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문제 정의
- 이 연구에서는 서산 용현리 마애여래삼존상의 훼손도 변화를 살펴보기 위해 물성변화, 표면상태변화 및 보존환경 변화에 대한 모니터링을 수행하였다. 보존처리 이후 마애여래삼존상의 물성변화를 모니터링하기 위해 초음파속도 측정을 실시하였으며, 훼손양상의 변화를 파악하기 위해 디지털 이미지분석을 수행하였다.
제안 방법
- 평지에 조성되어 있는 일반적인 석조문화재와는 달리 마애여래삼존상은 계곡에 위치하고 있어 지형적인 요인에 의해 환경이 변화하게 된다. 따라서 마애여래삼존상 일대의 지형을 분석하기 위해 1:5,000의 수치지형도를 토대로 3차원 지형분석 및 일조분석을 수행하였다. 또한 지형조건에 따른 구성암석의 환경변화를 파악하기 위해 30분 간격으로 표면의 온도와 함수율을 측정하였다.
- 따라서 이 연구에서는 2007년 수행된 초음파탐사 측정 영역을 면밀히 파악한 후 2012년도에 동일한 범위 내에서총 75지점을 측정하였다. 2007년도에 측정된 마애여래삼존상의 초음파속도는 809～4,307㎧의 범위를 보였으며 평균은 2,929㎧(표준편차: 614)로 나타났다(Table 1).
- 마애여래삼존상의 체계적인 보존을 위해서는 지속적인 모니터링을 통해 보호각 해체 이후 발생하는 훼손도의 변화를 파악하고 발생 원인에 대한 분석이 필요하다. 따라서 이 연구에서는 다양한 비파괴 기법을 활용하여 2008년 보호각 해체 및 보존처리 이후 5년 동안 모니터링을 실시하고 보존환경 변화에 따른 훼손상태 변화를 분석하였다. 또한 분석결과를 토대로 서산 용현리 마애여래삼존상의 장기적 보존방안을 수립하였다.
- 따라서 이 연구에서는 다양한 비파괴 기법을 활용하여 2008년 보호각 해체 및 보존처리 이후 5년 동안 모니터링을 실시하고 보존환경 변화에 따른 훼손상태 변화를 분석하였다. 또한 분석결과를 토대로 서산 용현리 마애여래삼존상의 장기적 보존방안을 수립하였다.
- 따라서 마애여래삼존상 일대의 지형을 분석하기 위해 1:5,000의 수치지형도를 토대로 3차원 지형분석 및 일조분석을 수행하였다. 또한 지형조건에 따른 구성암석의 환경변화를 파악하기 위해 30분 간격으로 표면의 온도와 함수율을 측정하였다.
- 이 연구에서는 서산 용현리 마애여래삼존상의 훼손도 변화를 살펴보기 위해 물성변화, 표면상태변화 및 보존환경 변화에 대한 모니터링을 수행하였다. 보존처리 이후 마애여래삼존상의 물성변화를 모니터링하기 위해 초음파속도 측정을 실시하였으며, 훼손양상의 변화를 파악하기 위해 디지털 이미지분석을 수행하였다. 또한 보호각 해체이후 보존환경의 변화를 파악하기 위해 GIS 프로그램을 활용하여 지형분석을 실시하였다.
- 마애여래삼존상에도 2007년 보존처리 이전에 초음파속도를 통한 암석의 물성이 평가된 바 있다. 보호각 해체 이후 보존환경의 변화로 인한 마애여래삼존상의 물성변화를 파악하기 위해 5년이 경과한 시점에서 2007년도에 실시한 동일한 측정방법으로 초음파속도를 측정하여 구성암석의 물성변화를 모니터링 하였다.
- 서산 용현리 마애여래삼존상의 물성변화를 모니터링하기 위해 초음파탐사를 실시하였다. 초음파탐사는 균열의 발달상태 및 광물의 풍화정도에 따라 초음파의 속도가 차이를 나타내기 때문에 석조문화재의 풍화도를 파악할 수 있는 유용한 방법이다.
- 위와 같은 방법으로 2008년 보호각의 해체 이후 마애여래삼존상의 표면상태 변화를 살펴보기 위해 2년 단위로 사진을 촬영하고 이미지 분석을 실시하였다. 2010년 사진을 대상으로 영상분류를 실시한 결과, 신선한 영역은 54.
- 그러나 정밀한 훼손지도를 작성하기 위해서는 많은 조사기간, 전문인력 및 예산이 필요하기 때문에 석조문화재의 정기적인 모니터링에 활용하는데 제약이 따른다. 이 연구에서 적용한 디지털 이미지분석은 시기별 촬영된 사진을 컴퓨터 알고리즘을 통해 영상을 분류하는 방법으로 훼손지도 작성법보다 효율적인 모니터링이 가능하다. 이 분석기법은 사진에서 확인되는 훼손양상별 RGB 값을 군집화하고 분류하여 훼손영역의 픽셀수를 계산하는 방법으로 국외 석조문화재를 대상으로 적용된 바 있다(Appolonia et al.
- 이러한 지형특성이 마애여래삼존상 구성암석에 미치는 영향을 파악하기 위해 삼존상의 좌측면과 우측면을 중심으로 표면온도 및 함수율을 측정하였다. 환경측정은 2013년 8월 9일에 실시하였으며 측정일 이전에 7월 31일 16.
- 또한 생물은 전체적으로 서식하는 것이 아니라 마애여래삼존상의 좌측에만 분포하는 것으로 나타났다. 이러한 현상의 원인을 파악하기 위해 GIS를 활용하여 마애여래삼존상이 위치한 지역의 지형을 분석하였다.
대상 데이터
- 시간의 경과에 따른 일조량의 파악하기 위해 2012년도의 시간에 따른 태양의 고도 및 방위 데이터를 수집하여 음영기복도를 작성하였다(Figure 5B, 5C). 모델링 결과에 의하면 계절별로 일조량 및 일조 시간대의 차이를 보이지만 대부분 하루 중 오전 10시부터 2시간 정도만 직접적으로 햇빛이 비추는 것으로 분석되었다.
데이터처리
- 보존처리 이후 마애여래삼존상의 물성변화를 모니터링하기 위해 초음파속도 측정을 실시하였으며, 훼손양상의 변화를 파악하기 위해 디지털 이미지분석을 수행하였다. 또한 보호각 해체이후 보존환경의 변화를 파악하기 위해 GIS 프로그램을 활용하여 지형분석을 실시하였다.
성능/효과
- 이미지 분석결과에 의하면 갈색계열의 변색이 발생한 영역은 2008년 보존처리 전과 거의 차이가 없는 것으로 확인되었다. 그러나 보존처리 이후 2년이 경과한 시점에서 마애여래삼존상 좌측면에 생물이 발생된 것으로 분석되었으며, 4년 경과 후에는 생물영역이 확대된 것으로 나타났다. 또한 마애불상 우측면에서는 과거에 주요 훼손양상이었던 염결정(석고)으로 인한 백색변색이 재발생한 것으로 분석되었다(Figure 4).
- 2007년과 2012년도에 실시한 초음파속도를 바탕으로 2D 모델링을 실시한 결과, 부분적으로 초음파속도의 차이를 보이는 영역이 확인되지만 전반적으로 이전과 유사한 것으로 확인되었다(Figure 1). 따라서 마애여래삼존상은 보호각 해체 및 보존처리 이후 급격한 물성변화는 없는 것으로 확인되었다.
- 그러나 주변의 수목에 의해 그늘이 형성되면서 삼존상 좌측면의 일조시간은 30분 정도로 확인되었다. 또한 비가 내리고 1주일 경과한 후에 함수율을 측정한 결과, 마애여래삼존상의 우측면은 4~5%로 측정된 반면 좌측면 하부는 10~16%로 장기간동안 높은 수분량을 유지하는것으로 나타났다.
- 이중 염에 의한 백색변색은 보호각이 해체되기 이전부터 발생되어 왔던 현상이나 보호각 해체 이후 과거에 볼 수 없었던 생물이 서식하는 것을 확인하였다. 또한 생물은 전체적으로 서식하는 것이 아니라 마애여래삼존상의 좌측에만 분포하는 것으로 나타났다. 이러한 현상의 원인을 파악하기 위해 GIS를 활용하여 마애여래삼존상이 위치한 지역의 지형을 분석하였다.
- 시간의 경과에 따른 일조량의 파악하기 위해 2012년도의 시간에 따른 태양의 고도 및 방위 데이터를 수집하여 음영기복도를 작성하였다(Figure 5B, 5C). 모델링 결과에 의하면 계절별로 일조량 및 일조 시간대의 차이를 보이지만 대부분 하루 중 오전 10시부터 2시간 정도만 직접적으로 햇빛이 비추는 것으로 분석되었다. 그러나 일조시간 동안에도 마애여래삼존상의 좌측면은 고도가 높은 지역의 수목에 의해 지속적으로 그늘이 형성되어 실질적인 일조시간은 약 30분으로 확인되었다.
- 보호각 해체 및 보존처리 이후 5년 동안 마애여래삼존상의 상태변화에 대한 모니터링을 실시한 결과, 표면물성의 변화는 거의 없는 것으로 분석되었으나 염결정에 의한 백색변색과 생물에 의한 녹색변색이 발생한 것으로 확인되었다. 백색변색의 경우, 보호각의 해체 이전부터 발생되었던 현상으로 재발생의 가능성이 높아 예측 가능하였으나, 표면에 서식하고 있는 생물은 보호각 내부에서 보존될 당시 거의 확인되지 않는 훼손양상이었다.
- 보호각 해체 이후 5년이 경과한 시점에서 초음파속도를 측정한 결과, 876～4,290㎧의 범위를 보이며 평균은 2,853㎧(표준편차: 509)로 나타났다(Table 1). 2007년과 2012년도에 실시한 초음파속도를 바탕으로 2D 모델링을 실시한 결과, 부분적으로 초음파속도의 차이를 보이는 영역이 확인되지만 전반적으로 이전과 유사한 것으로 확인되었다(Figure 1).
- 이러한 원인을 파악하기 위해 GIS 공간분석 기법을 활용하여 지형 및 일조분석을 실시한 결과, 마애여래삼존상은 계곡에 위치하고 남동쪽에 높은 산이 위치하고 있어 하루에 약 2시간 정도만 직접적으로 햇빛이 비추는 것으로 분석되었다. 그러나 주변의 수목에 의해 그늘이 형성되면서 삼존상 좌측면의 일조시간은 30분 정도로 확인되었다.
- 이를 위해 수치지형도를 토대로 서산 용현리 마애여래삼존상 일대의 지형을 분석한 결과, 마애여래삼존상은 동쪽에서 서쪽으로 형성된 계곡에 위치하고 있으며 해발고도는 130m로 확인되었다. 마애여래삼존상이 위치하고 있는 지형 및 암반의 사면은 서쪽으로 형성되어 있으나 불상의 전면방향은 이와 수직된 방향으로 조각되어 있다.
- 이미지 분석결과에 의하면 갈색계열의 변색이 발생한 영역은 2008년 보존처리 전과 거의 차이가 없는 것으로 확인되었다. 그러나 보존처리 이후 2년이 경과한 시점에서 마애여래삼존상 좌측면에 생물이 발생된 것으로 분석되었으며, 4년 경과 후에는 생물영역이 확대된 것으로 나타났다.
- 이미지 분석결과에 의하면 보존처리 이후 마애여래삼존상 좌우측면에서 생물의 생장 및 백색변색이 발생한 것으로 확인되었다. 이중 염에 의한 백색변색은 보호각이 해체되기 이전부터 발생되어 왔던 현상이나 보호각 해체 이후 과거에 볼 수 없었던 생물이 서식하는 것을 확인하였다.
- 이미지 분석결과에 의하면 보존처리 이후 마애여래삼존상 좌우측면에서 생물의 생장 및 백색변색이 발생한 것으로 확인되었다. 이중 염에 의한 백색변색은 보호각이 해체되기 이전부터 발생되어 왔던 현상이나 보호각 해체 이후 과거에 볼 수 없었던 생물이 서식하는 것을 확인하였다. 또한 생물은 전체적으로 서식하는 것이 아니라 마애여래삼존상의 좌측에만 분포하는 것으로 나타났다.
- 표면온도 측정결과, 삼존상의 좌측면이 우측면보다 전반적으로 2~3℃정도 낮은 것으로 확인되었다(Figure 6). 측정기간의 기상을 고려해볼 때, 비가 내린 이후에도 마애여래삼존상의 좌측면은 장기간동안 높은 함수율을 유지하는 것으로 확인되었다.
- 0mm의 강수량이 있었다. 함수율 측정결과, 삼존상 우측면의 암석은 4~5%의 함수율을 나타낸 반면 좌측면의 함수율은 중간영역의 암석은 7%, 하부의 암석은 10~16%로 측정되었다. 표면온도 측정결과, 삼존상의 좌측면이 우측면보다 전반적으로 2~3℃정도 낮은 것으로 확인되었다(Figure 6).
- 마애여래삼존상이 위치하고 있는 지형 및 암반의 사면은 서쪽으로 형성되어 있으나 불상의 전면방향은 이와 수직된 방향으로 조각되어 있다. 훼손상태의 모니터링을 위해 정기적으로 현장조사를 실시한 결과, 시간대에 따라 일조량의 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 이러한 현상은 마애여래삼존상이 계곡에 위치하고 있으며 남동쪽에 해발고도 300m의 산 때문에 태양의 고도에 따라 일조량의 차이를 나타내는 것이다(Figure 5A).
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