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서용 사
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1 지질학회지 제 권 제 호 년 월 영주 가흥리 마애삼존불상의 구성암석은 부분적으로 반정을 갖는 중립질 흑운모 화강섬록암이다 장석과 흑운모 등 조암광물의 일부는 풍화작용에 의해 입자경계와 벽개면을 따라 점토광물과 철수산화 광물로 교대되 어 있다 이 삼존불상과 주변 암반은 불연속면으로 인해 완전히 분리되어 있으나 전암 대자율 값의 범위는 로서 같은 범위를 보이며 암석학적으로도 거의 동일한 조직과 조성을 갖는다 기반암에 는 두 방향의 주향 과 수직 수평 및 저경사를 갖는 절리계와 이를 사교하는 크고 작 은 절리계가 발달되어 있어 암반의 구조적 불안정을 초래하였다 본존불과 좌우의 협시불에도 수직 및 수평절리 가 발달되어 있으며 두상과 손에는 박리 박락 등 인위적인 상흔이 노출되어 있다 이 삼존불상이 조각된 암반의 안정성 검토 결과 평면파괴의 가능성은 거의 없을 것으로 보이나 쐐기파괴와 전도파괴의 가능성은 있는 것으로 판단된다 따라서 이 삼존불상의 구조적 안정을 위한 보존과학적 수복방법에 대한 연구가 있어야 하고 훼손이 심 한 부위에 대한 정교한 보강이 이루어져야 할 것이다 또한 이 삼존불상의 표면과 기반암의 경계부에는 조류 균 류 지의류 선태류 및 잡초가 생장하고 있어 식생을 제거하기 위한 생화학적 보존처리도 필요하다 화강섬록암 불연속면 쐐기파괴 전도파괴 풍화작용 수복방법

수직 및 수평절리 가 발달되어 있으며 두상과 손에는 박리 박락 등 인위적인 상흔이 노출되어 있다 이 삼존불상이 조각된 암반의 안정성 검토 결과 평면파괴의 가능성은 거의 없을 것으로 보이나 쐐기파괴와 전도파괴의 가능성은 있는 것으로 판단된다 따라서 이 삼존불상의 구조적 안정을 위한 보존과학적

2 경북 영주시 가흥동 번지에 위치한 영주 가 흥리 마애삼존불상은 보물 제호 년 월 일 로 지정된 통일신라시대의 석조문화재이다 이 삼존불상은 영주시내 서쪽에서 남북으로 발달된 서 천의 대로변에 노출된 흑운모 화강섬록암의 노두 남 동면에 선각된 마애불이다 중앙에는 높이의 좌상 본존불을 조각하고 좌우로 입상의 협시불을 새 겨 넣었다 이 삼존불의 서쪽하단부에는 삼존불과 동 일한 암석 내에 선사시대의 암각화 시도유형문화재 호 가 음각으로 새겨져 있어 더욱 주목받고 있다 가흥리 마애삼존불상이 조각된 암반은 수십 개의 암괴로 분리되어 있다 또한 삼존불상의 양측과 하부 의 암괴에는 수직절리와 수평절리가 발달되어 있으 며 기계적 화학적 및 생물학적 풍화를 받기 쉬운 곳 에 노출되어 있다 전체적으로 이 암반에는 불연속면 이 많아 구조적 안정에도 많은 문제를 야기하고 있으 며 국도에 인접해 있어 소음과 진동의 영향도 많이 받는다 따라서 지난 년 월 일 집중호우로 마 애삼존불상 좌측 앞부분의 암벽 일부가 무너지면서 새로운 석불좌상이 발견되기도 하였다 우리나라 대부분의 석조문화재와 마찬가지로 영 주 가흥리 마애삼존불상의 구성암석도 아무런 보호 시설 없이 옥외에 노출되어 있어 오랜 기간 동안 각 종 풍화에 영향을 받아왔기 때문에 전면부의 거의 모 든 부분은 지의류에 의하여 피복되어 있다 또한 암 석 표면은 심한 풍화작용으로 인하여 절리와 균열이 많이 생성되어 있으며 약한 충격에도 암편이 떨어져 나온다 이와 같은 현상은 국내에 분포하는 거의 모 든 석조문화재가 당면하고 있는 문제이기도 하다 따 라서 석조문화재에 대한 지질 및 암석학적 특징과 풍 화에 관한 연구가 절실하나 아직은 초기 단계로서 심 도 있는 많은 연구를 필요로 하고 있다 이상헌 이찬희 외 최석원 외 이찬 희와 서만철 이 연구에서는 영주 가흥리 마애삼존불상을 중심 으로 화강암류의 균열에 영향을 미치는 환경요인과 풍화대 형성 풍화의 진행에 따른 주성분원소의 지구 화학적 특성과 거동 절리 조도의 발달과정 응력의 발생에 따른 암반사면의 안정성을 검토하였다 이 결 과는 가흥리 마애삼존불상을 이루고 있는 화강암류 의 기계적 화학적 광물학적 및 물리적 마모와 생물 학적 훼손에 영향을 미치는 풍화요소를 규명할 수 있 을 것이며 이를 정량화하여 우리나라 석조문화재의 보존수복 연구를 위한 자료로 활용할 것이다 가흥리 마애삼존불상은 영주에서 예천방면으로 가는 번국도 변에 서천이 내려다보이는 거대한 암 반의 최상부에 위치한다 이 삼존불상은 남 동쪽을 향하고 있는 암반에 높은 도들 새김의 본존불 과 본존불 쪽으로 약간 몸을 틀어 선 좌우의 협시불 로 구성되어 있다 본존불은 고식의 앙련좌 위에 결 가부좌로 앉은 좌상이고 좌우의 협시불도 역시 연화 를 대좌로 서 있는 보살상이다 본존은 동남쪽을 향하고 있으며 상당히 듬직 한 체구로 장중한 모습을 보여주고 있다 큼직한 코 다문 입 둥글고 살찐 얼굴에서 불상의 강한 의지가 느껴진다 가슴은 당당하고 어깨의 굴곡과 손모양이 발랄해 보인다 자연 암벽을 그대로 이용하여 잎의 연꽃무늬와 불꽃무늬를 새긴 광배와 높게 돋을 새김 한 연꽃무늬의 대좌 등은 장중한 불상의 특징과 잘 조화되어 더욱 듬직한 분위기를 자아내고 있다 이 마애삼존불상은 통일신라시대의 조각 흐름을 잘 보 여주는 사실주의적 불상으로 높이 평가되고 있다 문 화재청 좌우의 협시 보살상은 전면을 향한 입상이며 왼 쪽 보살은 둥글고 풍만한 얼굴에 왼손을 어깨까지 들 었고 오른손은 가슴 아래에 대고 있다 오른쪽 보살 은 보관에 보병이 묘사되어 있고 두 손을 합장하고 있다 한편 삼존불상과 주변 암반의 표면에 는 지의류와 선태류 균류의 오염이 심각하며 크고 작은 절리면에는 고등식물이 기계적 풍화작용을 가 중시키고 있다 암석학적으로 볼 때 이 삼 존불상은 부분적으로 반정이 있는 중립의 흑운모 화 강섬록암이며 전체적으로 암석은 크고 작은 많은 절 리가 발달하였다 특히 삼존불상과 기반암은 완전히 분리되어 있다 후술하는 차원 영상분석과 정밀 실측에 의하면 본존불은 이고 우협시불은 좌협시불 은 이다 삼존불상의 기반암에는 주

이 많아 구조적 안정에도 많은 문제를 야기하고 있으 며 국도에 인접해 있어 소음과 진동의 영향도 많이 받는다 따라서 지난 년 월 일 집중호우로 마 애삼존불상 좌측 앞부분의 암벽 일부가 무너지면서 새로운 석불좌상이 발견되기도 하였다 우리나라 대부분의 석조문화재와 마찬가지로 영 주 가흥리 마애삼존불상의 구성암석도 아무런 보호 시설 없이 옥외에 노출되어 있어

3 로 두 방향의 주향 과 수 직 수평 및 저경사를 갖는 다양한 절리계가 발달한 다 또한 이 삼존불상에는 부분적으로 박리 박락 파 손 및 변색 심하며 왼쪽 아래 암각화에는 수평절리 가 발달하여 분리되어 있다 따라서 삼존불 의 지질학적 및 생물학적 파괴를 저감하기 위한 보존 대책이 절실하다 이 마애삼존불상은 풍화를 받기 쉬운 야외에 노출 되어 상부의 토사압력과 암석구성 성분의 용해에 의 한 변색 물의 침투에 의한 표면과 불연속면의 차별 침식 표면의 박리현상이 나타난다 삼존불상이 조각 된 기반암은 절리면과 표면에서 서식하는 식물에 따 라 다양한 풍화특성을 보인다 이 연구를 위해 마애 삼존불상 주변에 관한 지형 및 지질조사와 삼존불상 의 물리적 또는 생물학적 풍화특성에 관한 정밀조사 가 실시되었다 또한 삼존불상과 기반암에 발달된 불 연속면의 응력을 해석하고자 차원 영상분석을 실시 하였으며 균열대의 주향과 경사를 측정하고 를 이용하여 암반사면의 정량적 구조적 안정성을 검 토하였다 한편 삼존불상 주변의 암석분포를 밝히기 위한 정 밀조사가 있었으며 석불의 균열상태와 박피 및 박리 장소에 관한 정밀실측이 수행되었다 삼존불상의 주 변에 분포하며 삼존불상과 동일한 암종에서 암석학 적 및 광물학적 분석용 시료를 채취하였으며 시료는 육안관찰에 따른 암상과 풍화등급으로 비교적 풍화 가 되지 않은 유형과 풍화가 심하게 진행된 것으로 구분하였다 이 암석의 주성분 원소 화학분석은 선 형광분석기 를 이용하였으며 분석기기는 모델이었다 대자율 측정은 단위의 측정 한계를 가진 모 델을 사용하여 측정하였고 대자율의 크기는 단위계로 표현하였다 삼존불상을 이루는 화강섬록암의 반정량적인 광 물조성 상대적 함량 광물학적 공생관계 조직 및 풍화에 의한 변질광물의 생성 등을 관찰하기 위하 여 편광현미경과 전자현미경 을 사용하였다 전자현미경의 모델은 사의 에너지 분산형 선 분석기가 장착된 사의 이다 분석시료는 탄소와 금으로 이 중 피복한 것을 이용하였다 또한 일부 시료에서 선 회절분석을 실시하였다 분석기기는 제

기반암에 발달된 불 연속면의 응력을 해석하고자 차원 영상분석을 실시 하였으며 균열대의 주향과 경사를 측정하고 를 이용하여 암반사면의 정량적 구조적 안정성을 검 토하였다 한편 삼존불상 주변의 암석분포를 밝히기 위한 정 밀조사가 있었으며 석불의 균열상태와 박피 및 박리 장소에 관한 정밀실측이 수행되었다 삼존불상의 주 변에 분포하며 삼존불상과 동일한 암종에서

4 모델 였고 선은 에 조건은 와 였다 조암광물의 상대적 함량비는 각 각의 암석에 관한 박편을 대상으로 전통적인 방법 에 따라 모드분석을 실시하여 계산하였다 모드조성 은 자동계수기가 장착된 사 모델의 편광 반사 겸용 현미경을 이용하였다 이 마애삼존불상이 위치한 영주시의 지형은 동북 동에서 서남서 방향으로 발달하고 있는 소백산맥에 서 분기된 남북으로 발달한 용암산 집봉 주마산을 잇는 능선과 동북동으로 영지산 불노봉 갈미봉으로 연결되는 두 산계에 의하여 지배되고 있다 구릉 지 역은 주로 흑운모 화강암의 분포지역으로 남서방향 으로 연장 발달되어 있다 소백산맥에서 발원하여 사 행하면서 남류하는 죽계천은 연구지역인 영주시에 서 남동류하는 남원천과 합류하여 남류하다가 내성 천에 유입된다 삼존불상은 영주시 가흥동에서 남원 천이 내려다보이는 기반암의 남동사면에 있다 이 마 애불상을 중심으로 좌우측에는 인가와 경작지가 있 어 약간 돌출한 지형을 이루고 있다 기반암 주변의 약 반경 내에는 본존불과 동일한 암종의 크고 작은 암괴들이 노출되어 있다 영주시 일대의 기반암은 선캠브리아기의 변성퇴 적암류로서 주로 호상편마암 안구상편마암 석회규 산염암 및 흑운모편암 등으로 구성되어 있다 이를 시대미상의 흑운모 화강암류가 관입하였다 이민성 외 흑운모 화강암류 내에는 크고 작은 많은 페그마타이트들이 발달하고 있으며 이들은 압쇄대 나 전단 절리에 의하여 절단 또는 변위되어 있다 연 구지역의 흑운모 화강섬록암은 유색광물의 함유량 과 편마상구조의 강도 및 화성암의 조직에 따라서 반 상편마상 화강암과 흑운모 화강암으로 구분할 수도 있으나 이들은 서로 점이적으로 변화한다 흑운모 화 강암류는 변성퇴적암류와 관입 접촉부에서 심한 편 마상구조나 압쇄구조를 보여준다 또한 제 기의 충 적층이 이를 부정합으로 덮으면서 하상과 평야지대 를 따라 분포하고 있다 연구지역의 화강암류는 중생대의 편마상 화강암 과 시대미상의 흑운모 화강암 반상편마상 화강암 및 세립질 복운모 화강암으로 구성되어 있다 삼존불상 이 조각되어 있는 암석은 와 같이 중립의 흑 운모 화강섬록암이지만 부분적으로 반정 석영과 사 장석 과 페그마타이트 세맥 폭 이 보이는 곳도 있다 암석의 색은 암회색이나 풍화면 은 보통 담갈색을 띤다 이 암석은 영주도폭 지질도 이민성 외 에서 시대미상의 흑운모 화강암으 로 표기되어 있으나 이 지역을 암석 및 광물학적으 로 상세히 연구한 결과에 의하면 흑운모 화강섬록암 으로 기재하였다 이 연구에서 도 화강섬록암임을 확인하였다 이 삼존불상을 이루는 흑운모 화강섬록암을 편 광현미경에서 관찰한 결과 주요 조암광물들은 석 영 사장석 미사장석 및 흑운모 등으로 구성되어 있

남원 천이 내려다보이는 기반암의 남동사면에 있다 이 마 애불상을 중심으로 좌우측에는 인가와 경작지가 있 어 약간 돌출한 지형을 이루고 있다 기반암 주변의 약 반경 내에는 본존불과 동일한 암종의 크고 작은 암괴들이 노출되어 있다 영주시 일대의 기반암은 선캠브리아기의 변성퇴 적암류로서 주로 호상편마암 안구상편마암 석회규 산염암 및 흑운모편암 등으로 구성되어

5 다 부성분 광물로는 백운모 녹염석 저어콘 및 인회석 이 산출되는데 전체적으로 편리의 발달이 미약한 등립 조직을 보여 준다 경하에서는 세리에이트 조직을 보 이는 석영과 퍼사이트화된 장석이 주류를 이루고 있 다 석영에는 미세균열이 발달되어 있으며 격자상 쌍 정을 보여주는 미사장석은 퍼사이트화 되어 있고 흑 운모는 입자경계나 벽개면을 따라 녹니석화 되어 있다 대부분의 장석은 중심부분 입자경계 및 쌍 정면을 따라 견운모 및 점토광물화 작용을 받았다 이 삼존불상을 이루는 풍화대 암석의 일부 시료를 분말화하여 선 회절분석 하였다 이 결과 석영 사 장석 정장석 흑운모 각섬석 등으로 구성되어 있음 을 보인다 또한 콘크리트와 시멘트 몰탈로 수리된 부분에서는 방해석과 돌로마이트가 검출되 었으며 절리면에서 수습된 시료에서는 스멕타이트 와 녹니석 등의 점토광물들이 검출되었다 삼존불상 과 기반암은 불연속면으로 완전히 분리되어 있으나 산출상태와 조직 및 조암광물이 서로 동일한 암석으 로 판단된다 화강암류의 자철석계열과 티탄철석계열의 구분 을 위해 응용된 전암 대자율 측정은 화강암 연구에서 는 잘 알려진 연구 수단이다 대자율은 외부자기장에 대한 자화강도를 의미하며 암석의 자기적 특징을 결 정하는 상수이다 일반적인 화강암의 평균 대자율은 이다 이 대자율은 암석에 함유 된 불투명 광물로 나타나는 강자성 광물인 자철석의 함량과 정의 상관관계를 가진다 따라서 대자율을 통해 자철석을 함유한 암석의 광 역적 분포를 파악할 수 있기 때문에 을 기준으 로 이보다 높은 경우는 자철석 계열로 낮은 경우는 티 탄철석 계열의 암석으로 구분 한다화 성암의 전암 대자율 값을 근거로 석조문화재의 구성 암석에 관한 기재적 특징과 기원지를 추정한 연구도 잘 알려져 있다 좌용주 외 대자율 측정은 모델로 마애삼존불상과 주변 암반을 측정하였다 전암 대자율 값의 범위는 정도로 전체적으로 낮은 값을 가진다 이를 세분하면 가흥리 삼존불의 대자율 값은 평균 이며 기반암은 평균 로 서 서로 동일한 분화과정을 경험한 동일 종류의 암석 으로 해석할 수 있다 이 흑운모 화강섬록암은 대자 율 측정값으로 보아 티탄철석 계열에 속한다 이는 화강섬록암체가 분화 말기의 암상이며 자철석을 거 의 포함하지 않는 암석임을 보여주는 것이다 분화 말기의 암상에서 대자율 값이 현저하게 감소하는 경

스멕타이트 와 녹니석 등의 점토광물들이 검출되었다 삼존불상 과 기반암은 불연속면으로 완전히 분리되어 있으나 산출상태와 조직 및 조암광물이 서로 동일한 암석으 로 판단된다 화강암류의 자철석계열과 티탄철석계열의 구분 을 위해 응용된 전암 대자율 측정은 화강암 연구에서 는 잘 알려진 연구 수단이다 대자율은 외부자기장에 대한 자화강도를 의미하며 암석의 자기적

6 우가 경상분지 화강암 연구에서 보고 된 바 있는데 자철석 분별의 결과로 해석하였다 또한 도 이 암체의 전암 대자율 값이 의 범위에 해당된다는 것을 보고하였다 영주 가흥리 마애삼존불상은 불상 자체의 풍화훼 손 및 절리에 따른 위험 보다는 주변 암반의 붕괴 가 능성에 의해 심각한 위험에 처해있다 이 삼존불상의 기반암에 발달된 불연속면의 주향과 경사를 측정하 고 응력의 방향을 해석하고자 평사투영도와 로즈 다 이어그램을 이용하였다 대부분의 절리계는 와 의 주향과 수직 수평 및 저경사를 갖는 다양한 절리계가 발달한다 이 두 방 향의 절리계는 사교하는 암반의 기계적 파괴와 붕괴 의 원인이 된다 또한 경사가 수직에 가까운 수직절 리가 삼존불상 전방 아래의 암반에 집중되어 있어 붕 괴시 기반암과 떨어져 있는 삼존불상에 커다란 피해 를 가할 수 있을 것으로 보인다 이 절리대에는 잡초와 암석의 파편이 산재하고 있 어 우기에 강수의 통로가 되어 화학적 풍화를 가속시 키는 결과를 초래할 것이며 겨울에는 결빙과 융해가 반복되면서 쐐기작용에 의한 암석의 파괴가 발생할 것이다 본존불에 위협을 가할 수 있는 절리들을 살 펴보면 우협시불의 측면에서 주위 암반을 수직으로 절단하는 불연속면이 있으며 본존불의 전면에는 다 른 기반암과 완전히 분리된 자형의 절리가 노출되 어 있다 한편 우협시불의 측면에는 크고 작은 절리들이 사 교하고 있으며 삼존불상의 본체 배면 암반에는 수직 절리가 관찰되는데 경사가 마애불상을 향하고 있다 본존불과 좌협시불에는 수직 및 수평절리가 발달되 어 있으며 암석의 표면산화 박리 및 박락이 진행 중 이다 삼존불상 모두 코와 눈 근처에 인위적 인 상흔이 남아 있으며 수인의 일부가 탈락되어 있 다 이와 같이 이 삼존불상 주변에는 크고 작은 불연 속면이 중첩되어 있어 일부 암괴의 전방도괴 가능성 이 아주 높은 것으로 보인다 년 월 일자 중앙일보에 따르면 집중호우 에 의해 가흥동 남쪽 산 끝에 있는 마애삼존불상 좌 측 앞부분의 암벽 일부가 집중호우로 무너지면서 새 로운 석불이 발견되었다 이 불상은 자연 암 반에 새긴 마애여래좌상으로 높이는 약 이며 광배와 연화대가 새겨져 있고 눈 코가 훼손된 것을 제외하곤 완전한 형태이다 현재에는 마애 삼존불상의 왼쪽 아래의 새겨져 있는 암각화 앞에 철 책을 세워 보호하고 있으며 차후에 보존대책을 수립 하고 무너진 암벽을 원상복구한 후 불상을 원래 있던 장소로 다시 옮길 예정이다 이 삼존불상이 위치한 암반을 대상으로 레이져를 이용한 차원 영상분석을 실시하였다차 원 데이터 형상의 획득은 리버스 엔지니어링 기법을 기초로 하였으며 사용기기는 이다 이 연구에서는 가로 세로 의 스캐닝 간격으로 작업을 수행하였으며 얻어진 데이터는 차원 좌표 값을 가지는 점군 데이터

커다란 피해 를 가할 수 있을 것으로 보인다 이 절리대에는 잡초와 암석의 파편이 산재하고 있 어 우기에 강수의 통로가 되어 화학적 풍화를 가속시 키는 결과를 초래할 것이며 겨울에는 결빙과 융해가 반복되면서 쐐기작용에 의한 암석의 파괴가 발생할 것이다 본존불에 위협을 가할 수 있는 절리들을 살 펴보면 우협시불의 측면에서 주위 암반을 수직으로 절단하는

7 로 표현하였다 상세한 영상자료의 획득과정 과 컴퓨터를 이용한 영상처리 실측도의 제작방법 부재별 높이 넓이 및 변위를 측정하거나 보존과학적 평가기법은 차후에 발표할 예정이다 이 연구에서는 삼존불 암반의 차원 영상자료에 선구조만 표기하여 안정성을 분석하였다 이 가흥리 마애불상의 기반암에 발달하는 절리계 는 암반의 불연속면을 이루어 구조적 취약점으로 작 용하고 외부의 약한 충격에도 쉽게 거동한다 따라서 년 집중호우에 의해 암반의 일부가 유실되었다 붕괴 이후에도 마애삼존불존상의 주변 암반에는 크 고 작은 절리계가 거동할 것으로 예측된다 불연속면 의 존재유무는 암반사면의 안정성에 매우 중요한 영 향을 미치며 이러한 지질학적 특징들을 알아내는 것 은 안정성 연구의 가장 중요한 부분 중의 하나이다 따라서 이 삼존불상의 기반암에 발달된 불연속면의 주향과 경사를 상세히 측정하였고 프로그램을 이용하여 평사투영법에 의한 평면파괴 쐐기파괴 및 전도파괴 안정성 검토하였다 평면파괴는 중력의 작용에 의해 암괴가 평면 활동 을 일으킬 경우 단일면상의 암괴가 취약면의 경사 방향에 평행하게 이동하는 것이다 암반사면에서 비 교적 드물게 발생하는 것이나 질서정연한 지질구조 를 가지는 암반에서의 파괴유형으로 파괴면의 경사 각이 사면의 경사각보다 더 작아야하고 그 파괴면의 마찰각보다 더 커야 발생한다 쐐기파괴는 두 불연속 면이 경사면을 비스듬히 가로질러 존재하고 교선이 경사면에 드러나 있을 때 발생하며 이 교선의 경사 가 마찰각보다 상당히 클 경우 이들 불연속면 위에 놓여 있는 쐐기형 암반은 교선을 따라 아래로 미끄러 지는 것이다 전도파괴는 암주나 암석 블록들이 고정 된 기준점을 초과할 때 회전하며 파괴되는 현상이다 이 삼존불상이 조각되어 있는 암반의 사면방향은 주향이 경사가 이다 마찰각은 화강암 기본마찰각의 개략적인 값인 를 이용하였다 는 평면파괴를 도시한 것으로서 마찰각보다는 크고 사면의 경사각보다는 작은 위치는 초승달 모 양의 영역이 되는데 이 영역 중 사면의 주향과 되는 영역이 파괴가 가능한 장소이다 그러나 이 안 에 도시되는 불연속면이 없으므로 평면파괴의 가능 성은 없는 것으로 판단된다 쐐기파괴의 가능성을 도 시한 는 사면의 경사각보다는 작고 마찰각보

기반암에 발달된 불연속면의 주향과 경사를 상세히 측정하였고 프로그램을 이용하여 평사투영법에 의한 평면파괴 쐐기파괴 및 전도파괴 안정성 검토하였다 평면파괴는 중력의 작용에 의해 암괴가 평면 활동 을 일으킬 경우 단일면상의 암괴가 취약면의 경사 방향에 평행하게 이동하는 것이다 암반사면에서 비 교적 드물게 발생하는 것이나 질서정연한 지질구조 를 가지는

8 다는 큰 길쭉한 초승달 모양의 영역 내에 불연속면이 교차할 때 쐐기파괴의 가능성이 있다 이 암반에는 두 방향의 절리군 중에 의 주향을 갖는 불연속면들이 파괴영역 안에서 교차함으로 쐐기파 괴의 가능성이 있는 것으로 판단되다 는 전도파괴를 도시한 것으로 잘 발달된 급경사의 불연속면으로 분리되어 있는 연속적인 암 주들이 전방으로 구부러짐에 따라 사면의 방향과 평 행하게 굴곡되어 붕괴될 가능성이 있는 영역이다 이 영역에도 불연속면이 존재하는 것으로 보아 전도파 괴의 가능성이 있는 것으로 판단된다 이를 정리하 면 삼존불상의 조각되어 있는 암반사면에는 평면파 괴의 가능성은 거의 없을 것으로 보이나 쐐기파괴와 전도파괴의 가능성은 높은 것으로 분석되었다 이 삼존불상 주변에 탈락되어 있는 암석 중에 석 불과 동일한 상태의 암종을 선택하여 주성분 원소를 분석하였다 일반적으로 풍화환경에서 원소의 상 대적인 거동을 표현하기 위해 흔히 및 중에 하나를 고정성분으로 사용한다 그러나 이 삼존불상 주변의 풍화단면에는 다량의 점토광물 이나 산화철 광물들이 생성되어 있음으로 이들을 고 정성분으로 풍화에 의한 원소의 거동을 설명하기는 어려울 것으로 판단된다 에 제시된 자료는 삼존불상이 있는 흑운모 화강섬록암의 전암 주성분 원소의 화학분석 결과이다 각각의 주성분원소 조 성은 약간의 차이가 있으나 의 영주 화강섬록암에 비하여 와 는 부화되

전도파괴의 가능성은 높은 것으로 분석되었다 이 삼존불상 주변에 탈락되어 있는 암석 중에 석 불과 동일한 상태의 암종을 선택하여 주성분 원소를 분석하였다 일반적으로 풍화환경에서 원소의 상 대적인 거동을 표현하기 위해 흔히 및 중에 하나를 고정성분으로 사용한다 그러나 이 삼존불상 주변의 풍화단면에는 다량의

9 어 있으며 는 결핍되어 있다 이는 암 석의 상대적인 풍화도에 따라 약간의 편차를 갖는 것 으로 보인다 각각의 조성을 이 제 시한 일반적인 화강암의 평균 함량으로 표준화하면 그림 와 같이 결핍된 및 를 제외 한 대부분의 원소 가 부화되어 있으며 와 는 일정한 값을 갖 는다 이는 암석의 풍화작용에 의한 소실효과와 사장 석 정장석 및 흑운모가 풍화과정에서 점토광물과 산 화철 광물로 변질되면서 증가한 원소가 있기 때문으 로 해석된다 또한 모든 원소의 변화양상이 동일한 것으로 보아 동일한 진화과정을 격은 암석임을 보여 준다 화강암의 풍화에 의한 원소들의 거동특성과 부화 및 결핍정도를 근거로 화학적 풍화지수 를 구할 수 있다 일반적으로 풍화지수는 유 동성이 작은 에 대한 알카리 원소의 변화를 나 타내는 것으로 지수 값이 클수록 강한 풍화작용을 의 미한다 삼존불상을 이루는 암석의 는 으로서 다른 시료에 비해 높은 값을 보인 를 제외하고는 현재 암석의 화학적 풍화작용이 왕성 하게 발생하는 정도는 아니라고 해석된다 는 불연속면에서 풍화가 왕성하게 발생한 시 료로서 선 회절분석에서 스멕타이트 및 녹니석이 검출된 시료이다

암석임을 보여 준다 화강암의 풍화에 의한 원소들의 거동특성과 부화 및 결핍정도를 근거로 화학적 풍화지수 를 구할 수 있다 일반적으로 풍화지수는 유 동성이 작은 에 대한 알카리 원소의 변화를 나 타내는 것으로 지수 값이 클수록 강한 풍화작용을 의 미한다

10 삼존불상을 이루는 암석을 편광현미경으로 관찰 하면 대부분의 장석류는 견운모와 점토광물광로 변 질되어 있음을 보여준다 흑운모도 입자경계나 벽개 면을 따라 녹니석 녹염석 및 철수산화 광물로 교대 되어 있다 주사전자현미경하에서는 장석들의 용식 에 의하여 많은 공극이 발달된 것을 볼 수 있고 공극 과 입간에는 이차적으로 생성된 견운모와 같은 점토 광물을 관찰할 수 있다 대부분의 석영과 장 석의 입자경계에서 장석의 풍화에 따라 생성된 고령 석이 결정면을 피복하고 있다 흑운모는 입 자의 경계를 따라 녹니석으로 변질되어 있다 또한 삼존불상의 표면을 부식시키고 있는 지의류와 조류 의 뿌리조직과 석영 또는 사장석의 경계에서는 고령 석과 지의류의 뿌리와 균사체로 보이는 유기물이 산 출된다 이 광물들은 현미경하에서 관찰되는 미세열극을 따라 생성되어 부피를 팽창시키고 규산과 물을 흡수 하거나 용출시켜 광물의 이차반응을 촉진시키는 용 매역할을 한다 또한 흑운모와 각섬석도 화학적 풍화 에 의하여 녹니석 녹염석과 불투명 철광물 자철석 황철석 로 변질된 것을 알 수 있다 이 광물들이 지표 수 및 지하수와의 산화반응과 가수분해 작용에 따라 황갈색 침전물로 나타나게 되었을 것으로 해석된다 일반적인 화강암의 풍화기준은 광물입자의 탈색 내 지 변색정도 흑운모와 장석의 화학적 분해정도 일 차조직의 보존정도 및 미세균열의 발달상태에 따라 등급으로 나누어진다 이를 가흥리 마애삼존불에 적용하면 본체의 풍화등 급은 등급인 에 속한다 이 는 육안으로는 드러나지 않는 광물학적 및 화학적 풍 화작용이 끊임없이 진행되고 있다는 것을 지시하는 것이다 석조문화재의 표면에 부착되어 생장하는 생물이 암석의 분해와 풍화작용에 아주 중요한 부분을 차지 한다는 사실은 이미 잘 알려져 있다 이 가흥리 마애삼존불상을 이루는 암반에도 생물학적 오염이 가중되어 있으며 특히 토양화된 절 리면에 잡목과 잡초가 서식하고 있어 피해가 심각하 다또한 지의류 선태류나 균류들은 암석 의 육안관찰이 어려울 정도로 표면에 고착되어 기생 하면서 황갈색 청남색 또는 진녹색의 반점상으로 산 출된다 지의류에 따른 삼존불상의 피도를 보면 거의 이상을 보인다 기반암에서도 부분적으로 담록색 암 흑색 또는 황갈색을 띠는 지의류가 피복되어 있다 하루 종일 직사광선을 받기 어려운 일부 를 제외하고는 전체적으로 약 정도의 깊이까지 포자근과 균사에 영향을 받은 것으로 나타났다 또한 삼존불상 연화좌 아래의 절리면에는 잡초와 고등식 물들이 서식하고 있어 식물체에 의한 기계적 풍화를 가속시키고 있다 는 삼존불상을 이루는 화강섬록암에서 관 찰되는 유기물의 주사전자현미경 사진이다 암석의 표면으로부터 깊이의 시료에도 조암광물의 공극에서는 정도의 두께를 갖는 지의류의 가근과 균사 가 서로 엉켜 있다 또한 표면에서 약 깊이의 암석내부에서

미세열극을 따라 생성되어 부피를 팽창시키고 규산과 물을 흡수 하거나 용출시켜 광물의 이차반응을 촉진시키는 용 매역할을 한다 또한 흑운모와 각섬석도 화학적 풍화 에 의하여 녹니석 녹염석과 불투명 철광물 자철석 황철석 로 변질된 것을 알 수 있다 이 광물들이 지표 수 및 지하수와의 산화반응과 가수분해 작용에 따라 황갈색 침전물로 나타나게 되었을 것으로

11 도 조암광물의 공극과 입자경계는 섬유 또는 다발상 태로 산출된다 또한 석영과 장석의 입간공극을 침투 한 지의류의 가근과 균사 이차적으로 생성된 점토광 물과 결합되어 조암광물의 입간을 충전하는 등 아주 다양한 형태의 생물학적 풍화현상을 관찰할 수 있다 이런 곳은 암석의 박리현상과 함께 화학적 및 광 물학적 풍화도 심하게 진행되어 있어 약한 충격에도 쉽게 떨어져 나온다 토양화의 깊이를 나타내는 심도 는 남조류 지의류 및 선태류의 번식에 의해 암석의 표면이 얼마나 침식을 당하였는지 여부를 보여주는 지표가 된다 이 마애불의 토양화 심도는 전면의 경 우 가 넘고 측면과 배면은 정도로서 이 생물들이 제거될 때 암석의 인위적인 풍화도 감수 해야 할 것이다 한편 삼존불상과 주변 기반암의 절 리면에는 잡초와 지의류 및 조류 등이 서식하고 있고 식물체에 의한 기계적 풍화를 가속시키고 있어 이에 대한 대비가 있어야 하겠다 이 삼존불 주변의 암반은 크고 작은 불연속면이 불규칙하게 발달되어 있으며 멸실된 부분도 노출되 어 있다 또한 불연속면의 간격도 넓게 나타나 있어 강수침투를 막을 수 없는 등 자연적 환경요인을 차 단하기는 극히 어려운 상태이다 보호각을 지어 관리 하기 이전에는 이 불상에 영향을 미치는 모든 수분의 유지시간을 최대한 단축시키는 것이 필요하다 상대 적으로 남서쪽 부재에서 풍화도가 극에 달해있으며 침전물과 자생한 결정질 광물 및 하등생물도 번성하 고 있다 이를 방지하기 위한 부재표면의 방수처리도 고려해야 한다 한편 이 삼존불상의 구성암석은 오랜 세월동안 강 수 및 대기오염물질 등과 반응해 왔기 때문에 표면풍 화가 아주 심하다 부재의 거친 표면은 유색광물 및 장석이 있던 자리로서 광물조직이 이완된 전형적인 입상분해 작용의 증거이다 따라서 여기에서 분비되 는 무기염류가 하등식물에 양분을 공급하고 훼손된 조직의 결함은 서식장소를 제공하게 되어 고등식물 로 까지 천이를 일으키게 된 것이다 겨울에는 수분 의 결빙과 해동이 반복되면서 암석을 기계적으로 파 괴할 것이다 이 삼존불상의 지반과 보존환경에 관하여는 별도 의 연구결과를 보고할 예정이어서 여기에서는 논의 하지 않기로 한다 그러나 상대적으로 심한 풍화가 발생한 부분의 암석이 박리와 박락되어 있으며 부분 적으로는 이미 토양화가 진행되어 있다 현재 상태로 는 어떠한 보존처리도 효과를 발휘하기 곤란한 상황 이기 때문에 석조문화재 보존처리용 충전제 경화제 및 표면처리제로 보강하거나 탈락 또는 멸실된 부재 는 암석학적으로 동일한 부재를 선택하여 대체해야 할 처지에 있다 일부 석조문화재의 풍화훼손도 평가와 이를 기초 로 한 보존처리 및 보존방안에 관하여는 이미 논의 된 바 있다 이찬희 등 최석원 등 이찬희 등 이찬희와 서만철 이 불상의 향후 보존 처리 연구에서는 안전진단에서 드러난 모든 풍화와 훼손요인을 지속적으로 감시하고 장기적인 계획을 수립하여 진행해야 할 것이다 또한 계속적인 모니터 링과 함께 암석용 충전제를 사용한 경화처리를 통한

조류 등이 서식하고 있고 식물체에 의한 기계적 풍화를 가속시키고 있어 이에 대한 대비가 있어야 하겠다 이 삼존불 주변의 암반은 크고 작은 불연속면이 불규칙하게 발달되어 있으며 멸실된 부분도 노출되 어 있다 또한 불연속면의 간격도 넓게 나타나 있어 강수침투를 막을 수 없는 등 자연적 환경요인을 차 단하기는 극히 어려운 상태이다 보호각을 지어 관리 하기

12 임상실험이 있어야 한다 표면에 피복된 부착생물 을 제거하기 위한 관리방안도 요구되며 이에 관한 연구사례도 알려져 있다 양희제 등 석조문화재의 보존처리에는 외관을 훼손하지 않 도록 충전제와 발수경화제 등의 보수용 접착제로 시 공하는 것이 일반적이며 풍화된 석재의 표면을 강화 시키는 방법도 알려져 있다 이에 관한 실제적용과 문제점도 이미 보고 된 바 있다 김사덕 등 엄 두성 등한편 과거 석조물의 이전이나 복원과 정에서 부재의 고정과 수평을 맞추기 위하여 무쇠가 주로 사용되었다 그러나 이들이 부식되면서 철산화 물들이 석재표면의 오염을 가속시키고 있어 이러한 문제점을 해결하기 위해 티타늄 또는 텅스텐 강철 합 금을 이용한 예도 있다 조연태 등그러나 석 조문화재 보존을 위한 약제의 선정과 적용은 석재의 풍화원인 및 부식의 메카니즘 등에 관한 검증과 임상 실험을 거친 후에 적용해야 한다 이 삼존불상과 기반암은 불규칙한 절리가 발달되 어 있을 뿐 아니라 교통량이 많은 국도 변에 노출되 어 있어 항상 소음과 진동에 대하여 큰 영향을 받아 왔다 이에 따라 년 월 일 집중호우로 마애삼 존불상 좌측 앞부분의 암벽 일부가 전방으로 도괴되 기도 하였다 현재는 지반은 불안에서 야기되는 암반 과 불연속면의 거동을 모니터링하고 있다 이 결과들 을 중심으로 종합적인 보존방안이 수립될 것이다 영주 가흥리 마애삼존불상의 구성암석은 중립질 흑운모 화강섬록암이다 조암광물은 반자형 내지 타형의 석영 사장석 정장석 미사장석 흑운모 등 이다 이 광물은 화학적 및 광물학적 풍화에 의하 여 장석류와 흑운모는 입자경계와 벽개면에는 점 토광물과 철수산화 광물로 교대되어 있다 이 삼 존불상과 주변 암반의 전암 대자율 값의 범위는 정도로 낮은 값을 가지 는 것을 보아 티탄철석 계열에 속한다 이는 영주 흑운모 화강섬록암체가 분화 말기의 암상으로서 자철석 분별의 결과로 해석된다 기반암에는 두 방향의 주향 과 수직 수평 및 저경사를 갖는 절리계와 이를 사교하는 크고 작은 절리계가 발달되어 있어 암반의 구조적 불안정을 초래하였다 삼존불상 전 면의 암반에 자형 절리가 발달되어 있어 전방도 괴의 우려도 있다 본존불과 좌우협시불에는 수직 및 수평절리가 발달되어 있으며 두상과 손에는 인 위적인 상흔이 노출되어 있다 삼존불상과 기반암 은 불연속면으로 완전히 분리되어 있으나 암석학 적으로는 동일한 암석이다 이 삼존불상이 조각된 암반의 안정성 검토결과 평면파괴의 가능성은 거 의 없을 것으로 보이나 쐐기파괴와 전도파괴의 가 능성은 있는 것으로 판단된다 삼존불상을 이루는 화강섬록암은 동일 종류의 화 강암류에 비해 와 는 부화되어 있으며 는 결핍되어 있다 일반적인 화강암의 평균 함량에 비해 결핍된 와 를 제외한 대부 분의 원소가 부화되어 있다 이는 암석의 풍화작 용에 의한 소실효과와 사장석 정장석 및 흑운모 가 풍화에 따라 점토광물과 산화철 광물로 변질되 면서 증가한 원소가 있기 때문으로 해석된다 이 암 석의 화학적 풍화지수는 평균 으로 비교적 높다 이 삼존불상의 암석에서는 이차적인 풍화산물 인 점토광물과 표면을 부식시키고 있는 하등식 물의 뿌리조직과 균사체로 보이는 유기물이 관찰 된다 이는 표면 깊숙이 침투하고 있어 암석의 파 쇄작용을 가중시키고 있다 삼존불상 및 주변에 분포하는 암석에는 지의류와 선태류의 오염이 심 각하며 절리대는 토양화의 진행에 의하여 잡초와 수근이 암석의 훼손을 가중시키고 있다 따라서 생물학적 훼손과 불연속면에 서식하는 식생을 제 거하는 것이 바람직하다 또한 이 삼존불상의 구 조적 안정을 위한 보강방법과 풍화의 진행을 저감 할 수 있는 보존과학적 수복방안에 대한 연구가 필요하다 이 연구는 과학기술부 국가지정연구실 사업으로 지원된 공주대학교 문화재비파괴진단연구실의 연구 비와 한국과학재단 신진연구자 연수지원사업 으로 완성되었음을 명기하며 이 에 사의를 표한다 또한 원고를 세심하게 심사하여

및 부식의 메카니즘 등에 관한 검증과 임상 실험을 거친 후에 적용해야 한다 이 삼존불상과 기반암은 불규칙한 절리가 발달되 어 있을 뿐 아니라 교통량이 많은 국도 변에 노출되 어 있어 항상 소음과 진동에 대하여 큰 영향을 받아 왔다 이에 따라 년 월 일 집중호우로 마애삼 존불상 좌측 앞부분의 암벽 일부가 전방으로 도괴되 기도 하였다 현재는 지반은 불안에서

13 주시고 건설적인 비평을 해주신 홍세선 박사와 양경 희 교수님께도 깊이 감사드린다 김사덕 김순관 김창석 홍정기 강대일 이명희 석조 문화재 에폭시수지 개발 시험연구 국립문화재연구소 보존과학연구 문화재청 문화재 상세정보 영주 가흥리 마애삼존불 상 양희제 김사덕 이찬희 최석원 익산 미륵사지 석탑 의 해체과정과 구성부재의 훼손도 평가 보존과학회지 엄두성 김사덕 홍정기 강대일 이명희 석조문화재 발수경화제 시험연구 국립문화재연구소 보존과학 연구 이민성 박봉순 김정환 영주도폭 지질보고서 한국동력자원연구소 이상헌 국내 석조문화재의 보전대책 수립을 위한 지 질학적 고찰 보존과학회지 이찬희 김선덕 한병일 김영택 이명성 진천태화 년명 마애불의 풍화훼손도 평가와 보존처리 보존과학 회지 이찬희 서만철 대원사 다층석탑의 지질학적 및 암석 학적 안전진단 자원환경지질 이찬희 최석원 서만철 채상정 구미 황상동 마애여 래입상의 구조적 안정성 풍화 및 보존방안 보존과학회 지 이찬희 최석원 한경순 원경식 경주 서악동 삼존불 입상의 기계적훼손과 보존과학적 접근 지질학회지 조연태 김창석 강대일 이명희 회암사지 선각왕사 비 보존처리 회암사지 선각왕사비 보존 국립문화재연 구소 좌용주 이상원 김진섭 손동운 경주 불국사와 석굴 암의 석조 건축물에 사용된 석재의 공급지에 대하여 지 질학회지 최석원 이찬희 남광우 선각왕사비의 암석학적 및 물리화학적 특성과 변화연구 회암사지 선각왕사비 보 존 국립문화재연구소 투 고 일 년 월 일 심 사 일 년 월 일 심사완료일 년 월 일

보존과학 회지 이찬희 서만철 대원사 다층석탑의 지질학적 및 암석 학적 안전진단 자원환경지질 이찬희 최석원 서만철 채상정 구미 황상동 마애여 래입상의 구조적 안정성 풍화 및 보존방안 보존과학회 지 이찬희 최석원 한경순 원경식 경주 서악동 삼존불 입상의 기계적훼손과 보존과학적 접근 지질학회지 조연태 김창석 강대일 이명희 회암사지

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