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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 여주창리삼층석탑 외 8기의 석조 문화재를 대상으로 서식기중조류의 분포를 밝히고, 석조문화재의 변색정도와 생물오염피복도를 통한 생물오염등급을 산정하고자 한다. 또한 생물오염등급에 따른 오염 지표종을 발굴함으로써 석조문화재의 생물오염을 손쉽게 파악할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 여주창리삼층석탑 외 8기의 석조 문화재를 대상으로 서식기중조류의 분포를 밝히고, 석조문화재의 변색정도와 생물오염피복도를 통한 생물오염등급을 산정하고자 한다. 또한 생물오염등급에 따른 오염 지표종을 발굴함으로써 석조문화재의 생물오염을 손쉽게 파악할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다.
- 본 연구는 2008년 6월에서 11월까지 국내 9기의 석조문화재를 대상으로 환경요인과 생물오염피복도의 조사와 색에 따른 오염등급을 평가 하였다. 각 방위에 따른 표면온도는 각 문화재의 전면과 후면에서 차이가 가장 컸으며, 이러한 표면온도의 차이는 습도가 높은 여름철 보다 습도가 낮은 봄과 가을에 보다 많은 차이를 나타냈다.
제안 방법
- 시료의 채집은 정면, 좌측면, 후면, 우측면 방향의 한군데 이상의 정점으로 부터 시료를 채집하였으며, 채집방법은 부드러운 솔이나 멸균된 압설자를 이용하였다.16 채집된 시료는 4℃ 상태의 아이스박스에 넣어 실험실로 옮겨와 -20℃의 냉동고에 넣어 동결시켰으며, 나머지 시료의 일부는 포르말린으로 고정하여 보관 및 분석하였다.
- 국내 9기의 석조문화재들에 대한 기온, 표면온도 및 조도를 측정하였다(Table 1). 각 환경요인은 석조문화재의 정면, 좌측면, 후면, 우측면의 상중하를 측정하였으며, 각 방향의 평균값을 산출하였다. 측정된 요인 중 기온은 3.
- 국내 9기의 석조문화재들에 대한 기온, 표면온도 및 조도를 측정하였다(Table 1). 각 환경요인은 석조문화재의 정면, 좌측면, 후면, 우측면의 상중하를 측정하였으며, 각 방향의 평균값을 산출하였다.
- 환경요인 측정은 봉상 온도계를 사용하여 기온을 측정하였으며, 표면온도는 testo 830-T1(Testo, Germany)를 이용하였고, 습도는 testo 625(Testo, Germany)와 그리고 조도는 LX-1108(Lutron, Taiwan)을 이용하여 측정하였다. 시료의 채집은 정면, 좌측면, 후면, 우측면 방향의 한군데 이상의 정점으로 부터 시료를 채집하였으며, 채집방법은 부드러운 솔이나 멸균된 압설자를 이용하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 2008년 6월에서 11월까지 경기도 여주군의 여주창리삼층석탑(보물 제91호)과 신륵사보제존자석종비(보물 제229호), 강원도 원주시의 진공대사탑비 귀부 및 이수(보물 제463호)와 흥법사지삼층석탑(보물 제463호), 홍천군의 괘석리사사자삼층석탑(보물 제540호), 홍천물걸리삼층석탑(보물 제545호), 수타사삼층석탑(강원도 문화재자료 제11호) 및 수타사홍우당부도(강원도 문화재자료 제15호), 충북 괴산군의 괴산각연사통일대사탑비(보물 제1295호) 등 총 9기의 석조문화재를 대상으로 조사 하였다.
- 환경요인 측정은 봉상 온도계를 사용하여 기온을 측정하였으며, 표면온도는 testo 830-T1(Testo, Germany)를 이용하였고, 습도는 testo 625(Testo, Germany)와 그리고 조도는 LX-1108(Lutron, Taiwan)을 이용하여 측정하였다. 시료의 채집은 정면, 좌측면, 후면, 우측면 방향의 한군데 이상의 정점으로 부터 시료를 채집하였으며, 채집방법은 부드러운 솔이나 멸균된 압설자를 이용하였다.16 채집된 시료는 4℃ 상태의 아이스박스에 넣어 실험실로 옮겨와 -20℃의 냉동고에 넣어 동결시켰으며, 나머지 시료의 일부는 포르말린으로 고정하여 보관 및 분석하였다.
데이터처리
- 각 석조문화재에 출현한 기중조류들 간의 관계를 확인하기 위해 주성분분석(Principal component analysis)을 하였으며, 주성분 분석은 Varimax법22으로 회전시켜 결과를 도출하였고 이를 도표로 나타내었다(Figure 3). 분석결과 기중조류는 크게 선태류 그룹(BR), 기중조류 그룹(AR) 및 비오염 그룹(CL)으로 나누어지며, 각 그룹은 생물오염피복도의 상관성이 높았던 기중조류로 이루어져 있다.
- 20 을 참고하였다. 생물오염등급과 출현종 간의 상관성을 분석하기 위해서 SPSS(12.0)을 이용하여 상관분석 및 주성분분석을 실시하였다.
이론/모형
- 기중조류의 동정은 출현 분류군을 순수 분리하여 배양하거나 시료를 직접 광학현미경을 이용하여 1,000배로 관찰하였으며, 정17, Hirose et al.18, John et al.19 그리고 Barberousse et al.20 을 참고하였다. 생물오염등급과 출현종 간의 상관성을 분석하기 위해서 SPSS(12.
- 생물오염도의 등급은 Donner et al.13이 제안한 6단계의 등급 중 색을 기준으로 나누었으며, 생물오염피복도는 Auto CAD(2008)를 사용하여 각각 선태류, 지의류, 기중조류 및 비오염 등으로 구분하여 생물별 오염면적을 산출하였다.
성능/효과
- 본 연구는 2008년 6월에서 11월까지 국내 9기의 석조문화재를 대상으로 환경요인과 생물오염피복도의 조사와 색에 따른 오염등급을 평가 하였다. 각 방위에 따른 표면온도는 각 문화재의 전면과 후면에서 차이가 가장 컸으며, 이러한 표면온도의 차이는 습도가 높은 여름철 보다 습도가 낮은 봄과 가을에 보다 많은 차이를 나타냈다.
- 이중 남조강이 3목 2아목 5과 11속 15종으로 가장 많은 분류군이 출현하였으며, 녹조강이 4목 7과 1아과 11속 11종 1미동정종, 규조강이 1목 1아목 3과 5속 6종, 황록조강이 1목 1과 1속 1종이 출현하였다(Table 2). 각 석조문화재 별로 살펴보면, 신륵사보제존자석종비에서 17분류군으로 가장 다양한 기중조류가 출현하였으며, 여주창리삼층석탑, 괘석리사사자삼층석탑 및 괴산 각연사통일대사탑비에서 4분류군으로 가장 적은 분류군이 출현하였다. 신륵사보제존자석종비의 경우 선행연구1에서 19분류군의 녹조강 중심의 기중조류가 출현한 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 녹조강 외에 Cymbella lacustris, Navicula cryptocephala, Navicula geoppertiana 및 Pinnularia borealis와 같은 토양성 규조가 출현하였다.
- 각 석조문화재의 강별 출현종은 신륵사보제존자석종비와 수타사삼층석탑을 제외하고 남조강의 비율이 50%이상을 나타냈으며, 괘석리사사자석탑의 경우 75%의 종이 남조강으로 나타났다. 신륵사보제존자석종비와 수타사삼층석탑의 경우 녹조강이 남조강보다 다양한 종이 출현하였으며, 규조강은 신륵사보제존자석종비, 홍천물걸리삼층석탑, 수타사삼층석탑 및 수타사홍우당부도에서만 출현하였다(Figure 1).
- 각 석조문화재의 생물오염피복도의 산출결과, 괘석리사사자삼층석탑이 96%로 가장 높게 나타났으며, 여주창리삼층석탑이 36%로 가장 낮게 나타났다(Figure 2, Table 3). 괘석리사사자삼층석탑의 경우 지의류가 71%로 광범위하게 오염되어 있으며, 9기의 석조문화재 중 지의류의 오염비율이 가장 높은 것으로 나타났다.
- 출현종은 총 9기의 석조문화재에서 34분류군의 기중조류가 출현하였으며, 남조강의 출현 비율이 가장 높았다. 각 출현종과 생물오염피복도(선태류, 지의류, 기중조류)의 상관분석결과 선태류의 생물피복도와 Cosmarium decedens 와 Anabaena fertilissima 등 7종이 상관계수 0.56~085의 범위로 높은 상관성을 나타냈다. 지의류의 생물피복도는Trebouxia sp.
- 기온과 표면온도의 차이는 0.2~(±)11.0℃의 범위로 수타사삼층석탑 전면에서 가장 큰 차이를 나타냈고, 여주창리삼층석탑 좌측면에서 가장 적은 차이를 나타냈다.
- 0℃의 범위로 수타사삼층석탑 전면에서 가장 큰 차이를 나타냈고, 여주창리삼층석탑 좌측면에서 가장 적은 차이를 나타냈다. 또한 각 방위에 따른 표면온도는 각 문화재의 전면과 후면에서 차이가 가장 컸으며, 수타사삼층석탑에서 18℃로 가장 큰 차이를 나타냈다. 이러한 표면온도의 차이는 습도가 높은 여름보다 습도가 낮은 가을에 더 두드러지는 차이를 나타내는 것으로 판단된다.
- 91로 상관성이 매우 높은 것으로 나타났으나, 선태류의 오염피복도와는 상관성이 높지 않은 것으로 나타났다(Table 4). 또한 기중조류의 오염피복도와 생물오염등급은 음의 상관관계(-0.55)로 나타났으며, 이는 선태류와 같이 기중조류에 의한 생물오염이 생물오염등급에 거의 반영되지 않고 있음을 나타낸다. 석조문화재에서 지의류의 오염이 생물오염의 많은 부분을 차지하며, 생물풍화에 미치는 영향이 크지만, 기중조류와 선태류에 의한 생물오염도 매우 중요하다.
- 57로 상관성을 나타냈다. 또한 선태류 및 지의류와 상관관계가 높았던 Cosmarium decedens와 Chlorella ellipsoidea 등과 같은 종은 비오염면적(Clear)과 음의 상관관계를 나타냈다. 각 생물오염피복도와 상관성이 높은 기중조류는 일부 다른 생물오염피복도와 상관성을 나타내기도 하지만 대부분 출현 경향성이 뚜렷하게 나타나 지표종으로 유용하게 사용될 수 있을 것이라 판단된다.
- 지의류의 생물피복도는Trebouxia sp. 및 Chroococcus varius와 상관계수 0.50 및 0.43으로 나타났으며, 기중조류의 생물오염피복도는 Achnanthes laterostrata 및 Ulothrix zonata와 상관계수 0.76 및 0.57의 상관성을 나타냈다. 생물오염피복도와 상관성이 높은 기중조류는 대부분 출현 경향성이 뚜렷하게 나타나 지표종으로 유용하게 사용될 수 있을 것이라 판단된다.
- 지의류의 생물피복도는 Trebouxia sp. 및 Chroococcus varius와 상관계수 0.50 및 0.43으로 나타났으며, 기중조류의 생물오염피복도는 Achnanthes laterostrata, 및 Ulothrix zonata와 상관계수 0.76 및 0.57로 상관성을 나타냈다. 또한 선태류 및 지의류와 상관관계가 높았던 Cosmarium decedens와 Chlorella ellipsoidea 등과 같은 종은 비오염면적(Clear)과 음의 상관관계를 나타냈다.
- 으로 회전시켜 결과를 도출하였고 이를 도표로 나타내었다(Figure 3). 분석결과 기중조류는 크게 선태류 그룹(BR), 기중조류 그룹(AR) 및 비오염 그룹(CL)으로 나누어지며, 각 그룹은 생물오염피복도의 상관성이 높았던 기중조류로 이루어져 있다. 지의류의 생물오염피복도와 상관성이 높았던 기중조류를 지의류 그룹(LI)으로 묶으면, 선태류 그룹과 기중조류 그룹의 중간에 위치하며, 일부 출현종은 선태류 및 기중조류 그룹과 중복되는 것으로 나타났다.
- 상관분석결과 선태류의 생물피복도와 Cosmarium decedens, Chlorella ellipsoidea, Anabaena fertilissima, Botryococcus braunii, Chroococcus turgidus, Navicula cryptocephala 및 Xenococcus acervatus가 상관계수 0.56~085의 범위로 높은 상관성을나타냈다. 지의류의 생물피복도는 Trebouxia sp.
- 색에 따른 생물오염등급은 괘석리사사자삼층석탑, 수타사삼층석탑, 수타사홍우당부도가 등급 5로 오염등급이 가장 높았으며, 여주창리삼층석탑이 등급 2로 양호하게 나타났다. 이것은 엽록소 a와 색을 모두 사용한 결과와 일치하며, Donner et al.
- 생물오염등급과 생물오염피복도의 상관관계는 지의류의 오염피복도와 생물오염등급과는 상관계수 0.91로 상관성이 매우 높은 것으로 나타났으나, 선태류의 오염피복도와는 상관성이 높지 않은 것으로 나타났다(Table 4). 또한 기중조류의 오염피복도와 생물오염등급은 음의 상관관계(-0.
- 생물오염피복도는 괘석리사사자삼층석탑이 96%로 가장 높았으며, 지의류가 71%로 광범위하게 오염되어 있었다. 홍천물걸리삼층석탑, 수타사삼층석탑 및 수타사홍우당부도는 선태류가 15~23%오염되어 있으며, 전체생물오염 피복도가 90%에 가깝게 나타나 가장 오염이 심한 것으로 판단된다.
- 괘석리사사자삼층석탑의 경우 지의류가 71%로 광범위하게 오염되어 있으며, 9기의 석조문화재 중 지의류의 오염비율이 가장 높은 것으로 나타났다. 수타사삼층석탑의 경우 생물오염피복도가 89%로 9기의 석조문화재 중 두 번째로 높게 나타났으며, 선태류의 생물피복도가 23%, 지의류의 피복도가 48%로 괘석리사사자삼층석탑보다 오염이 진행된 것으로 나타났다. 석탑에서의 생물오염과정은 기중조류, 지의류 및 선태류의 순으로 오염이 진행되며, 이러한 생물 오염과정은 석탑의 위치와 주변 환경의 영향을 받는다.
- 각 석조문화재 별로 살펴보면, 신륵사보제존자석종비에서 17분류군으로 가장 다양한 기중조류가 출현하였으며, 여주창리삼층석탑, 괘석리사사자삼층석탑 및 괴산 각연사통일대사탑비에서 4분류군으로 가장 적은 분류군이 출현하였다. 신륵사보제존자석종비의 경우 선행연구1에서 19분류군의 녹조강 중심의 기중조류가 출현한 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 녹조강 외에 Cymbella lacustris, Navicula cryptocephala, Navicula geoppertiana 및 Pinnularia borealis와 같은 토양성 규조가 출현하였다.
- 이러한 결과는 색과 엽록소 a를 모두 사용하여 석조문화재의 등급을 판정한 김 등12의 연구결과(흥법사지 삼층석탑 외 4기)와 일치했다. 이는 석조문화재의 엽록소 a 측정 시 전체면적에 대한 산출이 아닌 오염면적에 대한 엽록소 a 만을 측정하였으며, 선태류의 오염을 고려하지 않았기 때문에 엽록소 a의 기준이 실제 석조문화재의 생물오염을 반영하지 못하였고, 결과적으로 생물오염등급이 색에 의해 결정되었음을 의미한다.
- 총 9기의 석조문화재의 출현종을 분석한 결과 3문 4강 9목 3아목 16과 1아과 28속 33종 1미동정종 총 34분류군의 기중조류가 출현하였다. 이중 남조강이 3목 2아목 5과 11속 15종으로 가장 많은 분류군이 출현하였으며, 녹조강이 4목 7과 1아과 11속 11종 1미동정종, 규조강이 1목 1아목 3과 5속 6종, 황록조강이 1목 1과 1속 1종이 출현하였다(Table 2). 각 석조문화재 별로 살펴보면, 신륵사보제존자석종비에서 17분류군으로 가장 다양한 기중조류가 출현하였으며, 여주창리삼층석탑, 괘석리사사자삼층석탑 및 괴산 각연사통일대사탑비에서 4분류군으로 가장 적은 분류군이 출현하였다.
- 전체 출현 분류군 중 남조강의 Synechocystis aquatilis와 녹조강의 Protococcus viridis는 생육범위가 넓은 기중조류17로 9기의 석조문화재에서 모두 출현하였으며, Chlorella 속 조류도 각 문화재에서 빈번히 출현한 것으로 나타났다. Cosmariumdecedens와 Ulothrix zonata는 일반적으로 하천이나 호소의 주요 출현종으로 알려져 있으나17,19, 선행연구11,12,21에서 수중 환경 뿐 아니라 기중의 석조물에서도 서식하는 것으로 나타난 바 있다.
- 조도는 8.0~148.0㎛·m-2·s-1의 범위로 조도가 측정된 6기의 석조문화재 중 수타사삼층석탑 정면에서 가장 높은 조도를 나타냈으며, 수타사홍우당부도 좌측면에서 가장 낮은 조도를 나타냈다.
- 분석결과 기중조류는 크게 선태류 그룹(BR), 기중조류 그룹(AR) 및 비오염 그룹(CL)으로 나누어지며, 각 그룹은 생물오염피복도의 상관성이 높았던 기중조류로 이루어져 있다. 지의류의 생물오염피복도와 상관성이 높았던 기중조류를 지의류 그룹(LI)으로 묶으면, 선태류 그룹과 기중조류 그룹의 중간에 위치하며, 일부 출현종은 선태류 및 기중조류 그룹과 중복되는 것으로 나타났다.
- 총 9기의 석조문화재의 출현종을 분석한 결과 3문 4강 9목 3아목 16과 1아과 28속 33종 1미동정종 총 34분류군의 기중조류가 출현하였다. 이중 남조강이 3목 2아목 5과 11속 15종으로 가장 많은 분류군이 출현하였으며, 녹조강이 4목 7과 1아과 11속 11종 1미동정종, 규조강이 1목 1아목 3과 5속 6종, 황록조강이 1목 1과 1속 1종이 출현하였다(Table 2).
- 출현종은 총 9기의 석조문화재에서 34분류군의 기중조류가 출현하였으며, 남조강의 출현 비율이 가장 높았다. 각 출현종과 생물오염피복도(선태류, 지의류, 기중조류)의 상관분석결과 선태류의 생물피복도와 Cosmarium decedens 와 Anabaena fertilissima 등 7종이 상관계수 0.
- 신륵사보제존자석종비와 수타사삼층석탑의 경우 녹조강이 남조강보다 다양한 종이 출현하였으며, 규조강은 신륵사보제존자석종비, 홍천물걸리삼층석탑, 수타사삼층석탑 및 수타사홍우당부도에서만 출현하였다(Figure 1). 황록조강은 수타사삼층석탑에서만 출현하였으며, 남조강, 녹조강, 규조강 등 다양한 분류군이 출현한 4기의 석조문화재가 생물오염도가 높을 것으로 판단된다.1,11,12
후속연구
- Cosmariumdecedens와 Ulothrix zonata는 일반적으로 하천이나 호소의 주요 출현종으로 알려져 있으나17,19, 선행연구11,12,21에서 수중 환경 뿐 아니라 기중의 석조물에서도 서식하는 것으로 나타난 바 있다. Cosmarium decedens와 Ulothrix zonata가 출현한 석조문화재의 경우 대체적으로 다양한 선태류가 출현하며, 습도의 유지가 비교적 양호한 정점에서 나타나며, 토양성 규조류인 Cymbella lacustris, Navicula cryptocephala, Navicula geoppertiana 및 Pinnularia borealis이 함께 출현하는 것으로 Cosmarium decedens와 Ulothrix zonata는 생물오염이 심화된 곳에 출현하는 지표종으로 활용가치가 높을 것으로 판단된다.
- 13의 등급은 색에 의해 결정되었음을 의미 한다. 또한 상관분석결과 지의류는 생물오염등급과 높은 상관성(r=0.91)을 나타냈지만, 기중조류와 선태류와의 상관성은 낮게 나타나 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단 된다.
- 생물오염피복도는 석조문화재의 생물오염을 나타내며, 기중 조류는 이러한 생물오염을 나타내는 지표생물로써 유용할 것이라 판단되며, 추가적인 연구를 통해 기중조류를 이용한 석조문화재 생물오염평가방법을 개발 할 수 있을 것이라 판단된다.
- 57의 상관성을 나타냈다. 생물오염피복도와 상관성이 높은 기중조류는 대부분 출현 경향성이 뚜렷하게 나타나 지표종으로 유용하게 사용될 수 있을 것이라 판단된다.
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