전자현미경의 모델은 Oxford 사의 에너지 분산형 성분분석기(EDX, Inca M/X)가 장 착된 JEOL사의 JSM-6335F 이다. 분석시료는 탄소와 금으로 이중 피복한 것을 이용하였다. 암석의 광물조성 을 밝히고자 일부 시료에서 X-선 회절분석을 실시하였 다. 분석기기는 Rigaku제 모델 D/Max-IIB이며, X-선은 2.2.. CuKα에 조건은 40 kV와 100 mA 이다.. 석탑을 구성하는 암석의 풍화도 연구를 위해 화학분 석을 수행하였다. 화학분석을 위한 시료채취는 육안관 찰에 따른 암상과 풍화등급으로 비교적 풍화가 되지 않 은 유형과 풍화가 심하게 진행된 것으로 구분하였다. 이 암석의 주성분원소 화학분석은 X-선 형광분석기 (XRF)를 이용하였으며, 분석기기는 RIX 2100 모델이 었다. 미량 및 희토류 원소는 유도결합 아르곤 플라즈 마 질량분석기(ICP-AES, ICP-MS)와 중성자 활성분석 기(INAA)를 이용하여 정량하였다. 분석결과는 분석과 정에서 필수적인 신뢰도 측정을 이용하여 평가되었다. 3.. 주변환경 및 재질특성. 주변환경 부여지역은 차령산맥의 남서부에 해당하는 비교적 험준한 산지와 금강유역을 중심으로 한 충적평야 및 낮은 구릉지로 구성되어 있다. 부여는 서쪽, 북쪽, 동 쪽이 차령산맥과 노령산맥으로 둘러 싸여 있고 남쪽과 서쪽 일부는 논산평야와 호남평야로 연결되어 있으며 금강이 북에서 남으로 S자형으로 흐르고 있다. 금강으 로 유입하는 지류들은 은산천, 구룡천, 금천, 사동천 등 여러 계류가 있다. 부여 시가지의 지형은 이곳을 낮은 분수령으로 삼아 동서 양편으로 약간씩 경사져있어 북 쪽과 서쪽이 높고 남쪽과 동쪽은 낮은 북서고 남동저 3.1..

(4) 김영택·이찬희·이명성 의 지형분포를 보인다. 청양지역으로 연장 분포된다. 부여지역의 동북부에 위 부여는 분지형 지형으로 하절기에는 기온이 높고 일 치하는 정림사지 석탑을 중심으로 주변의 지질을 살펴 교차가 크며, 금강의 영향으로 이슬이 많고 안개가 자 보면, 석탑의 좌측을 흐르는 금강을 축으로 좌측에 위 주 발생한다. 또한 집중호우가 빈번하게 나타나고, 동 치한 홍산리와 가중리 일대에는 화강편마암이 산재하 절기에는 서리가 많으나 강설일수는 많지 않다. 부여 고 있다. 지방의 연평균 기온은 12.0 C 이고 온도가 35 C 이상 화강편마암은 다소 미약한 엽리구조가 발달되어 있으 인 날은 7~8월에 10일 미만이며, 영하 15 C 이하는 며, 대체로 흑운모보다 백운모의 양이 많고 호상편마암 1~2월에 5일 미만이다. 연평균 강수량은 1334.3 mm 에 비해 밝은색을 띄고 있다. 석탑이 위치한 동남리를 이며, 여름철 장마기간에 강수량의 50% 이상이 집중 포함한 부여읍 일대는 흑운모화강암이 넓게 분포하고 있 적으로 내린다. 연평균 상대습도는 75.3%이며, 겨울철 으며 금강을 경계로 동쪽에서 우세하게 나타난다. 흑운 에는 북서계절풍이 강하게 부는 편이다. 이 기후자료 모화강암은 담회색 중립질의 등립상 조직을 나타낸다. 는 1971년부터 2000년까지 30년간의 측정치를 월별로 능산리 고분군 일대에는 화강편마암이 분포하며, 능산리 평균한 평년값이다(대전지방기상청, 2005). 서편의 염창리에 각섬석화강암이 국부적으로 노출되어 있다. 정림사지의 북동쪽 정치리 주변에는 복운모화강암 암석분포 이 나타난다. 충적층은 부여읍을 중심으로 대체로 북동 부여지역의 지질은 기반암인 선캄브리아기의 변성암 -남서 방향의 저지에 발달하였으며, 또한 금강유역과 이 류와 후기 트라이아스기에서 전기 쥬라기 대동누층군 에 유입되는 각 지류를 따라 나타난다. 부여 동쪽에 인접하고 있는 논산일대에는 쥬라기의 의 퇴적암류 및 변성암류로 구성되고, 중생대의 쥬라 기 화강암과 백악기의 맥암류가 곳곳에서 이들을 관입 화강섬록암과 반상화강섬록암이 우세하게 분포하고 있 하였다. 선캄브리아기의 변성암류는 부여의 동부, 남부 다. 반상조직이 발달되어 있지 않은 화강섬록암은 소 및 남서부에 넓게 분포하며 대부분 호상편마암과 안구 량의 흑운모를 유색광물로 함유하는 우백질 화강암과 상편마암 혹은 화강편마암이다. 후기 쥬라기의 변성암 는 육안상으로도 쉽게 구별된다(김정환 등, 1994). 반 류는 대동누층군과 평행하게 나타난다. 이 변성암류는 상화강섬록암은 논산의 중부와 남부에서 점이적인 관 678. o. o. o. 3.2.. Lithological features and polarizing microphotograph showing host rocks of the stone pagoda. (A) Pegmatite veinlet-bearing porphyritic granodiorite shows totally in the rock materials. (B) Porphyritic granodiorite contains basic xenolith with sizes up to several centimeters. (C) Enlarged photograph of plagioclase phenocryst. (D) Mineral assemblage of plagioclase with albite twin, chloritizated biotite, quartz and sphene. (E) Micrographic texture and highly clay mineralized feldspar. (F) Highly altered clay minerals occurred along the cleavage of feldspar. Fig. 2..

(5) 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가 계를 나타내는 것이 특징이며, 광석면과 성동면에서 분 포하는 암상은 논산의 남쪽인 강경으로 내려가면서 그 특징이 우세하게 나타나고 있다. 논산 일대의 지질보 고서에도 화강섬록암은 변성암류를 관입하고 반상화강 섬록암과는 점이적인 관계를 나타내며, 복운모 혼성화 강암 중에는 포획암으로 산출되기도 한다(장태우와 황 재하, 1980).. 재질특성 야외 정밀조사와 실내연구를 통하여 정림사지 석탑 을 이루는 암석은 조립질의 반상 흑운모 화강섬록암으 로 확인하였다. 이 석탑의 구성암석에는 전체적으로 폭 1~3cm에 이르는 페그마타이트 세맥과, 5~10cm에 이 르는 염기성 포획암이 함유되어 있다(Fig. 2A, 2B). 이 석탑을 이루는 암석의 가장 큰 특징 중에 하나는 장경 과 단경이 2~3cm에 이르는 사장석의 반상조직이 고 르게 발달되었다는 점이다(Fig. 2C). 이러한 특징들은 이 석탑의 구성석재가 다른 유사한 암석과 구별될 수 있는 중요한 단서가 되는 것이다. 이 석탑의 구성암석은 석영, 알바이트 쌍정이 발달 한 사장석, 흑운모 및 각섬석이 완정질 조직을 이루며 조립질의 입상분포를 갖는 전형적인 흑운모 화강섬록 암이다. 흑운모는 입자의 경계나 벽개면을 따라 녹니 석화가 진행되고 있으며, 알바이트 쌍정이 발달한 반 자형의 사장석과 스핀이 나타난다(Fig. 2D). 또한 미문 상 조직이 관찰되며 대부분의 장석은 풍화를 받아 심 하게 변질되어 있다(Fig. 2E, 2F). 석탑에서 탈락된 미 세시료(JR-1)와 1층 탑신 적심석(JR-2), 침전물로 피복 된 석탑의 박락편(JR-11)을 대상으로 X-선 회절분석을 실시하였다. 이 결과, 흑운모 화강섬록암의 조암광물인 흑운모, 석영, 정장석, 사장석이 각각의 시료에서 공통 적으로 검출되었다. 회백색 침전물로 오염된 JR-11에서 는 방해석과 각섬석이 동정되었다(Fig. 3). 일반적으로 화강암의 풍화환경에서 원소의 상대적인 거동을 표현하기 위해 흔히 Al O , TiO 및 Fe O 중 에 하나를 고정성분으로 사용한다. 그러나 이 석탑을 구 성하는 암석의 풍화단면에는 다량의 점토광물이나 산화 철 광물들이 생성되었음으로 이들을 고정성분으로 사용 하여 풍화에 의한 원소의 거동을 설명하기는 어려울 것 으로 판단된다. Table 1에 제시된 자료는 석탑을 구성 하는 화강섬록암의 주성분원소의 화학분석 결과이다. 이 시료들의 전체적인 조성은 상대적으로 SiO 의 함량과 알칼리 함량이 높은 경향이 있다. 이 시료들의 SiO 함량이 64.67~69.24 wt.%로 다. 679. 3.3.. 2 3. 2. 2 3. 2. 2. X-ray powder diffraction patterns showing host rocks of the stone pagoda. M; mica, A; amphibole, P; plagioclase, Q; quartz, O; orthoclase, Ca; calcite. Fig. 3.. 소 넓은 범위를 보여주나 전형적인 화강섬록암의 화학 조성 분포에 부합하는 것이다. 또한 K O와 Na O의 함량이 Al O 보다 낮은 것으로 보아 칼크-알칼리 계열 의 암석으로 보인다. JR-1 시료의 작열감량(LOI) 수치 가 높게 나타나는 것은 석탑에서 탈락된 미세시편이 풍화도가 높아서 먼지와 탄산칼슘 등의 이차오염물질 이 시료표면에 피복되었기 때문으로 해석된다(Table 1). Table 2는 미량원소의 분석결과로서 Ba, Rb, Sr, V, Zn 및 Zr의 함량은 비교적 높으며 조성의 변화 폭도 크게 나타남을 알 수 있다. 그러나 대부분의 미량원소 는 낮은 함량을 보이며 조성의 변화폭도 상대적으로 작게 나타났다. 2. 2. 2 3. 4.. 풍화상태 및 훼손도 진단. 기계적 풍화와 구조적 안정성 암석의 기계적 풍화작용은 대기에 노출된 곳이면 어 디든지 발생할 수 있으며, 특히 사면과 절벽에서 뚜렷 하다. 석조문화재 구성암석의 기계적 파괴는 부재의 물 성변화를 초래하게 되며 한번 생성된 열극은 풍화작용 이 중첩됨에 따라 박리와 박락이 발생되고 균열 또는 불연속면으로 발전하여 구조적인 안정에도 위협을 가 하게 되는 것이다. 정림사지 석탑도 야외에 노출된 대 부분의 석조문화재와 마찬가지로 일련의 풍화과정을 겪 4.1..

(6) 김영택·이찬희·이명성. 680. Major element contents (wt.%) for host rocks of the stone pagoda. No. SiO Al O Fe O MnO MgO CaO Na O K O TiO P O LOI Total CIA WPI JR-1 64.67 15.76 3.78 0.06 1.72 3.50 3.11 3.37 0.55 0.41 2.28 99.21 48.43 5.51 JR-2 66.31 16.13 3.38 0.04 1.10 3.27 3.47 4.19 0.57 0.25 1.11 99.82 49.89 8.47 JR-3 69.24 14.37 3.35 0.05 1.01 2.68 3.31 4.01 0.394 0.34 0.54 99.29 49.49 9.37 Fe O ; as total FeO, LOI; loss-on-ignition, CIA ; chemical index of alteration, WPI ; weathering potential index by Nesbitt and Young (1982, 1984). Table 1.. 2. 2. 3. 2. 3. 2. 3. 2. 1). 고 있으며 부재의 파손이탈, 박리, 박락 및 균열 현상 이 가중되어 있다. 이 석탑의 물리적 파손은 적으나 일부에서 부재의 탈락과 파손이탈이 관찰된다. 특히 남 측 1층 옥개석 일부가 심하게 파손되었다(Fig. 4A). 동 측면 기단부를 구성하는 부재들은 모서리가 탈락되어 있으며, 곳곳에서 양파껍질 형태로 암편이 박락되어 있 다(Fig. 4B, 4C). 이 석탑은 전체적으로 대기오염과 산성비의 영향으 로 석질이 약화되어 표면박리와 입상분해가 심각한 수 준이다. 이런 현상은 2층 탑신 이상에서 더욱 뚜렷이 나타난다. 모든 부재의 모서리는 마모되거나 박락되어 있으며, 동측면 상대 갑석에는 수직으로 형성된 균열 대가 관찰된다(Fig. 4D). 이 석탑은 지반의 약화나 지 반상태에 의한 구조상의 불안정 현상은 없는 것으로 보인다. 그러나 149매의 부재로 구성되었기 때문에 이 들 부재간의 이격현상이나 블록이탈과 점접촉의 저하 로 인해 구조적인 불안정을 야기하고 있다. 특히 동측 면과 서측면의 1층 옥개석과 옥개받침에서 발생하고 있는 이격현상이 대표적이다(Fig. 4E). 이 석탑에서 문제시 되는 가장 큰 구조적 불안정은 4층 옥개석의 불균형으로 판단된다. 북측편의 4층 옥개 석을 구성하는 가운데 부재가 동편으로 뒤틀려져 있으 며, 이로 인해 형성된 이격을 잡석이 채우고 있다(Fig. 4F). 이 4층 옥개석의 불균형이 석탑 상층부의 구조적 인 안정성에 위협을 가하고 있다. 1964년에 실시된 실 측에서, 남측면 4층 탑신은 13cm 두께의 판석으로 가 린 높이 23cm, 길이 60cm, 폭 43cm의 방형 사리공 으로 구성되었으며, 사리공 내부의 모서리를 안쪽으로 둥글게 다듬은 사실을 확인하였다. 실측당시 유물은 없 었으며 4층 옥개받침을 시멘트로 보수한 흔적으로 보아 일제강점기에 분실한 것으로 추정하고 있다(홍사준, 1964). 이와 같은 사실로 보아, 현재 4층부의 불균형은 인위적인 훼손에 의한 것으로 추정된다. 이차오염과 훼손지도 이 석탑은 대기오염과 산성비의 영향으로 인해 암석 표면의 입상분해와 박리현상이 현저하여 수분의 침투 4.2.. 2. 2. 2. 5. 1). 2). 2). 2. Representative minor and rare earth element contents (ppm) for host rocks of the stone pagoda. No. JR-1 JR-2 JR-3 Ba 483 982 739 Be 3 2 3 Co 10 8 9 Cr 224 230 298 Cs 2.3 2.2 2.2 Cu 4 4 2 Hf 4.8 4.6 4.1 Ni 100 113 134 Pb 13 26 22 Rb 118 156 171 Sc 4.4 4.2 4.3 Sr 640 681 440 Th 17 10.9 14.1 U 1.2 2.2 3.6 V 42 44 41 Y 9 10 7 Zn 76 69 66 Zr 166 171 147 La 63.5 43.5 35.3 Ce 81 82 75 Nd 29 27 29 Sm 5 5.4 4.4 Eu 1.1 1.3 1.2 Tb <0.5 <0.5 0.5 Yb 0.6 0.6 0.6 Lu 0.09 0.11 0.09 Table. 와 이차 광물화 작용에 따른 부피변화가 발생하고 있 다. 특히 각층의 옥개석에서 이차오염물질에 의한 표 면변색이 심하며 주로 황갈색, 적갈색 및 암흑색의 오 염양상을 나타낸다(Fig. 5A, 5B). 한편 회백색 침전물 에 의한 백화현상이 강수의 유동흔적을 따라 형성되어 있다. 이 회백색 침전물은 장석의 풍화과정에서 생성 된 점토광물과 보강제로 쓰인 시멘트가 대기 오염물질 과 반응하여 생성된 석고가 대표적이다(Fig. 5B, 5C). 또한 암석-물의 풍화반응에 의해 생성된 점토광물은 현미경하에서 관찰되는 미세열극을 따라 정출하여 열 극의 부피를 팽창시키며(Fig. 2F), 규산과 물을 흡수하.

(7) 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가. 681. Physical deterioration and structural instability of the stone pagoda. (A) Southern 1st floor roof rocks developed serious badly fractures. (B) Eastern basement rocks show partly fractured rock blocks. (C) Sheeting exfoliations occurred on the surface of the stone materials. (D) Vertical crack showing on the upper tier of basement rocks. (E) Interval between the rock blocks observed in the 1st roof underpinning of east and west side. (F) Photograph showing northern 4th roof rocks slightly inclined to the east. Fig. 4.. Secondary contaminations of the stone pagoda. (A) Most rock materials contaminated totally with yellowish-brown and black compounds on the surface. (B) Contamination by manganese hydroxides and light gray precipitates. (C) Light gray precipitate developed on rock surface along the rain pathway. (D) Underside of roof rocks coated by black contaminants. (E) Basement rocks contaminated with dark brown precipitates. (F) Close up of the rock materials coated with dark contaminants. Fig. 5.. 거나 용출시켜 광물의 이차반응을 촉진시키는 용매역 할을 한다. 이들이 석탑부재의 균열대를 따라 이동하 며 비정질의 황갈색의 철수산화물 또는 암흑색의 망간. 수산화물을 형성하면서 침전물로 나타나게 되었을 것 으로 해석된다(Fig. 5D, 5E). 이와 같이 형성된 오염 물질의 표면에는 하등생물이 침착되어 생장하면서 또.

(8) 682. 김영택·이찬희·이명성. Summary of deterioration states by the physical weathering and secondary contamination for host rocks the stone pagoda. weathering state (%) secondary contamination condition (%) total present Division blocks states fracture exfoliation pale brown dark gray light gray 5th part rocks 10 6 (60.0) 6 (60.0) 1 (10.0) 7 (70.0) 4 (40.0) dark gray 4th part rocks 15 6 (40.0) 8 (55.3) 2 (13.3) 13 (86.7) 13 (86.7) light gray 3rd part rocks 24 11 (45.8) 9 (37.5) 13 (54.2) 16 (66.7) 13 (54.2) dark gray 2nd part rocks 28 6 (21.4) 15 (53.6) 17 (60.7) 24 (85.7) 12 (42.9) dark gray 1st part rocks 32 11 (34.4) 10 (31.3) 10 (31.3) 29 (90.6) 9 (28.1) dark gray Basement rocks 40 20 (50.0) 4 (10.0) 14 (35.0) 22 (55.0) 0 (0.0)0 dark gray Total (%) 149 60 (40.3) 52 (34.9) 57 (38.3) 108 (72.5) 51 (34.2) dark gray Damaged part 6 part 5th part 5th part 2nd part 1st part 4th part 5th part Roof rocks 38 17 (44.7) 7 (18.4) 3 (7.9) 28 (73.7) 19 (50.0) light gray Roof underpinning 39 13 (33.3) 21 (53.8) 24 (61.5) 31 (79.5) 27 (69.2) lark gray Body rocks 22 2 (9.1) 14 (63.6) 11 (50.0) 17 (77.3) 3 (13.6) dark gray Body underpinning 10 8 (80.0) 6 (60.0) 5 (50.0) 10 (100.0) 1 (10.0) dark gray Basement rocks 40 20 (50.0) 4 (10.0) 14 (35.0) 22 (55.0) 0 (0.0)0 dark gray Total (%) 149 60 (40.3) 52 (34.9) 57 (38.3) 108 (72.5) 50 (33.6) dark gray body body roof body roof body Damaged part 5 part underpinning rocks underpinning underpinning underpinning underpinning. Table 3.. 다른 유기오염물질을 형성하고 박리와 박락에 의하여 심각한 훼손현상을 유발하고 있다(Fig. 5F). 이 석탑의 기계적 풍화요인 중에서 주로 발생하는 탈락 및 파손과 표면박리 현상에 대하여 전체 표면부 재를 대상으로 각 훼손부재의 점유율을 산정하였다. 이 결과를 토대로 각각의 훼손현황을 층위와 부위별로 구 분하였으며, 각 층위와 부위의 가장 심각한 훼손현황 에 대하여 정리하였다(Table 3). 훼손에 대한 백분율은 부재의 면적 점유율이 아닌 훼손된 부재의 개수 점유 율임을 명시해 둔다. 또한 실측도를 토대로 종합적인 풍화 훼손지도를 작성하였으며, 여기에는 훼손상태가 심각한 남측면과 북측면의 자료를 제시하였다(Fig. 6). 이 결과를 중심으로 정림사지 석탑의 종합적 훼손상 태를 살펴보면, 탈락 및 파손은 층위별로는 5층을 구성 하는 부재에서 가장 많이 발생하였고, 부위별로는 탑신 받침에서 그 양상이 가장 심각하게 나타났다. 표면박리 현상도 5층에서 가장 두드러졌으며, 부위별 훼손에서는 탑신이 63.6%로 가장 높은 점유율을 나타냈다. 황갈색, 암흑색 및 회백색의 표면침착은 공통적으로 각층의 옥 개받침과 탑신받침에서 오염도가 가장 높게 나타났다. 이 석탑을 훼손시키는 주요 요인은 각 층위별이나 부 위별에서 모두 높은 점유율을 보이는 암흑색 변색으로 전체 부재중에서 72.5%의 표면부재가 오염되어 있어 그 상황이 심각한 수준에 이르렀음을 알 수 있다. 따 라서 이 석탑은 정밀분석에 의한 안전진단과 임상실험 을 통한 종합적 보존설계가 필요한 상태이다.. 광물 및 화학적 풍화 이 석탑의 구성암석은 흑운모 화강섬록암으로서 이 를 편광현미경으로 관찰하면, 대부분의 장석류는 견운 모와 점토광물로 변질되어 있으며, 흑운모는 입자경계 나 벽개면을 따라 녹니석화가 진행되어 있거나 철수산 화 광물로 교대된 것을 볼 수 있다(Fig. 2D, 2F). 또 한 이를 주사전자현미경으로 관찰해 보면 비정질의 암 흑색 오염물질이 암석의 표면을 피복한 모습을 관찰할 수 있다(Fig. 7A). 장석은 풍화되어 점토광물이 나타나 며, 산성비에 의해 생성된 회백색 침전물에는 석고 결 정을 관찰할 수 있다(Fig. 7B). 또한 변질을 받아 점 토광물화가 진행되고 있는 사장석과 자형으로 성장한 염화물을 확인할 수 있다(Fig. 7C). 이 광물들의 대부분은 현미경하에서 관찰되는 미세 열극을 따라 생성되어 부피를 팽창시키고, 규산과 물 을 흡수하거나 용출시켜 광물의 이차반응을 촉진시키 는 용매역할을 한다. 따라서 이는 육안으로는 드러나 지 않으나, 광물학적 및 화학적 풍화작용이 끊임없이 진행되고 있다는 것을 지시하는 것이다(Banfield and Eggleton, 1990). Table 1의 분석자료를 이용하여 각 시료의 주성분원소 조성을 Nockolds and Allen (1954) 이 제시한 일반적인 화성암의 평균 함량으로 표준화하 였다(Fig. 8A). 모든 시료에서 대부분의 원소 (TiO , Al O , Fe O , CaO, MgO, Na O, P O )가 부화되어 있고 SiO , MnO와 K O는 결핍되어 있다. 주성분원소와 동일한 방법으로 Govindaraju (1989)와 Taylar and McLennan (1985)의 자료를 참고하여 일부 4.3.. 2. 2 3. 2 3. 2. 2. 2. 2 5.

(9) 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가. 683. Representative detailed survey and deterioration sketch map for southern part (A) and northern part (B) of the stone pagoda. Fig. 6.. Scanning electron microphotographs (SEM) of occurred minerals and organic matters under the near surface host rocks of the stone pagoda. (A) Microphotograph showing the near surface of rocks coated with amorphous black contaminants. (B) Light gray precipitates formed bladed gypsum and needle-shaped organic matter. (C) Microphotograph showing euhedral chloride minerals on the altered plagioclase. Fig. 7.. 미량 및 희토류원소의 부화 계수를 산출하여 도시하였 다(Fig. 8B). 또한 Taylar and McLennan (1985)이 제시한 운석의 초생치에 의해 각 시료들의 희토류원소 분석결과를 표준화하였다(Fig. 8C). Fig. 8에 도시된 각 그룹별 시료들의 부화와 결핍정도는 암석의 풍화작 용에 의한 소실효과와 사장석, 정장석 및 흑운모가 풍 화에 따라 점토광물과 산화철 광물로 변질되면서 상대 적으로 증가한 원소가 반영된 것으로 판단된다. 그러 나 원소의 거동특성이 거의 유사한 것으로 보아 세 시 료 모두 동일기원의 성인을 갖는 암석으로 판단된다.. 화강암질암의 풍화단면에서 풍화작용의 진행정도를 측정하는 방법으로 주성분원소의 분석결과를 이용하여 원소들의 지구화학적 거동특성과 부화 및 결핍정도를 근거로 화학적 풍화지수(chemical index of alteration; CIA)를 이용한다(Nesbitt and Young, 1982; 1984). 정림사지 석탑 부재의 CIA는 48.4~49.9의 범위로서, 일반적인 신선한 화강암에 비하여 이 석탑을 구성하고 있는 암석에서는 이미 풍화가 진행되고 있음을 보여주 는 것이다(Table 1). 화학적 풍화에서 중요한 원소변화 는 SiO 및 유동성 원소의 감소와 H O의 증가이다. 2. 2.

(10) 김영택·이찬희·이명성 나는 암석의 기계적, 광물학적 및 화학적 풍화작용이 이미 진행되고 있다는 것을 지시하는 것이다.. 684. 생물학적 오염과 진단 우리나라에 있는 대부분의 석조문화재는 계절변화, 수분함량과 온도변화에 따라 이들의 표면에서 다소간 의 융기가 따르게 된다. 그리고 이 공간에 균열이 발 생하여 층상박리가 일어나게 된다. 이렇게 형성된 미 세한 분리층에는 암석 조류와 질소고정 남조류, 유황 세균 등이 번식하면서 미소 토양과 미생물상을 형성한 다. 이와 같은 변화는 주로 석조물의 표면 조각이나 명문을 훼손하는 결과를 낳게 되지만 더욱 심각한 것 은 미생물의 침식에 따른 하등식물의 이차적 천이를 야기한다. 다양한 미생물들이 암석에 서식하면서 뿌리 나 균사가 가하는 기계적인 힘에 의하여 암석에 틈이 형성되고 미생물의 대사과정에서 나오는 유기산 등이 축적되어 결국 암석의 풍화를 촉진시킨다(May ., 1993; 민경희, 2000). 이 석탑에서도 미생물에 의한 생물학적 풍화가 진행 되고 있다. 석탑의 기단부에는 일차적으로 균류와 조 류에 의해 검게 변색된 표면 위를 회백색 고착지의류 가 밀생하고 있다(Fig. 9A). 부재의 틈 사이에는 황녹 색 선태류가 자생하고 있으며, 옥개석의 하단부에 오 염물질의 반경을 따라 형성되어 있는 연녹색 조류의 모습도 관찰된다(Fig. 9B, 9C). 또한 부재의 표면은 약 0.5cm 깊이까지 지의류의 모근에 영향을 받은 것으로 보이며, 이런 곳에서는 암석의 박피현상과 함께 화학 적 및 광물학적 풍화도 심하게 진행되어 있어 약한 충 격에도 암편이 쉽게 떨어져 나온다. 암석 표면의 박리현상은 전체적으로 광범위하게 진 행되고 있으며 떨어져 나온 암편을 주사전자현미경으 로 관찰한 결과, 암석의 내부까지 격자상으로 형성된 지의류의 균사와 포자가 밀생하고 있어 이미 상당 깊 이까지 생물오염이 진행된 것을 확인할 수 있다(Fig. 9D). 또한 석재 내부에서 성장한 점토광물과 지의류의 균사와 뿌리조직이 관찰되기도 한다(Fig. 9E, 9F). 토 양화의 깊이를 나타내는 심도는 남조류, 지의류 및 선 태류의 번식에 의해 암석의 표면이 얼마나 침식을 당 하였는지 여부를 보여주는 지표가 된다. 이 석탑은 암석의 내부를 파고들며 생장하는 암석내 생 조류와 지의산을 분비하여 암석의 풍화를 촉진하는 지의류의 생장이 매우 활발하였다. 부착 생물종수가 많 지는 않았으나 생물훼손의 진행에 있어 거의 최종 단 계에 출현하는 선태류 2종이 관찰된다. 이미 상당 부 4.4.. et al. 8. Diagrams showing normalized patterns of the major elements by standard granite compositions (A), minor elements by mid-oceanic ridge basalt compositions (B), and rare earth element by chondrite compositions (C) for host rocks of the stone pagoda. Sample numbers are the same as those of Table 1 and 2. Fig.. 이 변화를 나타내는 지수로서 풍화잠재지수(weathering potential index; WPI)가 제안되었다(Reiche, 1943). 풍화잠재지수는 0을 기준으로, 이 값이 클수록 풍화 의 잠재력이 크다고 할 수 있다(남기상과 조규성, 1993). 각 시료의 WPI는 각각 5.51, 8.47 및 9.37으로 나타 났다. JR-1의 시료가 JR-2와 JR-3 시료보다 낮은 것은 장석류를 구성하는 이동성이 강한 CaO, K O와 Na O 의 소실효과 비유동성 원소인 SiO 와 Al O 및 Fe O 의 상대적 증가에서 기인된 것으로 판단된다. 또한 JR2와 JR-3 시료에서 풍화도가 높은 것은 표면에 이차오 염물이 피복되어 있어 상대적으로 수분함량이 높기 때 문으로 해석할 수 있다. 일반적인 암석의 풍화기준은 광물입자의 탈색 내지 변색정도, 흑운모와 장석의 화학적 분해정도, 일차조직 의 보존정도 및 미세균열의 발달상태에 따라 6등급으 로 나누어진다(Lee and De Freitas, 1989). 이를 정 림사지 오층석탑에 적용하면 4등급인 HW (highly weathered)의 풍화정도에 속한다. 이는 육안으로 드러 2. 2. 2 3. 2. 2 3.

(11) 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가. 685. Biodeterioration and scanning electron microphotographs (SEM) of the stone pagoda. (A) Fungi and algae coated with black discoloration and then light gray lichen grown thick on it. (B) Yellowish green mosses grow up between the each blocks. (C) Light green algae contaminated in underside of roof rocks. (D) Fibrous rootlets and fungus of lichen grown into the grain boundary of the host rocks. (E) Clay mineral grown together with fibrous rootlets and fungus of lichen within the host rocks. (F) Spore and pollen observed in open gap of the rock-forming mineral boundaries. Fig. 9.. 분의 표면이 선태류의 기부에서 나오는 가근에 의해 잠식되고 있어 이들 종의 생물침해에 대한 보존처리가 필요하다. 지의류에 따른 피도를 보면 전체적으로 30~50%에 이르는 부착생물의 번식이 진행되어 있으 며, 특히 남측 상부와 북측은 50% 이상의 피도를 보 인다. 석탑의 표면에 착생하는 식물은 지의류 6종, 선 태류 2종으로 총 8종이 동정되었다. 5.. 보존과학적 고찰 및 제언. 사이트 환경 및 구조적 문제 최근에는 대기 및 자연환경의 오염으로 인하여 전국 어디에서나 산성비가 내리며 야외에 있는 대부분의 석 조문화재를 크게 훼손시키고 있다. 이는 작은 입자로 구 성된 조암광물의 입간 조직을 느슨하게 만들어 입상분 해를 촉진하는가 하면, 표면을 용해하여 변색시키고 각 종 화학반응에 참여하여 다양한 종류의 침전물과 오염 물질을 피각시켜 놓는다. 이에 대한 종합적인 대처방안 은 이미 잘 알려져 있다(Ashurst and Dimes, 1998; Young and Urquhart, 1998; 이찬희 등, 2001; Fidler, 2002). 정림사지 석탑도 옥외에 노출되어 오랜 세월동안 강수, 대기 중의 수분과 반응해 왔기 때문에 표면풍화가 심각한 수준이다. 이 표면오염은 위와 같은 반응이 지속 5.1.. 되면서 시간이 지날수록 더욱 가속화 될 것이므로, 이 석탑의 표면에 대한 보존처리가 시급히 요구된다. 표면박리가 일어난 부분은 강수의 분해작용에 의하 여 광물조직이 이완되고 암석의 물리적 강도도 약화된 다. 따라서 여기에서 분비되는 무기염류가 하등식물에 양분을 공급하고 훼손된 조직의 결함은 생물 오염인자 의 서식장소를 제공하게 되어 고등식물까지 천이를 일 으키게 되는 것이다. 그러나 풍화를 촉진시키는 자연환 경 요인을 차단하기는 극히 어려운 상태이다. 특히 이 석탑은 산화물과 회백색 침전물에 의한 풍화도가 심각 한 수준이며, 이런 오염물질과 자생한 결정질 광물 및 하등생물도 번성하고 있어 표면을 변색시키고 있다. 이 는 강수의 침입이 자연스럽게 배출되지 못하고 오랫동 안 머물다가 스며 나오기 때문이다. 따라서 강수가 스 며드는 것을 방지하기 위한 방수처리가 필요하다. 이 석탑은 지반의 약화나 지반상태에 의한 구조상의 불안정 현상은 없는 것으로 보인다. 그러나 149매의 부재로 구성되었기 때문에 부재간의 이격현상이나 블 록이탈과 점접촉의 저하로 인해 구조적인 문제점이 야 기된다. 또한 이 석탑에서 가장 부각되는 구조상의 불 안정은 4층 옥개석을 이루고 있는 부재간의 불균형으 로 판단된다. 따라서 석탑의 정밀안전진단을 실시하여 구조적인 안정성을 평가하고, 중장기적인 모니터링을.

(12) 김영택·이찬희·이명성 통해 상층부를 구성하는 부재의 거동을 면밀하게 검토 지하기 위한 최선의 대책은 각각의 종에 가장 적합한 보존처리제를 선정하는데 있다. 따라서 처리 약제를 훼 해야 할 것이다. 손 종별로 결정하여야 약제의 낭비를 막을 수 있을 뿐 아니라 꼭 필요한 부위만이 약제에 노출되게 함으로써 무기 및 유기오염물의 세정 이 석탑에는 철과 망간 산화물에 의한 암석의 변색, 부작용을 최소화 할 수 있다. 강수의 유동흔적을 따라 나타나는 암흑색 및 회백색 생물오염은 거의 완전히 제거된 것으로 보여도 야외 침전물 등에 의한 이차적인 오염현상이 나타난다. 이 에 노출된 석조구조물의 특성상 효과적인 보존처리를 는 석탑의 전체적인 미관을 훼손시키고 있으며, 특히 위해서는 새로운 미생물의 착생을 장기적으로 차단할 표면박리와 같은 암석의 기계적인 풍화가 진행된 곳에 방법을 고안해야 한다. 또한 훼손된 문화재를 보존하 서 그 양상이 두드러지게 나타난다. 이와 같은 훼손은 기 위해서는 먼저 피해 요인이나 재질변화를 과학적으 먼지나 수용성 오염물을 증류수로 세척한 후, 표면산 로 규명하는 것이 중요하다. 이러한 조사연구와 검증 화 및 암흑색 침전물과 피복물질을 세정하면 효과를 을 통하여 보존상태가 양호한 문화재에 대해서는 더 볼 수 있을 것이다. 염화된 고착물은 물리적인 방법으 이상 훼손되지 않도록 손상요인을 제거해주고, 문제가 로 제거한 후 석고를 오염 부위에 흡착시켜, 떼어내어 발생하였을 경우에 대비해서 적절하고 타당성 있는 대 잔존물을 제거하는 방법을 사용할 수 있다(이찬희 등, 책과 조치를 취할 수 있도록 활발한 연구가 진행되어 2001, 2004b; Lee ., 2003). 야 할 것이다. 석회질 오염물이나 백화현상에 의해 오염된 표면은 증류수나 중성세제로 제거한 후 제거되지 않는 부위는 결 언 트리클로르 에칠렌, 염화메칠, 계면 활성제 등을 혼합 하여 제거하도록 한다. 이 과정에서 석재에는 손상이 1. 정림사지 오층석탑의 구성부재는 반상 흑운모 화 가지 않도록 주의해야 하며 약품 사용 후에는 증류수 강섬록암으로 총 149매의 석재로 이루어져 있으며, 높 를 이용하여 세척제를 완전히 제거하여야 한다. 그러 이는 8.92 m이다. 이 석탑의 구성부재는 페그마타이트 나 화공약품보다는 깨끗한 증류수를 이용해 주기적으 세맥과 염기성 포획암을 함유하고 있으며, 사장석의 반 로 세정하는 것이 더 좋은 방법일 수 있으며, 약품을 상조직이 분포한다. 이 석탑은 부재의 탈락 및 파손이 사용하게 되는 경우에는 반드시 석탑을 구성하는 암석 탈이 심한 수준은 아니나 전체적으로 석질이 약화되어 재질과의 적합성을 임상실험 한 후 적당하다고 판단되 표면박리와 입상분해가 왕성하게 진행 중이다. 었을 때 적용하도록 한다. 2. 이 석탑의 4층 옥개석을 구성하는 부재는 뒤틀림 현장 조사에서 확인한 석탑의 생물오염은 40~60%에 과 이격으로 인해 구조적인 불균형이 나타나며 상층부 달하는 피도를 보이고 있으며, 기단부와 옥개석 상부에 의 안정성에 위협을 가하는 것으로 판단된다. 또한 거 서 분포양상이 두드러지게 나타났다. 이들은 고사된 오 의 모든 부재의 표면은 황갈색, 암흑색 및 회백색 침 염물과 지의류의 밀생으로 매트를 형성하면서 생물학적 전물로 피복되어 있으며, 특히 각층의 옥개석 하단부 훼손을 가중시키고 있다. 특히 기단부에서는 이미 미생 와 옥개받침에서는 철망간수산화물과 회백색 침전물에 물의 착생 및 번식이 상당히 진행되었다. 토양화가 진 의한 표면착색이 두드러지게 나타난다. 행된 측면에서는 이끼류가 밀생하고 있었고 이들 중 상 3. 부재 표면에는 균류, 조류, 지의류나 선태류들이 당수가 포자낭을 형성하고 있는 점으로 볼 때, 석탑의 착생하면서 연회색, 암회색, 암흑색 및 암녹색의 다양 표면에는 하등식물의 생활사가 충분히 완수될 수 있을 한 산출상태를 보인다. 기단부에는 균류와 조류에 의 만큼 식생의 천이가 진행되었다는 것을 확인하였다. 해 검게 변색된 표면 위에 회백색 고착지의류가 밀생 이 석탑은 암석 표면에서 박리현상이 전체적으로 광 하고 있으며, 각층의 낙수면에서는 수근식물이 자생하 범위하게 진행되고 있으며 암석의 내부까지 암석조류 고 있다. 일부 부재의 내부에서는 점토광물과 격자상 와 지의류의 균사 및 포자가 성장하고 있어 이미 상당 으로 형성된 지의류의 균사와 뿌리조직이 관찰된다. 한 깊이까지 생물오염이 진행되어 있다. 또한 2층 이 4. 이 석탑의 대표적인 훼손현황을 살펴보면, 균열과 상의 옥개석 상부에는 수근식물의 자생하고 있어 부재 표면박리 및 박락은 탑신에서 가장 심하여 전체 부재 간의 이격을 넓히는 원인이 되고 있다. 이와 같이 생 중에 63.6%가 훼손된 것으로 나타났으며, 가장 심각한 물훼손은 다양한 생물군에 의해 야기되는데, 이를 방 풍화현상은 암흑색 변색으로 전체 석재 중에서 72.5% 686. 5.2.. et al. 6..

(13) 부여 정림사지 오층석탑의 보존과학적 풍화훼손도 평가 mission electron microscope studies of plagioclase, 의 표면부재가 오염된 것으로 평가되었다. muscovite and K-feldspar weathering. Clay and Clay 5. 이 석탑은 지반 약화나 지반상태에 의한 구조상 Minerals, v. 38, p. 77-89. 의 불안정 현상은 없는 것으로 보이나 4층 옥개석을 Bock, E. and Koops, H.-P. (1992) The genus nitrobacter and related genera. The Prokaryotes, Springer-Verlag, 구성하는 부재의 뒤틀림과 이격으로 인해 구조적인 문 New York, p. 2302-2309. 제점이 지적된다. 따라서 이 석탑은 정밀안전진단을 실 Fidler, J. (2002) Stone building, construction and associated component system: their decay and treatment. 시하여 현재의 상태를 정확하게 파악하고, 중장기적인 English Heritage Research Transactions, v. 2, p. 1모니터링을 통해 상층부를 구성하는 부재의 거동을 면 104. Govindaraju, K. (1989) Compilation of working values 밀하게 검토해야 할 것이다. and samples description for 272 geostandards.. 687. 사 사. 이 연구는 2003년도 공주대학교 자체학술연구비 지 원사업으로 수행되었음을 명기하며, 이에 깊이 감사한다.. 참고문헌 김영화, 홍순호 (1990) 풍화현상에 수반되는 화강암의 물 성변화에 관한 연구. 광산지질, 23권, p. 221-232. 김정환, 이제용, 기원서 (1994) 백악기 부여분지의 구조적 진화. 지질학회지, 30권, p. 182-184. 남기상, 조규성 (1993) 암석의 풍화에 따르는 주요성분의 상대적 이동. 광산지질, 26권, p. 67-81. 대전지방기상청 (2005) 기후자료. 부여, http://www.daejeon. kma.go.kr. 문화재관리국 (1985) 한국의 고건축 7. 문화재관리국, p. 4-19. 민경희 (1985) 하등식물이 석조문화재에 미치는 영향. 보 존과학연구, 6권, p. 1-11. 민경희 (2000) 석조문화재의 생물학적 훼손에 관한 최근 연구 동향. 한국문화재보존과학회 학술대회 발표논문 집, 12권, p. 10-12. 윤무병 (1981) 부여정림사지발굴조사보고서. 충남대학교 박물관, p. 15-39. 이찬희, 서만철 (2002) 대원사 다층석탑의 지질학적 및 암 석학적 안전진단. 자원환경지질, 35권, p. 355-368. 이찬희, 최석원, 한경순, 원경식 (2001) 경주 서악동 삼존 불 입상의 기계적 훼손과 보존과학적 접근. 지질학회 지, 37권, p. 611-627. 이찬희, 이명성, 서만철, 최석원, 김만갑 (2004a) 감은사지 서탑의 풍화훼손도 진단 및 석재의 산지추정. 자원환 경지질, 37권, p. 569-583. 이찬희, 김선덕, 한병일, 김영택, 이명성 (2004b) 진천 태 화4년명 마애불의 풍화훼손도 평가와 보존처리. 보존 과학회지, 16권, p. 39-51. 장태우, 황재하 (1980) 논산도폭 지질보고서 (1:50,000). 자원개발연구소, p. 15-17. 조선총독부 (1916) 조선고적도보 4. 경인문화사, p. 14131414. 홍사준 (1964) 부여 정림사지 오층석탑. 미술사학연구, 47 권, p. 533-534. Ashurst, J. and Dimes, F.G. (1998) Conservation of building and decorative stone. Butterworth-Heinemann Publications, Oxford, p. 1-254. Banfield, J.F. and Eggleton, R.A. (1990) Analytical trans-. Geostandards Newsletter, v. 13, p. 1-113. Hoke, G.D. and Turcotte, D.L. (2004) The weathering of stones due to dissolution. Environmental Geology, v. 46, p. 305-310. Lee, C.H., Choi, S.W. and Suh, M. (2003) Natural deterioration and conservation treatment for the granite standing Buddha of Daejosa Temple, Republic of Korea. Geotechnical and Geological Engineering, v. 21, p. 63-77. Lee, C.H., Lee, M.S., Suh, M. and Choi, S.W (2005) Weathering and deterioration of rock properties of the Dabotap pagoda (World Cultural Heritage), Republic of Korea. Environmental Geology, v. 47, p. 547-557. Lee, S.G. and De Freitas, M.H. (1989) A revision of the description and classification of weathered granite and its application to granites in Korea. Quaterly Journal of Engineering Geology, v. 22, p. 31-48. Lisci, M., Monte, M. and Pacini, E. (2003) Lichens and higher plants and stone: a review. International Biodeterioration and Biodegradation, v. 51, p. 1-17. May, E., Lewis, F.J., Pereira, S., Seaward, M.R.D. and Allsopp, D. (1993) Microbial deterioration of building stone - a review. Biodeterioration Abstracts, v. 7, p. 109-123. Nesbitt, H.W. and Young, G.M. (1982) Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, v. 299, p. 715-717. Nesbitt, H.W. and Young, G.M. (1984) Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations. Geochem. Cosmochem. Acta, v. 48, p. 1523-1534. Nockolds, S.R. and Allen, R. (1954) Average chemical compositions of some igneous rocks. Geological Society of American Bulletin, v. 65, p. 1007-1032. Price, C.A. (1996) Stone conservation. An overview of current research. The Getty Conservation Institute. Reiche, P. (1943) Graphic representation of chemical weathering of rocks. Journal of Sedimentary Petrology, v. 13, p. 58-68. Taylor, S.R. and McLennan, S.M. (1985) The continental crust: Its composition and evolution. Blackwell, Oxford, 312p. Young, M.E. and Urquhart, D.C.M. (1998) Algal growth on building sandstone: effects of chemical stone cleaning methods. Quarterly Journal of Engineering Geology, v. 31, p. 315-324. 2005년 7월 28일 원고접수, 2005년 9월 20일 게재승인..

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