목질문화재의 수종 분석

 

 

 

 

 

 

 목질문화재의 수종 분석

 

 

 

 

목재는 금속, 석재와는 달리 가볍고, 중량에 비해 높은 강도를 지니며,

비교적 가공하기 쉽고 열 및 전기에 대한 절연효과가 크다.

또한 다양한 색상과 무늬를 나타내며 인간에게 친근감을 주는 친환경 소재로 재생 가능한 자원이며

적절한 환경 조건하에서는 장기간 사용할 수 있는 생물재료이다.

 

그러나 목재는 균, 충 및 기상열화에 의해 분해가 되고 연소되는 단점을 지닌다.

앞서 언급한 바와 같이 목재는 생물재료로써 분해되기 쉽지만

습지나 해양 또는 매우 건조한 특수 환경 하에서는 그 형태를 유지하게 되며

선사시대부터 역사시대에 이르기까지 많은 유적에서 목질 유물이 출토되고 있으며,

고건축물과 목가구 및 생활용품 등이 전해지고 있다.

 

출토되었거나 전해지는 목질 유물의 자연 과학적인 재질분석을 통해 얻을 수 있는 정보는 매우 다양하다

(십誠一郞, 2000).

 

첫째로 수종분석을 통해 특정 시기에 특정 목적에 따라 선택적으로 사용된

수종, 유적 주변의 식생 비교를 통해 유통상황 및 교류를 추정할 수 있으며

더 나아가 당시의 식생을 복원할 수 있다.

 

둘째로 특정한 목적에 의해 가공되어 사용된 가공목의 경우

원재를 이루는 수목(樹木)의 크기, 목재의 벌채 및 절삭 가공법을 확인할 수 있으며

자연목의 경우는 목재의 채취 부위와 개체의 크기를 알 수 있다.

 

셋째로 나이테 분석을 통해 수피가 남아 있는 가공목의 경우 벌채 시기를,

자연목의 경우 고사의 원인이 된 사건이 일어난 계절을 알 수 있다.

또한 당시의 기온 및 강수량 등 기후 변화를 확인할 수 있으며 기후복원의 자료로 활용할 수 있다.

 

넷째로 나무가 살아있을 당시 목재 조직 내로 유입된 방사성 물질과 오염 물질을 검출하여

당시의 환경을 추정, 복원할 수 있다.

 

다섯째로 유전자 분석을 통해 출토된 목재의 수종을 확인 할 수 있다.

 

이와 같이 목질 유물의 재질분석을 통해 얻을 수 있는 정보는 매우 다양하며

여기서는 그중 다섯째로 언급한 목질 유물의 수종분석에 대해 소개하고자 한다.

 

일제강점기에 일본인 연구자에 의해 낙랑고분 출토 목관 등의 수종이 분석된 바 있으나

국내 전문가에 의한 목질문화재의 수종분석은 신안해저유물선을 대상으로 처음 연구되었다(박상진, 1984).

 

수종분석 결과 신안선의 수종은

마미송(Pinus massoniana Lamb.), 넓은잎삼나무(Cunninghamia lanceolata Lamb),

녹나무류(Cinnamomum spp.) 등으로,

배에 선적되었던 통나무는 자단류(Dalbergia spp.) 임이 밝혀졌다.

선체를 구성하는 마미송과 넓은잎삼나무는 중국 남부의 특산 수종이며,

선적된 통나무인 자단류는 인도 등의 아열대지방에서 자라는 수종으로

분석결과를 통해 신안선은 중국남부지방에서 벌채한 목재를 사용하여 건조된 선박이며

선적된 자단류를 통해 신안선의 교역범위를 밝히는데 결정적인 단서를 제공하였다.

 

이 연구는 출토된 목질 유물이 갖고 있는 고고학적 가치를 새롭게 인식시켜 주는 계기가 되었으며,

현재 활발하게 진행되고 있는 목질유물의 수종분석의 시발점이 되었다.  

 

일반적으로 우리는 그림 1과 2를 보아 알 수 있듯이

나무의 모양(수형), 잎, 수피, 꽃과 열매를 보고 나무의 종류를 구별한다.

늘 푸르고 침상의 뾰족 잎과 박편처럼 떨어지는 굵은 수피를 갖고 있는 소나무,

긴타원형의 잎을 가진 키가 큰 나무 중 가을이면 작은 상수리 열매를 맺는 상수리나무는

우리 주변 어디를 가든 쉽게 접할 수 있는 나무이다.

 

그렇다면 수목학에서 나무의 식별 기준이 되는 수형, 잎, 수피, 열매와 꽃 등이 없이

목질만 남아 있는 목질 문화재의 경우 어떻게 수종을 분석할까?

재감의 색, 광택, 조재와 만재로의 이행 경륜경계의 명확성 등을 육안으로 관찰하여

식별하는 방법이 있지만 문화재의 경우는 이러한 방법으로 수종을 분석하는데 한계가 있으며

대부분의 시료는 현미경적 분석법을 적용하여 수종을 분석한다.

 

수종식별용 시료를 채취할 때는 옹이, 응력재와 같은 결점이 없는 부분에서 최소 연륜이 1개 이상 포함되도록 시료를 채취해야 한다.

또한 그림 3과 같이 목재는 방향에 따라 관찰 할 수 있는 조직의 특성이 상이하므로 횡단면, 접선단면, 방사단면의 시편을 준비해야 한다.

 

수종분석을 위해서는 삼단면의 시편을 얇은 절편(10~15㎛)으로 만들어야 하는데 저습지나 해양에서 출토된 수침고목재는 미생물에 의해 세포벽 물질이 분해되고 물에 의해 그 형태만 유지되고 있는 경우가 대부분이므로 시료가 부서져 얇은 절편을 만들기 어렵다.

 

따라서 이러한 경우에는 수침목재가 함유하고 있는 수분을 alcohol로 탈수를 한 후 paraffin(시료의 상태에 따라 여러 종류의 약품이 사용됨)으로 포매하여 시료를 단단하게 만든다.

 

만들어진 시료는 microtome을 사용하여 10~15㎛의 절편을 만든 후

시료를 단단하게 만들기 위해 침투시켰던 paraffin을 제거하고

조직의 특성을 명확하게 관찰하기 위해 염색을 한 후 봉입하여

영구프레파라트를 만들어 광학현미경 하에서 관찰한다.

현미경 관찰을 통해 시료에서 나타나는 목재 조직의 해부학적 특성을 조사한 후

차상기분기법을 적용하여 최종적으로 수종을 분석하게 된다.

 

국립해양문화재연구소에는 현재까지 9척의 선박을 인양하였다.

그 중 신안선과 진도선을 제외한 7척의 선박이 고려시대의 것이다.

2009년 인양된 마도1호선에 대한 수종분석은 현재 진행 중에 있으며

앞서 인양된 고려시대 선박 6척은 몇몇 연구자가 수종을 분석하였으며 그 결과는 표 1과 같다.

		선박명
		십이동파도선 (11후-12C초)	완도선 (12C초중반)	태안선 (12C중후반)	대부도선 (12-13C)	달리도선 (13-14C)	안좌선 (14C후반)
선체편	외판	소나무류	소나무	소나무류	소나무류	소나무	소나무류
	저판		소나무		소나무류	소나무	소나무류
	만곡종통재	소나무류 느티나무	졸참나무 굴피나무
	선수재	소나무류
	선미재						소나무류
내부 구조물	가룡 (선체의 횡강력 유지)	굴피나무속	상수리나무			상수리나무	상수리나무류
	멍에					졸참나무	소나무류
	멍에형 가룡					뽕나무속
나무못	피삭 (일종의 ‘˩’자형 외판)	굴피나무속	소나무 느티나무	상수리나무	상수리나무	뽕나무속	상수리나무류
	장삭 (나무못)	상수리나무류	상수리나무				상수리나무류

<표 1> 수중발굴 고려시대 선박의 수종분석 결과

 

 

표 1을 자세히 관찰해 보면 재미있는 결과를 도출해 낼 수 있다.

인양된 고려시대 선박의 외판과 저판은 소나무류로 만들어 졌으며

선체의 구조물에는 여러 수종이 사용되었는데 상수리나무류가 주를 이룬다는 것이다.

고려시대 선박뿐만이 아니라

신석시시대 비봉리 통나무배, 통일신라시대 안압지 배도 소나무로 만들어졌다고 발표된 바 있다.

 

 
 

 

고선박 전문가들은 소나무는 무르고 가벼우며 상대적으로 가공이 수월하고 부력이 좋아

선체의 외판과 저판을 만드는데 재료로 사용되었으며,

상수리나무류는 재질이 강하여 강도가 크고 무거워 내부 구조물을 제작하는데 사용되었다고 설명한다.

 

연구자들은 수종분석을 통해 단순히 문화재의 수종만을 밝히는 것이 아니다.

일례로 앞서 언급한 바와 같이 고선박 한척의 수종분석 결과는 선박의 건조시 부재에 따라

선택적으로 사용된 수종, 유적 주변의 식생과의 비교 정도의 자료만을 제시해 주지만,

이러한 기초 자료가 하나 둘 축적되면 특정 시대와 특정 시대를 뛰어 넘어

앞선 역사를 통털어 특정 물품을 제작하는데 선택적으로 사용된 수종과 유통 상황을 규명할 수 있는

실질적이고 매우 중요한 자료가 된다.

 

목질 문화재의 수종분석은 기록이 부족한 시대의 역사를 밝히고 만들어 가며

선조들의 지혜와 과학을 검증할 수 있는 자료도 함께 축적해 가는 매우 중요한 일인 것이다.

- 차미영, 문화재청 국립해양문화재연구소 수중발굴과 전문위원

- 2010-07-12  문화재청, 문화재칼럼

 

 

 

 

 

 

 

 

 고려시대 선박(麗時代 船舶)의 구조 변화(構造 變化)

 

 

선박의 시기구분은 배의 구조, 제작 기술 및 특성과 출토되는 유물에 대한 분석을 통해 이루어진다.

고려시대의 선체구조 및 제작기술에 대한 자료는『高麗史』등의 문헌에 기록된 선박명과

약간의 자료에 불과하다.

현재까지 이루어진 시기구분은 출토된 유물, 특히 도자기의 발달과정에 초점을 맞추어 이루어졌다.  

수중발굴된 고려시대 선박의 형식분류와 편년은 자료가 한정되어 있기 때문에

정확한 기준을 제시하기는 어렵지만 어느 정도 기준을 설정할 수 있다.

 

선박은 해상운송이 가장 중요한 기능이기 때문에 선박의 발달은 이와 관련될 것이다.

우리나라 최초의 배는 창원 비봉리선, 부산 동삼동패총의 주형토기(舟形土器)로 보아 통나무배이다.

 

삼국시대 주형토기(舟形土器)는

여전히 통나무배의 형태를 띠는 것과 구조선의 형태를 띠는 것으로 구분된다.

안압지에서 출토된 통일신라시대의 배는 특수한 용도이지만 구조선의 형태를 띠고 있다.

따라서 삼국시대는 구조선이 본격적으로 등장하는 때로 생각된다.
 

<도면 1> 수중발굴된 고려시대 선박의 중앙단면도

 

             

선박이 구조선으로 변화되는 가장 큰 요인은 규모화와 관련될 것이다.

운송수단으로서 통나무배는 한정된 기능을 수행할 수밖에 없기 때문에

조선 기술의 발달은 필연적으로 선박의 규모화를 가능하게 하는 방향이었을 것을 쉽게 짐작할 수 있다.

 

선박에서 규모화화 함께 중요한 것은

선박의 생명이라고 할 수 있는 부력과 복원력을 향상시키는 문제일 것이다.

 

결국 고려시대 선박의 발달과정에서 가장 중요한 3가지 요소는

규모화, 부력, 복원력이라고 정의할 수 있을 것이다.

 

부력과 복원력1)은 탑승자의 생명과 직결되는 문제이기 때문에

선박에서 가장 중요한 문제라고 할 수 있다. 고려시대 선박은 이미 구조선이 일반화되었기 때문에

규모화는 어느 정도 목적을 달성했다고 할 수 있다.

따라서 고려시대 선박의 기술적 발전과정은 규모화를 계속 지향하면서도

부력과 복원력을 향상시키는 방향에 있었을 것으로 생각된다.

선박에서 부력과 복원력은 선박의 단면형태와 밀접하게 관련될 것이다.

이러한 점을 고려하면 造船 기술의 발전은 선박의 규모화에 대한 시도와

그에 따른 부력과 복원력 향상이라는 요소가 상호작용하면서 이루어졌을 것이다.

 

현재까지 수중발굴을 통해 확인된 고려시대 선박이 6척에 불과하고

그나마 선박의 전체적인 형태를 알 수 있는 것은 완도선, 달리도선, 안좌선으로 3척뿐이다.

 

고려시대 선박에서 중요한 속성은 단면형태라고 생각된다.

단면형태는 선박에서 가장 중요한 부력 및 복원력과 밀접하게 관련될 것으로 생각된다.

부력과 복원력이 좋은 선박은 당연히 적재량도 늘어날 것이기 때문에 규모화와도 상관된다.

 

<표 1> 고려시대 선박의 시기 및 선박별 특징

 

 

위의 내용을 바탕으로 단면형태에 따라 다음과 같은 3가지 형식으로 구분할 수 있다.

A식: 단면형태는 제형(梯形)이다.

저판의 너비가 상대적으로 넓기 때문에 5열을 이루는 경우가 많으며

저판과 상부의 너비 비율은 1：2.0~2.5 정도이다.

底板2)과 外板3)은 만곡종통재(彎曲縱通材)4)를 사용하여 연결한다.

멍에형 가룡5)은 아직 나타나지 않았다.

십이동파도선과 완도선이 이러한 형식에 해당할 것으로 생각된다.

 

B식: 단면형태는 반원형(半圓形)이다.

저판의 너비가 좁아졌기 때문에 3열을 이루는 경우가 많으며

저판과 상부의 너비 비율은 1：3.0~3.5 정도이다.

저판과 외판 사이에 만곡종통재가 사라지고 직부형6)으로 연결된다.

멍에형 가룡이 사용된다. 대부도선과 달리도선이 이러한 형식에 속할 것으로 생각된다.

 

C식: 단면형태는 호형(弧形)이다.

저판의 너비가 좁기 때문에 3열이고 저판과 상부의 너비 비율은 1：4.0~4.5 정도이다.

저판과 외판은 직부형으로 연결된다. 멍에형 가룡이 사용된다. 안좌선이 해당한다.

 

3형식 사이의 선후관계는 우선 한선(韓船)의 발전과정에서 살펴볼 수 있다.

한선은 크게 통나무배 단계와 구조선 단계로 구분할 수 있다.

통나무배는 크기에 제한이 있기 때문에 구조선이 등장하였을 것이다.

초기의 구조선은 삼국시대의 舟形土器나 통일신라시대의 안압지선에서 보는 것처럼

편평한 바닥에 외판을 올린 구조여서 단면형태가 方形이나 梯形에 가까운 단순한 형태이다.

그러나 이러한 단면 제형의 A식은 선박을 어느 정도 규모화 시키는 것에는 성공적이었지만

구조상 부력이나 복원력에는 문제가 있었을 것으로 생각된다.

 

십이동파도선은 저판이 넓고 만곡종통재도 2단인데

저판의 길이로 보아 선박의 규모가 완도선보다 크기 때문이었을 것으로 생각된다.

B식은 바닥이 좁아들었고 단면형태가 반원형에 가까워졌기 때문에

무게중심이 넓은 면에 형성되었던 A식에 비해 부력과 복원력이 나아졌을 것이다.

그러나 선박의 규모화에 어느 정도 기여했는지는 알 수 없다.

 

A식인 완도선과 B식인 달리도선에서 저판과 상부 너비의 비율이 차이가 나는 것은

상부가 넓어졌기 때문이 아니라 저판의 너비가 좁아들었기 때문이다.

이러한 측면에서 B식의 등장은 선박의 규모화보다는

부력과 복원력의 향상에 역점을 둔 기술적 진전이었을 것으로 생각된다.  

 

C식은 바닥이 더욱 좁아들었으며 단면형태가 호형을 띠고 있어 상부 너비가 더욱 넓어졌다.

따라서 무게중심은 좀 더 좁은 지점에 형성될 것이므로 부력과 복원력은 더욱 향상되었을 것이다.

더불어 같은 크기의 선박이라 하더라고 호형 단면은 선박의 상부 너비가 넓어지게 된다.

따라서 C식은 B식보다 부력과 복원력이 향상되는 것은 물론 선적량이 늘어남으로써

규모화에도 진전을 보였을 것이다.

 

이러한 양상을 종합하면 고려시대 선박은 A식→B식→C식 순으로 발전하였을 것으로 생각된다.

 

韓船은 통나무배 단계를 Ⅰ식, 구조선 단계를 Ⅱ식으로 구분한다면

고려시대 선박은 각각 ⅡA식, ⅡB식, ⅡC식에 해당할 것이다.

 

한선은 Ⅱ식 구조선 단계로 접어들면서 규모화에는 성공적이었지만

배의 견고성이나 부력과 복원력에는 적지 않은 문제가 발생했을 것으로 생각된다.

배의 견고성은 저판과 외판이 연결되는 부분에서 집중적으로 발생했을 것이다.

 

초기의 구조선은 안압지선에서 보는 것처럼 저판과 외판이 바로 연결되었을 가능성도 있다.

기술적인 결함으로 인해 초기 구조선은 구조적인 취약성과 부력 및 복원력에

문제를 안고 있었을 가능성이 크다.

만곡종통재는 구조적인 취약성을 보완하기 위하여 등장했을 가능성이 크다.

 

따라서 ⅡA식은 향후 자료의 증가에 따라

만곡종통재가 없는 a식과 만곡종통재가 만들어진 b식으로 세분될 가능성이 있다.

 

ⅡB식은 ⅡA식 구조선의 무게중심이 저판의 넓은 면적에 형성되게 되어 발생한 부력과

복원력 문제를 해결하기 위한 기술적 진전으로 생각된다.

즉, 선박의 상부너비는 크게 차이가 없지만 저판의 너비를 축소하고 외판을 반원형으로 만듦으로서

선박의 무게중심이 좀 더 좁은 범위에 형성되는 효과를 얻게 되는 것으로 보인다.

 

ⅡC식은 저판이 좁고 단면형태가 호형으로 바뀌면서 선박의 무게중심이 더욱 안정되는 것은 물론

선박 상부 너비가 넓어지게 되어 선적량도 증가하게 된다.

즉, ⅡC식은 부력과 복원력은 물론 규모화까지 동시에 이룬 기술적인 진전으로 생각된다.

 

따라서 한선에서 고려시대 선박의 위치는 구조선으로 전환된 이후 부력과 복원력을 향상시키고

다시 규모화를 시도하는 단계라고 정리할 수 있다.

   

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1) 일반적으로 물 위에 떠 있는 선박에는

수직 아래 방향으로 작용하는 중력과 수직 위 방향으로 작용하는 부력을 받는다.

평행상태에는 이 두 힘은 크기가 같으며 같은 작용선 상에 존재하게 된다.

그러나 외부의 힘에 의해 배가 기울어졌을 경우 두 힘은 더 이상 같은 작용선 상에 존재하지 않게 되며

두 힘으로 인한 짝힘이 발생하게 된다.

선박의 무게중심이 부력의 중심점보다 아래에 있을 때,

이 짝힘은 선박을 더 이상 기울어지지 않도록 하는 복원력으로서 작용한다(NAVER 백과사전).

2) 한선에서 선체의 기반을 이루는 가장 중요한 부재로서 本板 또는 배밑이라고도 한다.

선박의 바닥면을 이루며 선체의 부재들 가운데 가장 두껍다.

3) 삼판(杉板) 또는 현판(舷板)이라고 하며, 선체의 양측면을 이루는 부재이다.

4) 만곡종통재는 선체의 저판과 외판 사이에서 두 부재를 연결해 주는 역할을 하는 ‘L'자형의 부재이다.

만곡종통재는 현재까지 십이동파도선, 완도선에서만 확인이 되었으며

13세기 이후의 선박으로 추정되는 대부도선, 달리도선, 안좌선에서는 나타나지 않는다.

5) 가룡은 선체의 외판을 가로질러 설치되어 횡강력(橫强力)을 유지시켜주는 부재이며,

멍에는 선체 외판의 가장 상층에서 횡강력 유지와 갑판을 舷外로 넓히거나

그 위에 다른 구조물을 설치하기 위해 만들어진 부재이다.

멍에형 가룡은 외판 가장 상층에 설치되진 않았지만

설치된 방식이나 형태가 멍에의 형태를 띤 가룡을 뜻한다.

6) 저판과 외판의 연결이 만곡종통재 없이 바로 연결되는 형태를 가리킨다.

- 노경정, 문화재청 국립해양문화재연구소 수중발굴과 전문위원 

- 2010-07-26, 문화재청, 문화재칼럼