성덕대왕신종은 서기 771년에 완성되었으며 규모에 있어서나 예술적인 수준에 있어서 탁월한 걸작품으로서 우리 청동문화의 정수이다. 그러나 성덕대왕신종을 주조하기 위해 어디에서 원료를 입수하여 어떻게 배합하고 주조했는지에 대한 사료가 남아있지 않아 성덕대왕신종을 깊이 있게 이해하는 데 한계가 있다. 본 연구는 국립경주박물관에서 성덕대왕신종에 대한 안전진단의 일환으로 점검 과정 중 신종 내부에 돌출된 부분에서 채취한 시료 3점의 분석결과를 정리한 것이다. 성덕대왕신종을 제작하기 위한 원료의 배합비, 주조 당시의 금속조직, 원료의 산지 등에 중점을 두고 조사하였다.
성덕대왕신종은 서기 771년에 완성되었으며 규모에 있어서나 예술적인 수준에 있어서 탁월한 걸작품으로서 우리 청동문화의 정수이다. 그러나 성덕대왕신종을 주조하기 위해 어디에서 원료를 입수하여 어떻게 배합하고 주조했는지에 대한 사료가 남아있지 않아 성덕대왕신종을 깊이 있게 이해하는 데 한계가 있다. 본 연구는 국립경주박물관에서 성덕대왕신종에 대한 안전진단의 일환으로 점검 과정 중 신종 내부에 돌출된 부분에서 채취한 시료 3점의 분석결과를 정리한 것이다. 성덕대왕신종을 제작하기 위한 원료의 배합비, 주조 당시의 금속조직, 원료의 산지 등에 중점을 두고 조사하였다.
The Divine Bell of King Seongdeok was completed in 771 A.D. It is a true masterpiece both grand in its size and style (height 3.66 m, diameter 2.23 m, thickness 20.3 cm, weight 18.9 ton), illustrating the essence of the Korean bronze culture. However, there are no remaining records about its casting...
The Divine Bell of King Seongdeok was completed in 771 A.D. It is a true masterpiece both grand in its size and style (height 3.66 m, diameter 2.23 m, thickness 20.3 cm, weight 18.9 ton), illustrating the essence of the Korean bronze culture. However, there are no remaining records about its casting: where the raw material came from, how the materials were mixed and how the bell was casted. The absence of such records has limited the understanding of the bell. This article contains analysis of three samples collected from a protruding part inside of the bell during a safety test for the bell by the Gyeongju National Museum. The main issues are the element composition of the bell, microstructure on the casting time and the source where the raw material came from.
The Divine Bell of King Seongdeok was completed in 771 A.D. It is a true masterpiece both grand in its size and style (height 3.66 m, diameter 2.23 m, thickness 20.3 cm, weight 18.9 ton), illustrating the essence of the Korean bronze culture. However, there are no remaining records about its casting: where the raw material came from, how the materials were mixed and how the bell was casted. The absence of such records has limited the understanding of the bell. This article contains analysis of three samples collected from a protruding part inside of the bell during a safety test for the bell by the Gyeongju National Museum. The main issues are the element composition of the bell, microstructure on the casting time and the source where the raw material came from.
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문제 정의
본 연구는 국립경주박물관에서 성덕대왕신종에 대한 안전진단3)을 위해 신종 내부의 돌출부에서 채취한 시료 3점의 분석결과를 정리한 것이다. 성덕대왕신종을 제작하기 위한 원료의 배합비, 주조 당시의 금속조직, 원료의 산지 등에 중점을 두고 조사한 결과이다.
본 조사는 이때 채취된 시료를 사용하였으며 채취된 시료의 위치를 [table 1]에 나타내었다. 표에서 보듯 180~200 cm 위치에서 2점, 270 cm 위치에서 1점의 시료들을 비교하고자 하였다.
제안 방법
신종 내부에서 채취된 시료 3점을 분말로 만들고 유도 결합플라즈마분석기(ICP)를 사용하여 정량분석을 실시하였다. 또한 3㎜ 정도의 크기로 절단하여 에폭시에 mounting 한 후 연마하여 금속현미경 및 주사전자현미경을 이용하여 미세구조를 관찰하였다. 이 때 부식액으로는 C2H5OH：HCl：FeCl3＝30：1：3가 사용되었으며 1분간 부식시켰다.
신종 내부에서 채취된 시료 3점을 분말로 만들고 유도 결합플라즈마분석기(ICP)를 사용하여 정량분석을 실시하였다. 또한 3㎜ 정도의 크기로 절단하여 에폭시에 mounting 한 후 연마하여 금속현미경 및 주사전자현미경을 이용하여 미세구조를 관찰하였다.
신종의 제작을 위한 원료의 산지연구를 위하여 납동위원소비를 분석하였다. 납성분이 1% 이하이므로 광석(구리 또는 주석)에서 불순물로 함유된 것으로 광석의 산지와 관련 있다는 것을 의미한다.
) 등의 산화광 그리고 자연동(Cu)의 순으로 존재한다. 최초로 동이 사용된 때에는 지표에 노출된 자연동이었으나 매장량이 적어 한계가 있었으며 그 후 숯으로 태우면 쉽게 환원되어 동을 얻을 수 있는 산화광이 광석으로 사용되었다. 이 산화광은 황화광이 지표근처에서 풍화되어 존재하는데 채취하는 과정에서 같이 존재하던 유화동이 불순물로 혼입된 것으로 보인다.
다변수분석법중 선형판별식분석법(SLDA)으로 방연석의 분류를 위한 판별함수를 구하였다. 한국, 일본, 중국방연석 시료 134종의 전체 납동위원소비 데이터를 사용하여 선형판별식분석을 수행하였다.
대상 데이터
분석 등을 위하여 신종 내부의 주조결함부위에 해당하는 돌출부에서 시료를 채취하였다. 본 조사는 이때 채취된 시료를 사용하였으며 채취된 시료의 위치를 [table 1]에 나타내었다.
청동기의 산지추정을 위해 207Pb/206Pb와 208Pb/206Pb을 축으로 한 [Fig. 4(도식 A)] 및 206Pb/204Pb와 207Pb/204Pb를 축으로 한 [Fig. 5(도식 B)]를 사용하였다. 여기에서 보는 바와 같이 한국, 중국, 일본의 방연석의 영역이 잘 나타나 있어 청동기의 산지 분류에 유용하게 사용되고 있다.
이론/모형
다변수분석법중 선형판별식분석법(SLDA)으로 방연석의 분류를 위한 판별함수를 구하였다. 한국, 일본, 중국방연석 시료 134종의 전체 납동위원소비 데이터를 사용하여 선형판별식분석을 수행하였다.
따라서 고대에 청동기 제조를 위해 어느 지역의 방연석을 사용하였다면 방연석의 납동위원소비는 청동기에 그대로 유지되므로 납동위원소비를 분석하면 그 산지를 추정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 납동위원소비 분석을 위해 대덕 기초과학지원 연구소의 열이온화질량분석기(TIMS)를 사용하였다.
성능/효과
성덕대왕신종의 성분조성은 이원합금으로서 위치에 따른 성분조성을 분석한 결과 매우 균일한 농도 값을 나타내고 있었다. 세 위치에서 구리와 주석의 평균 조성비, Cu : Sn = 86 : 13 이며 불순물이 매우 적은 정제된 원료를 사용한 것으로 확인되었다.
성덕대왕신종의 성분조성은 이원합금으로서 위치에 따른 성분조성을 분석한 결과 매우 균일한 농도 값을 나타내고 있었다. 세 위치에서 구리와 주석의 평균 조성비, Cu : Sn = 86 : 13 이며 불순물이 매우 적은 정제된 원료를 사용한 것으로 확인되었다. 미세구조는 청동의 전형적인 주조조직으로 α상과 δ상이 나타나며 비금속개재물로 철이 함유된 황화물이 보이고 있다.
납성분이 1% 이하이므로 광석(구리 또는 주석)에서 불순물로 함유된 것으로 광석의 산지와 관련 있다는 것을 의미한다. 세 위치의 납동위원소비 측정결과 모두 한국산 남부의 광석을 사용한 것으로 추정되었다. 특히 세 점의 위치가 모두 동일 지점에 위치한 것으로 보아 한 지역의 광석을 사용한 것으로 판단된다.
후속연구
따라서 신종의 위치별 성분 조성 데이터를 기초로 금속조직을 관찰하고 주조 시 상변화 및 냉각 속도 등을 판단하는 종합적 연구가 요구된다. 그밖에 미량성분은 불순물로서 원료에서 유래된 것이므로 원료물질의 정련정도를 검토할 수 있으며 이의 함량분포는 향후 한국 청동종의 분류 및 산지 연구에 중요한 역할을 할 것이다. 또한 청동기에 포함된 납의 함량으로부터 원료의 산지를 밝힐 수 있는 방법으로 납동위원소비 분석이 중요시 된다.
즉, 성덕대왕신종을 주조하기 위해 어디에서 원료를 입수하여 어떻게 배합하고 주조했는지에 대한 문헌이 남아있지 않고 연구된 바가 없어서 성덕대왕신종을 깊이 있게 이해하는데 한계가 있다. 따라서 성덕대왕신종의 제작에 대한 고고학적 자료와 문헌을 체계적으로 수집하고 정리하는 한편, 신종에 대한 여러 방면의 과학적 분석을 수행하고 데이터를 종합하여 성덕대왕신종을 연구하여야 할 것이다.1), 2)
신종의 주조 시에 위치에 따른 성분의 편석 경향성과 이에 따른 주조 온도 및 조직의 변화 등을 고려해야 하기 때문이다. 따라서 신종의 위치별 성분 조성 데이터를 기초로 금속조직을 관찰하고 주조 시 상변화 및 냉각 속도 등을 판단하는 종합적 연구가 요구된다. 그밖에 미량성분은 불순물로서 원료에서 유래된 것이므로 원료물질의 정련정도를 검토할 수 있으며 이의 함량분포는 향후 한국 청동종의 분류 및 산지 연구에 중요한 역할을 할 것이다.
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