선본사의 두 석조문화재 관봉 석조여래좌상과 삼층석탑의 석재들은 암석기재적으로 거의 동일한 특징을 보인다. 즉, 회백색의 조립질로서 반상조직을 보이는 화강암이며, 주 구성광물은 사장석, 알칼리장석, 석영, 흑운모, 각섬석, 녹니석 등으로 이루어져 있다. 이런 기재적 특징들은 선본사가 위치한 팔공산 화강암체 서남부의 화강암 노두에서 확인되는 것과도 유사다. 모드조성에서는 석조여래좌상의 경우 몬조화강암에 속하나 삼층석탑 및 인근 화강암 노두의 암석은 섬장화강암과 몬조화강암의 양쪽 조성을 나타낸다. 전암대자율 측정값을 보면 관봉석조여래좌상, 삼층석탑, 선본사 인근화강암 노두에서 각각 10-14, 10-15, 9-16(×10-3 SI)의 범위를 보여 거의 동일하며, 자철석계열의 팔공산 화강암을 나타낸다. 감마스펙트로미터 측정값에서도 세 암석에서 K, eU, eTh의 함량들이 거의 유사한 범위에 속한다. 결론적으로 선본사의 관봉 석조여래좌상과 삼층석탑은 팔공산 화강암으로 만들어졌으며, 주변 지역의 화강암체가 그 원산지라고 추정된다.

석록과 석청은 우리나라 전통 채색 문화유산에서 각각 녹색과 청색안료로 사용되어온 전통안료이며, 천연광물인 공작석과 남동석이 원료광물로 알려져 있다. 석록과 석청은 모두 중국, 일본 등지에서 수입된 것으로 알려져 있으며, 일부 청색계열의 안료가 국내에서 산출된 기록이 있으나, 탄산염 광물이 생성되기 어려운 우리나라의 지질환경을 고려하면 가능성은 높지 않다. 무기안료인 석록과 석청의 특성을 파악하기 위해 공작석과 남동석 원료를 확보하고 성분분석을 실시하였으며, 전통제법을 적용하여 안료를 제조하고 특성을 분석하였다. 제조한 석록의 L* 값은 59-83 정도, a* 값은 -20 이하로서, 시판제품에 비해 채도가 약간 높았다. 흡유량은 22-29 mL/100 g이고, 은폐력은 99.2 % 이상으로 우수하였다. 석청의 L* 값은 35-65 범위이고, b* 값은 -15 이하로서, 시판제품에 비해 상대적으로 채도가 낮았다. 흡유량은 21-26 mL/100 g이며, 석록과 마찬가지로 은폐력이 99.1 % 이상으로 우수하였다. 남동석의 원료광물은 남동석 외에 공작석, 석영 등의 불순물이 함유하고 있으며, 석청 제조 시 혼합된 불순물이 석청안료의 색도, 흡유량 등의 특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

본 연구는 남한산성 한봉성 여장에 사춤으로 사용된 석회 모르타르를 분석하여 조선시대에 사 용된 석회의 광물학적 특성을 파악하고자 하였다. 편광현미경 관찰 결과 여장의 모르타르는 기질에 석영, 장석, 운모, 휘석과 불투명 광물을 함유하고 있으며 XRD 분석을 통해 점토 광물인 녹니석, 카올 린을 추가로 확인하였다. 입도 분석 결과 시료의 입도 분포가 넓고 크기가 균일하지 않으며 입도의 60%가 모래영역에 해당되었다. XRF 분석 결과 석회의 주성분인 Ca은 8.71-11.18%로 나타났으며 토 양에서 확인되는 SiO2, Al2O3, Fe2O3가 주요 성분으로 확인되었다. TG-DTA 분석 결과 약 750℃ 부근에 서 탄산칼슘의 탈탄산반응으로 인한 흡열피크와 약 10%의 중량감소율을 확인하였으며, SEM을 통한 미세조직 관찰 결과 조밀하게 응집된 비정질, 능면상의 방해석 결정이 관찰되었다. 이를 바탕으로 여장의 사춤재는 석회와 토양이 혼합된 모르타르이며 여장의 위치나 사용부위에 따른 광물 조성 차이는 보 이지 않으므로 당시 한봉성 여장은 동일한 재료와 기법을 사용하여 개축된 것으로 판단된다.

단층비지는 단층의 중심부에 분포하면서 연약대를 형성하므로 단층비지의 광물학적 특성과 물성은 암반의 안정성에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 단열구조도를 참고하여 중, 대규모의 주요 단층을 선정하였으며, 총 16지역의 단층 코어부분에서 51종류의 시료를 채취하였다. XRD, SEM을 이용한 광물학적 분석과 단위중량, 마찰각, 점착력을 측정하였다. 점토광물은 대표적으로 카올리나이트, 일라이트, 스멕타이트로 나눠질 수 있으며, 화산암에는 일라이트 > 스멕타이트 > 카올리나이트와 녹니석의 순으로 함유된다. 퇴적암에는 카올리나이트와 녹니석 > 일라이트 > 스멕타이트의 순으로 풍부하다. 화강암에는 일라이트 > 스멕타이트 > 카올리나이트와 녹니석 순으로 함유된다. 마찰각은 점토 함량이 높을수록 감소하며, 점착력은 분산이 심하게 나타났다. 점토광물의 함량이 45% 이하에서는 점토광물의 함량이 증가할수록 점착력이 높아지나 45% 이상에서는 점착력이 낮아지는 추세를 보인다. 이는 단층비지가 불균질하며, 점토광물의 종류와 함량에서도 넓은 범위를 가지기 때문인 것으로 보인다.

북한 쪽 백두산 지역에서 산출되는 흑요석과 부산 가덕도 유적지에서 출토된 흑요석제 석기에 포함되어 있는 미세결정을 대상으로 그 형태적 분류 및 화학조성에 대한 연구를 실시하였다. 백두산 흑요석은 육안 및 경하관찰에 의한 분류결과 세 개의 그룹으로 구분되며, 형태적으로는 트리카이트-아시큘러와 트리카이트-에스테로이달의 미세결정이 우세하게 분포한다. 한편 가덕도 흑요석은 분류결과 5개의 그룹으로 구분되며, 아시큘러, 마가라이트, 래쓰결정, 에스테로이달 등의 다양한 미세결정이 분포한다. 백두산 흑요석 내의 규산염 미세결정은 대부분 헤덴버자이트 내지 오자이트의 조성을 가지는 휘석으로 나타났으나, 가덕도 흑요석 내의 규산염 미세결정은 대부분이 애나이트 조성에 가까운 흑운모이며 일부 마가라이트 형태의 미세결정은 훼로실라이트 조성의 휘석으로 나타났다. 이로부터 백두산 흑요석과 가덕도 흑요석은 미세결정의 형태, 광물 종류 및 그 화학성분 등에서 상이함을 알 수 있다. 가덕도 유적지에서 출토된 흑요석제 석기는 백두산지역 흑요석과는 성인적인 관련성이 없는 것으로 판단된다.