[국내논문]화순 운주사 마애여래좌상의 암석학적 특성 및 손상도 평가 Deterioration Evaluation and Petrological Characteristics of the Rock‐carved Seated Buddha of Hwasun Unju Temple, Korea원문보기
전남 화순 운주사 마애여래좌상은 운주사 석불군 가운데 유일한 마애불로써 현재 전라남도 유형문화재 제275호로 지정되어 있다. 암반의 암석은 연녹색의 안산암질 응회각력암으로써 구성광물은 석영과 장석으로 이루고 있다. 전암대 자율 측정 결과, 상부에서부터 하부까지 단일 퇴적층으로 구성되어 있다. 초음파 속도 측정 결과, 2009년에 비해 2015년은 1500~2000 m/s의 빈도수는 증가하고, 2000~2500 m/s의 빈도수는 감소하였으며, 2015년에 2000 m/s이하의 측정값이 87.5%로 2009년의 68.8%에 비해 증가하였다. 또한 마애여래좌상의 상부, 하부, 왼쪽부분 및 머리 등에서 부분적으로 저속대의 범위가 확장되는 경향이 관찰되었다. 마애불의 대한 풍화는 장기적으로 발생하기 때문에 시간 경과에 따른 변화 정도를 확인하기 위해서는 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.
전남 화순 운주사 마애여래좌상은 운주사 석불군 가운데 유일한 마애불로써 현재 전라남도 유형문화재 제275호로 지정되어 있다. 암반의 암석은 연녹색의 안산암질 응회각력암으로써 구성광물은 석영과 장석으로 이루고 있다. 전암대 자율 측정 결과, 상부에서부터 하부까지 단일 퇴적층으로 구성되어 있다. 초음파 속도 측정 결과, 2009년에 비해 2015년은 1500~2000 m/s의 빈도수는 증가하고, 2000~2500 m/s의 빈도수는 감소하였으며, 2015년에 2000 m/s이하의 측정값이 87.5%로 2009년의 68.8%에 비해 증가하였다. 또한 마애여래좌상의 상부, 하부, 왼쪽부분 및 머리 등에서 부분적으로 저속대의 범위가 확장되는 경향이 관찰되었다. 마애불의 대한 풍화는 장기적으로 발생하기 때문에 시간 경과에 따른 변화 정도를 확인하기 위해서는 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.
The rock-carved seated Buddha of Unju temple of Hwasun, Jeonnam, the only Triad Buddha among the stone Buddhas of Unju temple, is currently designated as a tangible cultural property No. 275 of Jeollanam-do. The rock of the seated Triad Buddha bedrock is light-green andesitic tuff breccia that is co...
The rock-carved seated Buddha of Unju temple of Hwasun, Jeonnam, the only Triad Buddha among the stone Buddhas of Unju temple, is currently designated as a tangible cultural property No. 275 of Jeollanam-do. The rock of the seated Triad Buddha bedrock is light-green andesitic tuff breccia that is composed of quartz and feldspar. The results of measurement of the whole rock magnetic susceptibility characteristics, the rock consists of a single sedimentary layer from top to bottom. The results of ultrasonic velocity measurement, show that the number of frequency of 1500~2000 m/s increased and the number of frequency of 2000~2500 m/s decreased in 2009 compared to 2015, and the measurement value for 2000 m/s or below was 87.5% in 2015, a 68.8% increase in comparison to that in 2009. Moreover, on the top, bottom, left side, and head areas of the Triad Buddha, a partial expanding tendency was observed in the range of low ultrasonic velocity. As weathering of the Triad Buddha occurs in the long term, on-going monitoring is required to ascertain the degree of change with time.
The rock-carved seated Buddha of Unju temple of Hwasun, Jeonnam, the only Triad Buddha among the stone Buddhas of Unju temple, is currently designated as a tangible cultural property No. 275 of Jeollanam-do. The rock of the seated Triad Buddha bedrock is light-green andesitic tuff breccia that is composed of quartz and feldspar. The results of measurement of the whole rock magnetic susceptibility characteristics, the rock consists of a single sedimentary layer from top to bottom. The results of ultrasonic velocity measurement, show that the number of frequency of 1500~2000 m/s increased and the number of frequency of 2000~2500 m/s decreased in 2009 compared to 2015, and the measurement value for 2000 m/s or below was 87.5% in 2015, a 68.8% increase in comparison to that in 2009. Moreover, on the top, bottom, left side, and head areas of the Triad Buddha, a partial expanding tendency was observed in the range of low ultrasonic velocity. As weathering of the Triad Buddha occurs in the long term, on-going monitoring is required to ascertain the degree of change with time.
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문제 정의
또한 국립문화재연구소에서 운주사 석조문화재의 재질 특성 및 손상 메커니즘, 보존처리제 적용성 연구 등을 위해 마애불을 비롯하여 주변 암반의 과학적 조사 연구를 수행한 바 있다(National Research Institute of Cultural Heritage, 2009). 본 연구는 전남 화순 운주사 경내에 자연 환경하에 노출되어 있는 마애여래좌상에 대하여 손상도 평가를 하고자 하였다. 이를 위해 마애여래좌상의 구성 암석에 대하여 재질분석을 실시하고, 풍화 훼손 상태 및 요인에 대해 살펴보았으며, 2009년과 2015년에 각각 초음파 속도를 측정하여 비교 분석 하였다.
이 연구에서는 마애여래좌상에 대한 풍화훼손상태 및 사이트환경을 살펴보았으며, 구성암석에 대한 암석학적 특징을 파악하기 위해 마애여래좌상이 새겨진 암반에서 탈락된 암석 시료를 수습하여 분석에 이용하였다. 우선 마애여래좌상의 대자율 분포를 살펴보기 위해 광배부터 좌대에 이르기까지 전체적으로 전암대자율을 측정하였다.
제안 방법
화순 운주사 마애여래좌상은 다양한 훼손요인에 의해 복합적으로 훼손되어 있으며, 이러한 풍화 양상은 마애불의 풍화작용을 촉진하는 요인이며, 이는 결국 암석의 물리적 성질을 약화시켜 암반에 새겨진 불상의 형태를 알아볼 수 없는 결과를 초래할 것으로 판단된다. 따라서 마애여래좌상을 구성하고 있는 암반의 물성을 정량적으로 평가하기 위해 암반의 전면에 걸쳐 초음파 속도를 측정하였으며, 이를 과거(2009년) 초음파 속도 측정 자료와 비교하였다. 초음파 속도 측정 방법은 최근 석조문화재의 풍화 훼손 상태를 정량적으로 평가하는데 활용되고 있으며, 측정온도, 장비운영자에 따른 초음파 속도의 차이는 대부분 오차 범위 내에 있으며 풍화도 산정에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 보고 된 바 있다(Lee et al.
또한 구성광물이 미세 입자이거나, 변질이 심할 경우 오류를 범하지 않기 위해 Panalytical사의 X’Pert PRO를 이용하여 X-선회절분석을 실시하였다.
초음파 속도 측정 방법은 2009년과 동일하게 적용하였으며, 초음파 방출 및 수신을 위해 54kHz 트랜스듀서를 사용하였으며, 측정 거리는 20 cm로 고정하였다. 또한 마애여래좌상이 새겨진 암반의 형태를 고려하여 간접전달 방식으로 실시하였다. 초음파 속도 지점은 2009년과 최대한 유사한 영역에서 측정하도록 격자망을 설치하여 측정하였다.
(1971)의 석조문화재에 대한 기후와 풍화와의 관계모식도에 적용할 때 운주사 일대는 중간 풍화(Moderate Decomposition) 영역에 해당된다(Figure 4). 또한 하루 동안 마애여래좌상이 새겨진 암반에 대하여 실제적으로 조사되는 일조량의 범위를 알아보았다. 조사 당일은 화창한 날씨였으며, 일출과 일몰 방위각은 각각 62°14’, 297°48’이다.
운주사 마애여래좌상 및 암반은 지질학적으로 층리가 잘 발달하고 있으며, 구성 암석은 연녹색의 안산암질 응회각력암으로써 다양한 크기의 역들이 존재하고 있다(Figure 7A, 7B). 마애여래좌상이 새겨진 암반에서 떨어진 파편을 수습하여 암석의 광물 조성, 조직 및 풍화에 의한 변질 광물 등을 알아보기 위해 편광현미경 관찰 및 X-선 회절 분석을 실시하였다.
마애여래좌상이 새겨진 암반의 높이는 약 5.16 m에 이르기 때문에 암석의 자기적 특성을 이용하여 동일 퇴적층으로 구성되어 있는지 확인하였으며, 운주사 경내에 분포하는 석조문화재의 구성 암석과 비교하여 동질성을 확인하였다. 전암대자율 측정은 대자율 측정기를 이용하였으며, 마애여래좌상을 포함한 암반 전면에 대하여 상부(상부에서 얼굴까지), 중부(몸체), 하부(좌대이하)로 나누어 광배에서 좌대에 이르기까지 전체적으로 측정하였다.
5406 Å)이며, 가속전압 및 전류는 각각 40 kv와 30 mA이다. 마애여래좌상이 새겨진 암반의 물성을 평가하기 위해 초음파 속도를 측정하였으며, 각 측정값은 도면에 투영하여 전체적인 풍화도를 분석하였다. 이를 측정 시기에 따른 풍화도를 비교하기 위해 2009년 측정 자료와 비교하였다.
이 연구에서는 마애여래좌상에 대한 풍화훼손상태 및 사이트환경을 살펴보았으며, 구성암석에 대한 암석학적 특징을 파악하기 위해 마애여래좌상이 새겨진 암반에서 탈락된 암석 시료를 수습하여 분석에 이용하였다. 우선 마애여래좌상의 대자율 분포를 살펴보기 위해 광배부터 좌대에 이르기까지 전체적으로 전암대자율을 측정하였다. 측정 기기는 ZH Instruments사의 SM-30 모델을 이용하였으며 대자율 단위는 10-3 SI Unit이다.
또한 산화에 의한 변색과 지의류, 선태류 및 초본 식물에 의해 피복되어 있어 전체적인 마애불의 형체를 알아 볼 수 없는 실정에 이르고 있다. 이러한 마애여래좌상의 장기적인 보존을 위해서 2009년과 2015년도에 각각 초음파 속도를 이용하여 손상 정도를 평가하고 다음과 같은 결론을 도출하였다.
253(×10-3 SI unit)로서 유사한 값의 분포를 보여 동일 마그마로부터 생성된 암석으로 이는 단일 퇴적층임을 지시한다(Figure 8A). 이를 운주사 경내에 분포하는 석조문화재 9기를 대상으로 전암 대자율을 측정한 후 비교하였다. 다층석탑은 0.
본 연구는 전남 화순 운주사 경내에 자연 환경하에 노출되어 있는 마애여래좌상에 대하여 손상도 평가를 하고자 하였다. 이를 위해 마애여래좌상의 구성 암석에 대하여 재질분석을 실시하고, 풍화 훼손 상태 및 요인에 대해 살펴보았으며, 2009년과 2015년에 각각 초음파 속도를 측정하여 비교 분석 하였다. 이러한 동일 석조문화재를 대상으로 수 년의 시간 차이를 두고 초음파 속도를 측정하고, 모니터링 한 연구 사례가 드물다.
그러나 마애여래좌상이 새겨진 암반은 다양한 훼손 요인에 의해 복합적으로 훼손되어 있으며, 변색 및 지의류 등에 의해 피복되어 있어 전체적인 형상를 알아 볼 수 없는 실정에 이르고 있다(Figure 2). 이에 3D스캔을 실시하여 불상의 의습선을 보다 명확히 확인하여 마애여래좌상의 특징을 살펴보았다(Conservation Institute of Buddhist Temple Cultural Heritage, 2012). 3D스캔 결과를 살펴보면, 얼굴은 계란형으로 길고 둥글며 위쪽으로 육계가 표현되어 있다.
16 m에 이르기 때문에 암석의 자기적 특성을 이용하여 동일 퇴적층으로 구성되어 있는지 확인하였으며, 운주사 경내에 분포하는 석조문화재의 구성 암석과 비교하여 동질성을 확인하였다. 전암대자율 측정은 대자율 측정기를 이용하였으며, 마애여래좌상을 포함한 암반 전면에 대하여 상부(상부에서 얼굴까지), 중부(몸체), 하부(좌대이하)로 나누어 광배에서 좌대에 이르기까지 전체적으로 측정하였다. 전암대자율은 물질이 자화될 수 있는 정도를 나타내는 지수로서 자화강도와 자기장의 비이며, 동일 마그마에서 생성된 암석은 유사한 값의 분포를 보여 육안으로 판단하기 힘든 시료를 구분하는데 용이하다.
또한 마애여래좌상이 새겨진 암반의 형태를 고려하여 간접전달 방식으로 실시하였다. 초음파 속도 지점은 2009년과 최대한 유사한 영역에서 측정하도록 격자망을 설치하여 측정하였다.
그러나 마애여래좌상과 같이 요철이 심하고, 절리 및 균열이 발달하고 있는 암반에서는 측정 위치에 따라 초음파 속도의 변화가 발생할 것이며, 이는 결국 암석의 풍화등급을 설정하는데 오류를 범할 가능성이 높다. 초음파 속도 측정 방법은 2009년과 동일하게 적용하였으며, 초음파 방출 및 수신을 위해 54kHz 트랜스듀서를 사용하였으며, 측정 거리는 20 cm로 고정하였다. 또한 마애여래좌상이 새겨진 암반의 형태를 고려하여 간접전달 방식으로 실시하였다.
대상 데이터
또한 구성광물이 미세 입자이거나, 변질이 심할 경우 오류를 범하지 않기 위해 Panalytical사의 X’Pert PRO를 이용하여 X-선회절분석을 실시하였다. 마애여래좌상의 구성암석은 역을 포함하고 있어 X-선회절 분석에 사용한 시료는 1 kg 정도의 암석을 파쇄한 후 이 중 100 g을 분리하여 미세 분쇄하였으며, 최종 X선 회절 분석용으로 10 g을 아게이트 용기에 넣어 200 메쉬 정도의 분말로 분쇄 하여 시료로 사용하였다. 이 때 타겟으로 사용된 X-선은 CuKα(1.
이를 측정 시기에 따른 풍화도를 비교하기 위해 2009년 측정 자료와 비교하였다. 사용된 초음파 측정기는 Proceq사의 Pundit Lab이다.
이 때 타겟으로 사용된 X-선은 CuKα(1.5406 Å)이며, 가속전압 및 전류는 각각 40 kv와 30 mA이다.
우선 마애여래좌상의 대자율 분포를 살펴보기 위해 광배부터 좌대에 이르기까지 전체적으로 전암대자율을 측정하였다. 측정 기기는 ZH Instruments사의 SM-30 모델을 이용하였으며 대자율 단위는 10-3 SI Unit이다. 구성암석의 광물조성 및 풍화에 의한 변질광물의 생성 등을 관찰하기 위해 편광현미경을 이용하였다.
데이터처리
마애여래좌상의 전면에 대한 초음파 속도 측정 결과, 2009년은 262~3513 m/s, 2015년에는 327~3058 m/s의 광범위한 범위를 보인다. 2009년과 2015년 초음파 속도 범위는 유사하여 단위 속도별(500 m/s)로 구간을 설정하고 빈도수를 계산하여 비교하였다. 2009년과 2015년의 초음파 속도 측정 횟수는 동일하나, 2009년의 경우 12지점에 대하여 측정이 되지 않은 지점이 2015년에는 500 m/s 이하의 값으로 측정되었다.
마애여래좌상이 새겨진 암반의 물성을 평가하기 위해 초음파 속도를 측정하였으며, 각 측정값은 도면에 투영하여 전체적인 풍화도를 분석하였다. 이를 측정 시기에 따른 풍화도를 비교하기 위해 2009년 측정 자료와 비교하였다. 사용된 초음파 측정기는 Proceq사의 Pundit Lab이다.
이론/모형
측정 기기는 ZH Instruments사의 SM-30 모델을 이용하였으며 대자율 단위는 10-3 SI Unit이다. 구성암석의 광물조성 및 풍화에 의한 변질광물의 생성 등을 관찰하기 위해 편광현미경을 이용하였다. 또한 구성광물이 미세 입자이거나, 변질이 심할 경우 오류를 범하지 않기 위해 Panalytical사의 X’Pert PRO를 이용하여 X-선회절분석을 실시하였다.
성능/효과
1. 운주사 일대는 기후와 풍화와의 관계로부터 중간 풍화(Moderate Decomposition)에 해당하며, 하루 중 암반에 조사되는 일조량은 제한적이므로 다소 습한 환경에서 오랜 시간 동안 직·간접적인 풍화 환경에 노출되어 있다.
2. 마애여래좌상의 구성암석은 연녹색의 안산암질 응회각력암으로서, 전체적인 전암대자율 측정값의 분포 범위를 볼 때 단일 퇴적층이며, 운주사 경내에 분포하는 다른 석조문화재(석조불감, 원형다층석탑 등)와 동일 암석임을 지시한다.
2009년의 초음파 속도 자료와 비교해보면 2015년의 측정 결과에서 특징적으로 2000 m/s 이상의 측정 지점이 감소하고, 상대적으로 1500~2000 m/s의 측정지점이 증가하였다(Figure 10A, 10B). 2009년과 2015년 초음파 속도 측정 결과를 이용하여 측정 지점에 따른 초음파 속도를 투영하여 2D모델링 해본 결과, 2009년과 2015년에서 각각 마애여래좌상의 흉부 및 암반의 왼쪽 부분에서 낮은 초음파 속도를 보이며, 풍화 경향은 유사하게 나타난다. 2015년의 측정 결과에서 마애여래좌상의 상부, 하부, 왼쪽부분 및 머리 등에서 부분적으로 저속대의 범위가 확장되는 경향이 관찰된다(Figure 11).
3. 초음파 속도를 이용한 마애여래좌상의 손상도 평가 결과, 2009년에는 262~3513 m/s, 2015년에는 327~3058 m/s의 분포를 보여 유사한 속도 범위를 보이나, 이를 단위속도별 빈도수를 비교해 보면 2009년의 경우 2000 m/s이하의 값은 68.8%인 반면 2015년의 경우 87.5%로 2015년에 암반의 물성이 매우 취약한 것으로 해석 될 수 있다. 하지만 마애여래좌상이 새겨진 암반은 응회각력암으로 표면이 매우 불균질 하며, 태생적으로 발달된 선구조 등으로 인해 측정 지점에 따라 초음파 속도의 차이가 크기 때문에 암석 풍화에 의한 초음파 속도의 감소와는 구분 되어야 된다.
4. 초음파속도를 이용한 2D모델링 결과, 2009년과 2015년에서 각각 마애여래좌상의 흉부 및 암반의 왼쪽 부분에서 낮은 초음파 속도를 보이며, 풍화 경향은 유사하게 나타난다. 특히 2015년의 측정 결과에서 마애여래좌상의 상부, 하부, 왼쪽부분 및 머리 등에서 부분적으로 저속대의 범위가 확장되는 경향이 관찰된다.
2015년의 측정 결과에서 마애여래좌상의 상부, 하부, 왼쪽부분 및 머리 등에서 부분적으로 저속대의 범위가 확장되는 경향이 관찰된다(Figure 11). 이상의 결과를 종합해 보면 2009년에는 2000 m/s이하의 값이 68.8%인 반면 2015년에는 87.5%로 전체적으로 낮은 값을 보여 암반의 물성이 매우 취약한 것으로 해석 될 수 있다. 마애여래좌상은 다양한 풍화 훼손 양상을 보이고 있으며, 암석의 풍화에 영향을 미치는 풍화 요인을 내포하고 있다.
조사 당일은 화창한 날씨였으며, 일출과 일몰 방위각은 각각 62°14’, 297°48’이다. 하루 중 마애여래좌상 및 암반에 조사되는 빛의 영역을 살펴보기 위해 2D에 도식해 본 결과, 일출이 시작한 이후 09시에 암반 우측 상단부에서 일부 빛(5.2%)이 조사되기 시작 된 후 정오를 기점으로 마애여래좌상 및 암반의 약 50% 정도의 빛이 조사 되었다. 15시에 가장 많은 빛(58.
후속연구
이러한 동일 석조문화재를 대상으로 수 년의 시간 차이를 두고 초음파 속도를 측정하고, 모니터링 한 연구 사례가 드물다. 향후 초음파 속도를 이용한 석조문화재의 손상도 평가에 있어 기초자료로 활용되고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
운주사가 위치한 곳은 어디인가?
운주사는 전남 화순군 도암면 대초리에 위치하고 있으며 사적 제312호로 지정되어 있다. 운주사 경내에는 마애여래좌상(시도유형문화재 제275호) 뿐만 아니라 원형다층석탑(보물 제798호), 구층석탑(보물 제796호) 석조불감(보물 제797호), 와불, 다양한 석불 등이 산재하고 있다(Figure 1).
운주사 주변 일대 암석은 어떤 종류인가?
운주사 주변 일대에는 응회암이 넓게 분포하고 있으며, 운주사 경내에 있는 석조문화재들 역시 대부분 운주사 일대에 분포하는 응회암으로 구성되어 있다. 이러한 응회암으로 구성하고 있는 석조문화재 중 원형다층석탑 및 석조불감, 광배석불 등의 재질 및 풍화 특성에 대한 많은 선행연구가 진행된 바 있다(Park, 2008; Park et al.
마애여래좌상에 대하여 손상도 평가를 어떻게 했는가?
본 연구는 전남 화순 운주사 경내에 자연 환경하에 노출되어 있는 마애여래좌상에 대하여 손상도 평가를 하고자 하였다. 이를 위해 마애여래좌상의 구성 암석에 대하여 재질분석을 실시하고, 풍화 훼손 상태 및 요인에 대해 살펴보았으며, 2009년과 2015년에 각각 초음파 속도를 측정하여 비교 분석 하였다. 이러한 동일 석조문화재를 대상으로 수 년의 시간 차이를 두고 초음파 속도를 측정하고, 모니터링 한 연구 사례가 드물다.
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