1. 서 론
고산사는 대한불교조계종 제7교구본사 수덕사의 말사로, 충청남도 홍성군 결성면 북쪽, 결성면 무량리와 서부면 판교리 사이에 걸쳐있는 해발 230 m의 청룡산 동쪽 사면 중턱에 자리하고 있다. 고산사는 신라 말 도선국사(道詵國師, 827∼898)가 창건했다고 전하지만 관련 기록이 없어 명확히 알 수 없다. 경내에는 고려시대에 조성된 홍성 고산사 석조여래입상(충청남도 유형문화재)과 홍성 고산사 삼층석탑(충청남도 문화재자료)이 전하고 있는 것으로 보아 적어도 고려시대에는 현재의 자리에 사찰이 있었던 것으로 추정된다. 하지만, 고산사에 관한 가장 이른 기록은 1530년(중종 26)에 편찬된 『신증동국여지승람(新增東國輿地勝覽)』권(卷)20, 충청도 결성현 불우조(忠淸道 結城縣 佛宇條)의 “고산사는 청룡산에 있다(高山寺 在靑龍山)”와 산천조(山川條)의 “청룡산은 일명 고산이며, 현의 서북쪽 5리에 있다(靑龍山一名高山在縣西北五里)”이다. 이를 통해 조선 중기 이전부터 고산사라는 사명으로 현재까지 법맥을 이어오고 있었다는 것을 알 수 있다. 고산사에는 고려시대 유물 외에도 1626년(인조4년)에 중수한 홍성 고산사 대웅전(보물)이 있으며, 법당 내부에는 본 논문의 분석 대상인 홍성 고산사 소조아미타불좌상(충청남도 유형문화재)이 봉안되어 있다.
2023년 4월 초, 고산사가 자리한 충청남도 홍성군 서부면⋅결성면에 대형 산불이 발생하였다. 산불은 53시간 만에 진화되었지만, 그 사이 고산사 대웅전 본존인 소조아미타불좌상을 화마로부터 대피시키려고 이운을 시도하다 불상의 소조층에 심각한 균열이 발생하게 되었다. 이에 대한 대책 수립을 위해 보존과학 조사를 실시하던 중 소조불상 내부에 철조불상이 남아 있음을 발견하게 되었다. 소조불상 내부에 철조불상이 남아 있는 예는 현재까지 알려진 바 없는 최초의 사례이며 학술적으로 매우 귀중한 작례이므로 과학적인 상세 조사가 필요하였다. 국내에서 소조불상의 과학적 조사 연구는 수차례 보고된 바가 있다. 먼저 고창 선운사 소조비로자나삼불좌상 (Lee et al., 2020; Kim, 2020) 의 과학적 조사 연구와 순천 송광사 사천왕상 소조토의 원산지 해석 (Jo et al., 2010) 등의 연구가 진행된 바 있다. 또한 고토양의 소성실험을 통해 변화된 재료학적 특성을 연구 (Kim and Lee, 2012)를 하거나 고온 XRD 분석법을 이용하여 점토 벽돌의 소성온도를 추정한 연구도 있다 (Han et al. 2016).
본 논문은 필자가 2차례 조사한 자료(Research Institute of Buddhist Cultural Heritage, 2019, Research Institute of Buddhist Cultural Heritage a, 2023)를 바탕으로 하였다. 본 연구의 목적은 홍성 고산사 소조아미타불좌상의 내부 구조 및 재료에 대해 과학적으로 조사하고, 제작 방법 및 조성 시기를 추정하여 소조불상과 철조불상이 공존하는 이유의 규명하기 위함에 있다.
2. 분석 대상
홍성 고산사 소조아미타불좌상(Figure 1)은 대웅전의 본존이다. 불상 높이는 139.0 cm, 무릎 너비는 118.4 cm이다. 2019년의 『국가문화재 승격 자료 보고서』 등에 의하면 제작시기와 조각승은 정확하게 알 수 없지만 도상 및 양식적으로 볼 때 고려에서 조선으로 넘어오면서 변화되는 특징을 나타내고 있다는 점에서 조선전기에 제작된 불상으로 추정하고 있다. 지금까지 확인된 조선시대 소조불은 대략 40건 정도 내외이며, 이중 조선전기 소조불은 기록으로만 존재하는 1457년 도갑사 약사여래삼존상을 비롯하여 강진 무위사 아미타불좌상(1430년 추정), 경주 기림사 대적광전 소조비로자나삼신여래좌상(1564년 중수, 보물), 왕룡사원 소조석가⋅약사여래좌상(1579년) 등 일부 사례만 남아 있다. 대부분의 소조불상은 임진왜란 이후인 17세기에 집중되어 있으며 3 m가 넘는 대형 소조불이 다수 제작되었다. 이러한 점에서 높이 1 m가 넘는 중형의 고산사 소조아미타불좌상은 현존 사례가 적은 조선 전기 소조불상이라는 점에서 중요한 불교문화유산으로 알려져 있었다. 더욱이 2023년 현장 조사를 통해 홍성 고산사 소조아미타불좌상 내부에 철조불상이 잔존하고 있다는 것을 알게 되었으며, 이는 현재까지 알려진 바 없는 유일한 사례로 학술적 조사와 연구 가치가 높다고 판단하여 본 연구의 대상으로 삼았다.
본 연구의 과학적 조사는 외부 소조불상과 내부 철조 불상에서 각각 시편을 수습해 진행되었다. 먼저 홍성 고산사 아미타불좌상의 표면 금박층 분석을 위해 아미타불 좌상에서 파손되어 떨어진 크고 작은 편(Figure 2A)에서 금박편을 수습하였고, 단면 시료를 제작하여 금박층을 관찰하고자 하였다. 수습된 시료의 위치는 정면 옷자락 하단부분과 오른쪽 측면 골반 부분으로 추가 훼손이 일어나지 않도록, 이미 박락이 되었거나 보존처리에 활용하기 어려운 부분의 시편을 수습하였다. 내부의 철조 불상 편은 Figure 2B의 안쪽에서 수습하였으며, 소조불상이 파손될 당시 같이 떨어져 나온 것으로 추정되는 부분의 시편을 분석하였다.
3. 연구 방법
소조불상 표면의 금박층 단면 관찰 및 소조불상 안에서 수습한 금속편의 내부구조를 확인하기 위해 개금시편 및 금속편을 폴리에틸렌으로 만든 미니 주형틀에 넣고 에폭시 수지를 사용하여 고정하여 건조시켰다. 그리고 연마지 #150, 300, 600, 800, 1000, 1200, 2000의 순서로 연마 후 연마천으로 경면 연마를 하여 단면을 관찰하였다. 단면시료를 제작한 후 전계방사형 주사전자현미경(Field Emission-Scanning Electron Microscope, 이하 SEM, INSPECT F50, FEI, U. S.A. )를 이용, 탄소 코팅하고 가속전압 15 kV, 필라멘트 Schottky Field Emitter에서 얻은 이차 전자상으로 확대 이미지를 얻었다. 그리고 SEM에 부착된 에너지분산분광기(Energy Dispersive Spectroscopy, 이하 EDS, aztec, Oxford, U.K.)로 진공상태에서 WD 10 mm, 가속전압 15 kV 조건에서 측정하였다. 각 위치별로 분석을 실시하였으며 결과 값의 정확도를 높이기 위해 분석 평균값을 사용하였다.
소조불상의 바깥면과 안쪽면에서 파손되어 떨어진 소조토를 수습하여 X선 회절분석(X-ray diffraction, 이하 XRD, D8 ADVANCE, Bruker, Germany)을 실시하였다. X선 회절분석의 scan speed time은 0.3s, Cu-Kα 타겟, 0.02°step으로 실시하였다. 소조토층 부분에는 섬유가 섞여 있었는데, 첨가된 섬유 시편을 동정하기 위해 섬유분석을 실시하였다. 섬유 동정을 위해 해리한 섬유를 슬라이드글라스에 옮겨 커버글라스를 덮고 광학현미경(ECLIPS LV100N POL, Nikon, Japan)으로 섬유 특징을 확인하였다. 섬유는 특수한 시약으로 처리하면 섬유의 종류에 따라 고유한 색으로 염색되는데, 종이 섬유 식별에 이용되는 Graff “C” Stain 방법과 섬유의 형태학적 특징을 바탕으로 소조토 섬유질의 종류를 식별하였다.
소조불상 안에서 확인되는 금속의 성분분석을 위해 X선 형광분석(X-ray fluorescence spectroscopy, 이하 XRF, S1 titan 600, Bruker, Germany)을 실시하였다. 분석은 Alloy mode로 60초간 실시하였으며, 흙과 먼지 등의 영향을 최소화 하도록 붓으로 표면을 가볍게 털어내고 분석을 실시하였다.
소조 불상의 내부 상태, 구조, 철조불상의 잔존 유무와 형태 등을 확인하기 위해 방사선 촬영조사를 실시하기로 결정하고, 한국원자력안전기술원의 심사를 통과하여 7월 26∼27일에 현장에서 촬영(방사선투과검사 목적의 작업장 개설신고 심사)하였다. 촬영 조건은 Ir-192선원으로 강도 46Ci, 거리 1.4 m, 시간 120분이다.
4. 연구 결과
4.1. 소조 불상 금박층 단면 분석 결과
소조 불상 금박층 단면을 조사하기 위해 두 곳에서 시편을 수습하였다(Figure 2). 시편 1 (sample 1)은 정면 중앙의 옷자락에서 수습하였고, 시편 2 (sample 2)는 오른쪽 대퇴부의 균열부분에서 수습하였다. 시편 1은 금속 하지가 없는 부분으로 소조토 일부와 금박층이 같이 수습되었고, 시편 2는 하지가 금속인 부분으로, 금속 윗부분부터 수습하였다.
먼저, Figure 3에 시편 1의 단면 SEM 관찰 결과를 정리하였다. 그 결과, 가장 위의 금박층부터 6개의 층이 확인된다. ① 가장 상부에는 10 μm 이하의 얇은 박으로 된 금박층이 확인된다. ②, ③으로 표시한 금박 아래층은 각각 10∼20 μm 두께로 EDS 분석 결과 탄소와 산소만이 검출된 유기물 층으로, 칠층이라고 생각되었다. 2겹의 칠층 아래는 ④ 최대 20 μm 길이의 사각형 결정입자가 분산된 층으로 두께는 150∼300 μm이다. EDS 분석 결과 규소(Si), 칼슘(Ca), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al)이 검출되었으며, 사각형 결정입자에서는 칼슘(Ca)만이 높게 검출되어 이를 주성분으로 하는 석회 혹은 호분의 가능성을 검토해 볼 수 있다. 전체적으로 입자 사이즈가 비교적 균일한 것으로 보아 재료를 수비하여 사용한 하지층으로 보인다. 하지층 아래에는 ⑤ 30∼ 150 μm 두께의 층이 확인되는데, 20∼30 μm 길이의 금속박을 겹겹이 쌓아 올린 층이다. 금속박의 EDS 분석 결과 구리(Cu)와 아연(Zn) 합금의 황동으로 확인되었다. 아연은 고온에서 쉽게 휘발되는 등 숙련된 제련 기술이 필요하여, 중국에서 아연을 광물로 인지하고 아연 광물을 제련한 것을 명나라 시대(16th∼19th)로 보고 있다(Wenli et al., 2012). 따라서 조선에는 아연 제련 기술이 그 이후에 전래 되었을 것이기 때문에, 본 황동박층은 조선 후기에 조성된 층으로 보인다. 황동박층 아래에는 6∼10 μm 크기의 작은 입자가 바탕이 되고, 그 안에 약 200 μm직경의 길쭉하고 둥근 입자가 확인되는 층이 존재한다. EDS 결과, 바탕 부분은 규소(Si), 알루미늄(Al), 철(Fe), 칼륨(K) 등이 검출되었고, 큰 입자는 규소(Si)와 알루미늄(Al)만 검출되었다. 이 층은 가장 하부의 소조토층으로 보인다.
시편 2는 Figure 4에 정리한 SEM 관찰 결과 위에서부터 9개의 층이 확인되었다. ① 가장 위에는 수 μm두께의 금박층으로 확인되었다. ② 금박 아래에는 5∼45 μm 두께의 칠층이 확인되고, 그 아래에는 ③ 두께 10∼100 μm의 규소(Si), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 칼륨(K) 등이 검출되는 하지층이 확인된다. ④ 하지층 아래에는 수 μm두께의 두 번째 금박층이 확인되는데, 표면의 금박층보다 두께가 두꺼운 것이 특징이다. ⑤ 두 번째 금박층 아래에도 100∼150 μm 두께의 칠층이 확인된다. ⑥ 칠층 아래에 약 100 μm 두께의 하지층이 확인되는데, 이 층을 구성하는 입자들이 약 10 μm 정도로 균일하다. EDS 분석 결과 규소(Si), 알루미늄(Al), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 철(Fe) 등이 검출되었다. 그 아래에는 ⑦ 700∼800 μm두께의 하지층이 확인되는 데, 이 층에는 가로 × 세로 크기가 최대 15 × 25 μm인 직사각형에 가까운 입자들이 다수 확인된다. 바탕의 EDS 분석 결과 칼슘(Ca), 철(Fe), 규소(Si), 알루미늄(Al) 등이 검출되고 직사각형 입자의 EDS 분석 결과 칼슘(Ca)의 검출량이 높아 시편 1의 ③층과 같이 석회 혹은 호분을 사용했을 가능성을 검토해 볼 수 있다. 하지층 아래층은 ⑧ 가로 × 세로 크기가 500 × 200 μm 크기의 입자가 다수 확인되나, 전체적으로 하나의 층을 이루지 않고 일부 끊어져 있다. EDS 분석 결과 규소(Si)와 알루미늄(Al)이 주로 검출되었다. 이 층은 큰 입자가 섞여 있고, 입자의 크기가 고르지 않은 것으로 보아 소조토층으로 보인다. 시편 1의 소조토층과 성분, 구성 입자와 형상이 유사하여 같은 재료를 사용한 층으로 보인다. 소조토층 아래는 ⑨ 약 200∼300 μm두께의 층이 확인되는데, 이 층 안에서는 나무와 유사한 조직 또는 초본류가 다수 확인된다. SEM으로 그 형태를 관찰한 결과 유기물과 흙을 섞어 만든 것을 바른 층으로 금속과의 접착력을 높이기 위한 것으로 보인다.
4.2. 소조 불상 바닥면 조사 결과
홍성 고산사 아미타불좌상 바닥에서 본 불상 내부 사진을 Figure 5에 정리하였다. 소조아미타불좌상의 바닥면에서는 바깥면 흙과 안쪽면 흙층 사이에 적갈색 금속층이 확인된다. 금속층은 적갈색 혹은 흑색으로 부식되어 있었으며, XRF 분석 결과 (Figure 6) 철(Fe, 鐵)로 확인되었다. 철은 Figure 5과 같이 바깥 흙과 안쪽 흙 사이에서 확인되어 바깥 흙 – 철 - 안쪽 흙의 3단 구조로 되어있다. 안쪽 흙이 철을 주조할 때 사용된 주조토인지 소조불을 만들 때 바른 소조토인지는 육안으로 구분되지는 않는다. 안쪽 흙은 철과 닿은 부분은 검은색, 공기와 맞닿은 부분은 베이지색 흙이고, 일부분에 적색 흙이 확인된다. 적색 흙에는 옻나무 편 (Research Institute of Buddhist Cultural Heritage b, 2023) 이 꽂혀있었다. 소조불상의 가슴부분에는 흙과 잡석, 기와 등으로 가득 차 있었다.
4.3. 소조불상 흙 분석 결과
홍성 고산사 아미타불좌상은 철조불상 바깥면과 안쪽면에 흙을 올려 소조불상을 제작하였다. Figure 5의 바깥면 흙(Clay layer(outside))은 4.1의 시편 1의 ⑥층과 시편 2의 ⑧층이며, 철조 불상 안쪽에 부착되어 있는 흙을 안쪽면 흙(Clay layer(Inside)으로 명명하였다. 안쪽면 흙은 두 부분에서 수습하여 분석하였다. 각 흙의 XRD 분석 결과를 Figure 7에 정리하였다. 분석결과, 철조불상 안쪽면과 바깥쪽면 흙에서 석영(Quartz), 운모(Mica), 사장석(Plagioclase)이 검출되었고 안쪽면 흙 2에서는 미사장석(Microcline) 피크가 높게 검출되었다. 안쪽면 흙 1과 2는 피크 양상이 유사하나 바깥쪽면 흙과 안쪽면 흙의 스펙트럼 패턴에는 차이가 확인된다. 안쪽면 흙은 바깥쪽면 흙보다 석영의 피크가 높고, 점토질 광물인 운모 피크가 낮게 나왔으며, 사장석은 비슷한 강도로 검출되었다. 또한, 안쪽면 흙 2에서는 비교적 낮은 온도 (<400℃)에서 결정화 되는 미사장석이 남아 있는 것으로 보아 주형토의 가능성은 낮아 보인다. 주형토의 경우, 금속의 주조온도가 매우 높기 때문에 금속과 맞닿은 부분이 까맣게 금속과 밀착되어 있는 경우가 많다. 양평 용문사 금동관음보살좌상 내부 주형토의 경우가 그 예로, 불상 내부에서 까만색 주형토가 확인되었고, XRD 분석 결과 석영(quartz)이 매우 높게 검출되었다(Research Institute of Buddhist Cultural Heritage, 2022). 반면, 점토 광물 소성 온도에 따른 결정 구조 변화 실험 연구에서 900∼1200℃에서 소성 시 운모가 소멸하고, 사장석이 나타난다는 연구가 보고되고 있다(Han et al., 2016). 위 내용을 종합해 보면, 철조불상 내부흙은 양평 용문사 금동관음보살좌상의 주형토 만큼 까만색이지 않았고 XRD 분석 결과 운모의 피크가 줄었지만, 고온에서 생성되는 뮬라이트(Mullite)는 확인되지 않았다(Kim and Lee, 2012). 사장석(plagioclase), 적철석(Hematite), 각섬석(amphibole), 보통 휘석(Augite), 투휘석(Diopside), 녹니석(Clinochlore)과의 비교도 실시하였으나 일치하는 피크가 없었다.
홍성 고산사 소조아미타불좌상 바깥면 흙에는 유기질 섬유가 확인되었는데, 본 섬유에 대해 Graff “C” Stain 방법으로 염색 후 현미경으로 관찰하였다(Figure 8). 그 결과, 섬유는 적갈색으로 나타났으며, 섬유 끝은 폭이 좁아지며 뾰족하고, 섬유 주위를 둘러싸는 투명막(Transparent membrane)이 존재하였다. 또한, 섬유에 마디(cross-marking)가 관찰되고 섬유의 폭은 약 5∼30 μm이며 길이는 1 mm가 넘는 것도 있었다. 위 관찰 결과로 미루어 인피섬유(bast fiber)인 닥나무(Broussonetia kazinoki)를 사용한 것으로 확인되었다.
4.4. X선 촬영 결과
최근까지 홍성 고산사 소조아미타불좌상은 석조대좌와 불상이 밀착되어 있어 내부구조 조사가 어려워 어떠한 제작기법으로 조성하였는지 파악되지 못하였는데, 이번 조사에서 소조불상 내부에 철조불상이 남아 있을 것으로 추측되어 방사선 촬영 조사를 진행하였다. 홍성 고산사 소조아미타불좌상의 방사선 촬영은 불상의 무거운 중량과 소조층 균열의 위험이 있어, 외부로의 이동이 불가능하여 법당 전체를 차폐하고 현 위치에서 진행하였다. 법당은 매우 협소하여 정면 촬영만 가능하였고, 측면 촬영은 실시하지 못하였다.
방사선 촬영 조사 결과 (Figure 9) 고산사 소조아미타불 좌상 내부에는 불두와 양쪽 팔 일부를 비롯한 상반신과 하반신이 형태를 유자하고 있어, 거의 완형에 가까운 철조불상이 남아 있는 것이 확인되었다. 따라서 현재의 고산사 소조아미타불좌상은 철조불상 위에 흙을 붙여 소조불을 만든 것을 알 수 있었다.
X선 정면 사진을 통해 살펴 본 철조불상 상태는 다음과 같다. 불두에 높이가 낮은 나발의 형태가 확인되며, 육계 좌측 윗부분이 부분 손실되었다. 정면 사진에는 불상의 눈⋅코⋅입의 형태가 투사되지 않아 상호부분이 온전한지는 확인할 수 없고, 양쪽 귀는 귓불까지 명확하게 남아 있는 것을 알 수 있다. 몸통은 오른쪽 측면이 부분 손실되었으며, 복부 가운데 부분과 왼쪽 아랫부분이 파손 유실되었다. 왼팔은 상박 중간부분에서 겨드랑이까지 사선으로 균열이 발생하여 틈이 벌어져 있고, 왼쪽 옆구리 옷주름 부분에도 균열이 확인된다. 오른팔은 앞쪽으로 구부린 부분이 겹쳐 투과되었기 때문에 상태 판별이 어렵지만, 팔의 오금 부분에 균열이 발생한 것으로 보인다. 하반신은 아랫부분이 불단에 가려 상부만 촬영되었는데, 오른쪽 발끝과 맞닿은 왼쪽 허벅지 일부에 손상이 발생한 것으로 관찰된다.
X선 정면 사진을 통해 살펴 본 철조불상의 형태는 머리와 육계의 경계가 뚜렷하지 않으며, 긴 상체와 급격히 가늘어진 허리, 그리고, 하남 하사창동 철조석가여래좌상이나 양평 사나사 철조여래좌상과 같이 오른팔과 겨드랑이 사이 간격이 많이 떨어져 있다. 고산사 철조불상의 착의 형식은 왼쪽 어깨부분에만 옷주름이 확인되는 것으로 보아 편단우견 양식임을 알 수 있다. 양팔은 신라 하대에 조성된 남원 실상사 철조여래좌상, 동해 삼화사 철조노사나불좌상과 같이 왼팔은 아래로 하여 왼무릎 위에 올리고, 오른팔은 위로 45°를 꺾어 앞을 향하였으며, 오른발을 위로하여 결가부좌하였다.
양손은 육안관찰에서 나무로 제작한 것으로 관찰되었으며, 이번 X선촬영 사진에서도 완전히 투과되어 금속이 아닌 것이 확인되어 육안관찰의 결과를 뒷받침하였다. 우리나라의 철조불상은 신라 하대부터 고려와 조선 초기에 제작된 약 50여구가 현재 전하고 있으며, 이 중 약 절반 정도의 철조불상의 양손이 완형 또는 남아 있는데 모두 철로 만든 것이 확인되기 때문에 목제의 양손은 철조불상 제작 당시의 것이 아니라고 판단하였다. X선 사진에 나타나 있는 육계에서 불두를 가로지르고 있는 흰색의 선과 상반신에 Ｈ자 형태의 흰색 선은 촬영 시에 발생한 현상으로 추측되지만 원인이 무엇인지는 명확하지 않다.
4.5. 내부 철조 불상 금속조직 관찰 결과
철조불상에서 탈락된 금속편 단면을 SEM으로 관찰한 결과를 Figure 10에 정리하였다. Figure 10-(A)의 상단이 불상 겉 부분이고, 하단이 불상 안쪽 부분이다. 시편의 SEM 이미지에서 밝은 회색 부분이 부식되지 않은 부분이고 짙은 회색부분이 부식된 부분이다. 부식되지 않은 조직에는 두 개의 조직양상(Figure 10-(B))이 확인되는데, 하나는 표면에 가까운 ①층에서 확인되는 다각형의 결정 조직과, 두 번째에는 ②층에서 확인되는 세로선과 주변의 작고 가는 선 형태로 관찰되는 조직이 확인된다. 철(Fe)과 탄소(C)의 합금으로 제작된 불상은 금속 조직 관찰 결과 탄소의 함량이 1.7∼4.3mass%인 Fe와 C의 합금으로 보인다. ①층에서 확인되는 조직은 세멘타이트(Fe3C)이고, ②층 조직은 펄라이트(αFe+ Fe3C)로 보인다. ②층에서 확인되는 조직은 백주철(white cast iron, Fe-4.35mass%C)에서 확인되는 조직이다. 고온에서 액체 상태로 있던 철이 냉각되면서 1,147℃가 되면 공정(共晶, eutectic reaction)반응을 하여 세멘타이트(Fe3C)와 γFe가 생성된다. 1,147℃도와 727℃사이에서는 γFe에서 세멘타이트(Fe3C)가 석출되어 가지처럼 자란다. 727℃보다 낮은 온도에서는 γFe이 αFe와 세멘타이트로 공석(共析, eutectoid reaction)반응을 하여 펄라이트(pearlite)를 생성한다. Figure 10-(C)의 ①층 확대 이미지를 보면 부식된 산화철 층 안에 밝은 회색의 세멘타이트 층이 확인되는데, 세멘타이트 층은 아직 부식이 진행되지 않은 것으로 보인다. 세멘타이트는 금속간화합물로 비교적 부식에 강하여, 금속간화합물로 이루어진 금속조직에서는 결정 입계를 따라 부식이 진행된다(The Japan Institute of Metals and Materials, 2004). 결정 입계를 따라 발생한 철의 부식물은 부피가 늘어나 균열을 발생시키는데, Figure 10-(C)에 화살표로 표시한 부분의 경계가 일치하는 것으로 보아, 원래는 하나의 세멘타이트 결정이 었던 것을 알 수 있다.
Figure 10-(D)는 ②층의 확대 SEM이미지로, ②층에 흰색 화살표로 표시한 펄라이트 부분은 중앙의 세멘타이트(Fe3C) 결정이 먼저 생기고, 그 다음 흰색 화살표 방향으로 성장한 것으로 보인다. 노란색 점선 부분은 펄라이트 매트릭스의 αFe 입자 경계로, 금속간화합물인 세멘타이트보다 αFe이 우선적으로 부식되고 부피가 커지기 때문에, 금속에 균열이 발생하고, 발생된 균열로 산소가 유입되어 αFe의 부식이 반복되었던 것으로 보인다. ②층의 전체적으로 보이는 백주철은 주조철에서 보이는 조직으로 소조불 안에서 확인되는 철조 불상은 주조로 제작된 것으로 확인되었다.
5. 고 찰
일반적으로 알려진 소조불상의 제작기법은 내부에 심목을 세우고, 그 위에 소조토를 층층이 올려 형태를 만든다. 특히 소조불상은 크기와 형태에 따라 제작에 사용된 소조토의 두께나 내부 심목의 구조는 다양하지만, 기본적으로 심목은 나무로 제작한다. 나무 심목 외에 소조토가 부착되기 쉽도록 심목 위에 새끼줄을 감아 사용되며, 소조토에 사용되는 재료로는 황토와 모래가 있고, 짚(藁), 겨(糠), 닥섬유 등을 혼합하여 사용한다. 홍성 아미타소조 불상 제작에 사용된 흙의 경우, 현미경 관찰 결과 닥섬유를 혼합하였음을 알 수 있고, 홍성 고산사 아미타불좌상 이외에도 고창 선운사 소조비로자나삼불좌상(Lee et al., 2020), 순천 송광사 사천왕사 소조토(Jo et al., 2010)에서도 소조토 내부에서 닥섬유가 확인되어, 이 시대에는 소조토에 닥섬유를 넣어 제작하는 것이 일반적이었던 것으로 보인다.
소조불상은 조형재료의 특성상 수축으로 인한 변형과 균열이 필연적으로 발생하게 되므로 파손이 쉽다는 약점 있어 시대가 올라가는 유물은 현존 사례가 적다. 알려진 바와 같이(Ryoske Natori, 1957, Tokyo Graduate School of the Arts, 2000) 한국과 중국, 일본 등에서 환조(丸彫)나 고부조(高浮彫)로 제작된 소조불상의 경우에는 목조로 심목을 제작하였고, 부조로 제작된 소조불상 중에는 나무 외에 돌을 심으로 사용하는 경우가 있다. 중국 깐수성(甘肅省) 텐수이시(天水市) 동남쪽 약 45 km 지점에 있는 마이지산석굴(麥積山石窟)에 13호와 98호 삼존대불입상과 같이 절벽의 암석에 조각하여 그 위에 진흙을 바르는 기법으로 제작한 석태니조(石胎泥塑), 또는 석태소상(石胎塑像)으로 불리는 소조불상을 예로 들 수 있다. 이와 같이 외부에 노출되어 있는 대형의 마애불상을 제외한 대부분의 소조불상 제작에는 심목을 나무로 만들었고, 그 이유는 비교적 재료 조달이 용이하고 형태 가공이 쉽기 때문이다. 또 다른 관점에서 생각해보면 흙으로 불상을 제작하면서 표면에서는 보이지 않는 심목을 부식이 쉽고 제작이 어려운 철이나 청동 등과 같은 고가의 금속을 사용하지는 않았을 것으로 충분히 유추해 볼 수 있었다. 이로 미루어 홍성 고산사 소조아미타불좌상 내부의 철조불상은 소조불상 제작 당시에 만들어진 내부의 심으로 보기는 어렵다고 판단하였으며, 고산사에 전래되어오던 철조불상이 어떠한 이유로 인해 몸통과 팔 등 일부가 손상되어 그대로 봉안하기 어려워지자, 철조불상의 표면에 흙을 붙여 소조불상으로 변형시켜 봉안한 것으로 유추해 볼 수 있었다. 또한 철조불상 내부에 남아 있는 흙은 주형토를 염두에 두고 분석을 해 보았으나, 흙에서 미사장석이 검출되어 400도를 넘지 않는 온도로 굽거나, 열을 가하지 않고 건조시켜 제작한 것으로 보여 주형토일 가능성은 배제되었다. 따라서 내부에 흙은 소조불상으로 변형하여 조성할 당시에 구멍이 나 있는 철조불상의 몸통과 팔 등에 흙을 채워 빈 공간을 메우는 용도로 사용되었던 것으로 추측되었다. 이상에서 살펴본 바와 같이 외부의 소조불상과 내부의 철조불상은 각각 다른 시기에 제작된 것으로 판단된다. 손상된 철조불상을 활용하여 소조불상으로 탈바꿈한 시점은 소조불상 제작 시기로 판단되고 소조불상 제작시기는 조선 전기로 알려져 있다(Research Institute of Buddhist Cultural Heritage, 2019).
고산사 소조아미타불좌상 내부 철조불상은 X-ray 정면 촬영 결과만으로는 상호와 옷주름 등을 확인할 수 없었기 때문에 명확한 판단이 어려워 조성시기 추정은 조심스럽지만, 머리와 육계의 경계가 뚜렷하지 않은 점, 긴 상체와 가는 허리, 오른팔과 겨드랑이 사이 간격이 넓은 점, 왼팔과 오른팔의 형태로 미루어 9∼10세기에 제작된 철조불상의 양식과 유사성이 많아 늦어도 고려 초기에는 주조된 불상으로 추정해 볼 수 있다. 특히, 내부의 철조불상 조성 시기는 구전으로 내려오고 있는 고산사의 창건 시기를 뒷받침하는 중요한 자료가 될 수 있다고 판단된다.
6. 결 론
홍성 고산사 소조아미타불좌상의 내부구조를 분석한 결과는 다음과 같다.
① 소조불상의 표면 금박층 분석 결과, 소조불에서 수습한 금박 시편 1은 소조토 층을 포함한 6개의 층이, 철조불상에서 수습한 금박 시편 2에서는 소조토 층을 포함한 9개의 층이 확인되었다. 금박층의 구성을 비교하면 시편 1의 황동박층이 시편 2에서 는 확인되지 않고, 시편 2의 두번째 금박층이 시편 1에서는 확인되지 않는 것으로 보아 최소한 2번 이상의 수리를 거친 것으로 보인다.
② 불상의 안쪽면 흙과 바깥쪽면 흙에서는 석영(Quartz), 운모(Mica), 사장석(Plagioclase)이 검출되었고 안쪽면 흙 일부에서는 400℃이하의 온도에서 생성되는 미사장석(Microcline)이 검출되어 주형토의 가능성은 낮은 것으로 보인다.
③ 소조불상에 사용된 소조토 내부에서 확인된 유기질 섬유의 현미경 관찰 결과, 닥섬유로 확인되었다.
④ 고산사 소조아미타불좌상의 육안관찰 및 X선 촬영 결과, 바닥면에서 철조불상이 확인되었다. 내부의 철조불상 일부(몸통과 왼팔 상박 등)에 균열과 부분손실이 발생하였고, 불두와 어깨, 하반신은 원형을 유지하고 있는 것으로 판단되었다.
⑤ 철조불상의 금속조직 관찰 결과 철(Fe)과 탄소(C)의 합금으로 탄소의 함량이 1.7∼4.3mass%인 Fe와 C의 합금으로 보인다. 철조불상 바깥층에서 확인되는 조직은 세멘타이트(Fe3C)가, 철조불상 안쪽에서 확인되는 조직은 펄라이트(αFe+ Fe3C)로, 주조 철에서 확인되는 백주철(white cast iron, Fe-4.35mass%C)이 확인되었다.
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