• Home
  • E-submission
  • Sitemap
  • Contact us
J. Conserv. Sci Search

CLOSE


J. Conserv. Sci > Volume 37(5); 2021 > Article
천안 도림리 백제시대 분묘 유적 석재의 암석기재적 특성과 원산지 연구

초 록

이 연구에서는 천안 도림리 유적 출토 백제시대 석곽묘와 석실분의 구성암석에 대한 암석기 재적 특성과 원산지를 분석하였다. 이 두 분묘는 편마암과 섬록암 및 안산암을 비롯한 총 10종의 다양한 석재로 구성되어 있다. 특히 편마암이 가장 높은 점유율(54.3%)을 보이며, 벽석의 주요 석재로 사용되었다. 또한 섬록암(11.3%)과 안산암(10.6%)은 사잇돌로 사용된 경향을 보여, 형태와 상황에 맞게 석재를 활용한 것으로 판단된다. 석재의 공급지는 유적과 약 1 km 떨어진 입장저수지 인근으로 확인되었고, 수로를 통해 조달했을 것으로 해석된다. 이 결과는 고대 분묘문화의 재료조달 체계와 유구의 보존을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

ABSTRACT

We analyzed the provenance and petrographic characteristics for the rock properties from stone-lined tomb and stone chamber tomb at the Dorim-ri site of the Baekje Kingdom, located in Cheonan. The two tombs consist of 10 kinds of rocks including gneiss, diorite, and andesite. The major rock type is gneiss (54.3%), which composes the main chamber walls of the tombs. Diorite (11.3%) and andesite (10.6%) also make up a large percentage of the rocks, tending to be used to fill the space between the main chamber walls. Thus, the stones appear to have been used according to their shape and the disposition of the site, respectively. Investigation of their provenance, confirmed their source area to be near the Ipjang Reservoir, about 1 km away from the site, and their procurement was probably conducted via a waterway. This result might serve as basic data regarding the material procurement system of ancient tomb culture and for preservation measures for archaeological sites.

1. 서 언

도림리 분묘 유적은 충청남도 천안시 입장면 도림리에 분포하며 성환과 입장 사이 도로건설공사에 따른 매장문화재 조사에서 확인되었다(Figure 1A, 1B). 이 유적에서는 시굴과정에서 원삼국시대 주거지부터 백제시대 분묘 및 수혈유구와 조선시대 생활유구 등 총 42기의 유구가 발굴되었다(Chungcheong Research Institute of Cultural Heritage, 2011).
이 연구의 대상인 3호 석실분과 6호 석곽묘는 백제시대 분묘로 해발고도 100 m 미만의 구릉을 따라 능선에 분포한다. 두 분묘 모두 상부구조가 유실되었고, 벽석은 유적의 기반암인 편마암을 비롯하여 화강암, 규장암 및 섬록암 등 여러 종류의 암석들이 혼재되어 있다(Figure 1C). 이는 석곽묘 및 석실분 조성에 필요한 석재를 다양한 방법으로 조달했음을 유추할 수 있는 근거가 된다.
최근 매장문화재의 재료와 원산지에 대한 자연과학적 분석이 요구되면서 고고과학적 연구가 꾸준히 수행되고 있다(Jin et al., 2014; Lee et al., 2014; Cho and Lee, 2018). 특히 매장문화재는 사료로서의 기록이 매우 희소하기 때문에 고문헌과 재료에 대한 고고과학적 연구를 병행하면 문화재의 성격을 다각도로 해석할 수 있는 데이터베이스를 구축할 수 있다(Jo and Lee, 2015; Park et al., 2019). 이는 고대사회의 재료이용과 기술체계 및 문화흐름까지 파악할 수 있는 객관적인 자료로 활용된다.
이 연구에서는 도림리 유적 3호 석실분과 6호 석곽묘를 대상으로 주요 석재의 암석학적 재질특성을 검토하였다. 이를 위해서 각 분묘의 암석분포도를 작성하여 우점종을 확인하였고, 유적지 일대의 지형도와 지질도를 바탕으로 석재의 공급지를 탐색하였다. 또한 분묘의 구성석재와 추정산지 암석을 대상으로 광물암석학적 및 지구화학적 동질성을 비교하였다. 이 결과는 도림리 분묘를 구성하는 석재의 이동경로를 유추하고, 천안 일대 백제시대 분묘의 재료학적 특성과 활용을 이해할 수 있는 기초자료가 될 수 있을 것이다.

2. 현황 및 연구방법

2.1. 현 황

도림리 유적에는 총 9기의 백제시대 분묘가 알려져 있으나, 북쪽은 과수원 조성으로 이미 유실되어 전체 유적의 일부만 조사되었다. 석곽묘는 대부분 천석을 사용하여 축조하였고, 석실분 2기는 할석을, 1기는 천석을 활용하였다. 유물은 모두 백제 한성기에 해당하는 토기와 철기류가 출토되었다. 특히 재갈과 등자 및 교구 등 다량의 마구가 공반되었으며, 성시구와 철촉, 대도 및 철모 등 무기류도 다량 확인되었다. 이 연구의 대상인 6호 석곽묘와 3호 석실분의 규모와 출토유물 등은 Table 1에 제시하였다.
6호 석곽묘는 도림리 유적의 동쪽 사면 상단부에 위치한다. 동벽과 북벽이 모두 유실되었으나 잔존상태를 통해 장방형의 석곽묘임을 알 수 있다. 묘광의 길이는 444 cm에 잔존너비는 218 cm 정도이고, 석곽은 길이 300 cm에 잔존너비 150 cm 정도로 일정한 크기의 천석을 사용하였다(Figure 2AD). 축조순서는 장벽인 서벽을 먼저 쌓고 좌우벽을 서벽에 기대어서 쌓은 것으로 보인다.
모서리 부분은 상부로 갈수록 크고 작은 석재를 혼용하여 서로 겹쳐 쌓아 견고하게 조성하였다. 특히 서벽은 1단에서 3단까지 남아있으며, 규모가 큰 석재는 긴 면을 가로로 눕혀 쌓았고 작은 석재는 짧은 면을 가로로 쌓기도 했다. 부장공간은 남쪽 구와 남벽 사이에 천석을 평평하게 깔아 마련하였다.
3호 석실분은 조사지역 동쪽 구릉의 북쪽 사면 상단에 분포한다. 석실은 치석한 판석과 천석을 사용하여 조성한 횡혈식 석실분으로, 봉토의 흔적은 확인되지 않는다. 묘광 길이는 724 cm에 잔존너비가 479 cm이고, 말각방형의 석실은 길이 390 cm에 잔존너비 334 cm이다(Figure 2EH). 축조순서는 전체적으로 1단석을 놓은 후 2단석부터는 서로 맞물리도록 쌓았다. 모서리 부분은 벽석을 둥글게 돌려 쌓았고 벽석이 2줄로 둘러져 있다.
특히 북벽은 1단에서 6단까지 잘 남아있으며, 1단석은 천석을 사용하였고 2단석부터는 천석과 소량의 치석한 할석을 혼용하였다. 연도는 석실 남쪽 우측에 설치하였고, 바깥쪽으로 갈수록 점점 벌어지는 형태이다(Chungcheong Research Institute of Cultural Heritage, 2011).

2.2. 연구방법

이 연구는 도림리 유적에서 확인된 백제 분묘 2기의 구성암석을 대상으로 광물학적 및 암석학적 특징을 파악하고, 이들의 원산지와 이동경로 및 운송방법을 검토한 것이다. 따라서 도림리 일대의 지형과 지질을 조사하고, 분묘의 벽석을 대상으로 암종 분류를 수행하였다. 또한 벽석의 공급지 해석을 위해 유구 및 추정산지 암석을 대상으로 광물암석학적 비교와 지구화학적 정량분석을 병행하였다.
석곽묘 및 석실분의 벽석과 도림리 일대의 노두에 분포하는 원암의 미세자기적 특성을 살펴보기 위해 전암대자율을 측정하였다. 사용한 기기는 10-5 SI 단위의 측정한계를 가진 SM-30 모델이며 대자율의 세기는 10-3 SI 단위로 표기하였다. 또한 벽석과 추정산지 암석의 반정량적인 광물조성과 조직 및 상대적 함량 등을 관찰하기 위해 박편을 제작하여 편광현미경 분석을 수행하였다.
암석시료의 X-선 회절분석에서는 광물의 결정구조와 조암광물 등을 동정하였다. 분석기기는 Bruker D8 Advance이며, 사용한 X-선은 CuKα로 양극의 가속전압 및 필라멘트의 전류는 40 kV와 100 mA로 설정하였다. 분묘의 석재와 추정산지 암석의 동질성 여부를 파악하고자 주성분, 미량 및 희토류 원소를 비교하였다. 분석기기는 X-선형광분석기(XRF), 유도결합 플라즈마 질량분석기(ICP-AES 및 MS), 중성자방사화분석기(INAA)를 활용하였다.

3. 암석기재적 특성

3.1. 암종분류 및 분포

도림리 유적 출토 백제시대 분묘의 석재를 대상으로 육안관찰과 암석동정을 병행하였다. 또한 개별 도면과 자료를 바탕으로 분묘 2기의 암종분포 현황과 각 암종별 점유율을 살펴보았다. 현장조사를 통해 벽면을 구성하는 우점종은 확연히 구별되었으나, 일부 벽석은 내부에 쌓여있어 육안구분과 동정 자체가 불가능한 상태였다.
6호 석곽묘는 북측과 동측 벽면이 모두 유실되었으나, 서측과 남측에 부재가 잔존한다. 대부분 편마암이 벽면 부재로 사용되었고, 석곽묘 바닥면에서도 편마암이 확인된다. 이외에도 안산암, 백운모화강암, 섬록암, 우백질화강암, 규암 및 화강섬록암이 활용되었다(Figure 3A).
3호 석실분도 서측 벽면이 유실되어 있으나 잔존하는 부재를 대상으로 암종을 구분하였다. 이 결과, 연도는 대부분 편마암으로 구성되어 있으며, 이외에도 섬록암이 북측, 동측 및 연도 일대에서 고른 분포를 보였다. 또한 6호 석곽묘와 같이 안산암, 우백질화강암, 백운모화강암, 규암, 화강섬록암, 규장암, 화강편마암, 세립질화강암 등 여러 종류의 암석이 나타난다(Figure 3B).
이를 토대로 분묘 2기의 암종 점유율을 종합할 때, 6호 석곽묘는 총 7종의 암석으로 구성되어 있다. 우점종은 편마암(38개)이며 잔존 벽석의 58.5%를 보였다. 안산암과 백운모화강암이 각각 8개(12.3%)와 7개(10.8%)를 차지하며, 섬록암과 우백질화강암은 4개(6.2%)로 동일한 점유율을 보였다(Table 2). 3호 석실분에서는 총 10종의 암석 분포를 보였으며, 편마암 44개(51.2%), 섬록암 13개(15.1%), 안산암 8개(9.3%)의 순으로 높은 비중을 차지한다(Table 2).
도림리 유적에 분포하는 백제 분묘 2기는 주로 편마암을 사용하여 조성하였으며, 원마도가 높은 자연석과 아주 간단하게 다듬은 할석이 대부분이다. 유실된 영역은 알 수 없지만, 편마암의 분포로 볼 때, 네 벽면에서 고르게 활용했을 것으로 추정할 수 있다. 이외 다른 암석은 특별한 패턴을 보이지 않으며 구성부재로서의 역할을 한 것으로 여겨진다.
편마암이 높은 비중을 차지하는 것은 유적 일대의 기반암과 관련이 있는 것으로 판단된다. 이는 암석학적 정밀분석과 해석에서 설명할 것이다. 한편 섬록암과 화강편마암 및 규장암 등은 편마암 부재 사이의 공간을 채우는 사잇돌의 역할을 하는 것으로 나타났으며, 특별한 치석흔이 없는 것으로 보아 이들도 유적지 일대에서 조달한 것으로 추정된다.

3.2. 광물 및 암석학적 특징

연구대상 백제 분묘의 석재를 대상으로 암석기재적 특징을 살펴보았다. 시료선정은 점유율이 높은 암석을 우선 순위로 하였고, 특히 신선한 암석들 가운데 대표성을 갖는 6종을 선정하였다. 선정한 암석은 백운모화강암, 우백질화강암, 세립질화강암, 편마암, 규장암, 안산암이며, 광물조성과 조직 및 풍화도 등을 파악하고자 편광현미경 관찰을 병행하였다.
백운모화강암은 우백질화강암과 유사하나 백운모가 높은 비중을 보인다. 편광현미경에서는 조립질의 석영과 사장석을 볼 수 있고, 쌍정을 이룬 미사장석은 변질을 받았다(Figure 4A, 4B). 우백질화강암은 주로 중립질의 석영과 조립질의 조장석으로 이루어져 전체적으로 유백색을 띤다. 일부 세립질의 석영이 선구조를 보이고 미사장석과 사장석은 격자형 쌍정을 이룬다(Figure 4C, 4D).
유적 석재의 50% 이상을 차지하는 편마암은 우백질광물의 비중이 높아 밝은 회색을 띤다. 특히 아원형의 석영과 타형의 장석으로 이루어진 우백대와 흑운모로 구성된 우흑대가 선상배열하며 교호하는 편마구조를 보인다(Figure 4E, 4F). 세립질화강암은 석영과 사장석 및 정장석이 주요 조암광물을 이루고, 흑운모는 부분적으로 녹니석화가 진행되었다. 쌍정이 잘 발달한 사장석도 심하게 변질을 받았다(Figure 4G, 4H).
3호 석실분에서만 나타나는 규장암은 담황색으로 은미정질 조직을 보이고, 1 mm 내외의 황갈색 줄무늬가 관찰된다. 이는 풍화에 의해 이차적으로 생성된 것으로 광물조성에서는 은미정질의 장석과 석영 기질에 장석 반정이 확인된다(Figure 4I, 4J). 안산암은 각섬석과 흑운모 등 유색광물이 많이 함유되어 있어 짙은 회색을 띤다. 특히 각섬석은 침주상 조직을 보이고 흑운모 및 세립의 사장석과 함께 치밀한 기질을 가지며 일정한 방향성은 보이지 않는다(Figure 4K, 4L).
X-선 회절분석에서도 각 암석별로 동일한 광물조성이 나타나며, 특히 백운모화강암은 운모(mica, M), 석영(quartz, Q), 사장석(plagioclase, P)의 회절강도가 높고, 우백질화강암과 세립질화강암은 정장석(orthoclase, O)의 회절피크가 높게 검출되었다. 안산암에서는 각섬석(amphibole, A)과 녹니석(chlorite, C)이 동정되는데, 녹니석은 각섬석이 변질된 것으로 상당히 풍화되었음을 지시한다(Figure 5).
한편 도림리 유적 석재의 전암대자율 측정은 6종의 대표적인 암석을 대상으로 총 248회를 측정하였다. 이 결과, 변성을 많이 받은 편마암의 대자율(× 10-3 SI unit)인 0.004∼1.780의 범위를 제외하고, 모두 0.5 이하의 매우 낮은 분포를 보였다(Figure 6). 특히 분묘에 따른 암종별 대자율 분포를 비교한 결과, 모두 정규분포 안에 포함되었다. 이와 같은 대자율 값은 Lee et al.(2007)의 보고와 같이, 석재의 추정산지 탐색과 암석의 동질성을 해석하는 데 중요한 기준이 될 수 있다.

4. 산지탐색 및 해석

4.1. 지형 및 지질학적 특징

도림리 유적은 충남의 동북부와 경기도 남부의 경계지역에 해당한다. 남쪽에는 넓은 평야가 형성되어 있고, 동쪽에는 차령산맥이 분포한다. 주변에는 작은 하천과 소류지가 발달되어 있는데, 특히 북쪽에는 위례산에서 발원하여 시장저수지를 거쳐 남서 방향으로 입장천이 흐른다.
또한 동쪽의 작은 지류하천은 입장의 말단부에서 입장천으로 합류한다. 도림리 유적의 석실분과 석곽묘는 청룡천과 입장천 사이 저평한 지대에 형성된 100 m 미만의 독립된 저구릉지 능선부에 입지한다(Chungcheong Research Institute of Cultural Heritage, 2011).
한반도의 지체구조로 보아, 천안 일대는 옥천변성대에 속하는 남부지역 일부를 제외하고, 대부분이 고생대 이전의 경기육괴에 해당하여 비교적 안정된 지괴에 속한다. 이 일대는 대체로 선캄브리아기의 변성암류와 이를 관입한 화성암류 및 맥암류로 구분된다(Chungcheongnamdo Office of Education, 1994). 선캄브리아대의 변성암은 높은 변성도를 나타내며 광역변성작용을 받은 퇴적기원의 변성암으로 구성되어 있다(Figure 7).
이들은 조산운동의 영향으로 복잡한 지질구조를 보이며, 화성활동을 받아 기원암의 성분과 구조, 변성정도와 산출상태의 특징에 따라 편암, 혼성편마암, 화강암질편마암 및 호상편마암으로 구분된다(Chungcheongnamdo Office of Education, 1994). 유적지 일대는 쥐라기의 흑운모화강암이 구릉을 형성하였고, 부분적으로 선캄브리아기의 화강암질편마암을 관입하였다. 또한 일부 지역에는 우백질화강암과 각섬석화강암이 분포하며 부분적으로 석영맥암이 발달한다(Kim et al., 1980).
특히 이 지역의 흑운모화강암은 부분적으로 편마암상의 조직을 보이나 전체적으로는 입상조직을 갖는다. 각섬석화강암과 우백질화강암 역시 등립질 입상조직을 보이며 부분적으로 편마상 조직을 나타낸다. 이들의 조암광물은 대체로 유사하며 대부분의 석영은 쪼개짐이 심하다. 장석은 사장석으로 존재하는 경우가 많고 부분적으로 견운모와 녹니석이 혼재한다고 알려져 있다(Kim et al., 1980).

4.2. 산지탐색

도림리 백제 분묘에 사용한 석재의 공급지를 추정하고, 이동경로를 해석하고자 유적일대를 대상으로 야외조사를 수행하였다. 유적을 중심으로 지형도와 지질 및 암석분포를 파악하고, 접근 가능성을 검토하였다. 이를 토대로 실제 노두와 전석을 볼 수 있는 지역을 선정하였다. 도림리 일대에서 석재의 공급지로 가능한 지역은 입장저수지 주변이다. 입장저수지 일대의 수계를 따라 다양한 암종이 확인되었고, 상류에는 편마암과 화강섬록암이 분포한다(Figure 8A, 8B).
산지탐색은 6호 석곽묘와 3호 석실분에서 높은 점유율을 차지했던 암석분포를 토대로 살펴보았다. 특히 암석 고유의 색, 산출상태 및 조직적 특징 등 암석기재적 특성과 전암대자율 범위를 통해 유적 석재의 산지가능성을 검토하였다. 또한 분석시료의 광물학적 및 지구화학적 동질성을 비교하고자 미량의 분석용 시료를 수습하였다.
입장저수지 인근에서는 백운모화강암, 우백질화강암, 세립질화강암, 섬록암, 안산암 등이 확인되었고(Figure 8C, 8E, 8H, 8K), 대량의 채석이 이뤄진 것으로 보이는 치석을 위한 절단 또는 다듬은 흔적을 가진 암석을 볼 수 있다. 이는 도림리 유적의 분묘 구성석재가 입장저수지 일대에서 채석해왔을 가능성을 뒷받침해주는 자료가 될 수 있다(Figure 8MP).

4.3. 광물 및 암석학적 유사성

입장저수지 상류의 계곡에는 다양한 종류의 전석이 분포하는 것으로 보아, 이 일대의 암석학적 다양성을 유추할 수 있다(Figure 8A, 8B). 그러나 지표는 거의 토양화되어 있어 암석의 종류를 명확히 식별할 수 있는 노두가 거의 없다. 따라서 지질 및 암석분포도에 명기된 암종과 유적 출토 석재가 동일한 시료를 선별하여 광물학적 및 암석학적 유사성을 비교하였다.
백운모화강암에서는 조립질의 담회색 석영과 변질 받은 백운모 등이 관찰된다(Figure 8C, 8D). 우백질화강암은 분묘의 석재에 비해 약간 어두운 색을 나타낸다. 이는 표면풍화에 따른 변색으로 보이나, 내부는 유구 암석과 동일하게 조립질 조직과 석영 및 조장석이 확인된다. 일부 정장석과 사장석에서는 쌍정이 관찰된다(Figure 8E, 8F).
세립질화강암은 중립질의 장석과 운모 및 석영으로 이루어져 있으며, 조립질 미사장석은 격자형 쌍정을 보인다(Figure 8G). 편마암은 유구 석재에 비해 어두운 색을 띠며 편마구조가 잘 발달되어 있다(Figure 8H, 8I). 규장암은 미정질 장석과 석영의 기질에 조립질의 사장석 반정이 보이며(Figure 8J), 안산암은 석곽묘와 석실묘에 나타난 사잇돌 부재와 크기가 매우 유사하고, 침주상의 조직적 특징이 뚜렷하다(Figure 8K, 8L).
이상의 6가지 대표적인 암석을 대상으로 X-선 회절분석을 수행하였다. 모든 암석에서 공통적으로 석영, 정장석, 사장석 및 흑운모가 검출되었고, 일부 안산암에서는 유구 암석과 동일하게 각섬석과 풍화산물인 녹니석이 확인되었다. 이는 두 석재가 유사한 풍화과정의 경험을 암시하는 것이다. 또한 회절피크와 함량을 비교할 때, 모두 동일한 경향을 보여 광물학적 특성이 일치하나, 백운모화강암은 사장석의 함량이 유구 석재보다 높아 약간의 차이를 보였다(Figure 9).
한편 도림리 분묘 석재와 추정산지 암석의 동질성을 비교하기 위해 전암대자율(× 10-3 SI unit)을 측정하였다(Figure 10). 우백질화강암은 0.001∼0.019, 세립질화강암은 0.025∼0.048, 규장암은 0.011∼0.028의 범위로 모두 0.1 미만의 매우 낮은 대자율을 보이며 오차 범위에서 일치한다. 반면 백운모화강암(0.015∼0.029), 편마암(0.070∼0.116) 및 안산암(0.072∼0.247)은 모두 유구 석재가 상대적으로 조금 넓은 범위와 빈도분포를 보였다. 이는 측정 횟수의 차이에 의한 것으로 판단된다.
반면 기반암에서도 다양하게 확인된 바 있는 편마암은 유적 일대의 전석보다는 분묘의 석재에서 상대적으로 높은 대자율 범위를 보였다. 특히 1.0 이상의 값이 측정되었는데, 이는 주변의 기반암에서 조달했던 암석이 있음을 시사하며, 수계에 노출된 전석도 활용한 것으로 유추할 수 있는 근거가 된다. 물론 분묘 구성 편마암의 대부분이 1.0 미만이라는 점을 고려한다면, 수계에 노출된 편마암을 더 많이 사용한 것으로 해석할 수 있다.

4.4. 지구화학적 동질성

도림리 유적 분묘의 석재와 입장저수지 일대에서 수습한 추정산지 암석의 지구화학적 동질성을 규명하기 위해 정량분석 결과를 검토하였다(Table 3). 각 암석시료의 주성분, 미량 및 희토류원소를 중심으로 다양한 암석의 지구화학적 특성을 나타낼 수 있는 표준치들과 비교하였고, 이를 도식화하여 진화경향을 해석하였다.
우선 분묘 석재의 암석분류를 위해 SiO2를 대상으로 각각의 주성분원소 변화를 살펴보았다. 백운모화강암, 우백질화강암, 세립질화강암 및 규장암은 유사한 SiO2 함량을 가지며, 사장석을 많이 함유하고 있는 안산암은 56.88 wt.%의 낮은 함량을 보였다. 또한 Al2O3와 K2O 및 P2O5는 SiO2와 비례관계를 보이며, 모두 상대적으로 감소하는 경향이 있다.
특히 SiO2와 알칼리 원소의 관계를 보면 Na2O (2.67∼4.45 wt.%) 및 K2O (1.13∼7.01 wt.%)는 우백질화강암을 제외하고 모두 비알칼리 계열에 속한다(Le Maitre, 1984). 또한 Na2O에 대한 K2O의 비에서 우백질화강암, 세립질화강암 및 규장암은 K-계열에 해당하고, 안산암과 백운모화강암은 N-계열에 속하는 것으로 나타났다.
따라서 분묘를 구성하는 화강암질암은 대체로 연속적인 변화를 보이고, 관입 및 분출시기가 거의 같은 암상에 속함을 알 수 있다. 이는 화성암류를 구성하는 각 암석들이 거의 유사한 마그마로부터의 분화산물임을 지시하는 것이다(Kim et al., 2002). 또한 일정한 지역에서 조달한 석재임을 뒷받침하는 객관적인 증거이기도 하다.
한편 도림리 유적의 대표적인 석재와 입장저수지 일대에서 수습한 동일 종류 암석의 주성분, 미량 및 희토류원소를 대상으로 거동특성을 검토하였다. 일반적인 화강암의 평균함량(Nockolds, 1954)을 활용하여 주성분원소의 부화와 결핍정도를 비교하였다. 이 결과, 편마암과 안산암은 유적과 추정산지 시료에서 모두 동일한 거동패턴을 보였다(Figure 11).
백운모화강암은 Al2O3에서 부화하는 경향이 있고, 우백질화강암은 Al2O3와 K2O에서, 세립질화강암은 추정산지 암석에서만 Fe2O3의 부화양상이 나타났다. 편마암은 MnO와 K2O 및 P2O5에서 결핍이 있고, 규장암은 Fe2O3에서 부화하였다. 전반적으로 Fe2O3, TiO2, MnO, MgO 및 CaO에서 풍화에 따른 결핍양상이 있으나, 전반적으로 아주 유사한 거동특성을 보인다.
미량원소는 Govindaraju(1989)가 제안한 화강암의 평균 함량을 기준으로 표준화하였다. 모든 암석에서 As, Cr, Ni이 부화양상을 보이며, 백운모화강암의 Rb 및 우백질화강암의 Be과 Hf에서 성분별 함량 차이가 나타난다. 이외 세립질화강암, 편마암, 규장암, 안산암은 암종별로 불규칙한 경향이 확인되나, 전반적으로 유구 암석과 추정산지암석은 거의 유사하게 거동하였다(Figure 11).
특히 희토류 원소는 물리화학적 성질이 매우 유사하여 화성암류의 분화과정을 밝히는 데 매우 유용하다(Henderson and Pankhurst, 1984). 이 원소들은 마그마의 분화 초기보다 잔류 마그마에 농축되는 경향이 있기 때문에 희토류원소의 거동을 통해 암석의 동질성과 진화과정을 추적할 수 있다(Mason and Moore, 1982).
따라서 희토류 원소의 함량을 운석의 초생치로 표준화하였다(Taylor and McLennan, 1985). 전체적으로 Eu의 거동을 제외한 모든 원소에서 유구의 석재와 추정산지의 동일 암종은 유사한 패턴을 보였다. 특히 우백질화강암, 편마암, 규장암 및 안산암은 함량에서도 큰 차이를 보이지 않았다. 반면 백운모화강암과 세립질화강암은 경희토류에서 함량의 차이가 있으나 경향성에서는 같은 양상을 보였다. 이는 도림리 유적의 석재와 추정산지의 동일 종류 암석이 거의 유사한 진화경로를 통해 생성된 물질임을 지시하는 것이다.
한편 주성분, 미량 및 희토류원소 중 호정원소와 불호정원소에 대해 Pearce(1983)가 제시한 원시의 맨틀조성으로 표준화하여 거동특성을 검토하였다. 이 결과, 분묘 암석과 추정산지 지역의 동일 종류 암석들은 호정원소의 부화경향과 불호정원소의 결핍양상이 동일하였다. 특히 전반적인 거동경향에서도 매우 잘 일치하는 특징을 나타냈다(Figure 11). 이는 유구 석재와 입장저수지 일대에서 산출되는 동일 종류의 암석은 성인적으로 같은 기원임을 의미한다.

5. 고고과학적 고찰

매장문화재를 구성하는 석재의 공급지 연구는 당시 재료이용의 문화와 제작기술을 이해할 수 있는 좋은 실마리를 제공한다. 원료의 원산지와 이동경로는 물자에 대한 조달체계를 해석하여 시대별 문화상을 복원하고 기술교류를 추론하는 데도 도움이 된다(Lee and Lee, 2009). 특히 고대 분묘 축조의 재료학적 분석을 통해 직접적으로는 분묘 조성기술을 연구할 수 있고, 더 나아가 집단의 장례문화를 엿볼 수 있다.
이러한 관점은 고대문화 연구가 최상위 계층인 왕실과 능원 및 도성에 집중되어 있는 것에 견주어볼 때 재조명되어야 할 과제이다. 보존과학적 측면에서도 재료의 산지연구는 문화유산의 보존을 위한 기초자료로 활용할 수 있고 원형보존을 위한 과학적 재료의 탐구라는 중요한 의미도 있다(Lee et al., 2010; Jo and Lee, 2015; Cho and Lee, 2018).
이 연구에서는 백제 한성기에 조성한 천안 도림리 고분 2기를 대상으로 구성석재의 종류와 공급지를 해석하였다. 6호 석곽묘와 3호 석실분을 대상으로 석재의 암석학적 분류를 통해 구성광물의 종류와 함량 및 우점종을 검토하였다. 또한 산지추정이 가능한 암석 6종을 선정하여, 유적에서 1 km 떨어진 입장저수지 일대의 수계에서 동일 암종들과 광물 및 암석학적 동질성을 비교하였다.
도림리 백제 분묘는 편마암, 섬록암, 안산암, 우백질화강암 및 백운모화강암 등이 석재로 사용되었다. 추정산지와 비교를 통해 산출상태, 광물학적 특징 및 지구화학적 진화경향을 해석하여 입장저수지 수계가 원산지일 가능성을 제시하였다. 입장저수지 상류와 주변에 노출되어 있으며 유적의 석재와 동일한 일부 암석에서는 할석과 치석의 흔적도 볼 수 있어 이를 입증하기도 한다.
도림리 유적에서 추정 공급지까지는 1 km 정도 떨어져 있어 수로를 통해 운반이 가능하였을 것이다. 따라서 당시 석곽묘와 석실분을 조성하기 위해 필요한 석재는 입장저수지 일대에서 자연석을 조달하거나 일부는 할석하여 공급했을 것으로 해석할 수 있다. 또한 석재 운반은 현재 저수지 남쪽에서 북서쪽으로 흐르는 입장천을 이용하였을 가능성이 높다. 이를 통해 고대유적의 석재이용에 대한 수로와 천석의 활용성을 적극적으로 검토할 수 있을 것이다.

6. 결 언

1. 천안 도림리 분묘 유적은 백제 한성기 고분군으로 100 m 미만의 구릉 능선부에 입지한다. 이 유적에서는 원삼국시대 주거지부터 백제시대 분묘, 수혈유구, 조선시대 생활 유구 등 42기의 유구가 확인되었다. 백제시대 분묘는 상부 구조가 유실되었으나, 벽석은 일대의 기반암인 편마암을 비롯해 화강암류 등 여러 종류의 암석을 혼용하였다.
2. 6호 석곽묘와 3호 석실분을 대상으로 암종 및 우점종을 분석한 결과, 편마암(54.3%)이 가장 높은 점유율을 보였으며, 섬록암(11.3%), 안산암(10.6%), 우백질화강암(7.3%) 및 백운모화강암(6.0%) 등 총 10종의 암석을 사용하였다. 편마암은 벽석의 주요 부재로 사용되었고, 규장암과 안산암 및 화강암류는 사잇돌 역할을 하였다.
3. 지형 및 지질분포로 보아, 도림리 분묘 유적과 1 km 내외에 위치한 입장저수지 일대에서는 편마암을 비롯하여 백운모화강암, 우백질화강암, 세립질화강암, 규장암 및 안산암이 모두 확인되었다. 또한 화성암류와 편마암류가 다양한 양상으로 존재하여 석재의 원산지일 가능성이 높은 것으로 나타났다.
4. 분묘 구성석재의 광물 및 암석학적 연구결과, 모든 암석에서 석영, 정장석, 미사장석, 사장석 및 흑운모 등 조암광물이 공통적으로 동정되었고, 특히 각 암석별 동일한 광물조직과 변화 등이 관찰된다. 이는 입장저수지 수계에 분포하는 동종 암석에서도 확인되었으며, 두 장소의 암석 모두 매우 유사한 풍화과정을 경험한 것으로 해석되었다.
5. 도림리 분묘 석재와 추정산지 암석의 전암대자율은 편마암을 제외하면 모두 1.0 × 10-3 SI unit 미만의 매우 낮은 분포를 보였다. 이는 정규분포 내에서 동종의 암석이 유사한 자화강도를 갖는 것을 의미한다. 편마암의 일부는 1.0 × 10-3 SI unit 이상의 대자율을 보였다. 이는 기반암을 이루는 편마암에 해당하고, 대부분의 편마암 석재는 수계에 분포하는 편마암 전석과 유사하였다.
6. 유구 석재와 입장저수지 수계에 분포하는 동종 암석의 지구화학적 거동특성을 비교하며, 전반적으로 동일 암종은 부화경향과 결핍양상이 거의 일치하는 특징을 보였다. 부분적으로 변질정도에 따라 약간의 차이가 있으나, 두 지역의 동종 암석은 거의 동일한 지질학적 과정에 의해 생성된 것임을 지시한다.
7. 도림리 분묘 석재는 암석분포, 산출상태, 광물학적 및 지구화학적 동질성 검토를 통해 입장저수지 일대의 수계에서 조달한 것으로 해석할 수 있다. 특히 입장저수지 상류의 수로를 따라 치석 및 할석 흔적들이 발견되었다. 이 저수지 상류에서 유적까지는 1 km 정도 떨어져 있으며, 이동경로는 남에서 북서쪽으로 흐르는 입장천을 활용했을 가능성이 높다.

사 사

이 연구는 문화재청 국립문화재연구소 문화유산조사연구 (R&D)사업 백제 후기 능원 학술조사연구(NRICH-2105-A56F)의 지원을 받아 수행하였다.

Figure 1.
(A) Location of Dorim-ri site in Cheonan. (B) Aerial photograph showing the Dorim-ri tombs. (C) Detail statue of No. 3 stone chamber tomb.
JCS-2021-37-5-06f1.jpg
Figure 2.
Field occurrences of Dorim-ri site. (A to D) Stone-lined tomb of No. 6. (E to H) Stone chamber tomb of No. 3.
JCS-2021-37-5-06f2.jpg
Figure 3.
Lithological map of Dorim-ri site. (A) Stone-lined tomb of No. 6. (B) Stone chamber tomb of No. 3.
JCS-2021-37-5-06f3.jpg
Figure 4.
Photographs showing the rock types and polarizing microscope images of the stone properties from Dorim-ri tombs. (A, B) Mainly quartz and muscovite composed of muscovite granite. (C, D) Coarse-grained orthoclase with the lattice and twinning microcline composed on leucocratic granite. (E, F) Gneiss showing a banded texture with quartz, feldspar and mica. (G, H) Fine-granited granite consist of quartz, plagioclase and orthoclase. (I, J) Felsite consists of felsic matrix, cryptocrystalline feldspar and quartz. (K, L) Fine-grained plagioclase, boitite and amphibole are common in andesite. Q; quartz, Mu; muscovite, Mi; microcline, Pl; plagioclase, Bi; biotite, Ch; chlorite.
JCS-2021-37-5-06f4.jpg
Figure 5.
X-ray powder diffraction patterns of representative rock types from Dorim-ri tombs. M; mica, Q; quartz, P; plagioclase, O; orthoclase, C; chlorite, Am; amphibole.
JCS-2021-37-5-06f5.jpg
Figure 6.
Magnetic susceptibilities showing the representative rock types from Dorim-ri tombs.
JCS-2021-37-5-06f6.jpg
Figure 7.
Geological map around the study area (modified after Chungcheongnamdo Office of Education, 1994).
JCS-2021-37-5-06f7.jpg
Figure 8.
Rock types and polarizing microscope images for the stone properties around the Dorim-ri area. (A, B) Various rocks distributed along the stream of Ipjang reservoir. (C, D) Muscovite granite composed of quartz and imbricated muscovite grains. (E, F) Mainly quartz, orthoclase and plagioclase composed on leucocratic granite. (G) Fine-grained granite consist of alkali feldspar with the twin lattice. (H, I) Gneiss is a medium-grained quartz and mafic minerals showing compositional banding. (J) Felsite is microcrystalline feldspar and mica with plagioclase phenocryst. (K, L) Andesite showing microcrystalline texture with fine-grained plagioclase and amphibole. (M to P) Traces of quarrying and trimming rocks found around the Ipjang reservoir.
JCS-2021-37-5-06f8.jpg
Figure 9.
X-ray powder diffraction patterns of representative rock types from the presumed provenance around the Dorim-ri site. M; mica, Q; quartz, P; plagioclase, O; orthoclase, C; chlorite, Am; amphibole.
JCS-2021-37-5-06f9.jpg
Figure 10.
Magnetic susceptibilities showing the representative rock types from the presumed provenance around the Dorim-ri site.
JCS-2021-37-5-06f10.jpg
Figure 11.
Normalized geochemical patterns showing the rock types by standard granite compositions for major, minor, rare earth, primitive compatible and incompatible elements from studied tombs and presumed provenance around the Dorim-ri area.
JCS-2021-37-5-06f11.jpg
Table 1.
Summary on the studied tombs from Dorim-ri site of Baekje Kingdom
Location Size (cm) Direction axis Excavated artifacts
Pottery Metal
Stone-lined tomb No. 6 444 × (218) × 50 N12°E Deep pottery bowls Sword with ring pommel, sickle, iron ingots, iron axe, etc
Stone chamber tomb No. 3 724 × (479) × 79 N43°E Jars with wide mouth and long neck, deep pottery bowls Swords with round pommel, iron knife decorated with gold and silver, horse strap pendants, iron ingots, etc
Table 2.
Distribution ratios of rock types for the stone properties from Dorim-ri site
Rock types Tomb No. 6
Tomb No. 3
Total
Number of counts Percentage (%) Number of counts Percentage (%) Number of counts Percentage (%)
Gneiss 38 58.5 44 51.2 82 54.3
Diorite 4 6.2 13 15.1 17 11.3
Andesite 8 12.3 8 9.3 16 10.6
Leucocratic granite 4 6.2 7 8.1 11 7.3
Muscovite granite 7 10.8 2 2.3 9 6.0
Quartzite 3 4.6 2 2.3 5 3.3
Granodiorite 1 1.5 3 3.5 4 2.6
Felsite 0 0 3 3.5 3 2.0
Granite gneiss 0 0 2 2.3 2 1.3
Fine-grained granite 0 0 2 2.3 2 1.3
Total 65 100 86 100 151 100
Table 3.
Representative compositions of major (wt.%), some minor and rare earth elements (ppm) in rock types from the studied tombs and the presumed provenance around the Dorim-ri area
Rock types Rock types of Dorim-ri tombs
Rock types of presumed provenance
Muscovite granite Leucocratic granite Finegranited granite Gneiss Felsite Andesite Muscovite granite Leucocratic granite Finegranited granite Gneiss Felsite Andesite
SiO2 75.61 72.90 75.26 69.81 75.46 56.88 78.57 73.04 75.60 72.47 73.68 58.12
Al2O3 14.36 15.44 14.16 16.49 14.20 15.33 14.19 15.13 13.86 15.61 14.12 15.22
Fe2O3 1.07 0.14 0.86 2.03 1.67 6.49 0.64 0.25 1.56 2.06 1.26 6.13
MnO 0.03 0.01 0.01 0.03 0.02 0.10 0.01 0.01 0.02 0.03 0.01 0.11
MgO 0.13 0.04 0.13 0.76 0.14 5.67 0.23 0.11 0.26 0.79 0.07 7.25
CaO 0.65 0.71 0.68 3.52 0.15 4.97 0.06 0.66 0.70 3.20 0.28 5.61
Na2O 2.67 3.21 3.43 4.45 3.57 2.99 2.42 3.00 2.94 3.99 3.63 3.09
K2O 2.49 7.01 4.42 1.13 4.28 2.92 3.10 6.20 4.58 1.33 4.28 2.47
TiO2 0.06 0.01 0.10 0.27 0.06 0.71 0.02 0.02 0.19 0.26 0.07 0.62
P2O5 0.03 0.19 0.07 0.09 0.04 0.17 0.03 0.12 0.09 0.11 0.04 0.12
LOI 1.37 0.54 0.73 0.56 1.11 1.97 1.63 0.81 0.9 0.65 1.42 1.96
Total 98.47 100.20 99.85 99.14 100.70 98.20 100.90 99.35 100.70 100.50 98.86 100.70
As 5 <2 12 <2 2 5 19 <2 <2 <2 2 <2
Ba 577 513 206 303 1,030 766 171 525 346 378 1,100 806
Be 5 6 6 6 2 2 5 1 6 4 2 2
Co 4 2 2 5 4 26 3 2 3 5 2 29
Cr 42 43 79 63 90 411 126 72 97 59 52 558
Cu 18 1 3 1 4 25 10 4 3 2 1 28
Hf 4 1 4 5 3 5 2 1 6 6 4 4
Ni 17 19 19 24 39 108 55 29 50 14 17 155
Pb 40 40 39 25 22 12 22 42 38 22 29 10
Rb <20 190 300 60 130 90 170 160 210 60 170 70
Sc 2.3 0.8 3.0 4.3 1.3 19.9 1.1 0.5 3.3 4.2 1.0 19.1
Sr 129 171 56 366 213 537 44 161 88 352 230 417
V <5 <5 <5 20 <5 124 <5 <5 8 22 <5 124
Zn 28 5 20 42 50 64 11 6 20 40 55 57
Zr 73 7 78 160 67 153 28 18 124 187 68 128
La 17.6 7.9 23.6 17.5 22.2 37.3 7.0 8.5 55.7 30.2 21.1 25.6
Ce 40 15 59 31 44 79 20 14 128 64 37 59
Nd 12 <5 16 10 17 28 <5 <5 45 18 16 21
Sm 2.9 0.8 3.0 2.1 2.2 4.9 1.8 0.8 6.2 3.6 2.4 4.2
Eu 0.6 0.6 0.5 0.8 <0.1 1.4 0.4 0.7 0.5 1.1 0.8 1.4
Yb 2.1 0.5 1.9 0.9 0.5 2.1 3.3 0.6 1.2 1.4 0.2 1.9
Lu 0.28 0.08 0.27 0.16 <0.05 0.32 0.43 0.09 0.17 0.17 <0.05 0.25

REFERENCES

Cho, J.H. and Lee, C.H., 2018, Source area investigation and petrological characteristics of rock properties from the Jeseokri stone-lined tombs in Gimcheon, Korea. Economic and Environmental Geology, 51(6), 595–606. (in Korean with English abstract)

Chungcheongnamdo Office of Education, 1994, Chungnam: Geology and Minerals, 101–117. (in Korean)

Chungcheong Research Institute of Cultural Heritage, 2011, The Excavation Report on Yu-ri, Dokjeong-ri and Dorim-ri Site of Cheonan, 128–203. (in Korean)

Govindaraju, K., 1989, Compilation of working values and samples description for 272 geostandards. Geostandards Newsletter, 13, 1–113.
crossref
Henderson, P. and Pankhurst, R.J., 1984, Analytical Chemistry. In: Henderson P., editors. Rare Earth Element Geochemistry, Elsevier, Amsterdam, 467–499.

Jin, H.J., Kim, R.H., Yoon, J.H. and Lee, C.H., 2014, Investigation of provenance and characteristics for rock properties to the south gate wall of Myeoncheoneupseong town wall in Dangjin, Korea. Journal of Conservation Science, 30(2), 189–203. (in Korean with English abstract)
crossref
Jo, Y.H. and Lee, C.H., 2015, Analysis of ancient document and establishment of petrological database for presumption of stone source area of the Seoul City Wall, Korea. Journal of the Petrological Society of Korea, 24(3), 193–207. (in Korean with English abstract)
crossref
Kim, D.H., Choi, W.C. and Chang, T.W., 1980, Geological Report of the Pyeongtaeg Sheet (1:50,000). Korea Research Institute of Geoscience and Mineral Resources, 1–18. (in Korean)

Kim, Y.J., Park, J,B. and Park, B.K., 2002, Petrochemistry on igneous rocks in the Mt. Mudeung area. Journal of the Petrological Society of Korea, 11, 214–233. (in Korean with English abstract)

Le Maitre, R.W., 1984, A proposal by the IUGS subcomission on the systematics of igneous rocks for a chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali silica (TAS) diagram. Australian Journal of Earth Sciences, 31, 243–255.
crossref
Lee, C.H., Kim, M.Y., Jo, Y.H. and Lee, M.S., 2010, Conservation Treatment Based on Material Characteristics, Provenance Presumption and Deterioration Diagnosis of the Seven-Storied Jungwon Tappyeongri Stone Pagoda, Chungju, Korea. Korean Journal of Cultural Heritage Studies, 43(3), 4–25. (in Korean with English abstract)

Lee, C.H., Kim, R.H. and Eo, E,I., 2014, Interdisciplinary study on Bronze age artifacts in midwestern Korea: Material characteristics and provenance presumption for stone artifacts of the Sinsongri site in Seosan. Journal of Conservation Science, 30(2), 205–217. (in Korean with English abstract)
crossref
Lee, C.H. and Kim, Y.T., 2007, Provenance presumption for rock properties of the five storied stone pagoda in the Jeongrimsaji temple site, Buyeo, Korea. Journal of the Geological Society of Korea, 43(2), 183–196. (in Korean with English abstract)

Lee, M.H. and Lee, C.H., 2009, Transportation route, provenance and petrological characteristics of the five-storied stone pagoda in Seongjusaji temple site, Korea. Journal of the Geological Society of Korea, 45(6), 725–739. (in Korean with English abstract)

Mason, B. and Moore, C.B., 1982, Principles of Geochemistry, John Wiley and Sons, New York, 1–344.

Nockolds, S.R., 1954, Average chemical compositions of some igneous rocks. Bulletin of the Geological Society of America, 65(10), 1007–1032.
crossref
Park, J.H., Lee, G.H. and Lee, C.H., 2019, Consideration for historical application of augen gneiss and petrographic characteristics for rock properties of Donghachong tomb from royal tombs of Neungsanri in Buyeo, Korea. Economic and Environmental Geology, 52(2), 91–106. (in Korean with English abstract)

Pearce, J.A., 1983, Role of Sub-continental Lithosphere in Magma Genesis at Active Continental Margins. In: Hawkesworth C.J., Norry M.J., editors. Continental Basalts and Mantle Xenolith, Shiva,, 230–249.

Taylor, S.R. and McLennan, S.M., 1985, The Continental Crust: Its Composition and Evolution, Blackwell, Oxford, 312.



ABOUT
BROWSE ARTICLES
EDITORIAL POLICY
FOR CONTRIBUTORS
FOR READERS
Editorial Office
303, Osongsaengmyeong 5-ro, Osong-eup, Heungdeok-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do, Korea
Tel: +82-2-1522-5738        E-mail: journal.conservation@gmail.com                

Copyright © 2021 by The Korean Society of Conservation Science for Cultural Heritage.

Developed in M2PI

Close layer
prev next