[국내논문]창녕 술정리 동삼층석탑 석재의 원산지 해석 및 표면균열에 관한 연구 A Study on the Provenance of the Stones and the Surface Cracks in the Suljeongri East Three-story Stone Pagoda, Changnyeong, Korea원문보기
국보 제34호 창녕 술정리 동삼층석탑에는 다수의 수직, 수평, 대각선 균열이 발달하고 있으며, 일부 부재들이 떨어져 나감에 따라 이에 대한 보존처리가 시급한 실정이다. 이 석탑은 중립질이며 등립질 조직을 나타내는 담홍색의 흑운모 화강암을 석재로 사용하였다. 석재에 대한 전암대자율 측정결과 2~9(${\times}10^{-3}$SIunit) 사이의 값을 가지며, 감마스펙트로미터 측정결과 K는 3~7%, eU는 8~19 ppm, eTh는 11~35 ppm의 범위를 가진다. 석탑이 위치한 인근 화왕산 일대에 분포하는 흑운모 화강암과 석탑의 석재에 대한 암석기재적 특징, 전암대자율 및 감마스펙트로미터 측정 자료를 비교 분석한 결과, 화왕산 서쪽 사면의 등립질 흑운모 화강암이 석탑부재와 가장 유사한 암석으로 판단된다. 석탑에는 수직, 수평 및 대각선 균열이 발달하고 있는데 주로 석탑 하부인 기단부와 1층 탑신을 이루는 부재들에 집중되어 나타난다. 석탑에 사용된 석재는 원래부터 리프트 결과 그레인 결의 방향으로 미세균열이 잘 발달된 암석으로 이 두 결이 균열성장과 그에 따른 손상을 야기한 것으로 판단된다. 수직 균열은 주 압축응력에 평행한 방향으로 석재의 미세균열이 성장한 결과로 해석되는 반면 수평 균열의 경우 주 압축응력에 대한 반발 인장력이 균열의 성장을 촉진시킨 것으로 해석할 수 있다. 한편, 상하 대각선 방향의 균열은 리프트 결과 그레인 결이 부분적으로 사교하면서 나타나는 양상으로 해석된다.
국보 제34호 창녕 술정리 동삼층석탑에는 다수의 수직, 수평, 대각선 균열이 발달하고 있으며, 일부 부재들이 떨어져 나감에 따라 이에 대한 보존처리가 시급한 실정이다. 이 석탑은 중립질이며 등립질 조직을 나타내는 담홍색의 흑운모 화강암을 석재로 사용하였다. 석재에 대한 전암대자율 측정결과 2~9(${\times}10^{-3}$ SI unit) 사이의 값을 가지며, 감마스펙트로미터 측정결과 K는 3~7%, eU는 8~19 ppm, eTh는 11~35 ppm의 범위를 가진다. 석탑이 위치한 인근 화왕산 일대에 분포하는 흑운모 화강암과 석탑의 석재에 대한 암석기재적 특징, 전암대자율 및 감마스펙트로미터 측정 자료를 비교 분석한 결과, 화왕산 서쪽 사면의 등립질 흑운모 화강암이 석탑부재와 가장 유사한 암석으로 판단된다. 석탑에는 수직, 수평 및 대각선 균열이 발달하고 있는데 주로 석탑 하부인 기단부와 1층 탑신을 이루는 부재들에 집중되어 나타난다. 석탑에 사용된 석재는 원래부터 리프트 결과 그레인 결의 방향으로 미세균열이 잘 발달된 암석으로 이 두 결이 균열성장과 그에 따른 손상을 야기한 것으로 판단된다. 수직 균열은 주 압축응력에 평행한 방향으로 석재의 미세균열이 성장한 결과로 해석되는 반면 수평 균열의 경우 주 압축응력에 대한 반발 인장력이 균열의 성장을 촉진시킨 것으로 해석할 수 있다. 한편, 상하 대각선 방향의 균열은 리프트 결과 그레인 결이 부분적으로 사교하면서 나타나는 양상으로 해석된다.
The Suljeongri east three-story stone pagoda in Changnyeong (National Treasure No. 34) has been damaged mainly by lots of cracks. The stones used for this pagoda are medium-granied equigranular pinkish biotite granite. Measured magnetic susceptibility values are of from 2 to 9 (${\times}10^{-3}...
The Suljeongri east three-story stone pagoda in Changnyeong (National Treasure No. 34) has been damaged mainly by lots of cracks. The stones used for this pagoda are medium-granied equigranular pinkish biotite granite. Measured magnetic susceptibility values are of from 2 to 9 (${\times}10^{-3}$ SI unit). From the ${\gamma}$-ray spectrometer mesurement K, eU, and eTh contents of the stones are 3 to 7%, 8 to 19 ppm, and 11 to 35 ppm, respectively. Comparing the petrographical and chemical characteristics between the stones of the pagoda and the country rocks near Suljeongri, it is suggested that the most similar rock could be equigranular biotite granite in the western slope of the Mt. Hwawangsan. Vertical, horizontal and diagonal cracks are intensely developed at the lower part of the stone pagoda. Biotite granite has intrinsic microcracks defined as rift and grain rock cleavages. Both rock cleavages are assumed to have led to the crack growth and consequent mechanical damage of the pagoda. It seems that vertical cracks have been grown parallel to the principal compressional stress, and that horizontal cracks to the reacting tensional stress. Diagonal cracks seems likely to have been resulted from conjugate rift and grain rock cleavages.
The Suljeongri east three-story stone pagoda in Changnyeong (National Treasure No. 34) has been damaged mainly by lots of cracks. The stones used for this pagoda are medium-granied equigranular pinkish biotite granite. Measured magnetic susceptibility values are of from 2 to 9 (${\times}10^{-3}$ SI unit). From the ${\gamma}$-ray spectrometer mesurement K, eU, and eTh contents of the stones are 3 to 7%, 8 to 19 ppm, and 11 to 35 ppm, respectively. Comparing the petrographical and chemical characteristics between the stones of the pagoda and the country rocks near Suljeongri, it is suggested that the most similar rock could be equigranular biotite granite in the western slope of the Mt. Hwawangsan. Vertical, horizontal and diagonal cracks are intensely developed at the lower part of the stone pagoda. Biotite granite has intrinsic microcracks defined as rift and grain rock cleavages. Both rock cleavages are assumed to have led to the crack growth and consequent mechanical damage of the pagoda. It seems that vertical cracks have been grown parallel to the principal compressional stress, and that horizontal cracks to the reacting tensional stress. Diagonal cracks seems likely to have been resulted from conjugate rift and grain rock cleavages.
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문제 정의
한편, 훼손된 석조문화재의 보존처리를 위해서는 원래 석재의 종류와 그 원산지를 규명해야 하는데, 이에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다(좌용주 외, 2000; 조기만과 좌용주, 2005; 이찬희 외, 2006; 좌용주 외, 2006). 본 연구에서는 창녕 술정리 동삼층석탑에 대한 보존처리를 위하여 사용된 석재의 원산지를 규명하는 한편 석탑 표면의 균열의 방향성을 측정하여 균열 발달 양상을 살피고, 석탑부재와 유사한 석재를 이용하여 균열 성장의 원인을 고찰해 보았다.
창녕 술정리 동삼층석탑에 사용된 석탑부재의 원산지를 규명하기 위해 주변 화강암체를 조사하였다. 특술정리 석탑의 가까운 동쪽, 즉 화왕산을 중심으로 분포하는 흑운모 화강암에 대해 암석기재적 특징을 살피고, 비파괴 분석(전암대자율, 감마스펙트로미터)을 실시하였다(Fig.
Twidale(1982)에 따르면 암석의 세 면에서 하드웨이 면 그레인 면 리프트 면의 순서로 분리성이 좋아진다. 본 연구에서는 창녕 술정리 동삼층석탑에 사용된 석재와 동일한 암석이 경험한 차별응력과 그에 따른 균열의 발달 양상을 파악해 보았다. 화왕산 서쪽 사면의 흑운모 화강암을 대상으로 하여, 시료의 절단용이성에 근거한 세 면, 즉 리프트 면, 그레인 면, 하드웨이 면을 설정하였으며, 각 면에 해당하는 시료에 대해 0.
제안 방법
석탑 하부에서의 집중적인 균열 발달은 구조적으로 불안정함을 시사한다. 한편 술정리 동삼층석탑 표면에 나타나는 균열의 방향성을 관찰하기 위해 표면균열들의 주향을 측정 하였다. 전체 표면균열의 주향은 N14°E~N70°E, N10°W~N80°W범위의 값을 가지는데, 방위별로 보면 동쪽은 N45°E~N60°E, N30°W~N60°W,서쪽은 N14°E~N70°E, N22°W~N80°W, 남쪽은 N20°E~ N80°E, N10°W~N42°W, 북쪽은 N60°E~N62°E, N10°W~N42°W의 주향 값의 범위를 가진다.
본 연구에서는 창녕 술정리 동삼층석탑에 사용된 석재와 동일한 암석이 경험한 차별응력과 그에 따른 균열의 발달 양상을 파악해 보았다. 화왕산 서쪽 사면의 흑운모 화강암을 대상으로 하여, 시료의 절단용이성에 근거한 세 면, 즉 리프트 면, 그레인 면, 하드웨이 면을 설정하였으며, 각 면에 해당하는 시료에 대해 0.1mm 두께로 박편을 제작하여 광물 내의 미세균열을 표시하였다. 제작된 박편에서 광물 내의 미세균열을 선으로 표시하였으며, 석영의 경우 결정의 윤곽을 함께 표시하였다(Fig.
창녕 술정리 동삼층석탑에 사용된 석탑부재의 원산지를 규명하기 위해 주변 화강암체를 조사하였다. 특술정리 석탑의 가까운 동쪽, 즉 화왕산을 중심으로 분포하는 흑운모 화강암에 대해 암석기재적 특징을 살피고, 비파괴 분석(전암대자율, 감마스펙트로미터)을 실시하였다(Fig. 1). 전암대자율 측정의 경우 체코 GF Instruments사의 SM30을 사용하였으며, 감마 스펙트로미터는 체코 GF Instruments사의 GRM260을 사용하였다.
감마스펙트로미터 측정값은 구성광물의 조합에 의한 암석의 화학조성에 의존하기 때문에 흑운모 화강암의 분포 위치에 따른 조성적 차이가 크지 않음을 시사한다. 한편, 술정리 동삼층석탑의 석재와 주변 흑운모 화강암에 대하여 총 방사선 조사량(total dose rate; 단위 nGy/h), 즉 TDR에 대한 K, eU, eTh의 함량 변화를 살펴보았다(Fig. 8). 화왕산 동쪽 사면의 HW5 지역은 창녕 술정리 동삼층석탑에 비해 K, eU, eTh의 함량이 상대적으로 낮으며, 또한 TDR값 역시 낮다.
대상 데이터
1. 창녕 술정리 동삼층석탑은 중립질의 입자크기로 등립질 조직을 나타내는 담홍색의 흑운모 화강암을 석재로 사용하였다. 석재에 대한 전암대자율 측정결과 2~9(×10-3 SI unit)사이의 값을 가지며, 감마스펙트로미터 측정결과 K는 3~7%, eU는 8~19 ppm, eTh는 11~35 ppm의 범위를 가진다.
1). 전암대자율 측정의 경우 체코 GF Instruments사의 SM30을 사용하였으며, 감마 스펙트로미터는 체코 GF Instruments사의 GRM260을 사용하였다.
성능/효과
또한 석탑과 같은 구조물에서 압축과 인장에 의한 전단력이 사교하는 두 결의 성장을 촉진시켰을 가능성이 있다. 결론적으로 술정리 동삼층석탑에서 관찰되는 표면 균열은 압축력과 반발 인장력이 가장 크게 작용하는 석탑 하부의 기단부와 1층 탑신에 주로 나타나며, 원래 석재가 가지고 있던 미세균열이 응력에 조화적으로 성장한 결과로 해석된다.
2. 화왕산 일대에 분포하는 흑운모 화강암과 술정리 동삼층석탑의 석재에 대한 암석기재적 특징, 전암 대자율 및 감마스펙트로미터 측정 자료를 비교 분석한 결과 화왕산 서쪽 사면의 등립질 흑운모 화강암이 석탑부재와 가장 유사한 암석이며, 화왕산 서쪽사면의 HW1 지점에서 과거 암석을 채석하기 위한 쐐기 흔적이 관찰되어 원산지로서의 증거를 뒷받침하고 있다.
3. 술정리 동삼층석탑에는 수직, 수평 및 대각선 균열이 발달하고 있는데 주로 석탑 하부인 기단부와 1층 탑신을 이루는 부재들에 집중되어 나타난다. 석탑에 사용된 석재는 원래부터 리프트 결과 그레인 결의 방향으로 미세균열이 잘 발달된 암석으로 이 두 결이 균열성장과 그에 따른 손상을 야기한 것으로 판단된다.
4. 수직 균열은 주 압축응력에 평행한 방향으로 석재의 미세균열이 성장한 결과로 해석되는 반면 수평균열의 경우 주 압축응력에 대한 반발 인장력이 균열의 성장을 촉진시킨 것으로 해석할 수 있다. 한편, 상하 대각선 방향의 균열은 리프트 결과 그레인 결이 부분적으로 사교하면서 나타나는 양상으로 해석된다.
화왕산 동쪽 사면의 HW4 지점의 전암대자율 값은 술정리 동삼층석탑 석재에 비해 상대적으로 낮은 값을 가지며, HW5 지점의 대자율 값은 상대적으로 높게 나타난다. 따라서 전암대자율값으로 비교하건대, 화왕산 정상을 기준으로 서쪽 사면(HW1, HW2, HW3)의 흑운모 화강암이 술정리 동삼층석탑에 사용된 석재와 유사한 것으로 판단된다(Fig. 7A).
11 right). 따라서 암석 내에 나타나는 미세균열로서의 열린 균열은 석영과 장석 내에서 잘 발달하며, 리프트 결과 그레인 결의 방향과 거의 일치한다. 결국 리프트 면이나 그레인 면에 평행한 방향이 암석에서의 분리성이 좋음을 지시하고, 그 방향들을 따라 균열이 성장할 가능성이 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
술정리 동삼층석탑이란 무엇인가?
경상남도 창녕군 창녕읍 술정리에 있는 술정리 동삼층석탑은 2층 기단에 3층의 탑신을 올린 전형적인 통일신라시대의 불교 예술을 대표하는 석탑으로서 경남에서 가장 오래 되었으며, 1962년 국보 제34호로 지정되었다. 이 석탑은 규모와 조각 수법으로 보아 불국사 석가탑(국보 제21호)과 비교될 만한 통일신라 초기 석탑이며, 창녕 지역이 삼국시대부터 신라에 속해 있는 지역적인 특성으로 볼 때 탑 건립 양식이 경주에서 지방으로 확산되는 경향을 잘 보여주고 있어 매우 중요한 가치를 지니고 있다(정영호 외, 1999).
국보 제34호 창녕 술정리 동삼층석탑에 보존처리가 시급한 이유는 무엇인가?
국보 제34호 창녕 술정리 동삼층석탑에는 다수의 수직, 수평, 대각선 균열이 발달하고 있으며, 일부 부재들이 떨어져 나감에 따라 이에 대한 보존처리가 시급한 실정이다. 이 석탑은 중립질이며 등립질 조직을 나타내는 담홍색의 흑운모 화강암을 석재로 사용하였다.
술정리 동삼층석탑이 중요한 가치를 지니고 있는 이유는 무엇인가?
경상남도 창녕군 창녕읍 술정리에 있는 술정리 동삼층석탑은 2층 기단에 3층의 탑신을 올린 전형적인 통일신라시대의 불교 예술을 대표하는 석탑으로서 경남에서 가장 오래 되었으며, 1962년 국보 제34호로 지정되었다. 이 석탑은 규모와 조각 수법으로 보아 불국사 석가탑(국보 제21호)과 비교될 만한 통일신라 초기 석탑이며, 창녕 지역이 삼국시대부터 신라에 속해 있는 지역적인 특성으로 볼 때 탑 건립 양식이 경주에서 지방으로 확산되는 경향을 잘 보여주고 있어 매우 중요한 가치를 지니고 있다(정영호 외, 1999). 건립된 지 1200여년이 지난 창녕 술정리 동삼층석탑은 석탑의 기단부에서 3층 옥개석에 이르기까지 여러 군데 훼손되어 있으며, 특히 상륜부의 노반 및 찰주는 제거된 상태로 남아있다.
Takemura, T., Golshani, A., Oda, M. and Suzuki, K., 2003, Preferred orientations of open microcracks in granite and their relation with anisotropic elasticity. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40, 443-454
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