함안 성산산성 출토 목간의 재질분석
머리말
수목은 그 생태적인 특성상 수종에 따라 한정된 지역에 만 분포하며, 선조 들은 생활도구의 재료로서 광범위하게 이용되었으므로 발굴되는 유물의 상당한 부분이 목질유물이다. 따라서 출토 목질유물은 보 잘 것 없는 토막나무에 불과하더라도 재질을 정밀조사 함으로서 선인들의 목재이용실태를 파악할 수 있고 국가간 혹은 지역간의 교역상태를 추정할 수도 있는 등 귀중한 고고학적인 가치를 가지고 있다. 그러나 불행히도 지금까지는 수없이 발굴된 목질유물을 과학적으로 조사하여 수많은 고고학적인 정보를 얻을 수 있었음에도 불구하고 그 중요성을 간과하여온 것이 현실이다.
다행히 1991~1994년에 걸쳐 사적 제 67호인 함안 성산산성에서 출토된 목간 27점 대하여 재질분석을 할 기회를 갖게 되었다. 아라가야의 도읍지로 알려져 있는 함안의 성산산성에서 출토된 목간은 신라 중.전기의 지방통치 체제 연구에 획기적 자료이다. 이들 목간을 통해 지금의 경북지역에 있는 지명들이 목간에 다수 등장하는 것을 근거로 신라에 복속된 함안지역에 외적의 침략에 대비해 여러 지방의 인원을 동원해 산성을 축조했다고 한다.
본 조사연구는 함안산성 출토 목간에 대하여 목재과학적인 기법을 응용하여 재질을 조사하고 신라 중고기 시대사를 구명하는 기초자료를 제시코자 하였다.
1. 재료
현재 국립 창원문화재 연구소에 보관중인 함안 성산산성 출토 27점의 목간 전부를 대상으로 하였다. 우선 실체현미경으로 목간의 세포조직을 정밀 검사하여 가공단면, 연륜배열 등을 측정하고 필요에 따라 자연 박리되는 극소량(2-3g)의 목편(木片)을 채집하였다.
시편번호의 부여는 창원문화재연구소에서 1998년에 발간한 <함안 성산산성>보고서를 기준으로 하였다.
1.1.2. 실험방법
채취된 목편은 실험실로 운반하여 채집하여 50% 알콜에 보관하였다. 실체현미경으로 다시 관찰하여 조사대상 위치를 선정한 후 목재의 3 단면을 관찰할 수 있는 입방체를 만들었다. 목간은 오랫동안 목재부후균의 침해를 받아 고유의 강도를 잃고 있는 경우가 많았으므로 시편에 견고성을 부여하기 PEG 분자량 1500과 4000을 사용하여 간이 포매(包埋)하였다. 일시적으로 단단해진 시편에서 관찰 부위를 다시 확정하고 길이방향에 횡으로 절단한 횡단면, 연륜과 직각되게 절단한 방사단면, 연륜과 평행하도록 절단한 접선단면이 나타나도록 트리밍하였다. PEG로 보강한 입방체는 절삭과정에 쉽게 부스러지므로 파라핀 및 파라프라스트(paraplast)처리로 다시 강고성을 보강하였다. 처리가 끝난 시편은 滑走式마이크로톰(sliding microtome) 혹은 로타리 마이크로톰(rotary microtome)으로 두께 15-20μm 및 두께 1-3μm의 3단면 절편을 만들었다. 상용 목재염색제인 사프라닌 등의 염색제로 염색한 후 알콜 및 키실렌(xylen)에 의한 탈수 및 투화(透化)시킨 다음 카나다발삼(canada balsam)으로 고착하여 현미경관찰용 영구프레파라트를 만들었다. 광학현미경으로 목재를 구성하는 세포의 형태적 특성을 조사하고 주사형 전자현미경에 의한 확인을 거친 다음 기 발표된 수종별 목재조직 특성을 비교 검토하여 해당수종을 확정하였다.
연륜폭과 수는 목간의 횡단면에서 실체현미경으로 관찰하여 스켓치하고 비교하였다.
2 조사결과
2.1 수종분석
2.1.1 소나무 Pinus densiflora 소나무과
침엽수재로서 연륜경계와 조만재 경계가 명확하며 나이테의 곡율반경(曲律半徑)작아 가지로 만들었거나 직경이 작은 줄기일 가능성이 많은 목간이 대부분이다.
횡단면에서는 가도관, 방사조직, 수직수지구를 볼 수 있다. 수직수지구는 조만재 이행부 혹은 만재에 거의 단독으로 분포하고 주위에는 1 - 2 층의 에피데리얼세포가 포위하고 있으나 박층이므로 거의 파괴되어 관찰하기 어렵다.
방사단면에서는 가도관, 방사조직, 수직수지구의 종단면을 비롯하여 방사조직의 상하에 방사가도관을 관찰할 수 있다. 가도관에는 이중환(二重環)의 유연벽공이 대부분 세포축에 대하여 1 열로 분포한다.
가도관의 방사조직이 만나는 직교분야에는 분야벽공이 형성된다. 이 수종의 분야벽공은 창상으로서 대단히 크고 독특한 형태를 가지고 있다. 방사조직을 구성하는 세포는 방사유세포와 소형의 유연벽공을 가지고 있는 방사가도관으로 구성된다. 방사조직의 상하에 포함되어있는 방사가도관은 1 - 2 열씩 횡으로 분포하고 세포내강쪽을 향하여 세포벽이 불규칙하게 비후한 형태를 볼 수 있는데, 이것은 거치상비후로서 경송류(hard pine)와 연송류(soft pine)를 구분하는 중요한 특징중의 하나이다.
접선단면에서는 단열방사조직 및 수평수지구가 포함된 방추형방사조직의 횡단면이 선상 혹은 방추상으로 관찰되고 있으나 방사조직의 대부분은 3 - 10 세포고의 단열방사조직이다. 단열방사조직 이외에 방사조직의 중앙부에 에피데리얼세포로 둘러쌓인 수평수지구가 포함된 방추형방사조직이 분포한다. 접선단면에서는 가도관의 유연벽공은 거의 분포하지 않는다.
이상에서 본 것처럼 이 수종의 특징적인 조직은 박벽에피데리얼세포로 둘러쌓인 대형의 수직 및 수평수지구 직교분야에 나타나는 창상, 방사가도관의 거치상비후등이다. 이들 중 특히 대형수지구의 존재는 이 수종이 소나무과(Pinaceae)의 소나무속 목재임을 알 수 있다. 이 목재는 방사가도관의 거치상비후가 발달하고 조만재의 이행이 명확하므로 소나무아속(경송류, hard pine, Diploxylon)으로 구분된다. 경송류는 몇몇 변종이 있으나 우리나라와 일본에 분포하는 종류는 소나무(적송, 육송, Pinus densiflora)와 곰솔(흑송, 해송, Pinus thunbergii)이 있다. 양 수종의 조직특징은 극히 유사하여 조직특징만으로 구분하기는 어려우나 일반적으로 소나무의 재질이 곰솔보다 우수하여 사용빈도가 높은 것으로 알려져 있으므로 소나무로 일단 추정하였다. 27개의 목간 중 4, 5, 6번 및 19번을 제외한 23의 목간이 소나무로 만들어 졌다. 또 8번, 9번, 10번, 12번, 18번, 26번 죽간에는 응력재(應力材, compression wood)가 발달하여 대체로 소나무 가지를 사용하였음을 추정할 수 있다.
소나무는 전국 어디에나 생장하며 이 목재의 용도는 건축재, 토목, 기구등을 비롯하여 조선재, 관재로서도 널리 사용되어온 목재이다. 기건비중 0,5, 압축강도 420kg/cm2, 인장강도 880kg/cm2, 휨강도 570kg/cm2 정도이다.
2.1.2. 밤나무 Castanea crenata 참나무과
전형적인 환공재로서 연륜구분이 명확하고 단열방사조직인 점이 특징이다. 구성세포의 종류는 도관, 목섬유, 방사유세포, 축방향유세포, 주위상가도관의 5종류이다.
횡단면에서 관찰되는 세포는 도관, 목섬유, 방사조직, 축방향유세포이다. 도관의 배열은 조재부의 공권(pore zone)에서 3 - 4 열의 대형도관이 동심원상으로 배열하며 접선방향 직경은 200 - 300μm에 달한다. 만재부의 공권외도관은 지름이 작아지는 다각형이며 집단적으로 모여서 화염상 또는 사상으로 방사방향으로 배열하는 특징을 가진다. 조재부의 도관에는 타일로시스(tylosis)가 발달한다. 축방향유조직은 공권에서는 도관을 둘러싸는 주위상이며 공권외 소도관에서도 주위상이나 짧은 접선상도 흔히 관찰된다. 방사조직은 특징적인 단열방사조직이며 선처럼 보인다.
방사단면에서 보면 도관의 천공은 단천공이며 조재부의 대형도관 주위에는 명확한 주위상가도관이 관찰되고 타일로시스에 의하여 폐색된 경우도 흔히 관찰된다. 방사조직은 단열방사조직이며 모두 동성형이다.
접선단면에서 보면 단열방사조직과 광방사조직으로된 복합방사조직이 명확하고 단열방사조직은 높이가 50 - 100 μm정도이다. 축방향유세포의 스트렌드가 관찰된다.
이상에서 이 목재의 주요조직 특성을 보면 3 - 4 열의 대형도관으로 구성되는 환공재, 공권외 도관의 화염상, 단열방사조직이 특징으로서 참나무과의 밤나무속의 목재로 볼 수 있다. 밤나무속에는 약밤나무와 밤나무가 있는데 흔한 밤나무로 일단 추정하였다.
밤나무는 낙엽교목으로서 전국 어디에서나 자라고 직경 30 - 40cm, 나무높이 15-20m에 달하는 대경목이다. 기건비중 0.6, 압축강도 420 kg/cm2, 전단강도 85 kg/cm2, 휨강도 500 kg/cm2 정도이고 잘 썩지 않아 옛 부터 널리 사용되었다. 경산 임당지역에서 출토된 목관재의 일부도 밤나무이었다.
4번과 6번 죽간이 밤나무이었다.
2.1.3. 대극과의 수종
19번 목간의 수종은 대극과의 어느 수종으로 추정되나 현 단계에서는 수종의 확정이 어렵다.
횡단면에서 보면 도관이 조재부에서 만재부로 차츰 작아지는 경향이 있어서 환공재인지 산공재인지도 명확하지 않다. 도관은 후벽이도 각형이며 방사조직이나 축방향유세포의 존재유무는 파악이 어렵다.
시편의 크기가 너무 작아 방사단면과 접선단면을 명확히 구분할 수 없으며 특징적인 것은 축방향유세포의 스트렌드가 다량으로 나타나며 특히 개개의 스트렌드 길이가 매우 짧다. 도관상호간 벽공은 교호상이 뚜렷하며 형태는 사시나무 종류와 유사하다. 방사조직은 단열방사조직으로 추정되나 명확하지 않다.
2.2 연륜배열 분석
출토된 27개 목간의 상호관련성을 검토해 보기 위하여 표면이 방사단면 혹은 접선단면, 접선/방사의 중간단면인지를 조사하였다. 이는 목간이 만들어 질 때 큰 나무를 제재하여 판자의 일부에서 잘라내어 제작하였거나 아니면 간단히 나뭇가지나 작은 나무를 잘라 임시적으로 만든 것인가를 구분할 수 있다. 전자의 경우 신안출토 중국목간의 경우와 같이 대량으로 목간을 만들 필요성에 따라 넓은 판자에서 동일한 목간을 여러 개 한꺼번에 만들어 사용하는 경우이다. 물표나 서찰의 형태로 쓰이는 경우를 생각할 수 있다. 대체로 방사단면 판재로 만들어 쓰며 양적으로 많은 목간이 필요하고 동일한 목적으로 사용할 때 이런 방법이 쓰인 것으로 생각된다.
후자의 경우는 나뭇가지나 작은 나무를 잘라 낫 등으로 간단히 표면을 다듬어 사용하는 것인데 개개의 인명이나 출신지를 표시할 때 손쉽게 만들 수 있는 이점이 있다. 대체로 정밀하게 가공이 되지 않고 접선단면인 경우가 많다.
단면의 구분은 표1에서 처럼 횡단면과 목간 표면의 연륜의 배열상태에 따라 판정하고 나이테의 곡율반경과 목간별 나이테 포함 개수를 조사하였다. 표에서처럼 비교적 큰 나무를 사용하였다고 생각되는 방사단면 판재는 1, 6, 18, 23, 29번 목간의 5개에 불과하고 나머지 22개는 모두 접선단면판재이거나 접선/방사단면 판재이다. 가지나 직경이 작은 나무를 판자로 깍으면 나타나는 표면이 접선단면으로 나타난다.
표2-1, 2-2, 2-3은 개개의 목간의 통나무에서의 제작부위와 목간간의 상호 관련성을 추정한 결과이다.
3. 결과 및 고찰
함안 성산산성 출토목간 27점은 89%에 해당하는 24점이 소나무로 만들어 졌으며 나머지 3점은 2점이 밤나무, 1점이 대극과의 어느 수종으로 추정되었다. 또 이들의 대부분은 연륜배열의 곡율반경이 작고 접선단면 재가 많으며 응력재라는 특수형태의 세포가 관찰되는 점으로 미루어 대부분 지재(枝材)로 만들어 졌음을 알 수 있다.
이는 목간을 만들 당시 대량으로 필요하여 한꺼번에 만들어 분배한 것이 아니라 필요에 따라 몇 개씩 만든 것으로 추정된다. 나뭇가지를 적당한 길이로 잘라 칼로 쪼갠 다음 낫이나 자귀 같은 간단한 가공기구로 약간 조잡하게 표면을 가공한 것으로 보아 목간의 소유자는 신분이 그리 높지 않은 계층일 것으로 생각할 수 있다. 소나무에 비하여 가공하기가 어렵고 보존성이 좋으며 귀한 나무로 여겼던 밤나무를 사용한 4번과 6번 목간은 보다 높은 신분의 사람이 소유하였거나 좀더 귀중한 목간일 수도 있다.
또 같은 소나무 재질이나 비교적 큰 나무에서 만들어진 것으로 추정되는 1, 18, 23, 27번 목간은 소유자의 상호연관성을 고려해 볼 수도 있다.
4. 인용문헌
(1) 창원문화재연구소. 1998. 함안 성산산성
(2) 江本 義理. 1978. 古文化財と木材 Ⅰ. 日本木材工業. 33(1) : 3-6
(3) Fritts, H.C. 1976. Tree Rings and Climate. Academic Press, New York.
(4) 문화재관리국. 1971. 무령왕릉 발굴조사보고서.
(5) 문화재관리국. 1989. 신안해저유물(종합편).
(6) 奈良國立文化財硏究所編. 1989. 平城京右京八條發掘調査報告. 奈良國立文化材硏究所學報. 46.
(7) 박 상진, 이 원용, 이 화형. 1987. 목재조직과 식별. 향문사. p. 16-27
(8) 박 상진. 강 애경. 김 유정. 1993. 출토고목재의 수종과 조직구조에 관한 연구(Ⅰ)-출토 목관재의 수종-. 문화재보존과학회지. 2 : 3-14
표 1. 목간별 단면의 종류와 수종 |
목간번호 |
크기(cm) |
너비 |
나이테개수 |
특징 |
수종 |
길이 |
너비 |
두께 |
1 |
(23.6) |
4.4 |
0.7 |
방사단면 |
6 |
명문. 상부 결실 |
소나무 |
2 |
(11.7) |
3.6 |
0.5 |
접선단면 |
2 |
명문. 현공. 하부결실 |
소나무 |
3 |
(8.0) |
2.5 |
0.5 |
접선단면 |
7 |
명문.하부결실.삼각형 홈 |
소나무 |
4 |
(6.5) |
1.6 |
0.6 |
접선단면 |
6 |
하부결실, 엮기 홈 |
밤나무 |
5 |
(5.7) |
3.0 |
1.5 |
접선단면 |
4 |
현공. 하부결실 |
소나무(?) |
6 |
(22.7) |
2.6 |
0.5 |
방사단면 |
8 |
명문. 두부결실. V자홈 |
밤나무 |
7 |
20.0 |
2.8 |
0.6 |
접선단면 |
3 |
명문. 삼각형홈 |
소나무 |
8 |
17.7 |
1.7 |
0.5 |
접선단면 |
3 |
명문.V자홈 |
소나무 |
9 |
17.5 |
1.6 |
0.5 |
접선/방사단면 |
5 |
명문. V자홈 |
소나무 |
10 |
20.5 |
2.8 |
0.4 |
접선/방사단면 |
5 |
명문. 현공 |
소나무 |
11 |
20.8 |
2.8 |
0.7 |
접선단면 |
8 |
명문.V자홈 |
소나무 |
12 |
21.1 |
2.5 |
0.9 |
접선단면 |
9 |
명문. V 자홈 |
소나무 |
13 |
(23.7) |
3.0 |
0.9 |
접선단면 |
5 |
양면 명문.V 자홈. 두부결실 |
소나무 |
14 |
18.6 |
2.5 |
0.8 |
접선단면 |
3 |
명문. 삼각형홈 |
소나무 |
15 |
(16.7) |
3.4 |
0.5 |
접선단면 |
9 |
명문. 양쪽결실 |
소나무 |
16 |
(16.0) |
3.3 |
0.6 |
접선단면 |
7 |
양면명문.현공 |
소나무 |
17 |
19.7 |
2.0 |
0.6 |
접선단면 |
7 |
양면명문.V 자홈 |
소나무 |
18 |
17.9 |
1.9 |
0.3 |
방사단면 |
7 |
명문 |
소나무 |
19 |
(9.4) |
1.7 |
0.3 |
접선단면 |
4 |
V 자홈. 하부결실 |
활엽수? |
20 |
15.9 |
2.2 |
0.7 |
접선단면 |
5 |
명문.V 자홈 |
소나무 |
21 |
(12.6) |
2.2 |
0.5 |
접선단면 |
8 |
양면명문.V자홈 |
소나무 |
22 |
(10.4) |
2.0 |
0.4 |
접선단면 |
8 |
명문.V자홈.두부파손 |
소나무 |
23 |
(15.9) |
1.8 |
0.4~0.9 |
방사단면 |
5 |
명문.삼각형홈.하부결실 |
소나무 |
24 |
16.0 |
1.5 |
0.4~1.0 |
접선단면 |
3 |
명문.V 자홈 |
소나무 |
25 |
22.8 |
3.3~3.8 |
0.6~0.9 |
접선단면 |
7 |
명문.V자홈 |
소나무 |
26 |
(20.3) |
3.1 |
0.6 |
접선단면 |
6 |
명문.상부결실 |
소나무 |
27 |
(12.7) |
2.6 |
0.5 |
방사단면 |
10 |
양면명문.하부결실 |
소나무 |
표2-1 목간의 연륜배열 |
죽간
번호 |
횡단면의 연륜배열 |
연륜배열 |
수종 |
1 |
|
직경이 비교적 큰 나무에서 만들어진 판재 |
소나무 |
2 |
|
직경이 비교적 큰 나무에서 만들어진 판재 |
소나무 |
3 |
|
가지의 단면 윗 부분에서 만든 판재 |
소나무 |
4 |
|
직경이 작은 밤나무 가지로 만듦, 밤나무로 만든 이유는 단단하고 잘 썩지 않기 때문 |
밤나무 |
5 |
|
직경이 비교적 큰 나무의 접선단면판재 |
표본수집 불가(소나무?) |
6 |
|
직경이 상당히 큰 밤나무를 베어서 만듦, 다른 기구나 도구를 만들고 난 나머지에서 만듦, 4번과는 같은 수종이나 다른 나무로 추정됨 |
밤나무 |
7 |
|
가지에서 만들었으며 가지 단면의 아래 부분에서 만들 것으로 추정됨 |
소나무 |
8 |
|
응력재가 분포하는 것으로 보아 가지 단면의 아랫부분 |
소나무 |
9 |
|
응력재가 분포하고 있어서 가지의 아랫부분으로 추정됨 |
소나무 |
10 |
|
응력재가 일부 분포하고 있어서 가지의 아랫부분이나 수심에 약간 가까운 부분임 |
소나무 |
표2-2 목간의 연륜배열 |
11 |
|
직경 비교적 큰 수심부 부근의 판재 |
소나무 |
12 |
|
응력재가 심하게 발달하는 것으로 보아 가지의 단면 아랫 쪽 부분 |
소나무 |
13 |
|
가지의 윗 부분이거나 줄기임 |
소나무 |
14 |
|
가지 윗 부분이거나 줄기임 |
소나무 |
15 |
|
직경이 큰 줄기의 수심 부근 재 |
소나무 |
16 |
|
직경이 비교적 큰 수심부의 판재 |
소나무 |
17 |
|
직경이 작은 가지거나 줄기의 일부임 |
소나무 |
18 |
|
응력재가 포함된 방사단면 판재, 비교적 큰 나무의 일부라고 추정됨 |
소나무 |
19 |
|
대극과의 수종으로 나무 가지에서 만들어짐, 수심의 부분임 |
대극과의 수종 |
20 |
|
직경 작은 가지거나 줄기의 일부임 |
소나무 |
표2-3 목간의 연륜배열 |
21 |
|
직경이 작은 가지나 줄기에서 만듦 |
소나무 |
22 |
|
직경이 작은 가지나 줄기에서 만듦 |
소나무 |
23 |
|
수심이 포함된 가지나 줄기 |
소나무 |
24 |
|
직경이 작은 줄기나 가지 |
소나무 |
25 |
|
직경이 비교적 큰 줄기의 일부 |
소나무 |
26 |
|
응력재가 분포하므로 가지에의 아랫 부분에서 만듦 |
소나무 |
27 |
|
직경이 비교적 큰 줄기의 일부 |
소나무 |