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문제 정의
- 20,23 하지만 이러한 엽록소 a의 측정과 색을 통한 생물오염등급 산정은 석조문화재의 생물오염을 세부적으로 반영하지 못하고 있어 기중 조류의 군집분석을 통한 보완이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 석조문화재의 생물풍화에 관한 조류의 영향을 밝히기 위하여 월남사지삼층석탑 외 7기의 석조문화재를 대상으로 서식 기중조류의 분포를 밝히고, 석조문화재의 변색과 엽록소 a 측정을 통한 생물오염등급을 산정하고자 하였다. 또한 생물오염등급에 따른 조류 지표종을 발굴함으로써 석조문화재의 생물오염등급을 손쉽게 파악 할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 석조문화재의 생물풍화에 관한 조류의 영향을 밝히기 위하여 월남사지삼층석탑 외 7기의 석조문화재를 대상으로 서식 기중조류의 분포를 밝히고, 석조문화재의 변색과 엽록소 a 측정을 통한 생물오염등급을 산정하고자 하였다. 또한 생물오염등급에 따른 조류 지표종을 발굴함으로써 석조문화재의 생물오염등급을 손쉽게 파악 할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다.
- 본 연구는 2007년 4월에서 6월까지 국내 8기의 석조문화재를 대상으로 환경요인과 엽록소 a 및 색에 따른 생물 오염등급을 평가 하였다. 조사결과 환경요인은 방위에 따른 표면온도 및 조도가 문화재마다 큰 차이를 보였으며, 동남쪽이 북서쪽 방위에 비해 표면온도 및 조도가 높게 나타났다.
제안 방법
- 시료의 채집은 동서남북 방향의 한군데 이상의 정점으로부터 시료를 채취하였으며, 시료의 채취는 부드러운 솔이나 멸균된 압설자를 이용하였다. 24 채취된 시료는 4℃ 상태의 아이스박스에 넣어 실험실로 옮겨와 시료의 일부는 색소의 추출을 위해 -20℃의 냉동고에 넣어 동결시켰으며, 나머지 시료의 일부는 포르말린으로 고정하여 보관 및 분석하였다.
- 1g정도의 시료에 아세톤을 넣어 냉암소에서 24시간 이상 정치하여 색소를 추출한 후, 파장 630 nm, 645nm, 663nm, 750nm에서 흡광도를 측정하여 산출하였다.25,26 생물오염도의 등급은 Donner et al.27이 제안한 6단계의 등급(Table 1)으로 나누었으며, 임과 이의 연구를 참고하여 보완하였다. 18 또한 각 등급에 따라 엽록소 a의 양을 비교하고, 그에 따른 분포 생물군을 파악하였다.
- 35,36수중생태계에서 조류의 지표종 발굴은 일반적으로 영양염류 및 유기물 농도와 같이 오염의 기준이 되는 항목으로 산정하며36,37, 본 연구에서는 오염의 기준이 되는 엽록소 a와 생물오염등급을 사용하여 산정하였다.
- 8기의 석조문화재들에 대한 표면온도 그리고 조도를 측정하였다. 측정된 요인 중 표면온도는 12.
- 환경요인 중 기온은 봉상 온도계를 사용하였으며, 표면 온도는 testo 830-T1(Testo, Germany)를 사용하였다. 습도는 testo 625(Testo, Germany)를 사용하였고, 조도는 LX-1108(Lutron, Taiwan)을 이용하여 측정하였다. 시료의 채집은 동서남북 방향의 한군데 이상의 정점으로부터 시료를 채취하였으며, 시료의 채취는 부드러운 솔이나 멸균된 압설자를 이용하였다.
- 엽록소 a는 약 0.1g정도의 시료에 아세톤을 넣어 냉암소에서 24시간 이상 정치하여 색소를 추출한 후, 파장 630 nm, 645nm, 663nm, 750nm에서 흡광도를 측정하여 산출하였다.25,26 생물오염도의 등급은 Donner et al.
대상 데이터
- 본 연구는 2007년 4월에서 6월까지 전라남도 강진군 월남사지삼층석탑(보물 제298호), 강원도 원주시 진공대사탑비귀부 및 이수(보물 제463호)와 흥법사지삼층석탑(보물 제464호), 강원도 홍천군 괘석리사사자삼층석탑(보물 제540호), 물걸리삼층석탑(보물 제545호), 수타사삼층석탑 (강원도 문화재자료 제11호) 및 수타사홍우당부도(강원도 문화재자료 제15호), 경기도 용인공세리오층석탑(경기도 문화재자료 제42호) 등 총 8기의 석조문화재를 대상으로 조사 하였다. 채집 시기는 조류의 생장이 가장 활발한 봄철에 채집하였으며, 강우와 같은 기상상황을 피하고, 조사시각(10시~15시)을 고려하여 채집하였다.
- 습도는 testo 625(Testo, Germany)를 사용하였고, 조도는 LX-1108(Lutron, Taiwan)을 이용하여 측정하였다. 시료의 채집은 동서남북 방향의 한군데 이상의 정점으로부터 시료를 채취하였으며, 시료의 채취는 부드러운 솔이나 멸균된 압설자를 이용하였다. 24 채취된 시료는 4℃ 상태의 아이스박스에 넣어 실험실로 옮겨와 시료의 일부는 색소의 추출을 위해 -20℃의 냉동고에 넣어 동결시켰으며, 나머지 시료의 일부는 포르말린으로 고정하여 보관 및 분석하였다.
- 본 연구는 2007년 4월에서 6월까지 전라남도 강진군 월남사지삼층석탑(보물 제298호), 강원도 원주시 진공대사탑비귀부 및 이수(보물 제463호)와 흥법사지삼층석탑(보물 제464호), 강원도 홍천군 괘석리사사자삼층석탑(보물 제540호), 물걸리삼층석탑(보물 제545호), 수타사삼층석탑 (강원도 문화재자료 제11호) 및 수타사홍우당부도(강원도 문화재자료 제15호), 경기도 용인공세리오층석탑(경기도 문화재자료 제42호) 등 총 8기의 석조문화재를 대상으로 조사 하였다. 채집 시기는 조류의 생장이 가장 활발한 봄철에 채집하였으며, 강우와 같은 기상상황을 피하고, 조사시각(10시~15시)을 고려하여 채집하였다.
데이터처리
- 30 등을 참고하였다. 생물오염도와 출현종 간의 상관성을 살펴보기 위해서 SPSS(12.0)을 이용하여 상관분석 및 주성분분석을 실시하였다.
이론/모형
- 기중조류의 동정은 출현 분류군을 순수 분리하여 배양하거나 시료를 직접 광학현미경을 이용하여 1,000배하에서 관찰 하였으며, 정1 , Hirose et al.28, John et al.29 그리고 Barberousse et al.30 등을 참고하였다. 생물오염도와 출현종 간의 상관성을 살펴보기 위해서 SPSS(12.
- 주성분분석(Principal component analysis)은 Varimax법 38으로 회전시켜 결과를 도출하였으며, 엽록소 a, 생물오염 등급 및 각 출현종간의 관계를 확인하기 위해 도표로 나타내었다(Figure 4). 그 결과 엽록소 a 및 생물오염등급을 중심으로 상관성이 높은 출현분류군은 두 항목 가까이에 위치하며, 넓은 생육범위를 갖고 있는 Synechocystis aquatilis 와 Protococcus viridis는 두 항목으로부터 멀리 떨어져 있는 것으로 나타났다.
성능/효과
- 28 이 중 남조강이 3목 1아목 5과 12속 16종으로 가장 많은 분류군이 출현하였으며, 녹조강이 5목 7과 10속에 속하는 12종 1미동정종이 출현하였고, 규조강은 1목 1아목 2과 3속 3종이 출현하였다(Table 3). 임과 이18,19의 연구에서 석조문화재에 출현한 기중조류가 21~29분류군으로 이전연구와 비교할 때 본 연구에서 보다 다양한 기중조류가 출현한 것으로 나타났다.
- 각 석조문화재의 강별 출현종의 구성은 대체로 남조강의 비율이 높았으며, 수타사삼층석탑의 경우 75%의 종이남조강으로 구성되어 있다. 월남사지삼층석탑, 진공대사탑 비귀부 및 이수와 흥법사지삼층석탑의 경우 녹조강이 남조 강보다 다양한 종이 출현하였으며, 흥법사지 삼층석탑은 73%의 종이 녹조강으로 구성되어 있는 것으로 나타났다.
- 각 석조문화재의 엽록소 a 농도의 분석 결과, 괘석리사사자삼층석탑에서 평균 136.6㎍·g-1의 농도로 가장 높게 나타났으며, 수타사삼층석탑에서 평균 16.2㎍·g-1의 농도로 가장 낮게 나타났다(Figure 3).
- 주성분분석(Principal component analysis)은 Varimax법 38으로 회전시켜 결과를 도출하였으며, 엽록소 a, 생물오염 등급 및 각 출현종간의 관계를 확인하기 위해 도표로 나타내었다(Figure 4). 그 결과 엽록소 a 및 생물오염등급을 중심으로 상관성이 높은 출현분류군은 두 항목 가까이에 위치하며, 넓은 생육범위를 갖고 있는 Synechocystis aquatilis 와 Protococcus viridis는 두 항목으로부터 멀리 떨어져 있는 것으로 나타났다. 두 항목과 상관성이 모두 높았던 Trebouxia sp.
- 규조강의 출현비율은 매우 낮았으며, 월남사지삼층석탑, 흥법사지삼층석탑 및 공세리오층석탑에서만 출현하였다(Figure 2). 대체적으로 군집의 구조가 단순한 기중조류에서 다양한 종의 출현은 생물오염도가 높다는 것으로 판단되며, 남조강, 녹조강 및 규조강이 모두 출현한 3기의 석조문화재가 생물오염도가 높을 것으로 사료된다.
- 상관분석 결과, 엽록소 a와 생물오염등급(Class)간의 상관성은 상관계수 0.43으로 상관성이 있는 것으로 나타났다. 엽록소 a는 Trebouxia sp.
- 65로써 높은 상관성을 나타냈다. 생물오염등급과 출현종의 경우에는 Chroococcus bituminosus, Aphanocapsa grevillei, Xenococcus acervatus, Chlorella vulgaris 및 Synechocystis pevalekii 등이 상관계수 0.54~0.65의 범위로 높은 상관성을 나타냈다. 엽록소 a 측정 시 선태류를 포함하여 분석하는 것이 보다 정확한 등급을 산정 할 것이라 판단되며, 엽록소 a 및 색 외에 주변 환경요인과 지표종 등을 활용하여 석조문화재의 생물풍화를 평가하는 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 엽록소 a 및 색에 따른 생물오염등급27의 산정 결과 괘석리사사자삼층석탑, 수타사홍우당부도 및 용인공세리오층석탑이 등급 5로 가장 오염이 심한 것으로 나타났으며, 물 걸리삼층석탑과 수타사삼층석탑이 등급 3으로 8기의 문화재 중 상태가 양호한 것으로 나타났다(Table 4). 하지만 이러한 결과는 엽록소 a 의 측정 시 선태류를 제외하였기 때문에 다소 오차를 나타낼 수 있으며, 색에 의한 판별은 조사자에 따른 오차가 크게 날 것으로 판단된다.
- 이러한 차이는 채집시기와 날씨의 영향, 주변 환경요인에 의한 것으로 사료되며, 이러한 주변 서식환경의 차이는 기중조류의 서식과 군집변화에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 엽록소 a와 색에 의한 생물오염등급 평가결과 물걸리삼층석탑과, 수타사삼층석탑은 3등급으로 나타났으며, 나머지 6개의 문화재는 4등급 이상으로 기중조류에 의한 생물오염이 심각한 것으로 나타났다.
- 엽록소 a는 Trebouxia sp.와 Chroococcus bituminosus 등 두 종과 상관계수 0.89와 0.65로 매우 높은 상관성을 나타냈으며, 생물오염등급(Class)은 Chroococcus bituminosus, Aphanocapsa grevillei, Xenococcus acervatus, Chlorella vulgaris 및 Synechocystis pevalekii 등과 상관계수 0.54~0.65의 범위로 상관성이 높게 나타났다.
- 각 석조문화재의 강별 출현종의 구성은 대체로 남조강의 비율이 높았으며, 수타사삼층석탑의 경우 75%의 종이남조강으로 구성되어 있다. 월남사지삼층석탑, 진공대사탑 비귀부 및 이수와 흥법사지삼층석탑의 경우 녹조강이 남조 강보다 다양한 종이 출현하였으며, 흥법사지 삼층석탑은 73%의 종이 녹조강으로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 규조강의 출현비율은 매우 낮았으며, 월남사지삼층석탑, 흥법사지삼층석탑 및 공세리오층석탑에서만 출현하였다(Figure 2).
- 전체 출현분류군 중 남조강의 Synechocystis aquatilis는 생육범위가 넓어 늪, 웅덩이 및 돌담 등에 서식하는 조류1로 본 연구에서 가장 많은 출현빈도를 나타냈으며, 총 8기의 석조문화재 중 월남사지삼층석탑을 제외한 7기의 문화재에서 출현하였다. 녹조강의 Protococcus viridis의 경우 6기의 석조문화재에서 출현하였으며, 임과 이19의 연구에서 가장 많은 출현빈도를 나타낸 조류이다.
- 조도는 150~93,800lm·m-2의 범위로 월남사지삼층석탑에서 가장 높은 조도를 나타냈으며, 홍우당부도에서 가장 낮은 조도를 나타냈다.
- 본 연구는 2007년 4월에서 6월까지 국내 8기의 석조문화재를 대상으로 환경요인과 엽록소 a 및 색에 따른 생물 오염등급을 평가 하였다. 조사결과 환경요인은 방위에 따른 표면온도 및 조도가 문화재마다 큰 차이를 보였으며, 동남쪽이 북서쪽 방위에 비해 표면온도 및 조도가 높게 나타났다. 이러한 차이는 채집시기와 날씨의 영향, 주변 환경요인에 의한 것으로 사료되며, 이러한 주변 서식환경의 차이는 기중조류의 서식과 군집변화에 영향을 미칠 것으로 판단된다.
- 총 8기의 석조문화재에 서식하는 기중조류는 3문 3강 9목 2아목 14과 25속에 속하는 31종과 1미동정종으로 총 32분류군이 출현하였다. 28 이 중 남조강이 3목 1아목 5과 12속 16종으로 가장 많은 분류군이 출현하였으며, 녹조강이 5목 7과 10속에 속하는 12종 1미동정종이 출현하였고, 규조강은 1목 1아목 2과 3속 3종이 출현하였다(Table 3).
- 총 8기의 석조문화재에서 3문 3강 9목 2아목 14과 25속 31종 1미동정종으로 총 32분류군의 기중조류가 출현하였으며, 남조강의 출현 비율이 가장 높았다. 상관 분석 결과, 엽록소 a와 생물오염등급 간의 상관계수는 0.
- 8기의 석조문화재들에 대한 표면온도 그리고 조도를 측정하였다. 측정된 요인 중 표면온도는 12.0~45.5℃의 범위로 월남사지삼층석탑의 동쪽 기단 윗부분에서 가장 높게 나타났으며, 용인공세리오층석탑 서쪽 3층 옥개석에서 가장 낮게 나타났다. 월남사지삼층석탑의 경우 각 방위별 온도차가 가장 크게 나타났으며, 용인공세리오층석탑을 제외한 6개 문화재는 각 방위별 표면 온도차가 5℃ 이하로 나타났다.
후속연구
- 65의 범위로 높은 상관성을 나타냈다. 엽록소 a 측정 시 선태류를 포함하여 분석하는 것이 보다 정확한 등급을 산정 할 것이라 판단되며, 엽록소 a 및 색 외에 주변 환경요인과 지표종 등을 활용하여 석조문화재의 생물풍화를 평가하는 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 두 항목과 상관성이 모두 높았던 Trebouxia sp.와 Chroococcus bituminosus는 임과 이18의 연구에서 생물오염등급 5등급에 출현한 것으로 나타났으며, 추가적인 연구를 통해 보다 많은 지표종을 발굴 할 수 있을 것으로 판단된다.
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