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문제 정의
- 현재까지 대형석재유물의 안정성을 위해 받침대를 제작 및 평가하는 과정을 언급한 연구는 거의 없다. 따라서 이번 연구가 추후 대형석재유물의 운송이나 받침대를 이용한 전시에 도움이 되리라 사료되어 본 연구를 진행하였다.
- 본 연구에서는 봉화 북지리 석조반가상을 국립중앙박물관 특별전 ‘고대불교조각대전 <불상, 간다라에서 서라벌까지>’ 전시를 위해 경북대학교박물관에서 국립중앙박물관으로 운송 후 보존처리를 수행하였다. 또한 반가사유상을 구성하고 있는 암석을 동정하기 위해 탈락된 암석을 수습하였고 표면에 발생한 오염물을 규명하고자 분석을 수행하였다.
- 본 논문에서는 경북대학교박물관에서 소장하고 있는 봉화 북지리 석조반가상의 암석 및 표면오염물을 분석하였으며 받침대 제작에 사용된 우레탄수지의 안정성을 확보하기 위한 마찰력 실험을 수행하였다.
- 석조반가상의 하단부가 발굴 시 파손되었으므로 보존 및 전시가 어려운 상태여서 안정성을 확보하기 위해 받침대를 제작하기로 하였다. 받침대는 석조반가상의 하중을 견딜 수 있고 이질감을 최소화 시킬 수 있는 석재로 제작하였다.
- 따라서 수직항력이 일정하게 작용하면 마찰계수가 클수록 마찰력의 크기도 증가한다. 이번 실험에서는 석조반가상과 받침대가 닿는 면의 마찰력을 높여 주어 유물이 받침대에서 미끄러지지 않도록 하는데 목적이 있다. 따라서 받침대에 우레탄봉을 삽입했을 때 석조반가상과 닿는 면의 마찰력을 증가시켜 미끄럼방지효과를 낼 수 있는 지를 실험하였고 추가로 우레탄수지와 에폭시수지의 마찰계수도 비교하였다.
제안 방법
- . 2차 형틀을 이용하여 받침대를 석재로 제작하였으며 받침대가 유물과 맞닿는 면에 표면 가공을 하여 요철을 만들었다. 유물과 보형 부재는 일체화 시키지 않고 이원화시켜 유물의 2차 훼손을 줄이고 가역성을 부가하였다.
- 봉화 북지리 석조반가상은 발굴된 이후 실내에서만 전시되고 있어 받침대에 우레탄수지를 사용하여도 무리가 없을 것으로 추측하였다. 기존 에폭시수지는 사용용도에 따라 특성을 살려 다양하게 배합하여 사용하지만 우레탄수지보다 탄성력이 작기 때문에 유물과 받침대 사이의 완충역할과 석조반가상의 하중을 견디기 어려울 것으로 보여 우레탄수지로 받침대 봉을 제작하였다(도17).
- 따라서 내부공극은 에폭시수지 L-30Ⓡ에 실리카 파우더를 첨가한 후 주사기로 주입시켜 충전하였다. 내부충전 후, 원부재 표면과의 이질감을 최소화하기 위해 L-30Ⓡ과 실리카파우더, 마사토, 화강암 석분을 혼합한 충전제로 충전부 표면을 마무리하였다(도14). 표면강화처리는 풍화로 인해 약화된 광물의 결합력을 강화시켜주기 위한 것으로 화강암의 물리적 특성인 강도, 색도, 초음파속도 변화를 증가시킬 수 있다고 연구된 강화제(Silres BS OH-100, Wacker, Germany)를 사용하였다[5].
- 다만, 사선으로 파손된 하단부와 받침대를 서로 접합하지 않아 미끄러질 가능성에 대비하여 받침대에 14개의 구멍을 뚫고 표면 위로 약 2cm 노출되도록 ∅2.0cm의 우레탄 봉을 삽입하였다(도19).
- 전체적으로 균열이 많은 편은 아니지만, 석조반가상 왼쪽에 위치한 영락 장식은 균열이 진행되어 내부 공극이 생긴 것으로 확인되었다. 따라서 내부공극은 에폭시수지 L-30Ⓡ에 실리카 파우더를 첨가한 후 주사기로 주입시켜 충전하였다. 내부충전 후, 원부재 표면과의 이질감을 최소화하기 위해 L-30Ⓡ과 실리카파우더, 마사토, 화강암 석분을 혼합한 충전제로 충전부 표면을 마무리하였다(도14).
- 석조반가상은 현재 실내에 전시되어 있지만 과거에 야외환경에 오랫동안 노출된 상태였기 때문에 표면은 물리적, 화학적 풍화작용이 복합적으로 작용하여 변색 뿐만 아니라 입상분해 등에 의해 손상된 상태이다. 따라서 무릎하단과 오른쪽 다리에서 나타나는 적갈색 오염물 및 황색 오염물의 성분을 파악하기 위해 탈락된 시편을 수습하여 실체현미경(M205A, Leica) 및 SEM-EDS(S3500N, Hitachi - X MaxN20, Horiba)로 분석하였다.
- 이번 실험에서는 석조반가상과 받침대가 닿는 면의 마찰력을 높여 주어 유물이 받침대에서 미끄러지지 않도록 하는데 목적이 있다. 따라서 받침대에 우레탄봉을 삽입했을 때 석조반가상과 닿는 면의 마찰력을 증가시켜 미끄럼방지효과를 낼 수 있는 지를 실험하였고 추가로 우레탄수지와 에폭시수지의 마찰계수도 비교하였다. 일반적으로 마찰력(f)은 마찰계수(μ)와 마찰면에 가해준 수직하중(N)을 통해 산출한 값으로 비교가 가능하다.
- 석조반가상은 입상분해 및 박리박락 등의 물리 화학적으로 손상이 있었고 전체적으로 오염물에 뒤덮여 있었다. 따라서 앞서 수행한 구성암석 분석과 함께 그에 적합한 보존처리 계획을 수립하여 세척 및 표면강화를 하였으며, 영락 장식에서 확인되는 균열은 내부 공극을 충전하였다. 하단부 파손으로 인해 일부가 매립된 상태로 전시되고 있었던 석조반가상은 보다 더 안정적인 전시와 보존을 위해 받침대를 새로 제작하였다.
- 석조반가상의 운송과정에서 발생할 수 있는 손상을 최소화 하고자 슬링벨트에 직접적으로 닿는 부분은 두꺼운 솜포로 보호조치 하였다. 또한 슬링벨트를 사용하여 석조반가상을 일으킬 때, 힘을 받는 부분을 사전에 파악하여 균열부분이나 풍화가 심한 부분에 최대한 힘이 가해지지 않도록 하였다. 운송에 앞서 석조반가상의 상태를 기록하였고 오른쪽 무릎 아래로 조각된 영락장식에서 발생한 균열부분을 응급 보존처리 하였다.
- 0cm의 우레탄 봉을 삽입하였다(도19). 마지막으로 받침대에 유물을 입석시켜 전시실로 이동한 후, 받침대와 석조반가상의 색감 차이를 없애주기 위해 청자토와 HPC(Hydroxy propyl cellulose), 증류수를 적정하게 혼합하여 자연스럽게 채색하였다(도20).
- 운송에 앞서 석조반가상의 상태를 기록하였고 오른쪽 무릎 아래로 조각된 영락장식에서 발생한 균열부분을 응급 보존처리 하였다. 먼저 알코올과 증류수를 혼합하여 표면오염물을 세척한 후 균열부분을 에폭시수지 L-30Ⓡ(풍림산업)과 실리카파우더, 화강암석분을 혼합하여 보강하였다(도3). 운송 시 필요한 운송 받침대는 석조반가상의 크기와 중량에 맞게 철제 및 목재를 이용하여 제작하였고 연화문 족좌, 석조반가상 순서로 상차하여 경북대학교박물관에서 국립중앙박물관 대형석조유물보존처리실로 이송하였다 (도4).
- 석조반가상 표면에는 흙이나 먼지, 지의류 등의 오염물이 고착되어있는 상태였다. 먼저 암석에 끼칠 영향을 고려하여 예비실험을 실시하였고, 그 결과를 토대로 세척의 강도와 횟수를 제한하였다. 표면에 부착된 흙이나 오염물은 부드러운 붓을 사용하여 건식세척을 하였으며 이끼 및 지의류는 치과용 소도구를 이용하여 유물 표면에 무리가 가지 않는 범위 내에서 조심스럽게 제거하였다.
- 받침대에는 유물과 받침대의 입석과정에서 발생할 수 있는 유물 표면의 직접적인 훼손을 최소화하고 안정성 확보를 위해 마찰력을 우레탄 봉을 삽입하였다. 부재 간 접촉면에 우레탄수지를 삽입함으로써 완충효과를 주었으며 유물과 보형부재를 일체화 시키지 않고 이원화시켜 가역성을 부가하였다. 또한 마찰력 실험 결과, 우레탄봉이 없을 때 보다 우레탄봉을 삽입했을 때 바닥과 물체와의 각도가 10°정도 더 벌어질때까지 시험체가 미끄러지지 않았으므로 우레탄수지의 마찰력이 더 큰 것을 확인할 수 있었다.
- 새로운 받침대를 제작하기 위해 먼저, 점토로 유물 하단면의 굴곡을 본떠 1차 형틀을 제작하고, 성형이 완료된 점토 위에 석고를 도포하여 2차 형틀을 제작하였다(도18). 2차 형틀을 이용하여 받침대를 석재로 제작하였으며 받침대가 유물과 맞닿는 면에 표면 가공을 하여 요철을 만들었다.
- 석조반가상은 돌로 괴어진 채 하단부 일부가 매립되었고 주변 지표면은 자갈로 마감한 상태로 전시되어 있었다. 석조반가상의 운송과정에서 발생할 수 있는 손상을 최소화 하고자 슬링벨트에 직접적으로 닿는 부분은 두꺼운 솜포로 보호조치 하였다. 또한 슬링벨트를 사용하여 석조반가상을 일으킬 때, 힘을 받는 부분을 사전에 파악하여 균열부분이나 풍화가 심한 부분에 최대한 힘이 가해지지 않도록 하였다.
- 봉화 북지리 석조반가상의 구성암석은 실내연구를 통해 흑운모 화강암임을 알 수 있었다. 암석 동정 및 조직을 관찰하기 위해 탈락된 시편으로 박편을 제작하여 편광현미경(DMLP, Leica)관찰을 실시하였다. 편광현미경 관찰결과, 반가사유상은 흑운모 화강암으로 이루어졌고 암상은 회백색의 중립질 내지 조립질 광물 입자들로 구성됨을 알 수 있었다.
- 표면강화처리는 풍화로 인해 약화된 광물의 결합력을 강화시켜주기 위한 것으로 화강암의 물리적 특성인 강도, 색도, 초음파속도 변화를 증가시킬 수 있다고 연구된 강화제(Silres BS OH-100, Wacker, Germany)를 사용하였다[5]. 암석 표면에 압축분무기를 사용하여 강화제를 분무하였으며 응결이 예상되는 부분은 붓으로 도포 후 자연건조 하였다(도15).
- 발굴 당시 일부가 매립된 상태였던 반가상의 하단부는 표면에 박리 박락이 발생된 상태였다(도11). 오른쪽 무릎 아래에 조각된 영락장식은 불신 안쪽을 따라 균열이 나타나고 있었으며 이와 같은 손상정도를 파악하여 촬영 후 손상지도를 작성하였다(도12). 석조반가상의 불신 무게는 약 2.
- 또한 슬링벨트를 사용하여 석조반가상을 일으킬 때, 힘을 받는 부분을 사전에 파악하여 균열부분이나 풍화가 심한 부분에 최대한 힘이 가해지지 않도록 하였다. 운송에 앞서 석조반가상의 상태를 기록하였고 오른쪽 무릎 아래로 조각된 영락장식에서 발생한 균열부분을 응급 보존처리 하였다. 먼저 알코올과 증류수를 혼합하여 표면오염물을 세척한 후 균열부분을 에폭시수지 L-30Ⓡ(풍림산업)과 실리카파우더, 화강암석분을 혼합하여 보강하였다(도3).
- 또한 아래쪽 시험체는 기준점을 정해 움직이지 않게 고정시켰으며 시험체 자체의 무게 이외의 다른 하중은 가하지 않았다. 측정은 총 5회씩 실시하였다. 먼저 우레탄수지 없이 위쪽 시험체가 미끄러지는 순간의 각도를 측정한 결과 전동테이블이 약 5cm 상승하여 평균 21°가 되었을 때 미끄러졌다(도21-22 ,표2).
- 먼저 암석에 끼칠 영향을 고려하여 예비실험을 실시하였고, 그 결과를 토대로 세척의 강도와 횟수를 제한하였다. 표면에 부착된 흙이나 오염물은 부드러운 붓을 사용하여 건식세척을 하였으며 이끼 및 지의류는 치과용 소도구를 이용하여 유물 표면에 무리가 가지 않는 범위 내에서 조심스럽게 제거하였다. 암석 표면에 고착되어 제거되지 않는 오염물은 고압 스팀세척기와 비이온계면활성제(Vulpex liquid soap, Picreator, UK)를 사용하여 제거해주었고 비이온계면활성제의 잔여물이 남지 않도록 증류수로 여러 번 세척해주었다(도13).
대상 데이터
- 경북대학교 박물관에 전시 중이던 석조반가상은 2015년 7월 29일부터 3일에 걸쳐 운송되었다. 석조반가상은 돌로 괴어진 채 하단부 일부가 매립되었고 주변 지표면은 자갈로 마감한 상태로 전시되어 있었다.
- 마찰계수 실험을 위해 가로 세로 약 15cm의 편평한 정사각형 화강암 시험체 2개를 준비하였다. 양쪽 전동테이블 위에 준비한 시험체를 서로 맞대어 올려놓고 미끄러지는 순간의 각도를 측정하기 위해 한쪽의 전동테이블은 고정시키고 다른 한쪽의 전동테이블을 서서히 올려주었다.
- 본 연구에서는 봉화 북지리 석조반가상을 국립중앙박물관 특별전 ‘고대불교조각대전 ’ 전시를 위해 경북대학교박물관에서 국립중앙박물관으로 운송 후 보존처리를 수행하였다.
- 석조반가상을 이루는 암석은 흑운모 화강암이었고, 암상은 회백색의 중립질 내지 조립질 광물이었으며, 일부는 석영, 알바이트 쌍정이 관찰되는 사장석, 벽개가 발달한 흑운모 등으로 구성되었다. 석조반가상 표면에 있던 적갈색 오염물을 EDS로 분석한 결과, Al2O3 6.
- 오른쪽 무릎 아래에 조각된 영락장식은 불신 안쪽을 따라 균열이 나타나고 있었으며 이와 같은 손상정도를 파악하여 촬영 후 손상지도를 작성하였다(도12). 석조반가상의 불신 무게는 약 2.614t, 연화문 족좌의 무게는 약 199kg이며 호이스트용 매달림 저울(CASTON-Ⅱ5THB, CAS, Korea)을 사용하여 측정하였다.
- 먼저 알코올과 증류수를 혼합하여 표면오염물을 세척한 후 균열부분을 에폭시수지 L-30Ⓡ(풍림산업)과 실리카파우더, 화강암석분을 혼합하여 보강하였다(도3). 운송 시 필요한 운송 받침대는 석조반가상의 크기와 중량에 맞게 철제 및 목재를 이용하여 제작하였고 연화문 족좌, 석조반가상 순서로 상차하여 경북대학교박물관에서 국립중앙박물관 대형석조유물보존처리실로 이송하였다 (도4).
- . 이 석조반가상은 북지리의 마애불좌상 옆에 위치하다가 1966년 1월에 경북대학교박물관으로 이동되었다[1]. 석조반가상의 상반신은 파손되어 이미 없어졌고 현재는 하반신과 별도로 만든 연화문이 새겨진 발받침대만 남아있는 상태이다.
성능/효과
- 오른쪽 다리에서 수습한 시편은 현미경 관찰 결과 황색 오염물이 흡착되어 있었다(도7). EDS 분석 결과, Al2O3 19.61%, SiO2 48.18%, SO3 6.76%, FeO 15.16% 등이 나타났다(표1, 도9). 따라서 암석 표면에 있던 적색, 황색 오염물은 조암광물에 포함된 Fe가 산화되어 표면 변색을 일으킨 것으로 판단된다.
- 16% 등이 나타났다(표1, 도9). 따라서 암석 표면에 있던 적색, 황색 오염물은 조암광물에 포함된 Fe가 산화되어 표면 변색을 일으킨 것으로 판단된다.
- 부재 간 접촉면에 우레탄수지를 삽입함으로써 완충효과를 주었으며 유물과 보형부재를 일체화 시키지 않고 이원화시켜 가역성을 부가하였다. 또한 마찰력 실험 결과, 우레탄봉이 없을 때 보다 우레탄봉을 삽입했을 때 바닥과 물체와의 각도가 10°정도 더 벌어질때까지 시험체가 미끄러지지 않았으므로 우레탄수지의 마찰력이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 따라서 봉화 북지리 석조반가상은 받침대를 받침으로써 더욱 안정적인 전시가 가능하였다.
- 또한 아래쪽 시험체에 에폭시수지(Araldite AY103+HY956UⓇ)를 삽입하여 동일한 실험을 한 결과 전동테이블이 약 5cm 상승하여 평균 약 22°가 되었을 때 위쪽 시험체가 미끄러졌다.
- . 무릎 하단 적갈색 오염물을 EDS 분석 결과, Al2O3 6.62%, SiO2 18.84%, SO3 43.2%, FeO 1.95% 등으로 나타났다(표1, 도8). 육안으로 관찰했을 때에도 적갈색 오염부분은 극히 일부분이었고 시료가 극미량이었으므로 정밀한 분석에는 한계가 있었다.
- 석조반가상을 이루는 암석은 흑운모 화강암이었고, 암상은 회백색의 중립질 내지 조립질 광물이었으며, 일부는 석영, 알바이트 쌍정이 관찰되는 사장석, 벽개가 발달한 흑운모 등으로 구성되었다. 석조반가상 표면에 있던 적갈색 오염물을 EDS로 분석한 결과, Al2O3 6.62%, SiO2 18.84%, SO3 43.2%, FeO 1.95%, K2O 0.57%, CaO 29.02%이 나타났다. 육안으로 관찰 시 적갈색 오염부분은 극히 일부분이었고 시료가 극미량이기 때문에 정밀한 분석에 한계가 있었다.
- 실체현미경 관찰 결과, 무릎 하단부분은 표면에 얇게 황색 오염물이 흡착되어 있었고 적갈색 오염물이 암석 틈 사이에 미량 관찰되었다(도6). 무릎 하단 적갈색 오염물을 EDS 분석 결과, Al2O3 6.
- 육안으로 관찰 시 적갈색 오염부분은 극히 일부분이었고 시료가 극미량이기 때문에 정밀한 분석에 한계가 있었다. 오른쪽 다리에서 확인된 황색 오염물을 EDS로 분석한 결과, Al2O3 19.61%, SiO2 48.18%, SO3 6.76%, FeO 15.16%, K2O 2.09%, CaO 5.73%, MgO 1.18%이 분석되었다. 따라서 표면에 흡착된 황색 및 적갈색의 표면 오염물은 조암광물에 포함된 Fe가 산화되어 표면 변색을 일으킨 것으로 추정된다.
- 전체적으로 균열이 많은 편은 아니지만, 석조반가상 왼쪽에 위치한 영락 장식은 균열이 진행되어 내부 공극이 생긴 것으로 확인되었다. 따라서 내부공극은 에폭시수지 L-30Ⓡ에 실리카 파우더를 첨가한 후 주사기로 주입시켜 충전하였다.
- 암석 동정 및 조직을 관찰하기 위해 탈락된 시편으로 박편을 제작하여 편광현미경(DMLP, Leica)관찰을 실시하였다. 편광현미경 관찰결과, 반가사유상은 흑운모 화강암으로 이루어졌고 암상은 회백색의 중립질 내지 조립질 광물 입자들로 구성됨을 알 수 있었다. 일부는 석영, 알바이트 쌍정이 관찰되는 사장석과 벽개가 발달한 흑운모 등으로 구성되어 있었다.
후속연구
- 봉화 북지리 석조반가상은 실내에서 전시하기 때문에 외부 열화요인들에 영향을 비교적 작게 받지만 사용한 우레탄봉의 안정성에 대한 지속적인 관리가 요구된다. 기존의 에폭시에 엘라스토머를 첨가해 점탄성이 부여된 고분자 복합재료인 탄성에폭시나 우레탄 변성 에폭시수지와 같은 것들이 지속적으로 개발되고 있으므로 이와 같은 재료와의 비교실험이 추가 진행되어야 할 것이다. 또한 추후 사용한 우레탄수지의 대한 열화에 대해 주기적인 관찰도 필요할 것으로 보인다.
- 기존의 에폭시에 엘라스토머를 첨가해 점탄성이 부여된 고분자 복합재료인 탄성에폭시나 우레탄 변성 에폭시수지와 같은 것들이 지속적으로 개발되고 있으므로 이와 같은 재료와의 비교실험이 추가 진행되어야 할 것이다. 또한 추후 사용한 우레탄수지의 대한 열화에 대해 주기적인 관찰도 필요할 것으로 보인다.
- 02%이 나타났다. 육안으로 관찰 시 적갈색 오염부분은 극히 일부분이었고 시료가 극미량이기 때문에 정밀한 분석에 한계가 있었다. 오른쪽 다리에서 확인된 황색 오염물을 EDS로 분석한 결과, Al2O3 19.
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