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문제 정의
- 후자는 청사 정문의 신축 년도(1926년)를 고려하기 전 1915년 개최된 조선물산공진회의 전경도에서 광화문 정면 월대 대신 다른 구조물이 세워진 것으로 묘사 되었으며, 최소 1915년 이전 월대가 파괴된 것으로 생각된다. 결과적으로 고종 2년(1865)년, 광화문이 중건되었을 시기를 월대의 최종 정비(혹은 복원) 시점 으로 보고자 한다.
- 이 과정에서 대량의 석재가 필요한 것은 당연한 일이며 월대의 본래 가치를 살리기 위해서는 조선시대에 사용했던 석재의 공급지를 찾고 그곳의 암석을 조달하는 것이 적절할 것이다. 따라서 이번 연구의 목적은 월대 부재에 대한 암석학적 연구 및 주변지역의 지질조사를 통해 당시의 석재공급지를 추정하는 것이며 추가적으로 물성시험을 실시하여 최종적으로 사용가능한 석재의 재질을 평가하고자 한다.
- 비록 경복궁의 발굴시료와 월대 원부재의 연관성에 대한 사료적인 명확한 연결고리는 아쉬움이 남지만 최종적으로 경복궁과 월대(광화문) 모두 조선시대, 특히 고종 후기에 이루어진 경복궁의 마지막 중건과 관계가 있을 것으로 생각된다. 특히 본 연구를 통해 과거 어디서 석재를 공급했는지에 관한 충분한 개연 성이 있는 자료를 완성하게 된 좋은 계기가 되었다. 또한 이뿐만 아니라 관련 절차와 환경보호로 채석이 곤란 상황이 발생하게 된다면 포천의 석재를 대체 석재로 사용 가능하다는 것을 분명히 알릴 수 있어 그것 역시 월대 복원을 위한 석재공급지의 대안이될 수 있을 것으로 사료된다.
제안 방법
- 다음으로 월대 부재의 상태를 파악하고 추정된 석재공급지의 암석이 양질의 석재로 충분히 사용 가능 한지 평가하기 위해 비파괴분석을 이용한 물성시험을 수행하였다. 먼저 초음파속도의 측정 결과 원부재가 전반적으로 낮은 속도를 보이는 것은 만들어진 후외부에 지속적으로 노출되어 풍화가 진행되었기 때문으로 생각된다.
- 연구대상인 광화문 월대는 훼손이 불가하기 때문에 육안 및 확대경으로 각 부재의 표면을 관찰하고 광물의 크기나 분포 등의 기재적인 특징을 파악하였다. 또한 비파괴분석 장비인 휴대용 전암대자율 측정기(ZH Instruments社 SM30)를 이용해 부재에 대한 전암대자율을 측정하였고, 부재의 물성을 파악하기 위해 초음파속도를 측정하고 슈미트해머(Rock type)의 반발경도를 이용해 일축압축강도를 추정하였다.
- 측정에 사용된 장비는 EUROSIT社의 Geohammer이며 암반용 L-type이다. 슈미트해머의 타격점은 충전물이나 암석파편 등 이물질이 없는 편평한 면을 대상으로 하였으며 일정한 범위 내에서 수평 또는 수직으로 10회 이상 측정하였다. 측정값의 평균을 대표로 하여 측정방향에 따른 보정 후 일축 압축강도를 추정하였다.
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연구방법
연구대상인 광화문 월대는 훼손이 불가하기 때문에 육안 및 확대경으로 각 부재의 표면을 관찰하고 광물의 크기나 분포 등의 기재적인 특징을 파악하였다. 또한 비파괴분석 장비인 휴대용 전암대자율 측정기(ZH Instruments社 SM30)를 이용해 부재에 대한 전암대자율을 측정하였고, 부재의 물성을 파악하기 위해 초음파속도를 측정하고 슈미트해머(Rock type)의 반발경도를 이용해 일축압축강도를 추정하였다.
- 월대의 석재 공급지를 추정하기 위해 월대의 조사 결과와 Jo and Lee (2015)에서 보고한 서울 화강암의 특징을 참고하여 지질조사를 수행하였으며 연구를 위한 암석시료 채취 및 초음파속도와 슈미트해머의 반발경도를 측정하였다. 채취한 암석은 박편을 제작하여 편광현미경으로 광물의 조직 관찰을 하였고 X-선회절분석 (Bruker社 D8 ADVANCE)으로 광물의 조성을 파악하였다.
- 월대의 제작에 사용된 석재의 공급지 추정은 야외 조사지점을 선정하기 위해 기존 사료와 문화재청 보고서의 월대 조사 결과 및 Jo and Lee (2015)의 연구를 참고로 하였으며, 그 결과 담홍색화강암의 분포지점 중 북한산과 수락산으로 선정하여 중점적으로 조사를 실시했다. 북한산은 광화문과 인접하여 석재의 공급이 용이한 지형학적 인접성을 가지고 있고 수락산은 조선 후기 채석산지로 알려져 있다.
- 전암대자율은 월대의 각 부재와 노두의 평탄한 면에서 측정하였으며 단위는 10-3 SI unit (이하 단위 동일) 이다. 전암대자율은 일본화강암의 연구로 자철석-티탄철석 계열 화강암을 분류한 Ishihara (1977)의 연구 이후 화강암류의 연구에 주로 사용되었으며, 현장에서 육안으로 확인하기 힘든 데이터를 획득할 수 있고 손쉽게 사용할 수 있기 때문에 국내외에서 석조문화재 분야에 널리 사용되고 있다(Uchida et al, 1998; Jwa et al, 2000;Lee et al, 2007; S astna et al, 2009; Jo and Lee, 2015).
- 월대의 석재 공급지를 추정하기 위해 월대의 조사 결과와 Jo and Lee (2015)에서 보고한 서울 화강암의 특징을 참고하여 지질조사를 수행하였으며 연구를 위한 암석시료 채취 및 초음파속도와 슈미트해머의 반발경도를 측정하였다. 채취한 암석은 박편을 제작하여 편광현미경으로 광물의 조직 관찰을 하였고 X-선회절분석 (Bruker社 D8 ADVANCE)으로 광물의 조성을 파악하였다.
- 슈미트해머의 타격점은 충전물이나 암석파편 등 이물질이 없는 편평한 면을 대상으로 하였으며 일정한 범위 내에서 수평 또는 수직으로 10회 이상 측정하였다. 측정값의 평균을 대표로 하여 측정방향에 따른 보정 후 일축 압축강도를 추정하였다. 일축압축강도의 환산은 Eom (2007)의 연구에서 제시하는 4개의 식(ISRM, ASTM, Poole and Farmer, Hucka)에 타격값을 대입 후 전체평균을 구하였다.
- 초음파속도는 암석(매질)의 탄성계수와 물성 등에 영향을 받는데 초음파탐사법은 이러한 초음파의 특성을 이용해 석조문화재의 안정성 평가가 가능하며, 신선암의 초음파속도와 풍화된 암석의 속도 차이를 이용하는 Iliev (1966)의 풍화등급 산정식을 주로 사용 한다(Lee, 2012). 측정에 사용한 장비는 PROCEQ社 Pundit Plus이며, 월대의 외형요소를 고려하여 간접전달방식으로 측정하였다. 그리고 탐촉자의 첨단에 고무찰흙을 부착하여 암석과의 접촉매질로 사용하였다.
- 그리고 탐촉자의 첨단에 고무찰흙을 부착하여 암석과의 접촉매질로 사용하였다. 측정은 각 부재에서 가로 방향으로 15 cm 간격의 격자를 만들고 전면에 걸쳐 측정하였다. 간접법으로 측정된 초음파속도는 간접법-직접법의 초음파속도 상관관계식에 의해 보정계수 1.
대상 데이터
- 광화문 월대(Fig. 1A)는 서울특별시 종로구 세종로 1-57에 건설된 광화문(사적 제117호)의 앞에 이어진 길이 약 10.4 m, 너비 29.7 m에 달하는 넓은 단(壇) 형태이다. 월대(月臺)란, 궁궐 내 일반적인 건물과는 격이 다른 건물로서 주요 궁중행사를 할 수 있도록 건물 앞에 넓게 마련된 대(臺)라고 할 수 있다(Lee and Son, 2017).
- 측정에 사용한 장비는 PROCEQ社 Pundit Plus이며, 월대의 외형요소를 고려하여 간접전달방식으로 측정하였다. 그리고 탐촉자의 첨단에 고무찰흙을 부착하여 암석과의 접촉매질로 사용하였다. 측정은 각 부재에서 가로 방향으로 15 cm 간격의 격자를 만들고 전면에 걸쳐 측정하였다.
- 월대에 사용된 석재의 공급지 추정을 위해 서울 일대의 산지를 대상으로 지질조사를 수행하였으며, 광범위한 지역적 특징을 벗어나기 위해 조사지점은 Jo and Lee (2015)에서 수행한 서울화강암의 연구 결과를 참고하여 범위를 줄여 나갔다. 선정된 지점은 북한산과 수락산으로 각각 담홍색을 띄는 화강암 산지 중 광화문과 인접하여 석재의 운반이 용이한 지형학적 인접성, 조선 후기 채석한 기록을 가지고 있는 것이 특징이다.
- 신석재는 세립-중립질의 회백색 흑운모화강암이다. 석영과 백색의 장석류, 흑운모로 이루어져 있다.
- 월대에 사용된 석재의 공급지 추정을 위해 서울 일대의 산지를 대상으로 지질조사를 수행하였으며, 광범위한 지역적 특징을 벗어나기 위해 조사지점은 Jo and Lee (2015)에서 수행한 서울화강암의 연구 결과를 참고하여 범위를 줄여 나갔다. 선정된 지점은 북한산과 수락산으로 각각 담홍색을 띄는 화강암 산지 중 광화문과 인접하여 석재의 운반이 용이한 지형학적 인접성, 조선 후기 채석한 기록을 가지고 있는 것이 특징이다.
- 슈미트해머 반발경도법은 암석 표면의 경도를 측정하여 암석의 압축강도로 환산하는 방법으로 본래 콘크리트의 강도 측정을 위해 개발되었으나 측정의 편의성으로 암석의 강도 측정에도 사용되었다(Lee and Lee, 1995). 측정에 사용된 장비는 EUROSIT社의 Geohammer이며 암반용 L-type이다. 슈미트해머의 타격점은 충전물이나 암석파편 등 이물질이 없는 편평한 면을 대상으로 하였으며 일정한 범위 내에서 수평 또는 수직으로 10회 이상 측정하였다.
이론/모형
- 측정은 각 부재에서 가로 방향으로 15 cm 간격의 격자를 만들고 전면에 걸쳐 측정하였다. 간접법으로 측정된 초음파속도는 간접법-직접법의 초음파속도 상관관계식에 의해 보정계수 1.52를 적용하여 직접전달방식의 속도로 환산하였다.
- 측정값의 평균을 대표로 하여 측정방향에 따른 보정 후 일축 압축강도를 추정하였다. 일축압축강도의 환산은 Eom (2007)의 연구에서 제시하는 4개의 식(ISRM, ASTM, Poole and Farmer, Hucka)에 타격값을 대입 후 전체평균을 구하였다. 타격값의 환산에 앞서 앤빌(anvil)의 타격값을 이용해 기기 자체의 보정을 실시하였으며 산출된 보정계수는 1.
성능/효과
- X-선 회절분석 결과는 현미경 관찰 결과와 상응하며(Fig. 4) 석영 37.3%, 알칼리장석 38.3%, 사장석 24.4%의 모드조성으로 몬조화강암(monzo-granite) 영역에 도시되었다[Fig. 5 & Table 1].
- 5]. 결과적으로 본연구의 주변 산지 암석과 비교를 통해 광물조성, 조직, 암색 등 암석 기재적 특징이 중점적으로 유사하여 두 암석이 월대 석재로 사용될 경우 시각적으로 크게 이질적이지 않아 전체적인 동질성 확보에는 문제가 없을 것으로 판단된다.
- 모드분석 결과 석영 33.1%, 알칼리장석 41.9%, 사장석 25.1% 로 몬조화강암(monzo-granite) 영역에 도시되었다[Fig. 5 & Table 1].
- 그렇기때문에 월대 부재의 석재공급지를 추정하기 위해서는 기본적인 광물조성이나 특징 외의 요소인 전암대자율과 암석(또는 알칼리장석)의 색을 고려해볼 필요가 있다. 우선 전암대자율 결과를 보면 월대 원부재 (4.21-6.05, 평균 5.28)의 값에 비해 BH01(1.44-3.63, 평균 2.68)은 대체로 낮은 값을 나타내지만 수락산 SL01과 SL02(3.85-6.96, 평균 5.03)은 중복되는 분포를 보인다(Table 2). 암색의 경우 월대에 사용된 원부 재는 육안으로 선명한 담홍색을 보이며 북한산 BH01 은 옅은 담홍색을, 수락산은 SL01이 상대적으로 더옅은 담홍색을 보이고 있다.
- 원부재와 암석기재적인 특징이 유사한 북한산과 수락산에 분포하는 암석에 대해 초음파 속도 측정한 결과, 북한산의 경우 2,372-3,294 ms-1 (평균 2,702 ms -1), 수락산은 2,727-4,182 ms-1 (평균 3,371 ms-1 )의 범위를 가지며 북한산에 비해 다소 높게 측정되었다[Fig. 7 & Table 2].
- 월대 원부재의 전암대자율 측정 결과 4.21-6.05(평균 5.28), 신석재는 4.83-10.91(평균 8.40)의 분포로신석재가 원부재보다 상대적으로 높은 경향을 보인다. 주변 산지의 경우 BH01은 1.
- 종합적으로 볼 때 본 연구를 통해 추정된 석재공급지의 석재를 채취해 사용하는 것이 석조문화재의 시각적 동질성 확보와 역사적 의미를 되새긴다는 측면에서 유리하다. 하지만 북한산은 국립공원으로 지정되어 있으며 수락산은 실제 거주중인 관계지역 인접 주민들의 생활권을 침해 및 다량의 석재 채취로 인한 녹지 훼손이 불가피하기 때문에 두 지역 모두 행정적인 문제가 수반되어 채석활동 자체가 어렵다.
- 초음파 측정결과, 원부재는 1,832-2,303 ms-1 (평균 2,050 ms -1 )의 범위로 측정된 반면 신부재의 경우 2,727-3,801 ms -1 (평균 3,158 ms -1 )로 구부재에 비해 다소 높게 측정되었다. 원부재와 암석기재적인 특징이 유사한 북한산과 수락산에 분포하는 암석에 대해 초음파 속도 측정한 결과, 북한산의 경우 2,372-3,294 ms-1 (평균 2,702 ms -1), 수락산은 2,727-4,182 ms-1 (평균 3,371 ms-1 )의 범위를 가지며 북한산에 비해 다소 높게 측정되었다[Fig.
- 측정결과 월대 원부재의 경우 147 MPa, 신석재는 178 MPa로 측정 되었으며 신석재에서 다소 높게 나타나고 있다. 채석산지로 추정되는 북한산과 수락산의 경우 북한산 암체에서는 대체로 218 MPa, 수락산에서는 대체로 244 MPa로 측정되었다.
- 구성광물은 BH01과 유사하지만 흑운모의 산화 정도는 낮다. 현미경 관찰 결과 석영은 최대 4 mm의 타형입자에 BH01에 비해 파동소광이 잘 발달하였으며, 알칼리장석은 2-5 mm 정도 크기의 타형-반자형 입자로 BH01보다 미사장석과 용리가 잘 관찰된다. 사장석은 2 mm 내외의 반자형 입자에 알바이트 쌍정이 흔히 관찰되며 견운모화된 입자도 다수 나타난다.
후속연구
- 특히 본 연구를 통해 과거 어디서 석재를 공급했는지에 관한 충분한 개연 성이 있는 자료를 완성하게 된 좋은 계기가 되었다. 또한 이뿐만 아니라 관련 절차와 환경보호로 채석이 곤란 상황이 발생하게 된다면 포천의 석재를 대체 석재로 사용 가능하다는 것을 분명히 알릴 수 있어 그것 역시 월대 복원을 위한 석재공급지의 대안이될 수 있을 것으로 사료된다. 마지막으로 본 연구는 향후 진행될 복원 정비 사업의 기초적인 자료로서 활용될 수 있는 자료로 기대된다.
- 또한 이뿐만 아니라 관련 절차와 환경보호로 채석이 곤란 상황이 발생하게 된다면 포천의 석재를 대체 석재로 사용 가능하다는 것을 분명히 알릴 수 있어 그것 역시 월대 복원을 위한 석재공급지의 대안이될 수 있을 것으로 사료된다. 마지막으로 본 연구는 향후 진행될 복원 정비 사업의 기초적인 자료로서 활용될 수 있는 자료로 기대된다.
- 흑운모는 1 mm 내외의 타형에서 반자형으로 갈색에서 녹갈색의 다색성을 보이지만 녹니석화된 경우가 많다. 백운 모는 대체로 타형의 2차 광물로 나타나고 있으며, 부분적으로 반자형-자형의 입자가 흑운모와 유사한 크기로 나타나고 있지만 마그마에서 정출된 광물인지는 불분명하기 때문에 추가 분석이 필요하다. BH01은 주변 산지 중 백운모의 함량이 가장 높다.
- 북한산과 수락산의 결과에서도 수락산이 244 MPa로 북한산(218 MPa)보다 상대적으로 높은 값을 보인다[Table 3]. 초음파속도와 슈미트해머의 결과를 볼 때 수락산 일대의 암석은 풍화정도가 적은 비교적 신선한 석재로 판단되어 월대 복원에 필요한 석재로 충분히 사용 가능할 것으로 사료된다.
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