[국내논문]경주(慶州) 황남동(皇南洞) 출토(出土) 철부(鐵釜)의 보존처리(保存處理) 및 과학적분석(科學的分析) Scientific Analysis and Conservation Treatment of the Kettle Excavated from Hwangnam-dong, Gyeongju원문보기
경주 황남동의 통일신라시대 생활유적에서 출토된 철솥을 유리공방에서 사용된 도가니로 추정하고 있어, 이에 대한 과학적인 분석을 통해 철솥의 용도를 밝혀보기로 하였다. 우선 보존처리를 실시해 철솥의 원형을 찾아주고, 철솥 표면에 발생한 부식물 5점에 대해 SEM-EDS 분석 및 XRD 분석을 수행하였다. 철솥의 외형에 있어 도가니로 추정하는 데 가장 큰 역할을 했던 주구부분의 편이 보존처리 과정에서 발견되어 구연부는 완전한 상태로 복원되었다. 금속시편의 조직을 관찰한 결과 열처리없이 서서히 냉각시킨 주조철제로 밝혀졌다. 부식물의 성분원소는 Fe과 O를 주성분으로 한 P, Si, Ca, S 등으로서, 주요 구성 화화물은 quartz, vivianite, goethite, akaganeite, lepidocrocite, hematite 등이었다. 이와 같은 구성 성분들은 유리의 제조원료로서 이들이 철솥 외부표면의 부식물층에서 용융상태가 아닌 원료로 확인되었다는 것은 철솥이 출토된 유적이 유리제조와 관련된 공방지였다는 것을 알려주는 증거가 될 수는 있으나, 철솥이 유리 용융 도가니로 사용되었다는 증거가 될 수는 없다. 또한 철솥 출토 당시 우물지 안에 퇴적되어 있던 유기물 부식토와 사질점토 등을 고려해 보면 이들이 철솥의 부식물 형성인자로 작용한 것으로 볼 수도 있다. 따라서 철솥은 전형적인 주조철제로 도가니로 사용되지는 않은 것으로 결론지을 수 있다.
경주 황남동의 통일신라시대 생활유적에서 출토된 철솥을 유리공방에서 사용된 도가니로 추정하고 있어, 이에 대한 과학적인 분석을 통해 철솥의 용도를 밝혀보기로 하였다. 우선 보존처리를 실시해 철솥의 원형을 찾아주고, 철솥 표면에 발생한 부식물 5점에 대해 SEM-EDS 분석 및 XRD 분석을 수행하였다. 철솥의 외형에 있어 도가니로 추정하는 데 가장 큰 역할을 했던 주구부분의 편이 보존처리 과정에서 발견되어 구연부는 완전한 상태로 복원되었다. 금속시편의 조직을 관찰한 결과 열처리없이 서서히 냉각시킨 주조철제로 밝혀졌다. 부식물의 성분원소는 Fe과 O를 주성분으로 한 P, Si, Ca, S 등으로서, 주요 구성 화화물은 quartz, vivianite, goethite, akaganeite, lepidocrocite, hematite 등이었다. 이와 같은 구성 성분들은 유리의 제조원료로서 이들이 철솥 외부표면의 부식물층에서 용융상태가 아닌 원료로 확인되었다는 것은 철솥이 출토된 유적이 유리제조와 관련된 공방지였다는 것을 알려주는 증거가 될 수는 있으나, 철솥이 유리 용융 도가니로 사용되었다는 증거가 될 수는 없다. 또한 철솥 출토 당시 우물지 안에 퇴적되어 있던 유기물 부식토와 사질점토 등을 고려해 보면 이들이 철솥의 부식물 형성인자로 작용한 것으로 볼 수도 있다. 따라서 철솥은 전형적인 주조철제로 도가니로 사용되지는 않은 것으로 결론지을 수 있다.
As the kettle excavated from a site in Hwangnam-dong, Gyeongju was presumed to have been used as a melting crucible in a glass production workplace, we decided to prove its usage by scientific analysis. First, we performed conservation treatment to find the original status of the kettle, and then SE...
As the kettle excavated from a site in Hwangnam-dong, Gyeongju was presumed to have been used as a melting crucible in a glass production workplace, we decided to prove its usage by scientific analysis. First, we performed conservation treatment to find the original status of the kettle, and then SEM-EDS and XRD analysis of the five corrosions created on the surface of the kettle. The fragment of the spout, which played a crucial role for the kettle to be considered as a melting crucible, was discovered during the conservation treatment. So the mouth rim of the kettle was restored to perfection. When we observed the microstructure of the metal sample, it was proved to be cast iron gradually cooled without heat treatment. In the corrosion products, the main components were Fe and O and other components such as P, Si, Ca, and S were found. The main compounds were quartz, vivianite, goetheite, akaganite, lepidocrocite, hematite, etc. Although these components were used as raw materials for making glass, these were found not in the melting status but mere raw materials. This can be an evidence to show these site where the kettle was excavated had been a glass production workplace. However, it is not sure that the kettle was used as a melting crucible. Moreover, if we consider the organic mold and sand clay accumulated in the well site when the kettle was excavated at first, we can see this as a formative factor of the corrosions of the kettle. Therefore, we concluded that the kettle is a typical cast iron and was not used as a melting crucible of glass.
As the kettle excavated from a site in Hwangnam-dong, Gyeongju was presumed to have been used as a melting crucible in a glass production workplace, we decided to prove its usage by scientific analysis. First, we performed conservation treatment to find the original status of the kettle, and then SEM-EDS and XRD analysis of the five corrosions created on the surface of the kettle. The fragment of the spout, which played a crucial role for the kettle to be considered as a melting crucible, was discovered during the conservation treatment. So the mouth rim of the kettle was restored to perfection. When we observed the microstructure of the metal sample, it was proved to be cast iron gradually cooled without heat treatment. In the corrosion products, the main components were Fe and O and other components such as P, Si, Ca, and S were found. The main compounds were quartz, vivianite, goetheite, akaganite, lepidocrocite, hematite, etc. Although these components were used as raw materials for making glass, these were found not in the melting status but mere raw materials. This can be an evidence to show these site where the kettle was excavated had been a glass production workplace. However, it is not sure that the kettle was used as a melting crucible. Moreover, if we consider the organic mold and sand clay accumulated in the well site when the kettle was excavated at first, we can see this as a formative factor of the corrosions of the kettle. Therefore, we concluded that the kettle is a typical cast iron and was not used as a melting crucible of glass.
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문제 정의
따라서 우선 보존처리를 실시해 철솥의 원래 형태를 찾아주고, 철 솥을 도가니로 추정하는데 있어 결정적인 역할을 하고있는내 . 외면의 다양한 부식물에 대한 과학적인 분석을 통해 철솥의 용도를 밝혀보고자 한다.
내벽의 용융흔으로 추정되던 황갈색 부식물(sample-3) 은 이미 보존처리 과정에서 부식물과 혼합된 점토층이라는 것이 밝혀졌지만, 좀 더 정확한 결과를 얻기 위해 분석을 실시하였다. 결과는 Table 2에 나타낸 바와 같이 Si가 24%나 포함된 비결정질 물질로 나타났다.
제안 방법
62 ppm 이었다. 따라서 2회부터는 탈염온도를 120℃로 올려 좀 더 강한 조건으로 바꾸어 탈염을 실시하였다. 염화이온의 2회 측정값은 58.
20% paraloid NAD-10 용액에 진공함침한 후 자연 건조 하였다.
분리되어 있는 철솥의 상단부를 에폭시계 수지 [araldite rapid type] 로 접합하고, 이물질제거 중 발견한 구연 부편을 비롯한 소편들도 접합하였다. 탈염시 박락된 표면층은 셀룰로오스계 수지 [cemedine-C]에 충진제와 안료를 섞어 접합하였다.
금속시편을 광학현미경(olympus BS-60)으로 100배, 200배의 비율로 조절하여 금속조직을 관찰하였다.
부식물 5점에 대해서 주사전자현미경 (Hitachi S-3500N, Japan)-에너지분산분광기(Kevex Superdry, USA)로 정성분석을 하고, 그 분석결과를 참고하여 X선회절분석기 (Bruker GADDS, German)로 화합물분석을 하였다. 이때 XRD 분석에는 시료의 일부를 석영제 막자사발에 넣고 빻은 미세한 분말을 사용하였다.
관찰하여 얻은 추론이었다. 따라서 과학적인 방법을 통해 철솔의 용도를 살펴보기로 하고, 보존처리 및 정성 분석을 실시하여 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
대상 데이터
구연부 일부인 작은 편에서 시 편(4X2X2 mm)을 채취하였다. 에폭시수지로 마운팅한 후 연마지 (SiC paper #400~4, 000)와 연마천 (diamond spray 3 y, m, 1 μm)으로 연마하였다.
철솥을 도가니로 추정하는데 중요한 역할을 하고 있는 유리 용융흔 부분과 철솥의 전면에 나타나고 있는 푸른색 녹 등을 4곳에서 채취하였다. 또한 탈염 후 적갈색으로 변한 부식물도 채취하여 바이알에 넣어 보관하였다.
성능/효과
vivianite 는 유물주변에 유기물이 함께 매장되었을 경우 나타나는 광물로 철솥이 출토된 우물지 안에 함께 퇴적되어 있던 다량의 유기물 부식토로 인해 발생된 것으로 보인다. 또한 동일 유적에서 출토된 유리의 성분분석 결과를 보면 융제로 Na보다 K이 많은 내륙식물의 재를 사용한 것으로 나타났는데, 3) 유기물인 재에는 P 가 함유되어 있다. 즉 유리제조에 사용된 융제와 철솥이 함께 묻혀 vivianite를 형성한 것으로 볼 수도 있다.
외면의 반짝이는 흰색 부식물(sample-1)은 5.5%의 Si 와 10%이상의 Ca과 S를 함유하고 있었는데, XRD 분석 결과 석영(SiO2)이 확인되었다. 석영 이외의 화합물로석고(CaS0)나 석회 (CaO)가 예상되었지만 확인되지는 않았다.
석영과 석회는 유리제조시 주제와 안정제로 사용되는 것으로, 이미 본 유적이 유리제조와 관련된 공방지였다는 것이 밝혀진 상황에서 보면 그 존재가 놀라운 것은 아니다. 다만 본 연구의 목적인 철솥의 용도에 초점을 맞추어 보면 이러한 유리제작 원료들이 내부가 아닌 외부표면에 그것도 용융흔적이 아닌 원료로 부착되어 있다는 것은 적어도 철솥이 도가니로 사용되지는 않았다는 것을 보여주고 있다. 왜냐하면 내부에 유리 원료를 넣어 용융시켰다기 보다는 유리원료가 함께 파묻혀 부식이 진행된 것으로 볼 수 있기 때문이다.
또한 도가니로 추정하는 데 큰 역할을 했던 여러부식물에 대해 SEM-EDS 분석 결과 주성분은 Fe과。였으며, 다량의 P, Si, Ca, S 등이 포함되어 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 참고해 XRD로 분석한 결과 화합물로 석영 (sample-1)과 vivianite(sample-2, -4)가 확인되었다. 이 화합물들은 유리 원료인 규사와 식물재에서 기원한 것으로 볼 수도 있으나, 문제는 이들이 철솥 외면의 부식물층에서 그것도 용융상태가 아닌 원료로 확인되었다는 것이다.
이 화합물들은 유리 원료인 규사와 식물재에서 기원한 것으로 볼 수도 있으나, 문제는 이들이 철솥 외면의 부식물층에서 그것도 용융상태가 아닌 원료로 확인되었다는 것이다. 즉 이러한 결과는 철솥이 도가니로 사용되었다기 보다는 철 솥이 출토된 유적이 유리제조와 관련된 공방지였다는 것을 확인시켜주는 것이었다. 또한 용융흔으로 추정되던 부식물 층(sample-3)은 Si가 다량 함유된 비결정질 물질로 밝혀졌다.
이것은 부식물이 혼합된 유기성 점토 층에서 나올 수 있는 결과로 보존처리 과정에서 밝혀진 것과 같은 결과를 보여주었다. 그리고 탈염처리 후 적갈색으로 변한 부식물(sample-5)은 goethite, akaganeite, lepidocrocite, hematite 등이 섞인 산화철로 확인되었다.
이상과 같이 철솥은 발굴당시 우물 안에 퇴적되어 있던 황갈색의 사질점토와 유기물 부식토에 의해 표면이 부식된 전형적인 주조 철솥으로 도가니로 사용된 것은 아니라고 결론지을 수 있다. 다만 황남동 유적이 유리 제조와 관련된 공방지였다는 것을 고려해보면 유리 제조에 사용된 원료들이 철솥과 함께 파묻혔다고 볼 수는 있을 것이다.
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