일본 오이타현에 위치한 우스키 마애불상군은 12~14세기에 걸쳐 조성된 것으로 알려져 있으며 총 60여개의 석불군으로 이루어진 일본의 대표적인 석조문화재이다. 이 불상군을 이루는 기반암은 아소-4 화산쇄설암 층군에 포함되는 암회색 응회암이다. 이 석불군의 호키 I군과 후루조노를 대상으로 훼손지도를 작성한 결과, 호키 I군에서는 균열 약 121개, 염풍화로 인한 박락 19%, 흑색변색 5%, 생물학적 훼손 51%로 나타났고, 후루조노는 균열 약 48개, 염풍화로 인한 박락 24%, 생물학적 훼손 41%로 산출되었다. 암반에 균열이 집중적으로 분포하는 호키 I군에서는 사면안정성 평가를 통해 전체적으로 평면, 전도 및 쐐기파괴의 가능성이 확인되었다. 또한 초음파속도 측정을 수행한 결과, 애염명왕(기반암)은 1,520~2,794(평균 2,298)m/s를 보였으며, 동종암석으로 교체된 아미타여래좌상의 대좌(신부재)는 3,242~4,141(평균 3,813)m/s로 측정되어, 이들은 약 1,600m/s의 물성차이를 보였다. 따라서 적용 가능한 범위 내에서 균열, 공동, 탈락, 마모 및 박리박락 부분에 대한 보존처리 및 보강이 우선적으로 시행되어야 할 것이다.
The host rocks of brick-shaped stone pagoda in the Bunhwangsa temple are lots of kinds andesitic rocks, which has gone through mechanical and chemical weathering. As the overall observation, the pagoda is serious damages by air pollutants, and the northeast parts show the much advanced state of turning white, while the southeast parts are heavily cracked in the materials. The rocks of brick-shaped pagoda body are in a relatively stable condition of weathering and damage except for the abrasion and cracks of the corners. The rocks of the pagoda roof suffer from more symptoms including multiple peel-offs, exfoliation, cracks forming round lines, and falling off stone pieces. The pagoda roof rocks are dominated by the thriving leafy lichens and mosses, especially, there are higher plants (selaginella involvens, dandelions) taking root actively between the brick stones and content mortar. There are even light gray precipitates like stalactites between the rocks of the body, In particular, the 1st and 2nd floor in the east side and the body parts in the north side are the most serious. Their major minerals are calcite, gypsum and clay minerals. The rocks of the stylobate and the tabernacle in all the four directions are composed mainly of granitic rocks. The materials consisting of the tabernacles show the severe splits and distortion, which causes the structural instability. The stylobate rocks are heavily contaminated by some weeds with the often marks of inorganic contamination by secondary hydroxides. The central part of the east stylobate has been sinking, while that of the 1st floor west stylobate is protruded nesting a line of cracks. Accordingly, the inside of the tabernacle is always humid with the constant introduction of rainwater. The stone lion standing in the southeast and northeast side are alkali granite, while that in the southwest and northwest lithic tuff. Each of the stone lion also coated with various colored lichens, mosses, algae, bacteria and bryophyte. The external materials of the pagoda have deteriorated the functions of the rocks and made the loss, falling off, and biological contamination even worse due to the surface weathering. Thus it's urgent to come up with scientific restoration and conservation measures through clinical tests.
성인 남성의 모발에서 정상 모간과 자연상태에서 손상된 모간의 외부형태와 미세구조적 변화를 광학현미경과 주사 및 투과전자현미경으로 관찰하였다. 정상 모간은 모소피층, 모피질, 모수질 등의 3부분으로 구성되어 있었다. 모소피층은 $5\sim7$개의 모소피세들이 중첩되어 모피질과 모수질을 둘러싸고 있고, 길게 신장되어 모피질을 둘러싸고 있는 소피세포의 두께는 약 $0.4{\mu}m$로 확인되었다. 또한, 이들 세포사이에는 약 $25{\mu}m$의 세포사이 막복합체가 관찰되었다. 모피질은 잘 발달되어 각질화세포(cornified cell)들로 치밀하게 채워져 있었고, 각질화세포는 직경이 약 $0.5\sim0.8{\mu}m$인 구형 또는 타원형의 macrofibril로 구성되어 있었으며, 이들은 약 8 nm 두께의 가는 microfibril이 동심원상의 규칙적인 형태로 배열되어 있었다. 그리고 macrofibril사이에는 약 $0.5{\mu}m$ 크기의 직경을 가진 구형의 melanin과립들이 고르게 산재되어 관찰되었다. 모수질은 공기가 채워져 있었고, 직경이 약 $16{\mu}m$의 구형의 형태로 모간의 전체 직경에 1/5정도를 차지하고 있었다. 풍화에 의해 손상된 모간은 모소피층이 박리되어 있었으며, 모피질세포의 세포질도 손상되어 melanin과립들이 표면에 노출되어 있는 것인 확인되었다. 조직표본상에서 모소피층의 박리과정은 모소피 사이에 공포가 형성되고, 이어서 모소피의 가장자리가 떨어져 나가고, 박리되지 많은 부위는 절단되었다. 모소피가 탈락되어 모피질이 노출된 부위에서는 각질화세포내에 존재하는 macrofibril이 각각 분리되고, 인접된 macrofibril사이에 공기가 채워지게 어 모간의 풍화과정은 더욱 촉진되었다. 그리고 노출된 macrofibril사이에서 탈락 직전의 melanin과립들이 산재되어 관찰되었다.
의성 탑리리 오층석탑의 구성암석은 유문암질 응회암이며 소량의 응회각력암과 대체석인 세립질 화강암이 혼용되었다. 석탑과 금성산의 유문암질 응회암은 암녹색 내지 녹회색의 유리질 기질에 K-장석과 석영의 반정, 압축 신장된 피아메, 소량의 암편 등으로 구성되어 있다. 이 암석들은 기재적 특징, 광물학적 및 지구화학적 특성에서 양자 간 유사성이 인정되어 서로 동일한 암석이다. 석탑은 균열, 박리박락 등과 같은 물리적 손상과 변색 및 생물학적 오염이 복합적으로 작용하여 훼손이 진행되고 있다. 특히, 석탑 전면에 걸쳐 흑색 및 갈색 변색이 나타나며, 4층 및 5층 옥개석의 하부에는 3~5겹의 층상 박리박락과 입상분해 등이 발달하여 심각한 상태이다. 석탑 구성석재의 물성은 금성산의 신선한 응회암을 기준(1등급)으로 했을 때 2등급에서 5등급까지 넓은 범위를 나타내고 있으나 대부분은 3등급과 4등급에 집중되고 있고, 평균 물성은 3등급으로 확인되었다. 전반적으로 암석의 물성은 남측면과 서측면이 낮았고, 서측면은 박리 및 균열, 입상분해 등에 의해 5등급의 점유율(10개, 11.9%)이 높게 나타났다. 현재 석탑의 일부 부재는 원형을 알아 볼 수 없을 정도로 훼손이 심각하여 정밀 훼손도 진단과 지속적인 모니터링, 보존처리가 필요할 것으로 판단된다.
조선왕릉 태릉은 중종의 계비인 문정황후의 무덤으로 다양한 종류의 석조물(석물 24기, 봉분석재 144개)이 배치되어 있다. 이 석조물은 모두 중조립질의 흑운모화강암을 사용하여 제작하였다. 석조물의 주요 손상양상은 물리적 손상과 생물오염으로 확인되며 이 중에서 박리박락(145기), 입상분해(138기), 보수물질(156기)과 함께 생물오염인 조류(154기), 지의류(165기), 선태류(97기)가 높은 발생빈도를 보인다. 특히 생물학적 손상(조류)이 가장 심각한 상태(3등급 이상이 전체 석물의 94%)로 즉각적인 보존처리가 요구되며 부분적으로는 박리박락과 입상분해 등도 중장기적인 보존관리가 필요할 것으로 판단된다. 에코팁 경도와 초음파탐사 결과, 석재의 약 70%이상이 물성이 상당히 취약한 것으로 나타났다. 초분광 분석에서도 봉분석재 표면의 80% 이상에서 생물이 서식하는 것으로 분석되었으며 이 부분에는 P(인), S(황), Cl(염소), Ca(칼슘)이 높게 검출되었다. 이는 태릉이 수백 년 동안 야외에 위치하고 있어 물리적, 화학적 및 생물학적 요인 등에 의해 풍화작용을 받아 왔기 때문이다. 따라서 태릉 석조물 중 물리적 풍화등급이 높은 석물은 물성을 보강하기 위해 강화처리가 필요한 것으로 판단되며 생물은 석재의 손상을 유발할 수 있는 가능성이 높기 때문에 건식 및 습식 세정으로 제거해야 한다. 또한 보존처리 이후 생물의 재발생을 지연하기 위해서는 봉분에 흘러내린 토사를 정기적으로 정리해줄 필요가 있고 장기적으로 보존상태에 대한 모니터링이 필요하다.
서산 용현리 마애여래삼존상(국보 제 84호)이 새겨진 암체는 층암절벽에 수직수평 방향으로 구조선이 매우 발달한 암체이다. 2007년 보호각 해체 후 상부 암체로부터 유입되는 낙수로 인하여 본존불 좌측에 생물학적 풍화가 진행되고 우측 보살상 상부에는 백화가 관찰되고 있다. 마애불상의 풍화를 저감시키고 훼손으로부터 미연에 방지하기 위한 조치로 건 습식세척으로 부재에 손상이 가지 않도록 오염물을 제거하고, 암체 상부에 L-30을 사용하여 물길을 설치하여 상부로부터 유입되는 낙수로 마애불상 표면이 오염되지 않도록 차단하였다. 또한, 마애불상 주변의 수목을 제거하고 정면부에 자생하는 잡목을 벌목하여 마애불상의 일조량을 증가시키고 통풍을 원활하게 하였다.
논산 관촉사 석등은 암회색을 띠는 화강섬록암으로 구성되어 있다 이 석등은 전체적으로 S자형으로 뒤틀려 있으며 상대석과 1층 옥개석 하부에는 표면박리가 발생하여 석재의 표면이 심하게 부서지고 있다. 이차적 오염도 심각하여 . 부재사이에 삽입된 철편의 산화에 의한 변색과 강수의 유동흔적을 따라 나타나는 회백색 및 암흑색의 침전물이 산재한다. 석등의 표면에는 지의류와 선태류가 피복되어 있어 다양한 형태의 생물학적 훼손을 저감하기 위한 보존처리가 요구된다 또한 석등의 구조적 안정과 표면마모 및 기계적 풍화를 저지하기 위해 환경변화에 대한 장기적인 모니터 링과 함께 풍화요소를 저감할 수 있는 보존방법을 강구해야 할 것이다. 이 석등의 부재는 산출상태와 암석학적 및 지구화학적 특성이 주변의 기반암과 동일한 성인을 갖는 것으로 보아 주변의 석재를 이용하여 석등을 제작하였을 가능성이 높다.
속초 신흥사 목조지장보살삼존상(보물 제1749호)은 신흥사 명부전에 안치되어 있다. 이 삼존상에는 부분적으로 균열, 박락 등의 물리적 손상과 안료 변색, 균류 서식 등의 화학적 및 생물학적 손상이 발생하였다. 이 연구에서는 삼존상의 손상도 평가 및 보존계획을 수립하기 위해 손상지도 작성, 초음파 측정, X-선 및 내시경 촬영 등의 비파괴 정밀진단을 수행하였다. 이 결과, 지장보살에서는 개금층 박락이 관찰되며 각종 오염물이 불상표면에 고착되어 있다. 무독귀왕은 누수에 의한 안료변색이 심하다. 도명존자는 노출된 목부재에서 곤충의 서식흔적이 확인되었으며, 내부에서는 벌집이 관찰되었다. 따라서 이 손상도 진단 결과를 바탕으로 삼존상의 원형을 보존하기 위한 보수가 필요한 것으로 판단된다.
춘궁동 오층석탑(보물 제12호)의 암석학적 풍화와 훼손도를 진단하였다. 이 석탑의 정면은 N30$^{\circ}$W를 향하고 있으며, 구성암석은 안구상 편마암과 흑운모 화강암이다. 석탑을 이루는 암석은 박리와 변색이 심하고, 조암광물은 화학적 및 광물학적 풍화에 의하여 점토광물로 변질되어 있다. 석탑의 표면과 부재사이에는 지의류와 이끼류의 모근 및 포자류가 기생하고 있으며, 하단부는 이미 고등식물이 천이하고 있다. 따라서 석탑의 표면에 피복된 지의류와 불연속면에 서식하고 있는 잡초를 제거하기 위한 생화학적 처리가 요구된다. 이 석탑의 구조적 안정을 위해서는 부재사이에 틈이 없도록 재조립을 해야 하며, 삽입한 철편도 제거한 후에 석조문화재 보강용 충전제를 이용한 보존처리가 필요하다. 또한 석탑에 미치는 지면의 습도를 저감하기 위한 차수층의 설치도 고려되어야 할 것이다.
우리나라 전체 문화재중 약 17%에 해당하는 석조문화재는 대부분 옥외에 있고 시간이 지남에 따라 물리적, 화학적, 기계적, 생물학적인 풍화가 진행되고 있어 표면의 색변화, 균열, 부서짐 등이 발생하게 된다. 이러한 풍화현상을 저지하고 지속적인 형태 유지를 위해 적절한 보존처리가 요구된다. 가압과 감압이 가능한 가압용기를 이용하여 저점도의 아크릴계 단량체인 MMA를 암석에 함침시키고 중합하면 암석의 내부 깊숙이 고분자물질을 충진시킬 수 있다. 그에 따라 암석 구성 물질간의 치밀한 결합이 유지되고 발수성 및 내후성 향상이 기대된다. 본 연구에서는 국내산 화강암 2종을 이용하여 처리 후 수분흡수성, 내화학성, 기계적 성질 등의 변화를 통해 석조문화재에 대한 보존처리 방법으로써 의 가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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