중성자방사화분석을 활용한 경상남도 백자의 산지 및 특성 분류 The Provenance and Characteristic Classification of the White Porcelain in the Gyeongsangnam-do by Neutron Activation Analysis원문보기
경상도지역의 두동리, 백련리, 사촌리 가마터 출토 백자편 총 47점에 대하연 중성자방사화분석으로 태토의 미량성분 함량을 측정하고 주성분분석(PCA)과 판별분석(LDA)으로 통계처리하여 가마터별 산지 및 특성을 분류해보았다. 주성분분석과 판별분석에서 이용한 미량성분은 17개(Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Hf, La, Lu, Rb, Sc, Sm, Ta, Th, V, Yb) 원소이며, 분류에 기여한 원소는 6개(Dy, Sm, La, Ce, Lu, Sc) 원소로 확인된다. 가시적 특징에 따라 구분되는 연질과 경질백자는 미량성분의 화학적 조성이 유사하여 원료의 조성 차이가 없는 것으로 확인되나, 양질(I)과 조질백자(II)는 화학적 조성에 차이가 나타남에 따라 원료의 채취 장소나 수비와 첨가제 사용의 제작 과정에 차이가 있었을 것으로 판단된다.
경상도지역의 두동리, 백련리, 사촌리 가마터 출토 백자편 총 47점에 대하연 중성자방사화분석으로 태토의 미량성분 함량을 측정하고 주성분분석(PCA)과 판별분석(LDA)으로 통계처리하여 가마터별 산지 및 특성을 분류해보았다. 주성분분석과 판별분석에서 이용한 미량성분은 17개(Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Hf, La, Lu, Rb, Sc, Sm, Ta, Th, V, Yb) 원소이며, 분류에 기여한 원소는 6개(Dy, Sm, La, Ce, Lu, Sc) 원소로 확인된다. 가시적 특징에 따라 구분되는 연질과 경질백자는 미량성분의 화학적 조성이 유사하여 원료의 조성 차이가 없는 것으로 확인되나, 양질(I)과 조질백자(II)는 화학적 조성에 차이가 나타남에 따라 원료의 채취 장소나 수비와 첨가제 사용의 제작 과정에 차이가 있었을 것으로 판단된다.
This study analyze concentration of minor and trace elements on 47 white porcelains excavated from Dudong-ri, Baekryeon-ri, Sachon-ri kilns in Gyeonsangnam-do by NAA(neutron activation analysis) and try to classify the provenance and characteristics according to the analytical result. Each kilns are...
This study analyze concentration of minor and trace elements on 47 white porcelains excavated from Dudong-ri, Baekryeon-ri, Sachon-ri kilns in Gyeonsangnam-do by NAA(neutron activation analysis) and try to classify the provenance and characteristics according to the analytical result. Each kilns are divided into the group by PCA(principal component analysis) and LDA(linear discrimination analysis) using 17 elements; Ba Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Hf, La Lu, Rb, Sc, Sm, Ta, Th, V, Yb. The contribution elements are Dy, Sm, La, Ce, Lu, Sc. And soft and hard white porcelains are similar with the chemical composition of the use materials therefore the difference of the chemical composition not confirmed a cause. The analytical results of the fine(I) and poor(II) quality white porcelains presume the difference of the povenance of clay materials or the poduction process such as difference purify and additive materials.
This study analyze concentration of minor and trace elements on 47 white porcelains excavated from Dudong-ri, Baekryeon-ri, Sachon-ri kilns in Gyeonsangnam-do by NAA(neutron activation analysis) and try to classify the provenance and characteristics according to the analytical result. Each kilns are divided into the group by PCA(principal component analysis) and LDA(linear discrimination analysis) using 17 elements; Ba Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Hf, La Lu, Rb, Sc, Sm, Ta, Th, V, Yb. The contribution elements are Dy, Sm, La, Ce, Lu, Sc. And soft and hard white porcelains are similar with the chemical composition of the use materials therefore the difference of the chemical composition not confirmed a cause. The analytical results of the fine(I) and poor(II) quality white porcelains presume the difference of the povenance of clay materials or the poduction process such as difference purify and additive materials.
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문제 정의
즉, 백자만을 전문적으로 생산한 사촌리 가마터에 비해 분청사기와 백자를 동시에 생산한 두동리와 백련리 가마터는 사용 원료가 더욱 다양했을 것을 의미한다. 또한 백련리 가마터에 비해 분청사기, 회청사기 , 흑유, 옹기 , 백자 등 출토유물의 종류가 매우 다양하고 잔존하는 백자편의 비율이 현저히 낮은 두동리 가마터는 백자의 사용 원료가 가장 다양하며 복합적으로 배합되었을 가능성이 매우 높다는 점을 제시하는 자료이다.
본 연구에서는 2000년 이후에 조사된 경상도지역의 진해시 두동리, 하동군 백련리, 사천시 사촌리 가마터에서 출토된 백자편을 대상으로 중성자방사화분석에 의한 미량성분 분석을 통해 제작소의 산지 분류 가능성을 확인해보고자 하였다. 또한, 백자편은 태토의 다양한 특성에 따라 연질과 경질백자로, 태토의 정선 정도에 따라 양질 (I)과 조질백자(II)로 구분되는 가시적 특징과 원료와의 상관관계를 검토하였다.
제안 방법
1. 태토의 미량성분 함량은 28개 성분을 측정하였으나 다수의 시료에서 검출되지 않은 성분과 에러 범위가 큰 성분 등을 제외한 Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Hf, La, Lu, Rb, Sc, Sm, Ta, Th, V, Yb의 17개 성분을 주성분분석과 판별분석에 이용하였다.
경상남도 진해시 두동리, 하동군 백련리, 사천시 사촌리 가마터에서 출토된 47점의 백자편에 대하여 중성자방사화분석으로 태토의 미량성분 함량을 측정하고 주성분 분석과 판별분석을 이용한 가마터 및 가시적 특징에 따른 분류 결과는 다음과 같이 정리할 수 있다.
하였다. 또한, 백자편은 태토의 다양한 특성에 따라 연질과 경질백자로, 태토의 정선 정도에 따라 양질 (I)과 조질백자(II)로 구분되는 가시적 특징과 원료와의 상관관계를 검토하였다.
선정된 백자편은 태토와 유약의 색상, 태토단면의 치밀도, 구성입자의 크기와 균일도 등의 가시적 특징에 따라 연질백자와 경질백자로 구분하였다. 또한, 태토의 정선도에 따라 두동리의 경질백자와 백련리의 연질과 경질백자는 각각 양질( I)과 조질백자(U)로 세분하였다.
번조는 모래가 섞인 내화토 비짐을 사용하여 여러 개의 그릇을 포개구이 하였다.
1). 선정된 백자편은 태토와 유약의 색상, 태토단면의 치밀도, 구성입자의 크기와 균일도 등의 가시적 특징에 따라 연질백자와 경질백자로 구분하였다. 또한, 태토의 정선도에 따라 두동리의 경질백자와 백련리의 연질과 경질백자는 각각 양질( I)과 조질백자(U)로 세분하였다.
단 반감기 핵종은 20분과 50분, 중 . 장 반감기 핵종은 5일과 13일 이상 냉각하여 각각 500, 1200, 2000, 5000초 동안 계측하여 연구시료와 동일한 실험 조건에서 측정한 미국표준기술원(NIST)의 인증표준시료 NIST SRM 2711-Montana Soil의 값과 비교하여 Al, As, Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Fe, Hf, K, La, Lu, Mg, Mn, Na, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Ta, Th, Ti, V, W, Yb 등의 2 8개 미량성분을 정량화하였다.
중성자방사화분석은 도자기 태토의 28개 미량성분 함량을 결정하였으나, 다수의 시료에서 검출되지 않은 As, Al, W, Ti, Mg 등과 에러 범위가 큰 Sb 등을 제외한 Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Hf, La, Lu, Rb, Sc, Sm, Ta, Th, V, Yb 등의 17개 미량성분을 주성분분석 및 판별분석의 변수로 이용하였다. 이를 정리한 결과는 Table 1과 깉다.
대상 데이터
동서 방향으로 총 6기의 가마가 발견되었다. 그 중 2호 가마는 길이 24.5m, 폭 1.3m로 경사면에 축조된 오름 가마로써 회구부에서 연도부까지 바닥과 벽체 등의 중요한 부분이 남아있다.
연구 시료는 두동리(16점), 백련리(22점), 사촌리(9점) 가마터에서 출토된 총 47점의 백자편을 선정하였다 (Figure 1). 선정된 백자편은 태토와 유약의 색상, 태토단면의 치밀도, 구성입자의 크기와 균일도 등의 가시적 특징에 따라 연질백자와 경질백자로 구분하였다.
데이터처리
백자의 가마터별 산지 분류 가능성은 백자편 47점의 17개 미량성분을 SPSSfetatistical package for social science) 12.0 통계 프로그램을 이용한 주성분 분석으로 평가하였다. 이때 도출된 고유값(Eigenvalue)과 기여율(Variance) 및 누적기여율(Cumulative}은 Table 2, 공통성(Communalities)과 성분행렬(Principal Component)은 Table 3과 같다.
성능/효과
2. 주성분분석 분류 결과에서 두동리, 백련리, 사촌리 가마터는 각 가마터별로 분류되며, 분류에 크게 기여하는 미량성분은 Dy, Sm, La, Ce, Lu, Sc의 6개 원소로 확인되었다. 또한, 각 가마터별 분산도의 차이는 각 가마터에서 사용한 원료의 차이와 상관관계가 높은 것으로 판단된다.
3. 연질과 경질백자는 사용 원료의 화학적 조성 차이가 확인되지 않으나, 양질( I )과 조질백자(II)는 미량성분의 패턴 차이가 확인된다. 따라서 양질(I)과 조질백자 (U)는 원료의 산지가 다르거나 수비와 첨가제 사용의 제작 과정에 차이가 있었을 가능성이 높다.
따라서 양질(I)과 조질백자 (U)는 원료의 산지가 다르거나 수비와 첨가제 사용의 제작 과정에 차이가 있었을 가능성이 높다. 4. 판별분석은 주성분분석에 의한 산지 분류보다 더욱 분별력 있는 분류 결과를 얻을 수 있었으며 이를 통하여 미지시료에 대한 산지 추정의 지표로 활용할 수 있음을 제시하였다. 각 가마터별로 분석 자료를 체계화한다면 도자기의 산지 추정 및 상호 관계를 추정할 수 있는 과학적 근거 제시가 될 것으로 기대된다.
각 가마터별 백자의 가시적 특성에 따른 주성분 분석에서 누적기여율은 두동리와 백련리 가마터가 각각 74.5 %와 74.1 %로 다소 높게 나타나지만, 사촌리 가마터는 58.1 %로 매우 낮게 나타나는 점에서 사촌리 가마터에서 생산된 연질과 경질백자의 원료 유사성이 높은 것을 알 수 있다{Table 4). 그리고 주성분 1.
판별함수의 결과에서 17개 성분이 판별함수에 기여한 정도는 Table 6과 같이 Th, Ta, Co, Ba, Or 성분 순으로 확인된다. 그리고 고유값과 누적기여율 및 정준상관계 수(Canonical Correlation) 등 판별함수의 자료 반영도에서 두동리, 백련리, 수촌리 가마터에 분류 정도를 알 수 있는 정준상관계수는 각각 0.987과 0.945로 매우 높게 나타난다(Table 7). 이를 기초로 다음과 같이 판별함수 1 과 2가 계산되며 이 식에 대입하여 미지시료의 산지를 추정해 볼 수 있다.
주성분분석 분류 결과에서 두동리, 백련리, 사촌리 가마터는 각 가마터별로 분류되며, 분류에 크게 기여하는 미량성분은 Dy, Sm, La, Ce, Lu, Sc의 6개 원소로 확인되었다. 또한, 각 가마터별 분산도의 차이는 각 가마터에서 사용한 원료의 차이와 상관관계가 높은 것으로 판단된다.
도식된다. 이 결과에서 판별분석은 주성분분석보다 매우 뛰어난 분별력으로 각 가마터별로 분류됨을 알 수 있다. 따라서 판별분석은 다양한 장소에서 원료를 채취하였거나 배합과 첨가제 사용의 복잡한 제작 과정을 거쳐 정확한 원료의 산지 추정이 어려운 태토 원료를 가마터별로 자료를 체계화함으로써 가마터 산지 분류의 지표 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이를 기초로 도식한 주성분분석 그래프에서 연질과 경질 백자는 두동리, 백련리, 사촌리 가마터 모두에서 미량성분 패턴에 차이가 확인되지 않았으며, 이를 통하여 연질과 경질백자의 특성은 사용 원료에 대한 화학적 조성 차이가 아님을 재확인하였다(Figure 3~5). 반면 백련리 백자 편은 양질(I)과 조질백자(U)에서 미량성분의 패턴 차이가 확인되며 이는 원료의 산지나 수비와 첨가제 사용 등의 제작 과정에 차이가 있었을 가능성이 높다고 추정된다.
후속연구
판별분석은 주성분분석에 의한 산지 분류보다 더욱 분별력 있는 분류 결과를 얻을 수 있었으며 이를 통하여 미지시료에 대한 산지 추정의 지표로 활용할 수 있음을 제시하였다. 각 가마터별로 분석 자료를 체계화한다면 도자기의 산지 추정 및 상호 관계를 추정할 수 있는 과학적 근거 제시가 될 것으로 기대된다.
보여주는 근거이다. 따라서 가마터별 출토 도편에 대한 가시적 특징도 사용 원료를 짐작할 수 있는 중요한 지표가 되므로 반사도, 흡수유 기공률 등 물리적 특성 분석 등도 함께 조사하고 이를 종합적으로 검토할 필요가 있다.
이 결과에서 판별분석은 주성분분석보다 매우 뛰어난 분별력으로 각 가마터별로 분류됨을 알 수 있다. 따라서 판별분석은 다양한 장소에서 원료를 채취하였거나 배합과 첨가제 사용의 복잡한 제작 과정을 거쳐 정확한 원료의 산지 추정이 어려운 태토 원료를 가마터별로 자료를 체계화함으로써 가마터 산지 분류의 지표 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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