화순 운주사 석조불감(보물 제797호)은 고려시대 양식을 갖추고 있는 석조문화재로서 우리나라에서 유래를 찾아볼 수 없는 거대한 석조불감이다. 남쪽과 북쪽의 감실 내부에는 각각의 불상이 등을 맞대고 있는 쌍배 좌상의 독특한 양식을 보이고 있어 역사적, 미술사적 및 학술적으로 높은 평가를 받고 있다. 그러나 이 석조불감은 특별한 보호시설 없이 옥외에 노출되어 장기간 풍화를 받아 다양한 훼손양상이 복합적으로 나타나고 있다. 따라서 상대적인 훼손 및 환경적 요인을 분석하기 위해 석조불감 내부와 외부의 온도분포와 상대습도를 일년간 모니터링 하였다. 이 결과, 석조불감의 기온 및 상대습도 연중변화는 일정한 변동률의 폭으로 증감을 반복하며 기온은 계절에 따라 상승과 감소의 경향을 뚜렷이 보이는 반면, 상대습도는 사계절 모두 높은 습도를 유지하는 것으로 나타났다. 석조불감의 내부는 높은 상대습도로 인해 표면 결로현상이 나타나고 있으며 이는 봄, 여름 및 겨울철에 관찰된다 특히 여름철은 봄과 겨울철의 합보다도 2배정도 높게 나타나며, 기온이 높고 상대습도가 거의 100%에서 일정하게 유지되므로 결로현상이 오랫동안 암석 표면에 지속되어 구성광물을 용해시키고 표면을 변질시켜 화학적 풍화를 촉진시킬 것으로 판단된다. 따라서 이 석조불감의 보존을 위해 결로현상에 영향을 미치는 상대습도의 저감방안이 필요한 것으로 나타났다.
화순 운주사 석조불감(보물 제797호)은 고려시대 양식을 갖추고 있는 석조문화재로서 우리나라에서 유래를 찾아볼 수 없는 거대한 석조불감이다. 남쪽과 북쪽의 감실 내부에는 각각의 불상이 등을 맞대고 있는 쌍배 좌상의 독특한 양식을 보이고 있어 역사적, 미술사적 및 학술적으로 높은 평가를 받고 있다. 그러나 이 석조불감은 특별한 보호시설 없이 옥외에 노출되어 장기간 풍화를 받아 다양한 훼손양상이 복합적으로 나타나고 있다. 따라서 상대적인 훼손 및 환경적 요인을 분석하기 위해 석조불감 내부와 외부의 온도분포와 상대습도를 일년간 모니터링 하였다. 이 결과, 석조불감의 기온 및 상대습도 연중변화는 일정한 변동률의 폭으로 증감을 반복하며 기온은 계절에 따라 상승과 감소의 경향을 뚜렷이 보이는 반면, 상대습도는 사계절 모두 높은 습도를 유지하는 것으로 나타났다. 석조불감의 내부는 높은 상대습도로 인해 표면 결로현상이 나타나고 있으며 이는 봄, 여름 및 겨울철에 관찰된다 특히 여름철은 봄과 겨울철의 합보다도 2배정도 높게 나타나며, 기온이 높고 상대습도가 거의 100%에서 일정하게 유지되므로 결로현상이 오랫동안 암석 표면에 지속되어 구성광물을 용해시키고 표면을 변질시켜 화학적 풍화를 촉진시킬 것으로 판단된다. 따라서 이 석조불감의 보존을 위해 결로현상에 영향을 미치는 상대습도의 저감방안이 필요한 것으로 나타났다.
The stone Buddha and Shrine of Unjusa temple (Korean Treasure No. 797) at Hwasun formed in Koryo Dynasty is unique style which faces each other the back parts of south and north within the stone Shrine. The stone Buddha and Shrine is highly evaluated in historical, artistic and academic respects. Bu...
The stone Buddha and Shrine of Unjusa temple (Korean Treasure No. 797) at Hwasun formed in Koryo Dynasty is unique style which faces each other the back parts of south and north within the stone Shrine. The stone Buddha and Shrine is highly evaluated in historical, artistic and academic respects. But, the stone properties have been exposed in the open system various aspects of degradations weathered for a long time without specific protective facilities. To inquire into relative deterioration and environmental factor, air temperature and relative humidity of the stone Buddha and Shrine were monitored for a year of the indoor and outdoor, respectively. As a result, the temperature shows increase and decrease according to the seasons in the tendency to clear. While the relative humidity is high to keep all four seasons. Highly relative humidity environment induces dew condensation on the interior of stone Buddha and Shrine. The dew condensation is recorded at the spring, summer and winter season. The summer season is double the total of spring and winter season. In the case of summer, dew condensation is long time continued due to high temperature and relative humidity that is kept by more than nearly 100%. There is progress towards chemical weathering throughout dissolve rock properties and alteration on the rock surface. In the case of winter, dew condensation is not kept for a long time as summer. In the winter, which showing a below zero may add physical weathering throughout moisture that happen by dew condensation to repeat freezing and thawing. Therefore, the reduction plan of the relative humidity effect on dew condensation should be prepared.
The stone Buddha and Shrine of Unjusa temple (Korean Treasure No. 797) at Hwasun formed in Koryo Dynasty is unique style which faces each other the back parts of south and north within the stone Shrine. The stone Buddha and Shrine is highly evaluated in historical, artistic and academic respects. But, the stone properties have been exposed in the open system various aspects of degradations weathered for a long time without specific protective facilities. To inquire into relative deterioration and environmental factor, air temperature and relative humidity of the stone Buddha and Shrine were monitored for a year of the indoor and outdoor, respectively. As a result, the temperature shows increase and decrease according to the seasons in the tendency to clear. While the relative humidity is high to keep all four seasons. Highly relative humidity environment induces dew condensation on the interior of stone Buddha and Shrine. The dew condensation is recorded at the spring, summer and winter season. The summer season is double the total of spring and winter season. In the case of summer, dew condensation is long time continued due to high temperature and relative humidity that is kept by more than nearly 100%. There is progress towards chemical weathering throughout dissolve rock properties and alteration on the rock surface. In the case of winter, dew condensation is not kept for a long time as summer. In the winter, which showing a below zero may add physical weathering throughout moisture that happen by dew condensation to repeat freezing and thawing. Therefore, the reduction plan of the relative humidity effect on dew condensation should be prepared.
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문제 정의
따라서 이 연구에서는 운주사 석조불감을 대상으로 구성암석의 종류와 재질특성을 밝히고 보존환경을 검토하고자, 정밀조사와 함께 1년 동안의 미기상 변화를 측정하여 보존에 필요한 환경적 요인을 분석하였다. 이 결과는 운주사 석조불감의 안정적이고 장기적인 보존관리를 위해 중요한 자료가 될 것이며, 나아가 석조문화재의 보존관리 체제를 수립하는데 기초 자료로 활용될 것이다.
이 연구에서는 석조불감 내외부에 자동온습도 로거를 설치하고 기상환경 모니터링을 수행하여 획득된 자료를 근거로 내부와 외부의 미기상 환경을 분석하여 석조불감에 미치는 영향을 살펴보았다. 석조불감 내외부 및 화순일대의 기온은 한반도 남부의 전형적인 사계절 기온 분포를 보이나 석조불감 내부의 상대습도는 연중 높은 습도환경을 유지하고 있다.
제안 방법
이를 간단히 요약하면 물리적 풍화로서 석조불감의 사면에서 표면마모와 박리박락이 발달되고 일부분은 탈락되어 있다. 또한 부재와 부재 사이에는 균열 및 이격이 발생되어 이를 수지접합, 잡석 채움, 철편고임, 시멘트 및 황토로 충전하였다. 화학적 풍화는 불감의 사면에 산화철 또는 수산화철에 의한 적갈색 변색, 산화철과 산화망간에 의한 흑색 변색과 백화현상이 나타난다.
석조불감 내부에서 결로발생 시간대를 알아보고자, 일년간 발생한 결로와 계절별 발생한 결로의 시간대별 발생 빈도수를 검토하였다. 결로현상이 일어난 시간대는 오전 8시부터 급격히 증가하기 시작하면서부터 오후 5시 사이의 넓은 시간대에서 발생되었으나, 특히 오전 9시에서 11시 사이에 높은 발생빈도를 보였다(Fig.
석조불감 내부에서 측정한 암석의 표면온도와 이슬점 온도를 통해 결로현상의 발생특성을 검토하였다(Fig. 8). 이 결과, 2007년 2월 8일을 시작으로 2월 17일인 겨울철과 3월 2일부터 4일, 5월 23일과 29일의 봄철, 6~7월의 여름철에 이슬점이 표면온도보다 상승하는 현상이 관찰되었다.
석조불감 내외부와 화순지역의 기온 및 상대습도를 3개월 단위로 나누어 3월~5월은 봄철, 6월~8월은 여름철, 9월~11월은 가을철, 12월~2월은 겨울철로 세분하여 계절에 따른 상대적 변화를 검토하였다.
또한 내부의 불상에는 표면온도와 습도를 자동으로 기록할 수 있는 접촉식 센서를 부착하였다. 여기에서 획득한 자료와 화순지역의 기상자료를 종합하여 석조불감의 보존환경을 검토하였다.
운주사 일대의 기상환경을 정확히 파악하여 운주사석조불감에 미치는 훼손양상을 규명하기 위해 화순지역기상청 관측 자료를 이용하여 주요 기상 요소(기온, 강수량, 상대습도, 풍속)를 분석하였다(KWA, 2007; JDC, 2007). 이 기상자료는 과거 30년 동안의 평균자료와 최근 5년간 기상변화에 따른 것이다(Fig.
이 석조불감의 훼손에 영향을 미치고 있는 미기상요인과 환경변화에 따른 훼손상태의 변화를 규명하기 위해 석조불감 내부와 외부(종무소 외벽)에 온습도를 자동으로 측정할 수 있는 기기를 장착하여 2006년 6월 16일부터 2007년 7월 16일까지 매 1시간 간격으로 내부와 외부의 기온과 상대습도를 측정하였다. 또한 내부의 불상에는 표면온도와 습도를 자동으로 기록할 수 있는 접촉식 센서를 부착하였다.
이 연구에서는 석조불감의 전반적인 보존환경 평가를 위해 기온과 상대습도를 측정하였다. 측정기기는 석조불감 내부의 남측불상(Figs.
이를 규명하기 위해 석조불감 내부의 결로현상이 발생된 시기와 강수를 비교해 보았다. 이 결과, 겨울철의 결로현상은 강수의 기록이 보이는 경우에 주로 관찰되었으나 여름철은 강수의 기록이 없어도 빈번하게 발생하였다.
대상 데이터
IE, IF). 측정에 이용된 기기는 TESTO사의 자동 온습도 로거인 Testo 175-H2와 Testo 177-H1 으로서 이들은 모두 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터와 전기저항식 습도센서가 장착된 제품이다.
성능/효과
1. 운주사 석조불감은 암석으로 구성된 감실 내부에 등을 맞대고 각각 남측과 북측을 바라보며 두 좌불이 안치되어 있는 독특한 구조를 가지고 있다. 구성 암석은 주로 라필리응회암, 유문암질 응회각력암과 보수시 사용된 흑운모 화강암이다.
2. 이 석조불감은 탈락, 표면마모와 박리박락 등으로 손상되어 있으며, 부재 사이는 균열 및 이격이 발생되어 이를 수지접합, 잡석 채움, 철편고임, 시멘트 및 황토로 충전하였다. 또한 불감의 사면에는 적갈색 및 흑색 변색과 백화현상이 나타나며, 표면에는 조류에서 지의류 및 선태류와 고등식물에 이르기까지 다양하게 생장하며 내부보다는 석감의 외벽면석에서 두드러지게 나타난다.
3. 2006년 6월 16일부터 2007년 7월 16일까지 석조불감 내외부의 미기상 환경 모니터링 결과, 석조불감의 기온과 상대습도의 연중변화는 일정한 변동률의 폭으로 증감을 반복하였다. 기온은 계절에 따라 상승과 감소의 경향을 뚜렷히 보이는 반면 상대습도는 모두 높은 습도환경이 나타났다.
4. 계절별 기온은 내부가 외부보다 봄철, 여름철 및 겨울철에 낮은 온도 분포를 보이며 가을철만 내부가 높은 온도 분포를 나타냈다. 내부와 외부의 온도 차이는 1~%C 정도로 나타난다.
6~23.RC(평균 13.3)로 외부와 화순지역의 기온분포가 거의 동일하게 나타나며, 석감의 내부는 1℃ 정도 낮았다. 이는 직달 일사량의 영향일 것으로 판단된다.
여름철의 결로는 100%의 높은 습도환경에서 나타나며, 겨울철은 강수가 보이는 시기에 상대습도가 높아져 결로가 나타난다. 결로현상의 발생 시간대는 오전 8시부터 오후 5시까지 넓은 분포를 보이나 특히 오전 9시에서 11시 사이에 높은 발생빈도를 보였다.
빈도수를 검토하였다. 결로현상이 일어난 시간대는 오전 8시부터 급격히 증가하기 시작하면서부터 오후 5시 사이의 넓은 시간대에서 발생되었으나, 특히 오전 9시에서 11시 사이에 높은 발생빈도를 보였다(Fig. 9). 이는 석조불감 내부가 새벽에 높은 상대습도를 유지할 때 암석이 포화수증기에 의해 젖어있는 상태에서점차적으로 대기 온도가 상승하면서 수분이 증발하게 되고 암석의 온도는 유지되면서 표면에 수증기가 응결되어 결로가 발생되는 것이다.
또한 산지와 습지가 많아 안개가 자주 발생하며 여름에는 고온다습하고, 겨울에는 저온건조한 기후를 보여 암석의 풍화에 큰 영향력을 가지고 있다. 과거 30년간의 기상자료를 참고로 기후와 풍화와의 관계모식도에 적용한 결과, 운주사 일대는 연평균 기온 13.7℃와 연평균 강수량 1387.5 mm를 기록하여 Fookes et al. (1971)이 제시한 석조문화재에 대한 기후와 풍화와의 관계모식도에 적용할 때 중간 풍화 영역에 해당하는 것으로 나타났다.
2006년 6월 16일부터 2007년 7월 16일까지 석조불감 내외부의 미기상 환경 모니터링 결과, 석조불감의 기온과 상대습도의 연중변화는 일정한 변동률의 폭으로 증감을 반복하였다. 기온은 계절에 따라 상승과 감소의 경향을 뚜렷히 보이는 반면 상대습도는 모두 높은 습도환경이 나타났다. 이를 화순지역의 기상환경과 비교해 보았을 때 서로 유사한 경향을 보였다.
90(x103 SI unit)으로 자철석계열에 속한다. 석조불감 구성암석의 화학분석 결과, K-부화 영역에 속하는 비알칼리 계열의 특징을 보여주며, 과알루미나암질 (peraluminous) 화성암의 영역에 도시된다. 또한 칼크-알칼리 계열 마그마의 분화 특징을 보인다(PM et al.
월별 기온변화를 살펴본 결과, 석조불감 내외부 및 화순지역은 모두 6월부터 온도가 서서히 증가하여 8월에 외부에서 최고 28℃가 넘는 높은 온도를 기록하였다. 8월 이후에는 다음해 1월까지 현저히 감소하기 시작하였으며, 특히 11월에서 12월 사이에 온도가 급격히 낮아져 내부는 영하권까지 하강한다(Fig.
월별 상대습도를 살펴본 결과, 내외부 및 화순지역은 모두 6월에서 7월 사이 상대습도가 상승하여 내부는 7월에 이르러 90% 정도의 높은 습도환경을 보였다. 이후부터 11월까지는 서서히 감소하다 12월에 이르러 다시 증가하였다.
8). 이 결과, 2007년 2월 8일을 시작으로 2월 17일인 겨울철과 3월 2일부터 4일, 5월 23일과 29일의 봄철, 6~7월의 여름철에 이슬점이 표면온도보다 상승하는 현상이 관찰되었다. 이는 이론적으로 표면의 결로 발생을 의미하는 것이다.
시기와 강수를 비교해 보았다. 이 결과, 겨울철의 결로현상은 강수의 기록이 보이는 경우에 주로 관찰되었으나 여름철은 강수의 기록이 없어도 빈번하게 발생하였다. 따라서 겨울철 결로현상은 강수의 영향으로 상대습도가 높아져 발생된 것으로 보이며, 여름철은 강수도 중요한 역할을 하나 기온의 변화에 따른 일교차가 가장 중요한 요인인 것으로 판단된다.
이를 종합하면 결로현상은 여름철을 제외한 높은 상대습도가 유지되는 환경에서 기온이 점차 상승하는 오전 중으로 9시에서 11시 사이에 높은 발생빈도를 나타낸다. 이는 석조불감 내부의 암석이 높은 습도환경에서 포화되어 있다가 새벽부터 점차 기온이 상승하고 밤 동안 차가웠던 대기온도가 햇빛의 영향으로 상승되면서 상대적으로 암석의 표면온도가 더디게 상승하게 될 때 암석 표면에서 수분의 응결이 일어나 표면에 결로현상이 발생하는 것으로 해석할 수 있다.
8% 정도로 석조불감 내부와 외부의 상대습도 차이가 가장 큰 것을 알 수 있다. 특히 강수 후에 가장 큰 차이를 보이는 것으로 보아 강수가 석감 내부의 수분 유지에 가장 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
후속연구
표면은 결로현상을 야기한다. 결로는 표면의 변색뿐만 아니라 암석의 화학적 분해와 재결정작용에 따른 재질의 손상에도 큰 영향을 미치므로 빠른 시일 안에 제거할 수 있는 방안을 모색해야.한다.
손상된 경우가 아주 많다. 따라서 석조문화재의 체계적인 보존방안을 확립하기 위해서는 구성암석의 재질특성을 바탕으로 풍화훼손도 진단을 통해 손상요인을 규명하는 보존과학적 연구가 수행되어야 한다. 석조문화재의 사이트 환경에 대한 미기상 환경과 변화 및 전반적인 대기환경에 관한 영향평가 등의 연구도 필요하다.
보존에 필요한 환경적 요인을 분석하였다. 이 결과는 운주사 석조불감의 안정적이고 장기적인 보존관리를 위해 중요한 자료가 될 것이며, 나아가 석조문화재의 보존관리 체제를 수립하는데 기초 자료로 활용될 것이다.
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