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문제 정의
- 본 연구에서는 청동거울의 표면을 분석하여 수은의 존재여부와 주석함량을 조사함으로써 각 유물의 경면에 특별한 처리가 수행되었는지, 그리고 수행되었다면 어떠한 방법이 적용되었는지를 살펴보고자 한다.
제안 방법
- 도금부분에 대하여서는 전자빔을 한 점에 고정시킨 상태에서 EDS 스펙트럼을 취하여 수은의 유무와 화학조성비를 확인하였으며, 바탕금속에 대한 분석에서는 50㎛×50㎛의 범위에서 EDS 스펙트럼을 취하여 합금의 성분비를 파악하였다.
- 분석용 시편은 거울 표면의 은백색 광택부위와 금속심이 드러난 부위에서 각 한 점씩 소량(1㎜×1㎜)의 시료를 채취하여 carbon-tape로 고정시키는 방법으로 준비하였다.
- 시편은 거울 표면을 에탄올로 세척한 후 채취하였다. 시편의 성분은 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)에 부착된 에너지분산형분석기(EDS: Energy Dispersive Spectrometer)를 이용하여 분석하였으며 본고에는 그 결과가 무게비로 주어졌다. 도금부분에 대하여서는 전자빔을 한 점에 고정시킨 상태에서 EDS 스펙트럼을 취하여 수은의 유무와 화학조성비를 확인하였으며, 바탕금속에 대한 분석에서는 50㎛×50㎛의 범위에서 EDS 스펙트럼을 취하여 합금의 성분비를 파악하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 경기도박물관 소장 청동거울 22점과 용인 마북리 소재 고려 고분군에서 출토된 청동거울 2점을 대상 유물로 선정하여 표면분석을 수행하였다. 분석용 시편은 거울 표면의 은백색 광택부위와 금속심이 드러난 부위에서 각 한 점씩 소량(1㎜×1㎜)의 시료를 채취하여 carbon-tape로 고정시키는 방법으로 준비하였다.
성능/효과
- 1) 청동거울 경면의 빛 반사율을 높이기 위하여 적용된주석칠도금법(Wipe-tinning), 주석아말감도금법(Amalgam-tinning), 수은도금법(Mercury polishing)이 확인되었다.
- 2) 청동거울의 경면 뿐 아니라 문양면에도 도금을 실시한 사례가 발견되었다.
- 3) 고주석 청동거울(주석함량 20%이상)에는 별도의 피막처리를 수행되지 않았다.
- 4) 주석아말감법으로 도금한 거울의 표면과 단면을 분석한 결과 황화물로 구성된 개재물에서 다량의 수은이 검출됨으로써 도금층이 결실된 경우에도 단면 분석을 통하여 주석아말감 도금 여부를 판단할 수 있는 가능성이 제기되었다.
- Fig. 3은 경면의 도금층 부분으로 1부위를 분석한 결과 수은은 검출되지 않았고, 산소함량이 낮아 부식층의 영향을 크게 받지 않았을 것으로 추정됨에도 불구하고 주석함량이 50% 정도로 높게 나타났다(Table 3). Fig.
- 따라서 500℃ 이상에서 장시간 가열할 경우 주석칠도금법에서는 순수한 주석상과 η상이 사라지고, 주석아말감도금법에서는 수은함량이 급격하게 줄어드는 것으로 판단 할 수 있다.
- 또한 주석아말감도금법에 대한 재현실험에서는3 525℃에서 40분간 가열했을 때 η상 및 ε상과 함께 수은이 4.46% 검출되다가 550℃에서 30분간 가열한 경우 η 및 ε상과 소량의 δ상과 함께 수은이 0.233% 검출되었다.
- 따라서 이 청동거울이 아직 은백색 금속광택을 유지하는 것은 공석조직중에 δ영역이 부식되지 않고 남아있음에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 바탕금속 분석 결과 주석이 22%, 납이 1%정도 검출되었는데(Table 6) 중국의 고주석 청동거울의 대표적인 조성비(Cu 71%, Sn 24%, Pb 5%)와 비교해 볼 때 주석과 납의 함량에서 다소간의 차이가 발견된다. 이 시편에서와 같이 전 부위에 걸쳐 α+δ의 공석조직이 얻어지려면 주석함량이 27% 부근이어야 함을 고려할 때 분석결과인 주석함량 22%는 실제보다 낮다.
- 문양면에서와는 달리 경면에서 순수한 주석에 가까운 입자가 확인되지 않는 것은 도금후 표면을 연마하는 과정에서나 사용 도중 경면의 보수를 위하여 문지르고 닦는 작업을 반복하는 과정에서 주석함량이 높은 표면층이 마멸되었음에 기인하는 것으로 추정된다. 바탕금속에서는 11% 정도의 주석과 1% 이상의 은과 비소도 검출되었다(Table 3).
- 2의 3에서는 납과 산소의 함량이 높고 수은이 검출되지 않은 것으로 보아 부식으로 인하여 바탕금속의 납이 표면에 노출된 것으로 보인다(Table 2). 바탕금속의 주석함량은 10% 이하였으며 납함량은 1% 정도였다(Table 2). 구리와 주석의 합금인 청동은 주석함량이 5%정도일 때 황색을 띠고 10-15% 정도에서 금색으로 변하며 20%를 넘으면 담황색이 되고 25-30%가 되면백색에 가까운 광택을 띠게 된다5.
- 8의 3은 부식된 α영역으로 2와 비교해서 구리함량이 많이 줄어들고 산소함량이 늘어났다(Table 5). 분석결과 바탕금속에는 구리, 주석, 아연, 납의 합금이 사용된 것으로 드러났다(Table 5). 이 청동거울에서 수은이 확인되기는 하나 구리-주석 혼합층을 확인할 수 없어 수은 도금으로 경면을 피막처리 했을 가능성이 높은데 내부식성이 강한 δ상과 부식된 α상의 내부에 남아 있는 수은의 영향으로 표면 광택이 유지된 것으로 보인다.
- 주석과 수은 함량 면에서 경면의 도금층에는 주석 함량이 높고 수은은 없었으며, 문양면의 경우 도금층과 α+δ의 공석조직에서 수은이 검출되었다.
후속연구
- 주석칠도금을 적용한 경우에도 사용도중 경면을 보수하는 과정에서 수은을 입혔을 가능성이 있으며, 주석아말감도금의 경우 도금과정에서 수은이 모두 증발할 가능성이 있어 양자간의 구별이 어려울 수 있다. 그러나 본 연구에서는 주석아말감도금을 적용할 경우 표면과 단면에 존재하는 황화물로 된 개재물에 다량의 수은이 포함되어 있는 것이 확인됨으로써 이 문제를 해결할 수 있는 가능성이 제기되었다. 한편 개재물 내에 존재하는 이러한 수은은 도금된 표면 뿐 아니라 그 반대 면에서도 검출될 가능성이 있는데 앞으로 이를 확인하기 위한 연구가 필요하다.
- 향후 본고에서와 같은 연구가 지속될 경우 시대별 또는 지역별로 경면처리에 적용된 방법의 차이점과 공통점을 발견할 수 있을 것으로 판단되며, 여기에서 얻어진 정보는 거울에 새겨진 문양이나 명문과 함께 한반도에서 출토 된 청동거울의 제작시기와 제작지를 추정함에 단서로 이용될 수 있을 것이다. 또한 유사한 도금 기술이 다른 유물에도 적용되었는지를 확인함으로써 이것이 하나의 기술체계로서 어떻게 확립되고 발전해 나갔는지에 대한 연구도 필요하다.
- 본고에서 수은도금으로 판단된 것이 3점인데 이들에서 수은은 대부분 α상부위에서 검출된 반면 주석아말감도금에 의한 유물에서는 구리-주석 혼합금속층에 한하여 수은이 검출되었다. 추가적인 연구에 의한 확인이 필요하나 이와 같은 차이가 양자를 구분하는 기준으로 사용될 가능성이 높다.
- 그러나 본 연구에서는 주석아말감도금을 적용할 경우 표면과 단면에 존재하는 황화물로 된 개재물에 다량의 수은이 포함되어 있는 것이 확인됨으로써 이 문제를 해결할 수 있는 가능성이 제기되었다. 한편 개재물 내에 존재하는 이러한 수은은 도금된 표면 뿐 아니라 그 반대 면에서도 검출될 가능성이 있는데 앞으로 이를 확인하기 위한 연구가 필요하다.
- 향후 본고에서와 같은 연구가 지속될 경우 시대별 또는 지역별로 경면처리에 적용된 방법의 차이점과 공통점을 발견할 수 있을 것으로 판단되며, 여기에서 얻어진 정보는 거울에 새겨진 문양이나 명문과 함께 한반도에서 출토 된 청동거울의 제작시기와 제작지를 추정함에 단서로 이용될 수 있을 것이다. 또한 유사한 도금 기술이 다른 유물에도 적용되었는지를 확인함으로써 이것이 하나의 기술체계로서 어떻게 확립되고 발전해 나갔는지에 대한 연구도 필요하다.
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