남한산성 외성 성벽부재에 대한 암석학적 연구 및 산지추정 Petrological Study and Provenance Estimation on the Stone Materials from Outer Rampart of the Namhansanseong Fortress, Korea원문보기
남한산성 외성은 성벽의 붕괴와 부재의 탈락으로 인해 보존처리가 필요한 실정이다. 이 연구에서는 남한산성 외성의 성벽부재를 대상으로 암석학적 연구를 실시하고 주변의 지질조사를 통해 산지를 추정함과 동시에 외성의 정비 시 활용 가능한 대체석을 제시하고자 한다. 남한산성 외성부재는 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 반상변정질편마암으로 이루어져 있으며 화강암질편마암이 가장 많이 사용되었다. 주변에 분포하고 있는 암석의 암석기재적 특징과 야외산상, 남한산의 채석흔적으로부터 남한산을 포함한 일대가 석재의 산지로 추정된다. 외성의 주요 축성재료들의 물성시험 결과와 축성에 사용된 부재의 현황을 종합한 결과 외성의 보수정비를 진행할 경우 대체석으로는 화강암질편마암이 적절할 것으로 판단된다.
남한산성 외성은 성벽의 붕괴와 부재의 탈락으로 인해 보존처리가 필요한 실정이다. 이 연구에서는 남한산성 외성의 성벽부재를 대상으로 암석학적 연구를 실시하고 주변의 지질조사를 통해 산지를 추정함과 동시에 외성의 정비 시 활용 가능한 대체석을 제시하고자 한다. 남한산성 외성부재는 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 반상변정질편마암으로 이루어져 있으며 화강암질편마암이 가장 많이 사용되었다. 주변에 분포하고 있는 암석의 암석기재적 특징과 야외산상, 남한산의 채석흔적으로부터 남한산을 포함한 일대가 석재의 산지로 추정된다. 외성의 주요 축성재료들의 물성시험 결과와 축성에 사용된 부재의 현황을 종합한 결과 외성의 보수정비를 진행할 경우 대체석으로는 화강암질편마암이 적절할 것으로 판단된다.
The preservation treatment for the outer rampart of Namhansanseong fortress is needed due to partial collapse and separation of stone materials. In this study, we investigated the petrological features of the stone materials used for the outer rampart and estimated their provenances through the geol...
The preservation treatment for the outer rampart of Namhansanseong fortress is needed due to partial collapse and separation of stone materials. In this study, we investigated the petrological features of the stone materials used for the outer rampart and estimated their provenances through the geologic survey. Through the above study, the suitable replacement stone in the maintenance of outer rampart were suggested. The stone materials of the above outer rampart consist of the banded gneiss, augen gneiss, granitic gneiss and porphyroblastic gneiss. Among these four kinds of rocks, granitic gneiss is quantitatively the most abundant. Petrological comparisons between stone materials and rocks distributed around the fortress, lead to the conclusion that the above materials are likely to have been delivered from around the fortress. Judging from the results of the comparison on frequency of use and strength characteristics among the above rocks, the granitic gneiss is considered to be suitable for restoration of the outer rampart of the fortress.
The preservation treatment for the outer rampart of Namhansanseong fortress is needed due to partial collapse and separation of stone materials. In this study, we investigated the petrological features of the stone materials used for the outer rampart and estimated their provenances through the geologic survey. Through the above study, the suitable replacement stone in the maintenance of outer rampart were suggested. The stone materials of the above outer rampart consist of the banded gneiss, augen gneiss, granitic gneiss and porphyroblastic gneiss. Among these four kinds of rocks, granitic gneiss is quantitatively the most abundant. Petrological comparisons between stone materials and rocks distributed around the fortress, lead to the conclusion that the above materials are likely to have been delivered from around the fortress. Judging from the results of the comparison on frequency of use and strength characteristics among the above rocks, the granitic gneiss is considered to be suitable for restoration of the outer rampart of the fortress.
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문제 정의
한편, 남한산성은 아직까지 축성에 사용된 부재에 대한 암석학적인 연구가 이루어지지 않아 원성의 해체복원에 사용된 것으로 보이는 대체석은 축성 당시의 암석과 구분될 정도의 육안적 차이를 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 남한산성 외성의 성벽부재를 대상으로 암석학적 연구를 수행하여 부재로 사용된 암석의 종류 및 특징을 파악하고 주변지역의 지질조사를 통해 석재의 산지를 추정함과 동시에 외성의 복원에 활용 가능한 대체석을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 외성 부재의 산지 추정 외에도 보수정비 시 활용될 수 있는 대체석을 제시하고자 한다. 현재 남한산성 외성은 손상되거나 붕괴된 구간이 많아 보수작업이 시급하며 복원과정에서 부재의 상태가 불량할 경우 대체석을 사용하여 복원해야 한다.
우선 부재의 전암대자율 측정 결과를 보면 1×10-3 Sl unit 이하의 낮은 값에 중복되는 범위를 보여 암석 분류에 어려움이 따르므로 부재의 변성도에 따른 암석기재적 특징에 주목하였다.
제안 방법
각 외성의 축성에 사용된 암석의 종류별 사용정도를 알아보기 위해 구간을 설정한 후 성벽 스케치와 암석학적 기재로 부재를 분류하였다. 동시에 문화재인 남한산성의 훼손을 고려하여 비파괴분석기기인 휴대용 전암대자율 측정기(체코 ZH instruments SM30)를 이용해 육안관찰의 보조수단으로 부재의 전암대자율을 측정하였다.
각 외성의 축성에 사용된 암석의 종류별 사용정도를 알아보기 위해 구간을 설정한 후 성벽 스케치와 암석학적 기재로 부재를 분류하였다. 동시에 문화재인 남한산성의 훼손을 고려하여 비파괴분석기기인 휴대용 전암대자율 측정기(체코 ZH instruments SM30)를 이용해 육안관찰의 보조수단으로 부재의 전암대자율을 측정하였다. 외성 부재의 산지를 추정하기 위해 남한산성 인근지역의 지질조사를 수행하고 육안관찰을 통해 유사성이 확보된 시료를 중심으로 채취하였다.
남한산성 외성의 성벽부재는 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 반상변정질편마암, 섬록암질편마암으로 분류된다. 부재의 산지 추정을 위해 남한산성면 산성리와 오전리, 검복리 일대에 지질조사를 수행하였다. 이 과정에서 채취한 시료는 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 섬록암질편마암으로 분류하였다.
야외 지질조사를 통해 시료를 채취하고 슬랩과 박편의 관찰을 통해 암석기재적 특징을 알아보았다. 산성 북서부 방면은 도시로 인해 노두를 찾기 힘들 것이라 판단하고 산성을 기준으로 동남부를 조사대상으로 하였다.
외성성벽에서 당시 부재로 사용된 편마암류의 종류에 따른 사용정도를 파악하기 위해 현장에서 일정 구간의 성벽을 스케치하고 암석 기재적 특징 통해 암석종류를 파악하였다.(Table 1 & Fig.
부재의 산지 추정을 위해 남한산성면 산성리와 오전리, 검복리 일대에 지질조사를 수행하였다. 이 과정에서 채취한 시료는 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 섬록암질편마암으로 분류하였다. 우선 부재의 전암대자율 측정 결과를 보면 1×10-3 Sl unit 이하의 낮은 값에 중복되는 범위를 보여 암석 분류에 어려움이 따르므로 부재의 변성도에 따른 암석기재적 특징에 주목하였다.
외성 부재의 산지를 추정하기 위해 남한산성 인근지역의 지질조사를 수행하고 육안관찰을 통해 유사성이 확보된 시료를 중심으로 채취하였다. 채취한 암석시료는 슬랩을 만들어 암종을 분류하고 현미경관찰을 실시하였으며 외성 부재시료 중 균열이 적고 신선한 것을 대상으로 거창화강석연구센터에서 물성시험을 하였다.
대상 데이터
야외 지질조사를 통해 시료를 채취하고 슬랩과 박편의 관찰을 통해 암석기재적 특징을 알아보았다. 산성 북서부 방면은 도시로 인해 노두를 찾기 힘들 것이라 판단하고 산성을 기준으로 동남부를 조사대상으로 하였다. 검복리 서부, 즉 남한산성에서 검단산으로 이어지는 길 중턱부근에서 채취한 시료 OC01은 호상편마암의 특징을 보인다.
산성리 북동부의 벌봉에서 채취한 분석용 시료는 화강암질편마암(OC03)이다. 육안관찰 시 세립질에서 중립질의 입자크기를 보이며 일부 조립질에서 거정질의 장석류가 포함된 회백색의 암석이다.
연구방법
연구대상은 남한산성의 외성으로, 세부적으로 봉암성, 한봉성, 신남성으로 구분할 수 있다. 육안 및 확대경을 이용해 외성의 부재를 관찰하고 암종을 분류하였으며 붕괴된 구간이나 탈락된 부재를 시료로 채취하였다.
4). 연구지역은 전반적으로 호상흑운모편마암이 기반암으로, 엄미리 서쪽 일대에는 우백질편마암이, 동쪽에는 각섬석편마암이 분포한다. 산성을 중심으로 남쪽과 북쪽에는 화강암질편마암과 반상변정질편마암이 산재하고 있으며, 검단산 부근에 각섬암이 관입하였다.
동시에 문화재인 남한산성의 훼손을 고려하여 비파괴분석기기인 휴대용 전암대자율 측정기(체코 ZH instruments SM30)를 이용해 육안관찰의 보조수단으로 부재의 전암대자율을 측정하였다. 외성 부재의 산지를 추정하기 위해 남한산성 인근지역의 지질조사를 수행하고 육안관찰을 통해 유사성이 확보된 시료를 중심으로 채취하였다. 채취한 암석시료는 슬랩을 만들어 암종을 분류하고 현미경관찰을 실시하였으며 외성 부재시료 중 균열이 적고 신선한 것을 대상으로 거창화강석연구센터에서 물성시험을 하였다.
연구대상은 남한산성의 외성으로, 세부적으로 봉암성, 한봉성, 신남성으로 구분할 수 있다. 육안 및 확대경을 이용해 외성의 부재를 관찰하고 암종을 분류하였으며 붕괴된 구간이나 탈락된 부재를 시료로 채취하였다.
2. 성벽부재 및 주변암에 대한 연구결과 기재적인 특징이 유사한 것, 점이적인 야외산상, 채석흔적으로 부터 남한산을 포함한 일대 지역이 축성재료의 산지로 추정된다.
3. 외성을 구성하는 부재의 암석 별 사용량을 살펴보면 봉암성과 한봉성에서 화강암질편마암이 가장 많으며 신남성에서는 섬록암질편마암이 많이 사용되었다. 이는 군부대와 통신시설 설치에 따른 유입석재로 판단된다.
4. 강도시험 결과 성벽부재의 편마암류는 건축재료의 경암 기준을 충족하지만 호상편마암과 안구상편마암은 재사용 시 주의가 필요하다.
5. 외성의 복원은 물성시험의 결과 및 외성에서의 사용비율을 고려한다면 화강암질편마암을 대체석으로 사용하는 것이 적절하다.
이러한 압축강도의 결과를 감안하면, 복원에 사용될 대체석으로는 반상변정질편마암과 화강암질편마암이 적합하다고 볼 수 있다. 다음으로 외성의 축성에 사용된 암석의 종류별 현황을 보면 총 조사된 부재 2,258개 중 반상변정질편마암은 211개(9.3%)에 그치고 있지만 화강암질편마암은 1,437개(63.6%)로 외성 부재의 과반수를 차지하고 있다.
현재 남한산성 외성은 손상되거나 붕괴된 구간이 많아 보수작업이 시급하며 복원과정에서 부재의 상태가 불량할 경우 대체석을 사용하여 복원해야 한다. 대체석의 물리적 성질을 평가할 수 있는 물성시험 그리고 외성 축성에 사용된 암석의 사용비율 조사 결과를 모두 종합하여 수행되었다. 특히 강도시험을 위한 암석의 선정과정에서 섬록암질편마암이 신남성의 보수자재로 생각되는 점과, 외성에서의 암종 별 사용정도를 고려하면 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 반상변정질편마암이 최초 축성에 사용된 석재로 판단된다.
따라서, 본 연구 내용을 종합해보면 남한산성의 외성 성벽의 정비 시 활용될 대체석으로는 양호한 압축강도 및 기존의 부재에서 높은 사용비율을 보이는 화강암질편마암이 적절한 것으로 판단된다.
Sl unit, 이하 동일) 이하의 낮은 값을 갖는다(Table 2). 암종별로 나누어 보면 섬록암질편마암이 다소 높은 값(0.17-0.78, 평균 0.55)을 보이는 것 외에 나머지 네 편마암류는 유사한 대자율 범위(호상편마암: 0.01-0.60, 평균 0.15; 안구상편마암: 0.03-0.34, 평균 0.14; 화강암질편마암: 0.00-1.53, 평균 0.14; 반상변정질편마암: 0.03-0.22, 평균 0.06)를 보인다.
외성 성벽부재로 사용되었을 것으로 추정되는 암석에 대한 물성시험 결과(Table 3) 호상편마암과 안구상편마암은 56.7MPa과 58.0MPa의 낮은 압축강도값을 보이는데 반해 반상변정질편마암은 90.3MPa, 화강암질편마암은 129.2MPa이라는 양호한 값을 나타낸다. 흡수율에서 안구상편마암이 약간 높은 값을 보이는 것 이외에는 다른 부분에서 비슷한 결과가 나타난다.
이들 편마암류들을 대상으로 한 강도시험을 수행한 결과, 전체적으로 50 MPa 이상의 압축강도 값을 보여 건축재료 중 경암의 조건을 만족하고 있다. 이 중 반상변정질편마암과 화강암질편마암에서 90.3, 129.2MPa이라는 양호한 결과가 나타나는 반면, 호상편마암과 안구상편마암에서는 56.7, 58.0MPa의 낮은 압축강도 값을 보이고 있다. 이러한 압축강도의 결과를 감안하면, 복원에 사용될 대체석으로는 반상변정질편마암과 화강암질편마암이 적합하다고 볼 수 있다.
특히 강도시험을 위한 암석의 선정과정에서 섬록암질편마암이 신남성의 보수자재로 생각되는 점과, 외성에서의 암종 별 사용정도를 고려하면 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 반상변정질편마암이 최초 축성에 사용된 석재로 판단된다. 이들 편마암류들을 대상으로 한 강도시험을 수행한 결과, 전체적으로 50 MPa 이상의 압축강도 값을 보여 건축재료 중 경암의 조건을 만족하고 있다. 이 중 반상변정질편마암과 화강암질편마암에서 90.
이상의 내용을 요약하면 남한산성의 외성은 석재공급지가 될 수 있는 산 자체에 축성되었기 때문에 부재의 일정량, 특히 호상편마암과 화강암질편마암은 남한산에서 주로 채석되었을 가능성이 있으며 그 외산성 주변지역에서 나머지 암석이 채취되었을 것이다. 섬록암질편마암의 경우 충분한 조사가 수행되지 않았기 때문에 추가연구가 필요하다.
조사된 구간은 봉암성이 전체길이 2,021 m에서 88 m, 한봉성은 1,093 m 중 30 m, 신남성은 255 m 중 30 m(서돈대 121 m 중 15 m, 동돈대 134 m 중 15 m)이며, 봉암성과 한봉성에서는 화강암질편마암이 가장 많이 사용되었다. 신남성에서는 봉암성과 한봉성과 달리 섬록암질편마암이 다량 사용된 것이 특징이다.
후속연구
이상의 내용을 요약하면 남한산성의 외성은 석재공급지가 될 수 있는 산 자체에 축성되었기 때문에 부재의 일정량, 특히 호상편마암과 화강암질편마암은 남한산에서 주로 채석되었을 가능성이 있으며 그 외산성 주변지역에서 나머지 암석이 채취되었을 것이다. 섬록암질편마암의 경우 충분한 조사가 수행되지 않았기 때문에 추가연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
호상편마암의 특징은?
호상편마암은 흑운모로 이루어진 유색광물대와 석영, 장석으로 이루어진 무색광물대가 교호하는 호상구조가 특징이다. 엽리면의 간격은 mm의 단위에서 최대 2 cm까지 다양하다.
현미경 관찰 결과 안구상편마암에는 무엇이 관찰되는가?
안구상편마암은 호상편마암과 동일하게 유색광물대와 무색광물대가 교호하는 것이 관찰되며 특히 최대장경 2 cm 내외로 성장한 안구가 특징이다. 현미경 관찰 결과 석영, 알칼리장석, 사장석, 흑운모, 불투명광물이 관찰된다. 석영은 주로 미정질로 관찰되며 파동소광을 보이고 엽리 방향으로 신장되어 있다.
남한산성 외성의 성벽부재는 어떻게 분류되는가?
남한산성 외성의 성벽부재는 호상편마암, 안구상편마암, 화강암질편마암, 반상변정질편마암, 섬록암질편마암으로 분류된다. 부재의 산지 추정을 위해 남한산성면 산성리와 오전리, 검복리 일대에 지질조사를 수행하였다.
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