겨울만 되면 돌 문화재가 부서지는 이유는? 동결·융해와 석재 풍화의 과학

한겨울 야외에 있는 석탑이나 석조 조각을 바라보면 돌처럼 단단한 재료가 추위 때문에 손상된다는 사실이 쉽게 와닿지 않는다.

돌은 비를 맞아도 그대로 있고 눈이 쌓여도 버틸 것처럼 보인다.

하지만 오랜 시간이 지나면 표면에서 작은 조각이 떨어지고 얇은 층이 벗겨지거나 균열이 점점 커지는 모습을 발견할 수 있다.

특히 물이 스며든 상태에서 기온이 낮아지는 환경에서는 동결과 융해가 석재의 손상과 관련될 수 있다.

물이 돌 내부의 공극과 균열로 들어간다.

온도가 낮아지면 일부 수분이 얼 수 있다.

다시 기온이 올라가면 녹는다.

그리고 다음 겨울이 오면 이 과정이 다시 반복된다.

그렇다면 정말 물이 얼었다 녹는 것만으로 단단한 돌이 부서질 수 있을까?

62편에서 문화재 내부에는 눈에 보이지 않는 공극이 존재하며 물이 그 공간을 따라 이동할 수 있다는 사실을 살펴봤다.

이번에는 그 물이 추운 환경을 만났을 때 어떤 일이 일어날 수 있는지 알아보자.

돌 안에도 물이 들어 있을까?

겉으로 마른 돌처럼 보여도 내부에 수분이 존재할 수 있다.

석재에는 다양한 크기와 형태의 공극과 미세균열이 존재할 수 있기 때문이다.

비와 눈, 토양의 수분, 주변 환경 등을 통해 들어온 물이 이러한 공간에 머물거나 이동할 수 있다.

62편에서 살펴본 모세관현상도 이러한 수분 이동과 관련된다.

따라서 석재의 동결 손상을 이해하려면 기온만 보는 것이 아니라 돌 내부에 얼마나 많은 수분이 존재하는가를 함께 살펴봐야 한다.

물이 얼면 왜 문제가 될까?

물은 액체에서 얼음으로 상태가 변하면서 물리적 성질이 달라진다.

흔히 물이 얼면서 부피가 약 9% 증가한다는 설명을 접할 수 있다.

밀폐된 공간에서 이러한 변화가 일어나면 주변에 힘을 전달할 수 있다.

하지만 실제 다공성 석재 내부에서 일어나는 동결 손상을 단순히 “물이 9% 팽창해서 돌을 밀어낸다”는 한 문장으로 설명하기에는 부족하다.

석재 내부에는 다양한 크기의 공극이 연결되어 있고 물과 얼음이 동시에 존재할 수도 있으며 동결 과정에서 액체 상태의 물이 이동할 수도 있다.

즉, 실제 동결 손상은 훨씬 복잡한 과정이다.

얼음이 생기면 돌이 바로 깨질까?

반드시 그렇지는 않다.

돌에 물이 조금 들어 있다고 해서 한 번의 추위로 곧바로 깨지는 것은 아니다.

석재의 종류와 공극 구조, 수분 함량, 균열 상태, 냉각 속도와 반복 횟수 등이 영향을 줄 수 있다.

물을 많이 포함한 상태에서 동결과 융해가 반복되는 환경은 상대적으로 위험성이 커질 수 있다.

반대로 물의 공급이 적거나 석재 내부의 수분 상태가 다르다면 같은 낮은 기온에서도 반응이 다를 수 있다.

따라서 추운 날씨 자체가 곧 동결 손상을 의미하는 것은 아니다.

영하 1℃가 되면 돌 속의 물이 전부 얼까?

그렇게 단순하지 않다.

우리가 컵에 담아놓은 물과 아주 작은 공극 속에 존재하는 물은 같은 조건에서 동일하게 행동한다고 보기 어렵다.

공극의 크기와 물에 녹아 있는 물질 등 여러 조건에 따라 동결 거동이 달라질 수 있다.

작은 공극에서는 물이 일반적인 벌크 상태와 다른 거동을 보일 수 있다.

따라서 기온이 0℃ 아래로 내려갔다고 해서 석재 내부의 모든 수분이 동시에 얼었다고 생각해서는 안 된다.

공극의 크기가 왜 중요할까?

62편에서는 공극률만으로 물의 이동 특성을 모두 설명할 수 없다고 살펴봤다.

동결에서도 마찬가지다.

공극이 얼마나 많은가뿐 아니라 어떤 크기의 공극이 어떻게 연결되어 있는가가 중요하다.

석재 내부의 공극 구조는 물이 얼마나 들어가는지, 어디에 머무는지, 어떻게 이동하는지와 연결된다.

결국 같은 양의 물을 흡수하더라도 서로 다른 석재가 동결과 융해에 동일하게 반응한다고 볼 수 없다.

화강암은 단단하니까 괜찮지 않을까?

화강암은 일반적으로 단단한 암석이라는 이미지가 강하다.

하지만 ‘단단하다’와 ‘절대 풍화되지 않는다’는 같은 의미가 아니다.

화강암도 광물 입자와 입자 사이의 경계, 미세균열 등을 가지고 있으며 오랜 환경 노출에 따라 변화할 수 있다.

기존 균열에 수분이 침투하고 동결·융해와 다른 풍화 요인이 반복적으로 작용하면 손상이 진행될 가능성이 있다.

석재 문화재를 평가할 때 단순히 암석의 강도만으로 안전성을 판단할 수 없는 이유다.

사암이나 다공성 석재는 더 위험할까?

다공성 석재에서는 물이 들어갈 수 있는 공간과 이동 경로가 많을 수 있다.

하지만 공극률이 높다는 사실만으로 동결에 반드시 약하다고 단정해서는 안 된다.

공극의 크기 분포와 연결성, 수분 포화 정도 등이 함께 중요하기 때문이다.

어떤 재료는 물과 얼음이 이동할 수 있는 공간적 여유가 있을 수 있고 다른 재료에서는 특정 공극 구조 때문에 더 큰 응력이 발생할 가능성이 있다.

따라서 석재의 동결 저항성을 평가하려면 실제 재료의 특성을 조사해야 한다.

수분 포화도가 중요한 이유는 무엇일까?

돌 내부의 공극이 물로 얼마나 채워져 있는지를 생각해보자.

공극 대부분이 공기로 남아 있는 경우와 많은 부분이 물로 채워진 경우는 동결 시 반응이 다를 수 있다.

수분이 많아질수록 얼음 형성과 수분 이동 과정에서 발생하는 응력을 완화할 공간이 줄어들 수 있다.

이 때문에 석재의 동결 손상에서는 단순히 ‘물이 있느냐’보다 얼마나 젖어 있는가가 중요하다.

비가 많이 온 직후 갑자기 기온이 크게 떨어지는 상황을 주의해서 살펴볼 필요가 있는 이유다.

비가 온 다음 날 한파가 오면 더 위험할까?

가능성이 있다.

비나 녹은 눈을 통해 석재가 많은 수분을 흡수한 상태에서 기온이 빠르게 떨어진다면 내부 수분의 동결 조건이 만들어질 수 있다.

특히 이미 균열과 박락이 존재하는 문화재라면 물이 더 쉽게 침투할 수 있다.

하지만 실제 위험도는 석재 종류와 수분 상태, 기온 변화 등에 따라 달라진다.

따라서 단순히 최저기온만 보는 것보다 강수와 수분 공급 → 온도 하강 → 동결 → 해빙의 전체 과정을 살펴보는 것이 중요하다.

눈이 쌓이는 것도 문제가 될까?

눈은 처음에는 고체 상태지만 기온과 햇빛의 변화에 따라 녹을 수 있다.

녹은 물이 석재의 공극과 균열로 침투한 뒤 다시 기온이 내려가면 동결될 수 있다.

낮에는 햇빛 때문에 일부 눈이 녹고 밤에는 다시 얼어붙는 환경이라면 짧은 시간 안에도 동결과 융해가 반복될 가능성이 있다.

따라서 눈 자체보다 눈이 녹으면서 만들어내는 수분과 이후의 온도 변화를 함께 보는 것이 중요하다.

하루에도 얼었다 녹을 수 있을까?

그럴 수 있다.

겨울철 낮에는 햇빛을 받은 석재 표면의 온도가 올라가고 밤에는 다시 낮아질 수 있다.

특히 일교차가 크고 기온이 동결점 주변을 반복해서 오가는 환경에서는 동결과 융해 조건이 자주 형성될 수 있다.

한 번의 강한 추위보다 이러한 반복이 장기적으로 더 중요한 경우도 생각할 수 있다.

석재가 한 번에 크게 파괴되기보다 작은 변화가 누적되면서 손상이 진행될 수 있기 때문이다.

동결·융해가 반복되면 어떤 변화가 생길까?

초기에는 육안으로 쉽게 발견하기 어려운 미세균열이 발생하거나 기존 균열이 변화할 수 있다.

반복이 계속되면 표면 입자가 느슨해지거나 작은 조각이 떨어질 가능성이 있다.

일부 석재에서는 얇은 층이 벗겨지는 형태의 손상이 나타날 수도 있다.

이미 다른 풍화로 약해진 영역이라면 손상이 더욱 쉽게 드러날 수 있다.

따라서 겨울이 끝난 뒤 표면에 떨어진 작은 석재 조각이 증가했다면 단순한 먼지로 생각하지 않고 상태 변화를 조사할 필요가 있다.

박리와 박락은 왜 나타날까?

석재 표면이 얇은 층처럼 들뜨거나 조각이 떨어지는 현상은 다양한 원인에 의해 나타날 수 있다.

수분과 염류, 온도 변화, 재료의 층리와 기존 균열 등 여러 요인이 관여할 수 있다.

동결·융해 역시 특정 환경에서 이러한 손상에 기여할 수 있다.

하지만 표면이 벗겨졌다는 이유만으로 원인을 무조건 동결이라고 판단해서는 안 된다.

문화재 손상은 여러 원인이 동시에 작용하는 경우가 많기 때문이다.

돌 표면이 모래처럼 떨어지는 것도 동결 때문일까?

가능한 원인 가운데 하나일 수 있지만 이것 역시 단정할 수 없다.

석재 입자가 결합력을 잃고 떨어지는 현상에는 염류 결정화와 광물 변화, 수분, 대기환경 등 다양한 요인이 영향을 줄 수 있다.

61편에서 살펴본 염류 풍화 역시 표면 분말화와 연결될 수 있다.

따라서 보존과학자는 손상 형태만 보고 원인을 하나로 결정하기보다 재료와 환경을 함께 조사한다.

기존의 작은 균열이 왜 중요할까?

균열은 물이 들어갈 수 있는 통로가 될 수 있다.

이미 존재하는 작은 균열에 물이 반복적으로 들어가고 동결과 융해 조건이 형성되면 균열 주변의 상태가 변할 가능성이 있다.

그리고 균열이 커지면 더 많은 물이 침투할 수 있다.

그러면 다음 동결기에 다시 위험이 커질 수 있다.

균열 → 수분 침투 → 동결·융해 → 추가적인 균열 변화 → 더 많은 수분 침투

이와 같은 악순환이 만들어질 가능성이 있는 것이다.

3D 스캔으로 균열 변화를 확인할 수 있을까?

58편에서 살펴본 3D 스캔은 석조문화유산의 형태 변화를 장기간 기록하는 데 활용될 수 있다.

충분한 측정 정밀도가 확보된다면 서로 다른 시기의 3D 데이터를 비교해 표면 형상 변화나 재료 손실을 조사하는 데 도움을 받을 수 있다.

하지만 매우 가는 균열은 사용한 장비의 해상도보다 작을 수 있다.

따라서 고해상도 사진과 근접 관찰, 균열 측정 등 다른 기록 방법을 함께 사용할 수 있다.

중요한 것은 한 번 촬영하는 것이 아니라 같은 위치를 반복해서 기록하는 것이다.

AI가 겨울철 손상을 찾아줄 수도 있을까?

59편에서 살펴본 것처럼 AI와 컴퓨터 비전은 반복 촬영된 이미지에서 변화가 의심되는 영역을 선별하는 데 활용될 가능성이 있다.

예를 들어 겨울 전후의 고해상도 사진을 비교해 새로운 균열이나 표면 손실이 나타난 후보 영역을 찾는 것이다.

다만 그림자와 눈, 습윤에 따른 색 변화가 실제 손상처럼 보일 수도 있다.

따라서 AI 결과 역시 전문가의 현장 확인이 필요하다.

온도센서만 설치하면 동결 위험을 알 수 있을까?

온도는 중요한 정보지만 그것만으로는 부족하다.

동결 손상이 발생하려면 석재 내부의 수분 상태가 중요하기 때문이다.

아주 추운 날씨라도 석재가 충분히 건조하다면 상황이 다를 수 있다.

반대로 많은 수분을 포함한 상태에서 동결점 주변의 온도 변화가 반복된다면 더 주의해서 볼 필요가 있다.

따라서 기온과 표면온도, 강수, 수분 상태 등을 함께 기록하면 동결 위험을 이해하는 데 더 도움이 될 수 있다.

기상청의 기온과 돌의 온도는 같을까?

항상 같지는 않다.

기상 관측에서 기록되는 기온은 일정한 조건에서 측정된 공기의 온도다.

하지만 문화재 표면은 햇빛과 그늘, 바람, 방향, 색 등에 따라 다른 온도를 가질 수 있다.

같은 석탑에서도 햇빛을 받는 남쪽 면과 그늘진 북쪽 면의 표면온도가 다를 수 있다.

따라서 문화재의 실제 동결 환경을 조사하려면 주변 기온뿐 아니라 대상 자체의 미세환경도 고려할 필요가 있다.

북쪽 면이 더 위험할 수도 있을까?

환경에 따라 가능하다.

햇빛이 적게 들어오는 면은 젖은 뒤 건조되는 속도가 다를 수 있고 눈이 오래 남을 수도 있다.

반대로 햇빛을 강하게 받는 면에서는 낮과 밤의 표면온도 변화가 크게 나타날 가능성도 있다.

즉, 어느 방향이 항상 더 위험하다고 일반화하기는 어렵다.

중요한 것은 문화재의 방향과 주변 건물, 나무, 지형 등이 만드는 미세환경이다.

23편에서 마이크로클라이밋을 살펴본 이유가 야외 문화유산에서도 다시 등장한다.

염류와 동결이 동시에 작용할 수도 있을까?

그럴 수 있다.

61편의 염류와 62편의 수분 이동, 이번 편의 동결·융해는 서로 완전히 분리된 현상이 아니다.

수분은 염류를 이동시킨다.

온도가 변하면서 물의 상태와 이동도 달라진다.

건조 과정에서는 염류 결정화가 발생할 수 있다.

다시 물이 들어오면 일부 염이 녹을 수 있다.

겨울에는 그 수분의 동결까지 고려해야 한다.

실제 야외 문화재에서는 여러 풍화 과정이 동시에 또는 연속적으로 일어날 수 있다.

소금물이면 얼지 않는 것 아닐까?

물에 용질이 녹아 있으면 동결 거동이 달라질 수 있다.

하지만 그렇다고 염류가 존재하면 동결 문제가 사라진다는 의미는 아니다.

염류 자체가 용해와 결정화를 반복하면서 석재에 영향을 줄 수 있기 때문이다.

즉, 염이 포함된 문화재에서는 염류 풍화와 수분 이동, 온도 변화를 함께 고려해야 한다.

하나의 위험요인이 다른 위험요인을 단순히 없애주는 관계라고 생각해서는 안 된다.

겨울철 제설제가 문화재에 영향을 줄 수도 있을까?

문화재 주변에서 사용하는 제설제의 성분이 녹은 물과 함께 이동해 석재나 토양으로 들어갈 가능성을 고려해야 한다.

특히 도로나 보행로와 가까운 석조문화유산에서는 주변에서 유입되는 염류의 출처를 조사할 필요가 있을 수 있다.

물이 증발한 뒤 염이 남으면 61편에서 살펴본 염류 결정화 문제와 연결될 수 있다.

따라서 겨울철 문화재 관리에서는 얼음만이 아니라 염류의 추가 유입도 살펴봐야 한다.

문화재 위의 얼음을 긁어내면 될까?

무리하게 제거하면 오히려 표면을 손상시킬 수 있다.

이미 취약한 석재 표면에 얼음이 붙어 있는 상태에서 단단한 도구로 긁으면 원본 입자나 박리된 조각이 함께 떨어질 가능성이 있다.

얼음과 눈을 제거해야 하는 상황이라면 문화재의 재질과 상태를 고려한 방법이 필요하다.

일반 보도블록을 관리하는 방식과 문화재를 관리하는 방식은 같지 않다.

뜨거운 물을 부어 녹이면 빠르지 않을까?

문화재에는 매우 위험한 접근이 될 수 있다.

급격한 온도 변화는 재료에 새로운 열적 스트레스를 줄 수 있고 추가적인 물을 공급하는 결과도 된다.

녹은 물이 균열과 공극 내부로 더 깊게 이동한 뒤 다시 얼 가능성도 있다.

따라서 문화재의 얼음을 빠르게 없애겠다는 이유로 뜨거운 물이나 강한 열을 사용하는 방식은 피해야 한다.

히터로 돌을 말리면 안전할까?

강한 열을 직접 가해 빠르게 건조하는 것 역시 신중해야 한다.

석재의 표면과 내부 사이에 온도와 수분 차이가 커질 수 있고 염류가 존재한다면 수분 이동과 결정화 위치에도 영향을 줄 수 있다.

문화재 보존에서는 ‘빨리 마른다’는 것이 항상 ‘안전하다’는 뜻은 아니다.

62편에서 살펴본 것처럼 수분이 어디에서 들어오고 어떻게 이동하는지부터 이해해야 한다.

발수제를 바르면 동결 문제도 해결될까?

표면으로 들어오는 액체 물의 양을 줄이는 것이 동결 위험을 낮추는 데 도움이 될 가능성은 있다.

하지만 발수제가 모든 문제를 해결하는 만능 방법은 아니다.

이미 내부에 존재하는 수분의 이동과 증발에 어떤 영향을 주는지 살펴봐야 한다.

처리제가 석재의 색과 광택을 변화시키는지, 시간이 지나면서 어떻게 열화되는지도 중요하다.

무엇보다 물이 지면이나 균열의 다른 경로로 계속 들어오고 있다면 표면처리만으로 근본적인 원인을 해결하지 못할 수 있다.

균열을 전부 막으면 물이 들어가지 않지 않을까?

균열을 보수하는 것이 필요한 경우도 있다.

하지만 모든 틈을 무조건 강한 재료로 채우는 것은 적절하지 않을 수 있다.

보수재가 원본 석재와 다른 열팽창과 수분 이동 특성을 가진다면 경계에서 새로운 문제가 발생할 가능성이 있다.

또 과거 보수재가 원본보다 지나치게 단단해 손상을 일으키는 사례도 생각할 수 있다.

57편에서 살펴본 재처리 문제와 연결되는 부분이다.

보수의 목표는 단순히 빈 공간을 최대한 단단하게 채우는 것이 아니다.

지붕을 씌우면 가장 안전하지 않을까?

보호각이나 차양을 통해 직접적인 비와 눈의 유입을 줄이는 방법이 도움이 되는 경우가 있다.

하지만 구조물을 설치하면 햇빛과 바람, 주변의 수분 증발 조건까지 달라질 수 있다.

시각적인 경관과 문화재의 역사적 맥락도 고려해야 한다.

따라서 모든 야외 문화재를 지붕 아래 넣는 것이 정답은 아니다.

문화재의 특성과 주요 손상 원인에 맞춰 보호 방법을 선택해야 한다.

배수가 또 중요해지는 이유

62편에서도 배수의 중요성을 살펴봤다.

동결·융해에서도 마찬가지다.

문화재 주변에 물이 오래 고이지 않도록 하면 석재가 흡수하는 수분을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

배수로가 막히거나 지면이 문화재 쪽으로 기울어 빗물과 녹은 눈이 계속 모인다면 겨울철 수분 공급이 증가할 수 있다.

문화재 표면에 새로운 재료를 바르기 전에 주변의 물길을 정리하는 것이 더 근본적인 해결책이 되는 경우도 있다.

가장 좋은 동결 대책은 돌이 얼지 않게 하는 것일까?

정확히는 동결 가능한 수분이 위험한 수준으로 축적되는 상황을 줄이는 것이 중요하다.

야외 문화재의 온도를 겨울 내내 영상으로 유지하는 것은 현실적으로 어렵고 문화재의 맥락에도 맞지 않을 수 있다.

하지만 빗물과 지하수의 유입을 줄이고 배수를 개선하며 균열과 주변 환경을 관리하는 것은 가능하다.

즉, 추위를 없애기보다 추위가 손상으로 이어지는 조건을 줄이는 접근이다.

기후변화가 동결·융해에도 영향을 줄까?

가능성이 있다.

기후가 따뜻해진다고 해서 모든 지역에서 동결 관련 위험이 단순히 사라진다고 볼 수는 없다.

지역에 따라 강수 형태와 겨울철 온도 변동, 동결점 주변을 오가는 횟수가 달라질 수 있기 때문이다.

어떤 지역에서는 동결일수가 줄어들 수 있지만 다른 조건에서는 젖음과 해빙의 패턴이 변화할 수 있다.

따라서 미래의 문화유산 보존에서는 단순한 평균기온보다 지역별 기후와 극한기상, 수분 조건의 변화를 함께 평가해야 한다.

60편에서 미래 보존과학과 기후변화를 살펴본 이유가 실제 재료 손상 문제로 이어지는 지점이다.

실험실에서 동결·융해를 재현할 수 있을까?

석재의 내구성과 풍화 특성을 연구하기 위해 시료에 반복적인 동결과 융해 조건을 가하는 실험을 수행할 수 있다.

실험 전후의 질량과 강도, 초음파 특성, 표면 상태 등의 변화를 비교하면 재료가 어떻게 반응했는지 조사할 수 있다.

하지만 실험실의 짧은 반복 시험이 실제 문화재가 수십 년 동안 겪는 복잡한 환경을 완벽하게 재현하는 것은 아니다.

현장에서는 염류와 비, 햇빛, 생물, 대기오염 등 다른 요인도 함께 작용하기 때문이다.

문화재 원본을 얼렸다 녹였다 하면서 시험할까?

일반적으로 보존 연구를 위해 귀중한 원본 문화재에 의도적으로 손상을 일으키는 실험을 하는 것은 적절하지 않다.

대신 동일하거나 유사한 종류의 석재 시편, 모사 시료 등을 이용해 실험할 수 있다.

문화재에서 이미 떨어져 나온 작은 파편이 연구에 활용되는 경우도 상황에 따라 고려될 수 있다.

42편에서 미세시료 분석을 살펴봤듯 과학적인 정보를 얻는 과정에서도 원본 손상을 최소화해야 한다.

떨어진 돌조각은 그냥 버려도 될까?

함부로 버려서는 안 된다.

문화재에서 떨어진 조각은 원래 위치를 확인할 수 있는 중요한 원본 자료일 수 있다.

재료 분석을 통해 석재의 종류와 풍화 상태를 조사하는 데 활용될 가능성도 있다.

언제 어디에서 떨어졌는지 기록하면 손상이 진행되는 위치와 시기를 이해하는 데 도움이 된다.

57편에서 제거된 과거 복원재료도 기록과 함께 보관할 가치가 있을 수 있다고 살펴본 것처럼 문화재에서 분리된 작은 물질도 중요한 정보가 될 수 있다.

겨울이 끝나면 무엇을 확인해야 할까?

겨울 전후의 상태를 비교하면 새로운 손상을 발견하는 데 도움이 된다.

기존 균열이 달라졌는지 살펴볼 수 있다.

새로운 박락과 표면 손실이 발생했는지 확인할 수 있다.

문화재 주변에 떨어진 작은 석재 조각이 있는지도 살펴볼 수 있다.

염류가 새롭게 나타난 위치와 수분 흔적도 기록할 수 있다.

가능하면 같은 위치와 비슷한 촬영 조건에서 사진을 남겨 과거 기록과 비교하는 것이 좋다.

한 번의 사진보다 기록의 축적이 중요한 이유

문화재의 풍화는 매우 천천히 진행될 수 있다.

오늘 촬영한 사진만 보면 특별한 변화가 없어 보일 수 있다.

하지만 5년 전, 10년 전의 사진과 비교하면 균열이 길어졌거나 모서리가 조금씩 사라졌다는 사실을 발견할 수 있다.

58편의 3D 기록과 59편의 AI 분석도 결국 좋은 과거 데이터가 존재해야 제대로 활용할 수 있다.

미래의 첨단기술보다 먼저 필요한 것은 오늘의 정확한 기록일 수 있다.

돌은 강하지만 영원하지 않다

석재 문화재를 바라보면 변하지 않을 것 같은 느낌을 받는다.

하지만 돌 역시 주변 환경과 끊임없이 상호작용한다.

비가 내리면 물을 흡수할 수 있다.

물이 공극과 균열을 따라 이동한다.

겨울이 오면 일부 수분이 얼 수 있다.

기온이 올라가면 다시 녹는다.

염류가 있다면 용해와 결정화도 반복될 수 있다.

햇빛과 바람, 오염물질과 생물도 함께 영향을 줄 수 있다.

수십 년, 수백 년 동안 이러한 작은 변화가 반복되면 단단한 돌에서도 결국 풍화의 흔적이 나타날 수 있다.

겨울만 되면 돌 문화재가 부서지는 이유는?

모든 석재 문화재가 겨울마다 부서지는 것은 아니다.

그리고 낮은 기온 하나만으로 손상을 설명할 수도 없다.

핵심은 물과 공극 구조, 온도 변화 그리고 반복이다.

석재 내부에 수분이 존재하고 적절한 조건에서 동결과 융해가 반복되면 내부에 물리적인 부담이 발생할 수 있다.

기존 균열과 풍화가 존재한다면 이러한 과정이 추가적인 손상에 기여할 가능성도 있다.

그래서 동결·융해로부터 문화재를 보호하는 가장 좋은 방법은 겨울이 온 뒤 돌을 따뜻하게 만드는 것이 아니다.

먼저 문화재가 불필요하게 많은 물을 흡수하지 않도록 관리하는 것이다.

배수 상태를 확인하고 누수와 수분 공급 경로를 조사한다.

균열과 박락을 지속적으로 기록하고 겨울 전후의 변화를 비교한다.

필요한 경우에만 문화재와 호환되는 보존 방법을 선택한다.

결국 61편에서 시작한 하얀 염류, 62편의 모세관현상, 그리고 이번 편의 동결·융해는 하나의 공통된 질문으로 이어진다.

문화재 안으로 들어간 물은 무엇을 하는가?

물은 단순히 돌을 젖게 만드는 데서 끝나지 않는다.

물질을 녹이고 이동시키며 온도가 내려가면 얼 수 있고 다시 증발하면서 염을 남길 수도 있다.

따라서 석재 문화재를 이해하려면 표면에 나타난 균열만 볼 것이 아니라 그 균열을 만들어가는 환경과 물의 움직임을 함께 살펴봐야 한다.

그런데 겨울이 지나고 날씨가 따뜻해졌다고 해서 돌의 위험이 모두 사라지는 것은 아니다.

비와 바람을 맞는 야외 석조문화재의 표면에는 어느 순간 검거나 초록색을 띠는 얇은 막이 생기기도 한다.

이끼처럼 보이지만 자세히 들여다보면 조류와 세균, 곰팡이, 지의류 등 다양한 생물이 함께 살아가는 복잡한 표면일 수도 있다.

그렇다면 문화재에 자라는 이끼와 미생물은 모두 제거해야 하는 오염일까?

아니면 오히려 돌 표면을 보호하는 경우도 있을까?

다음 64편에서는 「문화재에 낀 이끼는 무조건 제거해야 할까? 생물막과 석재의 생물학적 풍화」를 살펴본다.