백제 무령왕릉 벽돌의 고고과학적 특성과 태토 산지 해석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The royal tomb of King Muryeong is the representative brick chamber tomb constructed during Ungjin period of Baekje and it is the only tomb in which it was identified who was buried among tombs of Tree Kingdoms. This tomb has been known that it was influenced by Liang Dynasty in the architectural features and building materials but there is no reference to brickmaking and construction process. But Jeongdongri, Buyeo was presumed to be the producing area of those bricks because the similarities of shapes and patterns were identified to bricks at the Jeongdongri kiln site, which hereby requires the scientific evidence for provenance and production methods of brick.
Accordingly, this study examined the production techniques and provenance interpretation of bricks from the royal tomb of King Muryeong with comparision of bricks and soils from neighbouring Songsanri tomb complex and Jeongdongri kiln sites through the physical, mineralogical and geochemical analysis of brick and soil samples. Also, age determination using luminescence method and weathering of bricks were performed.
As a result, most of the bricks from the royal tomb of King Muryeong has the magnetic susceptibility below 1(×10-3 SI unit) and they turned out to be mainly composed of quartz, plagioclase, alkali feldspar and same properties were identified from bricks of Songsanri and Jeongdongri. In terms of bricks from the royal tomb of King Muryeong, Songsanri and Jeongdongri, they have been going through geochemically same evolutionary processes because they have the same aspects of changes in major elements, trace elements and rare earth elements and it is judged that soil from Jeongdongri was used for brickmaking of the royal tomb of King Muryeong. But according to excavation sites of bricks, changes of elements such as SiO2, P2O5, MgO, Cu, Cr, V and Zn were observed due to the different refinement of brickmaking. Other bricks from Songsanri tomb complex featured heterogeneous structures while bricks from the royal tomb of King Muryeong, Songsanri tomb No.6 and Jeongdongri, have the homogeneous composition and structure of clay without macrocrystalline quartz and feldspar which exist in soil. Soils of Jeongdongri has enrichment of iron oxide, organic matter, P and S due to the cultivated layer in flood plain near Geum river. Considering mineralogical and geochemical characteristics, it is presumed that the clay layer(JD-1, 2) was used for brickmaking of the royal tomb of King Muryeong and the enriched iron oxide which is frequently found in bricks can provide the additional evidence to trace the provenance.
It turned out that rectangular bricks from the royal tomb of King Muryeong, Songsanri tomb No.6 and Jeongdongri kiln site have the size of type Ⅰ(about 30×15㎝) with the same composition. Meanwhile, other bricks from Songsanri tomb complex are type Ⅱa (about 38×20㎝) with different sizes and compositions from type Ⅰ, therefore, it was identified that bricks of the same size have chemically equal compositions. Also, there is a possibility that some bricks from Songsanri tomb complex were produced with type Ⅰ and used for the construction of Songsanri tomb complex because they showed the same size and composition to type Ⅰ. It is judged that the cast of separate type made of wood was used and through the observation of X-ray radiography, it is identified first, clay was filled in the pattern of the cast and pressure was put on it. Next, other parts were filled with clay. From the trace of wood grain left on the brick with inscription, 「Geupsa」, it was identified that there was same cast between bricks of the royal tomb of King Muryeong, Songsanri tomb No.6 and Songsanri tomb complex.
Firing temperatures of brick samples were determined on grounds of changes in mineral composition, thermal analysis, microstructure, color and water absorption on the basis of firing experiments of clay pastes. It is interpreted that two bricks excavated from the royal tomb of King Muryeong and Songsanri tomb complex are unfired raw bricks. Most of the bricks were produced through reduction firing atmosphere and bricks from the royal tomb of King Muryeong were fired at a temperature of 1,000~1,200℃ and other bricks from Songsanri tomb complex were fired at a temperature of 900~1,000℃. Natural glaze formed by wood ashes was found on some of high-fired bricks and the flow texture by the movement of elements such as Fe and Al and changes in oxidation states was created during firing.
The measurement of ultrasonic velocity showed that bricks from the royal tomb of King Muryeong and Songsanri tomb No.6 have high ultrasonic velocity of 3,000~5,000㎧ and it is judged that they are durable bricks with compact texture and strength according to the standard durability of clay bricks. From the age determination using luminescence method, brick from Jeongdongri kiln site dated back to AD 510±90, bricks from the royal tomb of King Muryeong to AD 520±90 and bricks from Songsanri tomb complex to AD 600±80. It turned out bricks from Songsanri tomb complex were produced the latest but they were produced at the same period with one another because they fell to the period range within error bound and therefore it corresponds to the archaeological period range.
Consequently, bricks from the royal tomb of King Muryeong and Songsanri tomb complex were produced with soil from Jeongdongri but in the case of bricks from the royal tomb of King Muryeong were made of fine-grained clay by removing macrocrystalline larger than 0.5㎜ and fired in the cast of typeⅠ at a temperature of 1,000~1,200℃. But it is also judged that the bricks from Songsanri tomb complex were made of more coarse-grained clay and fired in the cast of typeⅡb at the lower firing temperature in the later times than those from the royal tomb of King Muryeong.

국문 초록 (Abstract)

무령왕릉은 백제 웅진기에 축조된 대표적인 벽돌무덤으로서 피장자가 확인된 유일한 삼국시대 무덤이다. 무령왕릉은 중국 양나라의 영향을 받아 축조되었다고 알려져 있지만 벽돌 생산이나 무덤 축조과정에 대한 문헌이 남아 있지 않다. 그러나 부여 정동리 가마터에서 수습된 벽돌의 형태와 문양이 무령왕릉 벽돌과 유사하여 정동리가 벽돌의 생산지로 추정되어 왔으나 이에 대한 과학적 검증이 필요하다. 따라서 이 연구에서는 무령왕릉 벽돌의 물리적, 광물학적 및 지구화학적 분석을 수행하였고 송산리 고분군 및 정동리에서 출토된 벽돌과 비교하였다. 또한 벽돌의 절대연대를 측정하고 물리화학적 풍화 상태를 조사하였다. 이를 통해 무령왕릉 벽돌의 제작기법과 태토 산지를 규명하고 송산리 고분군 벽돌의 생산과 수급 관계를 해석하고자 하였다.
그 결과, 무령왕릉 벽돌은 대부분 1(×10-3 SI unit)이하의 전암대자율과 석영, 장석, 사장석, 알칼리 장석 등의 광물로 구성되어 있으며 송산리 및 정동리 벽돌도 동일한 특성을 나타낸다. 벽돌은 정동리 토양과 주성분 원소, 미량 원소, 희토류 원소의 동일한 함량과 변화패턴을 보이므로 동일한 지구화학적 진화과정을 거친 것으로 추정되며, 무령왕릉 벽돌의 생산을 위해 부여 정동리 토양을 사용한 것으로 판단된다. 그러나 각 고분을 구성하는 벽돌에 따라 태토의 수비과정이 달라져 SiO2, P2O5, MgO, Cu, Cr, V, Zn 원소의 변화가 관찰되었다. 무령왕릉, 송산리 6호분, 부여 정동리 벽돌은 토양에 존재하는 거정질 석영과 장석 등을 일정하게 제거하여 균일한 태토의 조성과 조직을 유지한 반면, 다른 송산리 고분군 벽돌은 불균질한 조성과 조직 특성을 나타냈다.
정동리 토양은 금강 범람원의 침수 토양으로 산화철의 농집현상이 나타났고 백제시대 경작층을 포함하므로 유기물, P, S의 농집현상이 관찰되었다. 광물학적 및 지구화학적 특성을 고려할 때, 무령왕릉 벽돌은 이 토양 하부 점토층(JD-1, 2)을 태토로 사용하였을 것으로 판단되며 농집된 산화철 덩어리가 벽돌에서도 관찰되므로 산지추정의 부가적인 근거가 된다.
무령왕릉, 송산리 6호분, 정동리 가마터의 장방형 벽돌은 Ⅰ형(약 30×15㎝)의 크기와 동일한 화학조성을 나타내지만, 다른 송산리 고분군 벽돌은 Ⅱb형 (약 38×20㎝)으로 Ⅰ형과는 크기와 화학조성이 다르게 나타나 동일한 크기의 벽돌들이 동일한 화학조성을 가지는 것으로 확인되었다. 그러나 일부 송산리 고분군 벽돌이 무령왕릉 벽돌과 동일한 크기 및 화학조성을 나타내므로 이와 함께 제작되었지만 후에 다른 송산리 고분 축조에 사용되었을 가능성이 높다.
벽돌의 성형틀은 나무 재질의 분리형 성형틀을 사용하였을 것으로 판단되며 투과 X-선 관찰 결과, 성형틀의 문양부분에 먼저 점토를 넣고 압력을 가한 후 다른 부위에 점토를 채워 제작한 것을 확인하였다. 또한 「急使」명 벽돌에 남아있는 나무결 흔적으로 무령왕릉, 송산리 6호분, 송산리 고분군 벽돌 간의 동범관계를 확인하였다.
벽돌의 소성온도는 광물의 상전이를 비롯하여 열분석, 미세구조, 색과 흡수율 변화를 근거로 결정하였다. 무령왕릉과 송산리 고분군에서 출토된 폐쇄용 벽돌 2점은 소성하지 않은 날벽돌로 해석되었다. 대부분의 벽돌은 환원소성되었고 무령왕릉, 6호분, 정동리 수습 벽돌은 1,000~1,200℃에서, 그 외 송산리 고분군 벽돌은 900~1,000℃에서 소성된 것으로 판단된다. 고온소성된 일부 벽돌에서는 나무 재에 의한 자연유약이 확인되었고 소성과정에서 Fe과 Al 등 원소의 이동 및 산화상태의 변화로 유상조직이 생성되었다.
초음파 속도 측정 결과, 무령왕릉과 6호분 출토 벽돌은 3,000~5,000㎧의 비교적 높은 초음파 속도를 나타냈고, 점토벽돌의 내구성 판단기준으로 볼 때, 무령왕릉 벽돌은 치밀한 조직과 강도를 가진 내구적 벽돌로 판단된다.
벽돌의 절대연대 측정 결과, 정동리 가마터 벽돌은 AD 510±90년, 무령왕릉 벽돌은 AD 520±90년, 송산리 고분군 벽돌은 AD 600±80년으로 산출되었다. 송산리 고분군 벽돌이 다소 늦은 시기에 제작된 것으로 나타났지만 오차범위 내에서 근접한 연대값이므로 동일시기에 조업한 것으로 볼 수 있으며, 고고학적 연대범위와도 일치하는 결과이다.
종합하면, 무령왕릉과 송산리 고분군 벽돌은 정동리 토양을 사용하여 제작되었지만 무령왕릉 벽돌은 거정질 입자를 제거한 정선된 태토와 Ⅰ형(약 30×15㎝)의 성형틀을 사용하여 1,000~1,200℃에서 소성되었다. 반면 송산리 고분군 벽돌은 비교적 거친 태토와 Ⅱb형(약 38×20㎝)의 성형틀로 비교적 낮은 소성온도에서 무령왕릉 벽돌보다 늦은 시기에 제작된 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅰ-1. 연구배경 및 목적 1
• Ⅰ-2. 연구방법 4
• Ⅱ. 연구현황 7
• Ⅱ-1. 벽돌 용어 검토 7
• Ⅱ-2. 무령왕릉 벽돌의 연구현황 10
• Ⅱ-2-1. 무령왕릉의 발굴과 축조기술 10
• Ⅱ-2-2. 벽돌의 문양과 형태 16
• Ⅱ-3. 벽돌의 물성 연구현황 24
• Ⅱ-4. 벽돌의 제작방법 27
• Ⅱ-4-1. 고대 및 중세의 벽돌 27
• Ⅱ-4-2. 근대의 벽돌 32
• Ⅱ-4-3. 중국의 벽돌 35
• Ⅲ. 연구지역 및 시료 42
• Ⅲ-1. 지질분포 42
• Ⅲ-1-1. 송산리 42
• Ⅲ-1-2. 정동리 45
• Ⅲ-2. 시료의 선택 48
• Ⅲ-2-1. 벽돌 시료 48
• Ⅲ-2-2. 토양 및 토층 58
• Ⅳ. 벽돌의 재료적 특성 60
• Ⅳ-1. 물리적 특성 60
• Ⅳ-1-1. 크기 60
• Ⅳ-1-2. 전암대자율 66
• Ⅳ-1-3. 비중 및 흡수율 72
• Ⅳ-1-4. 산출상태 75
• Ⅳ-2. 광물학적 특성 79
• Ⅳ-2-1. X-선 회절분석 79
• Ⅳ-2-2. 열분석 87
• Ⅳ-3. 미세조직 특성 92
• Ⅳ-3-1. 편광현미경 관찰 92
• Ⅳ-3-2. 주사전자현미경 관찰 101
• Ⅳ-3-3. 표면 분석 109
• Ⅳ-3-4. 유상조직 분석 114
• Ⅳ-4. 지구화학적 특성 118
• Ⅳ-4-1. 주성분 원소 118
• Ⅳ-4-2. 미량 원소 119
• Ⅳ-5. 벽돌의 연대측정 128
• Ⅳ-5-1. 개요 128
• Ⅳ-5-2. 측정 결과 131
• Ⅳ-5-3. 벽돌의 연대 산출 135
• Ⅴ. 벽돌의 풍화특성 137
• Ⅴ-1. 물리적 풍화 137
• Ⅴ-1-1. 출토 현황 137
• Ⅴ-1-2. 내부 구조 조사 140
• Ⅴ-1-3. 초음파 속도 측정 146
• Ⅴ-2. 화학적 풍화 155
• Ⅴ-3. 매장환경에 따른 풍화특성 159
• Ⅵ. 토양 및 토층 분석 163
• Ⅵ-1. 산출 상태 163
• Ⅵ-2. 광물학적 특성 167
• Ⅵ-3. 미세조직 분석 175
• Ⅵ-3-1. 토양의 철산화물 집적 175
• Ⅵ-3-2. 벽돌의 철산화물 집적 178
• Ⅵ-4. 태토의 소성실험 180
• Ⅵ-4-1. 개요 180
• Ⅵ-4-2. 물리적 특성 182
• Ⅵ-4-2-1. 색 182
• Ⅵ-4-2-2. 비중 및 흡수율 186
• Ⅵ-4-2-3. 전암대자율 187
• Ⅵ-4-3. 광물학적 특성 189
• Ⅵ-4-4. 미세조직 특성 193
• Ⅶ. 고 찰 198
• Ⅶ-1. 태토 산지 198
• Ⅶ-1-1. 재료과학적 해석 198
• Ⅶ-1-2. 토양학적 해석 206
• Ⅶ-2. 벽돌의 성형 207
• Ⅶ-2-1. 벽돌의 크기 207
• Ⅶ-2-2. 벽돌의 성형방법 212
• Ⅶ-3. 벽돌의 소성 216
• Ⅶ-3-1. 소성온도에 따른 구성광물의 변화 216
• Ⅶ-3-2. 벽돌의 소성온도 220
• Ⅶ-4. 벽돌의 물리화학적 풍화 227
• Ⅶ-5. 벽돌의 제작시기와 무덤 축조 229
• Ⅷ. 결 론 231
• 참 고 문 헌 233
• ABSTRACT 249