홍성 신경리 마애여래입상의 손상도 평가 및 거동계측

국문 초록 (Abstract)

홍성 신경리 마애여래입상은 용봉산 노각시바위에 광배 모양의 감실 형태를 조성하고 이 안에 불상을 조각한 고려 초기 마애불이다. 이 마애여래입상은 현재 지표면으로부터 마애여래입상 정면인 남쪽으로 19°, 우측인 서쪽으로 약 3° 정도 기울어져 있어 구조적 안정성의 문제가 야기되고 있다. 또한 오랜 시간동안 자연적 및 인위적 풍화환경에 노출되어 있어 물리적, 화학적 및 생물학적 손상이 복합적으로 나타나고 있다.
따라서 이러한 손상을 제어하기 위해 마애여래입상 구성 석재의 재질특성을 밝히고 손상지도, 초음파탐사, 적외선열화상 분석, 표면 오염물 및 안료 분석을 통한 손상도 평가를 실시하였다. 또한 마애여래입상의 거동특성을 알아보기 위해 틸트미터 거동 모니터링을 실시하였으며, 변위계(crack gauge)와 토양함수 센서를 설치하여 균열 폭의 변화와 마애여래입상 주변 토양의 함수율을 통해 지반과 거동변화와의 관계를 살펴보았다.
홍성 신경리 마애여래입상을 구성하고 있는 암석은 조립질 입상조직을 보이는 흑운모화강암이다. 이 흑운모화강암의 주요 조암광물은 석영, 정장석, 사장석 및 흑운모로 구성되어 있으며, 1～3(10-3 SI unit) 사이의 비교적 일정한 대자율 분포를 보인다.
현재 마애여래입상은 균열, 박리, 박락 및 입상분해 등의 물리적 손상과 갈색변색과 생물에 의한 이차적 손상이 발생하였다. 손상지도를 작성한 결과, 이중 구조상 균열(19,076㎜), 미세균열(10,622㎜) 및 박리상 균열(3,492㎜)이 발생하였다. 또한 입상분해(평균 26.2%), 박락(평균 3.0%), 박리(평균 1.6%), 탈락(평균 0.2%) 및 보수물질(평균 1.4%)의 물리적 손상이 발생되었다. 한편 갈색 변색은 정면이 45.4%로 가장 높은 손상율을 보였으며 생물오염은 배면과 좌측면에 전부 피복되어 가장 심각한 것으로 나타났다.
마애여래입상에 나타난 표면 오염물의 P-XRF 분석 결과, 신선한 지점의 Fe의 함량은 평균 3,391ppm이며, 갈색변색 지점에서는 5,677ppm의 평균 함량을 보여 마애여래입상의 변색 요인은 Fe이라 할 수 있다. 또한 주사전자현미경 관찰 및 EDS 분석 결과, 광물 속에서 분해된 철산화물질이 미생물, 분진 및 점토광물과 결합하여 변색을 유발하였다. 마애여래입상의 음각 선을 따라 채색된 적색 안료에 대해 P-XRF 및 SEM-EDS 분석을 실시한 결과, Fe가 주성분인 석간주(Fe2O3)를 사용한 것으로 추정된다.
마애여래입상에 발생한 박리는 타진법과 적외선열화상 분석을 실시하여 정량적 면적 및 위치를 파악하였다. 이를 면적으로 산출하여 손상지도에 적용한 결과, 정면 0.7%(1,083㎟), 배면 1.7%(971㎟), 좌측면 0.6%(457㎟), 우측면 3.7%(2,864㎟)로 나타나 우측면이 상대적으로 높게 나타났다. 마애여래입상의 평균 초음파속도는 1,591㎧로 완전풍화단계의 풍화과정을 겪는 것으로 나타났으며, 특히 마애여래입상의 정면 상부와 우측에 입상분해가 발생한 지점은 상대적으로 낮은 초음파속도와 표면 물성을 보였다.
마애여래입상의 틸트미터 거동 모니터링 결과, 마애여래입상은 북서쪽으로 거동이 진행되고 있는 것으로 나타났다. 또한 균열 폭은 0.16㎜로 넓어졌으며, 토양함수율은 55.8%로 나타났다. 한편 틸트미터 거동 모니터링 이상구간에 대한 분석 결과, 강수량과 온도가 변위에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 따라서 마애여래입상의 북서쪽으로의 거동특성은 온도와 강수량과 더불어 강우에 의한 토양유실, 마애여래입상의 구조적 문제로 인한 것으로 판단된다.
홍성 신경리 마애여래입상은 현재 상당한 풍화작용과 손상을 받았으며 지반 및 사이트 환경이 열악한 상태이므로 주기적인 모니터링과 장기적인 보존관리가 필요한 상황이다. 또한 마애여래입상의 응급 보존처리와 지반 및 주변 환경에 대한 개선도 수행되어야 하며 장기적인 보존을 위한 종합 정비방안이 마련되어야 할 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅰ-1. 연구배경 및 목적 1
• Ⅰ-2. 조사 및 연구방법 2
• Ⅱ. 위치 및 현황 6
• Ⅱ-1. 위치 및 지형 6
• Ⅱ-2. 현 황 7
• Ⅲ. 구성암석의 재질특성 10
• Ⅲ-1. 마애여래입상 일대의 암석분포 10
• Ⅲ-2. 암석 및 광물학적 특성 11
• Ⅲ-3. 전암대자율 분포 13
• Ⅳ. 정밀진단 및 손상도 평가 16
• Ⅳ-1. 3D 스캔 및 실측도 작성 16
• Ⅳ-2. 손상도 정량평가 21
• Ⅳ-2-1. 손상현황 21
• Ⅳ-2-2. 손상지도 작성 및 정량평가 25
• Ⅳ-3. 오염물 및 안료 분석 38
• Ⅳ-4. 적외선열화상 분석 47
• Ⅳ-4-1. 분석의 원리 47
• Ⅳ-4-2. 박리 검출 49
• Ⅳ-5. 초음파 측정 55
• Ⅳ-5-1. 측정개요 55
• Ⅳ-5-2. 측정조건 57
• Ⅳ-5-3. 물성진단 및 풍화등급 선정 62
• Ⅴ. 거동 모니터링 75
• Ⅴ-1. 개요와 방법 75
• Ⅴ-2. 연중 거동특성 82
• Ⅴ-3. 계절 및 월별 거동특성 92
• Ⅴ-4. 이상구간의 거동특성 96
• Ⅵ. 고 찰 100
• Ⅶ. 결 론 105
• 참고문헌 108
• Abstract 114