A Study on the Conservation State and Plans for Stone Cultural Properties in the Unjusa Temple, Korea

운주사 석조문화재의 보존상태와 보존방안에 대한 연구

Synthesize and examine petrological characteristic and geochemical characteristic by weathering formation of rock and progress of weathering laying stress on stone cultural properties of Unjusa temple of Chonnam Hwasun county site in this research. Examine closely weathering element that influence mechanical, chemical, mineralogical and physical weathering of rocks that accomplish stone cultural properties and these do quantification, wish to utilize by a basic knowledge for conservation scientific research of stone cultural properties by these result. Enforced component analysis of rock and mineralogical survey about 18 samples (pyroclastic tuff; 7, ash tuff; 4, granite ; 4, granitic gneiss; 3) all to search petrological characteristic and geochemical characteristic by weathering of Unjusa temple precinct stone cultural properties and recorded deterioration degree about each stone cultural properties observing naked eye. Major rock that constitution Unjusa temple one great geological features has strike of N30-40W and dip of 10-20NE being pyroclastic tuff. This pyroclastic tuff is ranging very extensively laying center on Unjusa temple and stone cultural properties of precinct is modeled by this pyroclastic tuff. Stone cultural propertieses of present Unjusa temple precinct are accomplishing structural imbalance with serious crack, and because weathering of rock with serious biological pollution is gone fairly, rubble break away and weathering and deterioration phenomenon such as fall off of a particle of mineral are appearing extremely. Also, a piece of iron and cement mortar of stone cultural properties everywhere are forming precipitate of reddish brown and light gray being oxidized. About these stone cultural properties, most stone cultural propertieses show SD(severe damage) to MD(moderate damage) as result that record Deterioration degree. X-ray diffraction analysis result samples of each rock are consisted of mineral of quartz, orthoclase,plagioclase, calcite, magnetite etc. Quartz and feldspar alterated extremely in a microscopic analysis, and biotite that show crystalline form of anhedral shows state that become chloritization that is secondary weathering mineral being weathered. Also, see that show iron precipitate of reddish brown to crack zone of tuff everywhere preview rock that weathering is gone deep. Tuffs that accomplish stone cultural properties of study area is illustrated to field of Subalkaline and Peraluminous, $SiO_2$(wt.%) extent of samples pyroclastic tuff 70.08-73.69, ash tuff extent of 70.26-78.42 show. In calculate Chemical Index of Alteration(CIA) and Weathering Potential Index(WPI) about major elements extent of CIA pyroclastic tuff 55.05-60.75, ash tuff 52.10-58.70, granite 49.49-51.06 granitic gneiss shows value of 53.25-67.14 and these have high value gneiss and tuffs. WPI previews that is see as thing which is illustrated being approximated in 0 lines and 0 lines low samples of tuffs and gneiss is receiving esaily weathering process as appear in CIA. As clay mineral of smectite, zeolite that is secondary weathering produce of rock as result that pick powdering of rock and clothing material of stone cultural properties observed by scanning electron micrographs (SEM). And roots of lichen and spore of hyphae that is weathering element are observed together. This rock deep organism being coating to add mechanical weathering process of stone cultural properties do, and is assumed that change the clay mineral is gone fairly in stone cultural properties with these. As the weathering of rocks is under a serious condition, the damage by the natural environment such as rain, wind, trees and the ground is accelerated. As a counter-measure, the first necessary thing is to build the ground environment about protecting water invasion by making the drainage and checking the surrounding environment. The second thing are building hardening and extirpation process that strengthens the rock, dealing biologically by reducing lichens, and sticking crevice part restoration using synthetic resin. Moreover, it is assumed to be desirable to build the protection facility that can block wind, sunlight, and rain which are the cause of the weathering, and that goes well with the surrounding environment.

이 연구에서는 전남 화순군에 위치한 운주사의 석조문화재를 중심으로 암석의 풍화대 형성과 풍화의 진행에 따른 암석학적 특성과 지화학적 특성을 종합 검토하였다. 이 결과를 중심으로 석조물을 이루는 암석의 기계적, 화학적, 광물학적 및 물리적 풍화에 영향을 미치는 풍화요소를 규명하였고, 이들을 정량화하여 석조문화재의 보존방안 강구를 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 이 연구를 위하여 야외 정밀조사 및 총 18개의 시료(화산력 응회암 7점, 화산회 응회암 4점, 화강암류 4점, 화강편마암 3점)에 대한 전암분석과 암석의 특성 및 광물감정을 실시하였다. 또한 각각의 석조물에 대한 훼손현황을 반정량적으로 기재하였다. 운주사 일대의 지질을 이루는 암석은 화산력 응회암이며 대체로 N30-40W의 주향과 10~20NE의 경사를 갖고 있다. 이 화산력 응회암은 운주사를 중심으로 매우 넓게 분포하고 있으며 운주사 경내에 분포하는 석조물은 모두 화산력 응회암으로 조형되어 있다. 현재 운주 사 경내의 석조물들은 대부분 심한 균열의 발달과 함께 구조적 불균형을 이루고 있으며, 생물학적 오염 및 암석의 풍화가 상당히 진행되어 각력이 탈락하고 광물의 입상분해가 발생하는 등 풍화와 훼손양상이 아주 심각하다. 또한 석조물 곳곳의 철편과 시멘트 몰탈은 산화되어 적갈색의 침전물과 회백색의 침전물을 형성하고 있다. 이들 석조물에 대해 육안 훼손정도를 기재한 결과 대부분의 석조물들이 MD(moderate damage)에서 SD(severe damage) 등급의 훼손정도를 보이고 있다. 각 암석의 X선 회절분석 결과, 대부분의 시료들은 석영, 정장석, 사장석, 방해석 및 자철석 등의 광물로 구성되어 있다. 현미경하에서는 석영과 장석류가 심하게 변질되었으며, 타형의 결정형을 보이는 흑운모는 풍화되어 이차 풍화광물인 녹니석으로 변질되어 있다. 또한 응회암 곳곳의 열극대에 적갈색의 철분 침전물이 관찰되는 것으로 보아 암석의 내부까지 풍화가 진행되고 있음을 알 수 있다. 연구지역의 석조물을 이루는 응회암류는 Subalkaline, Peraluminous의 영역에 도시되며, 시료의 $SiO_2$(wt.%) 범위는 화산력 응회암이 70.08~73.69, 화산회 응회암은 70.26~78.42 의 범위를 보이고 있다. 또한 주성분원소에 대한 화학적풍화지수(CIA)와 풍화잠재지수(WPI) 계산치에서 CIA의 범위는 화산력 응회암은 55.05~60.75, 화산회 응회암은 52.10~58.70, 화강암은 49.49~51.06 화강편마암은 53.25~67.14의 범위를 보이며 이들은 편마암류와 응회암류에서 큰 값을 갖는다. WPI는 응회암류와 편마암류의 시료에서 0선 이하에 있거나 0선에 근접되어 도시되는 것으로 보아 상위 CIA에서와 같이, 이들 응회암류와 편마암류가 화학적인 풍화 작용을 쉽게 받고 있음을 시사한다. 암석의 분말시료와 석조물의 피복시료를 채취하여 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 암석의 이차적인 풍화산물인 스멕타이트, 불석군의 점토광물이 관찰된다. 그리고 암석의 생물학적 풍화 요소인 하등식물의 균사류 및 지의류의 모근과 포자가 함께 관찰된다. 이는 암석의 내부까지 생물체가 압력을 가하고 있어 석조물의 기계적 풍화작용을 가중시키고 있으며, 이와 함께 석조물 내에 점토광물화가 상당히 진행된 것으로 판단된다. 암석의 풍화가 상당히 진행되어 비, 바람, 수목, 지반 등 자연환경 의해 훼손이 가속화 되고 있는 상태이다. 이에 대한 방안으로 1차 수목 제거 등 주변 환경정비와 배수로 설치 등 물 침투 방지에 대한 지반환경 조성이 필요하고, 2차 지의류 제거 등 생물학적 처리와 합성수지를 사용한 균열부분 접착복원과 암석 재질을 강하게 하는 경화 및 발수처리를 실시한다. 그리고 풍화의 원인인 바람, 햇빛, 비 등을 차단시킬 수 있고 주변경관과 어울리는 보호시설을 건립하여 보존하는 것이 좋을 것으로 판단된다.