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학술조사 연구

미륵사지 석탑 보수정비사업 홍보브로슈어 PDF 다운로드


미륵사지 석탑은 1998년 안전진단 결과 구조적안전이 우려되어 1999년 해체보수정비가 결정되었다. 이후 전라북도와 국립문화재연구소는 대행사업 협약을 체결하고 2001년 10월부터 연구소에서 석탑의 해체조사 및 보수정비를 추진하고 있다.

현재 미륵사지 석탑은 해체가 완료되어 기초부만 남아있는 상태이다. 석탑의 해체는 6층부터 순차적으로 진행되었으며 보강된 콘크리트와 석축까지 모두 해체되었다. 해체 전 석탑에 대해서는 구체적인 문헌기록이나 자료를 찾기 어려웠으나 해체 및 발굴 조사 과정에서 상세한 자료가 축적되기 시작하였고 건축, 보존과학, 고고학, 미술사 등 다양한 분야에 걸쳐 연구가 진행되었다.

그동안의 조사 및 연구 내용은 심포지엄, 공개설명회 등을 통해 관련 전문가 및 일반인에게 공개하고 있으며 해체조사보고서 발간 등 기록보존을 지속적으로 진행하고 있다.

고유제 (해체시연) 사진 고유제 (해체시연) 심초석 해체 사진 심초석 해체


학술조사연구



붕괴원인조사연구

석탑의 붕괴원인을 규명하기 위해 문헌기록 및 현황을 면밀히 검토하여 지진, 벼락, 지반구조의 취약, 석재의 내구성 저하 등을 석탑의 붕괴원인으로 가정하였다. 이를 토대로 축조방식조사, 재료시험, 수치해석 및 시뮬레이션을 실시하여 붕괴원인을 규명하고자 하였으나 명확한 결론을 도출하기는 어려웠다.

한편, 발굴조사에서 확인된 바에 의하면 초반석들이 심하게 파손되거나 풍화된 것들이 많고 부재두께도 각각 달라 불규칙한 모습이었는데, 정확한 선·후 관계는 알 수 없으나 초반석의 내구성 저하나 불규칙한 형태가 석탑의 붕괴에 영향을 미쳤을 가능성도 있다.

붕괴원인 시뮬레이션 사진 붕괴원인 시뮬레이션

구조안정성평가연구

석탑의 지반내력 및 허용 침하량 산출을 통한 지반의 안정성, 석탑 내의 하중경로 및 부재 작용 응력, 복원안별 안정성 등을 검토하였다. 연구결과 6층까지 축조 시 지반상태는 안전하며 복원안별 석탑의 안정성을 저해시키는 요소는 없는 것으로 판단되었다.

석탑은 외부부재와 적심이 분리된 구조로써 외부부재 자중(自重)의 약 30% 정도가 내부 적심으로 전달되며 구조적 안정성을 증가시키기 위해서는 옥개석 등의 뒷뿌리가 적심에 확장되도록 하고 탑신받침석 등 수평재는 편심에 의한 응력의 집중을 완화하도록 견실한 부재의 설치가 요구되었다. 또한, 기존 석탑부재의 강도는 작용응력에 대해 역학적인 강도는 안전하나 부재별 안전도를 검토하여 사용하도록 제안되었다.

상부하중 전달 경로 분석 사진 상부하중 전달 경로 분석

3차원 데이터를 활용한 정밀모형 제작 및 실시설계

미륵사지 석탑은 2002년부터 해체 전·후 개별 부재 및 전체 형상에 대한 레이저 스캐닝이 실시되었으며 2010년까지 석탑에 대한 3차원 데이터 구축이 완료되었다. 이러한 3차원 데이터는 컴퓨터 시뮬레이션 및 자동화 공정을 통해 정밀모형 제작에 적용되었으며 향후 보수정비설계 및 시공방법을 검토하는데 중요한 자료로 활용된다.


3차원 시뮬레이션 - 1층 가상 조립의 예

3차원 데이터를 활용한 모형 제작 사진 3차원 데이터를 활용한 모형 제작
미륵사지 석탑 복원안(남동측) 사진 미륵사지 석탑 복원안(남동측)
미륵사지 석탑 복원안(동북측) 사진 미륵사지 석탑 복원안(동북측)


기초토층 보강방안 연구

지금까지의 학술연구와 시험결과 등을 검토하여 백제시대 창건 기초는 석탑을 6층가지 복원하여도 안전한 것으로 판단되었다. 그러나 조사과정에서 불가피하게 변형된 기단내부의 토층은 보강이 필요하며 장기적으로 구조적 안전을 장담하기 어렵기 때문에 이에 대한 연구가 실시되었다.

연구결과 개선된 판축다짐 보강방안은 설계하중 요구치지지력의 약 2배를 상회하는 것으로 확인되었다. 또한 함수율 변화가 허용지지력에 미치는 영향을 검토한 결과 판축다짐 이후 여름철 우기에도 안정성에는 큰 문제가 없는 것으로 판단된다. 한편, 무기질재료를 보강하여 시공할 경우에는 구조적으로 안전하지만 실제 문화재수리에 적용한 사례가 없어 신중한 검토가 필요하다는 결과가 도출되었다.

판축다짐 보강 사진 판축다짐 보강
무기질재료 보강 사진 무기질재료 보강

미륵사지 축기부 토양 성분 분석 및 조사연구

석탑의 기초는 기단 바깥으로 성토층을 조성하여 되파기한 후 흙과 잡석을 사용하여 견고하게 다진 것으로 확인되었다. 이러한 판축층은 여러 켜로 층층이 다져올라간 모습이며 구조적으로도 상당히 안정적인 것으로 판단된다.

토층을 구성하고 있는 토양의 물리적·광물학적 특성 분석과 입도 분석 및 토양의 유기물 함량 분석, 산지추정 및 제작기법 등을 규명하고자 하였다. 결과적으로 석탑 축기부의 토양은 대체로 양토와 사양토로 구성되었으며 석회나 점토를 사용하거나 특별한 정선 과정을 거치지는 않은 것으로 조사되었다.


신석재 공급지 암석학적 조사연구

석탑을 복원하기 위해서는 신석재의 보충이 필요하며 공급 대상 석재는 석탑 원암과 재료학적으로 동일해야 한다. 조사결과 미륵사지 석탑의 석재 산지는 사지 북편에 있는 미륵산이지만 제반여건상 원석 확보에 많은 어려움이 있다. 따라서 현재 채석이 가능한 익산지역을 중심으로 암석학적 동질성 해석 및 물성연구를 통해 석탑 원암과 가장 유사한 지역을 선정하게 되었다.

암석학적으로 석탑 원암과 가장 유사한 거동특성을 보인 지역은 낭산과 황등의 채석장이었으며, 물성평가에서는 황등 채석장의 암석이 가장 안정적인 것으로 확인되었다.

석탑 기초 토양의 구분 모식도 사진 석탑 기초 토양의 구분 모식도
  • 정보제공부서 : 건축문화재연구실
  • 담당자 : 김현용
  • 문의 : 063-836-7933
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