익산 쌍릉 소왕릉의 축조재료 및 조영기법에 대한 고고과학적 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Iksan Ssangneung (Twin Tombs) a pair comprising the Great King Royal Tomb and the Small Royal Tomb, typical style of tunnel stone chamber tombs in the Baekje Kingdom during the Sabi period of ancient Korea, have been found among the relics of the 7th century late Baekje scattered over Iksan area. While the body buried in the The Great King Royal Tomb is presumed to be of King Mu, the Small Royal Tomb remains ambiguous as researchers discuss whose body is buried in the tomb. According to a historical heritage investigation plan in 1917 during the Japanese colonial period, an archaeological excavation has already been conducted on this tomb.
The rock that is used for the remaining structure of the Small Royal Tomb has been identified as fine to medium grained, grey white biotite granite with a granular texture. The stone that makes up the Small Royal Tomb was shown to have nearly similar levels of magnetic susceptibilities measurements for the pieces of the stone chamber and another stone of the Small Royal Tomb, indicating that there were similar stone types for the row of stones and what is presumed to be an altar.
There is nearly non-variation in the occurrence, lithofacies and descriptive characteristics of the biotite granite from the site, but partly show slight variation with regard to particle size and the textures and content of biotite. The major rock-forming minerals that have been identified through the observation with stereoscopic microscope, polarized microscope and X-ray diffraction analysis are quartz, alkali feldspar, plagioclase, biotite.
To interpret the source of the stone that constitutes the tomb, the stone from excavation sites, focusing on the bedrock for biotite granite and other quarries found around the Twin Tombs and in Iksan, were searched. The presumed provenance is the biotite granite available in Mireuksan, Sidaesan, Hwangdeung, Samgi, Nangsan, Hamyeol. The biotite granite that is found in the presumed source exhibits a nearly similar occurrence and lithofacies, but partly slightly varied in its descriptive characteristics.
When the rock samples collected around Small Royal Tomb relics and from the presumed source were examined for petrological and geochemical homogeneity, they indicated having undergone the same petrogenetic process as they were quite similar. However, part of the samples showed variation in the evolution of the trace and rare earth elements. Accordingly, the stone that constitutes the relics is granite that evolved from magma with this origin and is believed to register slight variation in its lithofacies and occurrence as it underwent different instances of magmatic differentiation.
The soil layers of the trench lying east of the tomb that were exposed during the excavation of the Small Royal Tomb are, from the bottom up, the bottommost layer, the ground leveling layer, the Panchuk (rammed earth) layer of the Baekje, the layer created by grave robbery, and soil recovered during the Japanese colonial period. In addition, the study obtained samples by segmenting an easy stratigraphic horizon into sub categorical soil layers and analyzed their material properties. This led to the belief that, while all the soil layers register slight variations in the different layers, the soils share nearly the same parent materials and petrogenetic process.
The soil layer that covered up the grave robbery committed during the Japanese colonial period is composed of loam. As it shows geochemical behaviors similar to those of the bottommost foundation, the robbers used nearby soil that was carefully selected. Furthermore, the soil in the grave robbery layer did not show any specified characteristics due to severe disturbance caused thereto.
In the foundation of the building site that dates back to the Baekje period, loamy sand is packed in the bottommost layer adjacent to the foundation, and sandy loam with high sand and silt sand fills most of the portion above it. The central and topmost portion of the Baekje layer was built with loam with high clay content. A review of the results of the particle size analysis on the Panchuk (rammed earth) layer of the Baekje suggests that materials were carefully selected before they were used at the time of the tomb construction.
X-ray diffraction analysis verified kaolinite in all the layers, registering a high level of crystallinity in the Baekje layer. milk-white soil, which appeared to be kaolin, was observed in the soil in the layers with high level crystallinity, and kaolinite and halloysite were identified through a scanning electron microscope. Differential thermal analysis and thermo gravimetric analysis on some select soil samples showed that all the analyzed samples shown an endothermic peak due to the dehydration of the water of kaolinite crystallization in the temperature range from 400℃ to 525℃.
Based on the examination of the presumed provenance of the stones of the Small Royal Tombs, Mireuksan was revealed as a granite area and with extensive scattered various traces of stone cutting operations in the ancient. Its geographical location, distance and the geochemical homogeneity suggest that it is the origin of the stone that makes up the Small Royal Tomb. Stone excavation continues in Hwangdeung, which, in all likelihood, served as a quarry in the past. It is possible that artisans traveled long distances to excavate, process and carry stone as early as in the Baekje Kingdom.
The study determined that, generally, sandy loam was used to fill the Panchuk (rammed earth) layer of the Baekje. Loam was used to create an impervious layer in the mid-level position and give a solid finish to the top position. With the exception of the strongly viscous layers, the soil texture of the Panchuk (rammed earth) layer of the Baekje resembles the soil texture found in the Earthen Fortress in Pungnap-dong in Seoul. Notable findings of the research are that soil that included much sand and silt was used to make the tomb sturdier and, to prevent any changes to the structure of the tomb even in very humid conditions, soil with high kaolin content was used for the clay soil layer.

국문 초록 (Abstract)

익산 쌍릉(사적 제87호)은 대왕릉과 소왕릉을 포함하는 명칭이며, 익산 일대에 분포하는 백제말기의 유적 중 하나로 전형적이 백제 사비기의 횡혈식석실묘이다. 피장자가 무왕으로 추정되는 대왕릉과 달리 이 연구의 대상인 소왕릉은 피장자의 신원에 대한 논의가 지속되고 있으며, 익산 쌍릉 소왕릉은 1917년 일제강점기 고적조사계획에 의한 발굴조사 이후 2019년에 본격적인 발굴조사가 이루어졌다.
소왕릉 유구를 구성하는 석재의 암종은 모두 중립질의 입상조직을 가지며 회백색을 띠는 흑운모 화강암으로 동정되었다. 소왕릉 구성석재의 전암대자율 측정 결과, 석실 부재와 묘표석이 거의 동일한 대자율 값을 나타냈으며, 석렬과 제단추정 석재가 유사하게 나타냈다. 유적의 흑운모화강암은 산출상태와 암상 및 기재적 특징은 거의 차이가 없으나, 부분적으로는 입자 크기와 흑운모의 배열 및 함량이 조금씩 다르다. 실체 및 편광현미경 관찰과 X-선 회절분석으로 확인한 주요 조암광물은 석영, 알칼리 장석, 사장석 및 흑운모이다.
소왕릉 구성석재의 원산지를 해석하기 위해 쌍릉과 익산 일대에 분포하는 흑운모 화강암의 기반암과 채석장을 중심으로 산지를 탐색하였으며, 추정산지는 미륵산과 시대산 및 황등, 삼기, 낭산 및 함열 지역에 분포하는 화강암이다. 각각의 추정산지에 분포하는 흑운모 화강암은 거의 유사한 산출상태와 암상을 보이나 부분적으로 기재적 특징은 조금씩 다르다.
소왕릉 유적주변에서 수습한 암석시료와 추정산지에서 수습한 암석시료를 암석학적 및 지구화학적 동질성을 검토한 결과, 모두 거의 유사한 양상을 보여 동일한 성인을 갖는 화강암으로 확인되었다. 하지만 부분적으로 미량 및 희토류 원소의 진화경향이 다소 상이하였다. 따라서 유적구성 석재와 추정산지의 흑운모화강암은 동일기원의 마그마에서 진화한 흑운모화강암이며, 조금씩 다른 분화경로를 거치며 암상과 산출상태가 다소 달라진 것으로 판단된다.
소왕릉의 발굴과정에서 노출된 봉분 동측 트렌치 토층은 하부로부터 최하단 기반층, 정지층, 백제시대 판축토층, 추정 도굴층 및 일제강점기 복토층으로 나눌 수 있다. 또한 각각의 층준을 세부 토양층으로 세분하여 시료를 확보하고 재료학적 특성을 분석하였다. 이 결과, 모든 토양층은 층위에 따라 약간의 차이가 확인되지만, 토양의 모재와 성인은 거의 같은 것으로 판단된다.
일제강점기에 발굴한 후 복토한 토층은 양토로 구성되었으며 최하단 기반층과 유사한 지구화학적 거동특성을 보여 유적 인근의 토양을 다소 정선한 후 그대로 활용한 것으로 판단된다. 또한 추정 도굴층의 토양은 심한 교란으로 인해 일정한 특징이 나타나지 않았다. 백제시대 판축토층에서는 기반층에 인접하는 최하부 층위는 양질사토가 성토되어있고 그 위로 모래와 미사의 함량이 높은 사양토가 판축의 주를 이룬다. 백제층의 중앙부와 최상부에는 점토 함량이 높은 양토로 성토하였다. 백제시대 판축토층의 입도분석 결과를 바탕으로 검토한 결과, 고분 축조 당시에 재료의 정선과정을 거쳐 사용한 것으로 해석된다.
X-선 회절분석 결과 모든 층위에서 카올리나이트가 확인되었으며, 백제시대 층위에서 높은 결정도를 보였다. 결정도가 높은 층위의 토양에서 고령토로 보이는 우백색 토양이 관찰되었으며, 주사전자현미경 관찰을 통해 카올리나이트와 할로이사이트가 결정을 확인하였다. 일부 토양시료를 선정하여 시차열분석과 열중량분석을 시행한 결과, 분석한 모든 시료는 400∼525℃ 범위에서 카올리나이트 결정수의 탈수작용으로 인한 흡열피크가 나타났다.
석재의 산지를 검토한 결과, 미륵산 자락의 화강암체 노두에는 다양한 채석흔적이 산재하여 오래전부터 채석해왔던 화강암의 산지이며, 지정학적 위치와 물리적 거리 및 지구화학적 동질성 등을 종합할 때 소왕릉 구성 석재의 산지로 추정된다. 황등 지역은 현재에도 채석이 성행하여 과거에 채석산지의 가능성 또한 충분하며 백제시대에도 공인집단에 의해 원거리 채석과 가공 및 운반했을 가능성도 있다.
백제시대 판축토층의 토양은 대체로 사양토로 성토되었으며, 양토를 사용하여 중간부에 불투수층을 조성하고 최상부를 단단하게 마감한 것으로 확인된다. 백제시대 판축토층은 점성이 강한 층위를 제외하면 전체적인 토성이 서울 풍납동토성과 유사하다. 특히 봉분의 안정성을 위해 모래와 미사가 많이 포함된 토양을 사용하였으며, 다습한 환경에서도 봉분의 구조적 변형을 예방하기 위해 점토질 토층에는 고령석을 함유한 점토를 사용한 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 언 1
• I-1. 연구배경 및 목적 1
• I-2. 발굴 및 정비이력 2
• I-3. 선행연구 분석 5
• I-4. 연구방법 7
• I-5. 고고과학적 의미 9
• II. 유적현황 및 산출상태 13
• II-1. 위치 및 지형 13
• II-2. 유적현황 14
• II-3. 지질 및 토양분포 16
• II-4. 석재와 토층의 산출상태 20
• II-4-1. 석실구성 석재 20
• II-4-2. 봉분구성 토층 23
• II-5. 분석시료 선정 25
• II-5-1. 석재시료 25
• II-5-2. 토층시료 27
• III. 석재의 재질특성 32
• III-1. 산출상태와 기재적 특징 32
• III-2. 전암대자율 분석 35
• III-3. 광물학적 및 조직적 특징 39
• III-3-1. 미세조직 39
• III-3-2. 조암광물 41
• III-4. 지구화학적 특징 43
• III-4-1. 주성분 원소 44
• III-4-2. 미량 및 희토류 원소 45
• III-4-3. 호정 및 불호정 원소 49
• IV. 토층의 재료학적 특성 51
• IV-1. 물리적 특성 51
• IV-1-1. 색도분석 51
• IV-1-2. 전암대자율 분석 59
• IV-2. 입도분석 64
• IV-2-1. 토성분류 64
• IV-2-2. 입도분포 69
• IV-2-3. 분급도 79
• IV-3. 광물학적 및 조직적 특징 82
• IV-3-1. 광물학적 특성 82
• IV-3-2. 조직적 특성 87
• IV-3-3. 미세조직적 특성 96
• IV-3-4. 열적 특성 100
• IV-4. 지구화학적 특징 104
• IV-4-1. 주성분 원소와 거동특성 104
• IV-4-2. 미량원소와 거동특성 110
• IV-4-3. 희토류 원소와 거동특성 114
• IV-4-4. 호정 및 불호정 원소와 거동특성 118
• V. 고고과학적 고찰 121
• V-1. 역사적 의미 121
• V-2. 석재의 산지해석 123
• V-2-1. 산지탐색 123
• V-2-2. 암석 및 광물학적 동질성 검토 127
• V-2-3. 미세자기적 동질성 검토 135
• V-2-4. 지구화학적 동질성 검토 137
• V-2-5. 석재의 산지검토 142
• V-3. 토층의 고고과학적 해석 148
• V-3-1. 토층의 기초물성 변화 148
• V-3-2. 토층의 입도변화 149
• V-3-3. 토층의 동질성과 다양성 151
• V-3-4. 토양의 산지와 조달검토 153
• V-4. 고분의 조영과정 해석 154
• V-4-1. 석실의 축조 154
• V-4-2. 봉분의 축조 157
• VI. 결 언 160
• 참고문헌 163
• ABSTRACT 171