[논문]아연결정유의 결정성장에 미치는 소지의 영향

이지연; 이병하

doi:10.4191/kcers.2011.48.2.121

아연결정유의 결정성장에 미치는 소지의 영향
Behavior of Crystal Growth in Zinc Crystalline Glaze with the Bodies 원문보기

한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, v.48 no.2, 2011년, pp.121 - 126

Abstract ▼ AI-Helper

The study investigates the effects of a body that influences the nucleation and growth of crystal by experiment the application of zinc crystalline glaze to five of the most favorably used kinds of bodies sold in the market. As a result, in all bodies used in the test, willemite crystal is appeared on the surface and in the case of white porcelain, super white and white porcelain sculpture clay, beautiful crystals is developed. The reason that crystal does not grow and trickle down by sticking to the body in celadon clay and Sanchung clay is the large surface tension of glaze by ingredient CaO which is more often present compared to other bodies. In glaze, the ingredients $Al_2O_3$ and RO greatly influences the surface tension, and adhesion of the glaze and the body is completed by the glaze's power to stick, which is determined by the reaction of both the glaze and the body. However, in the case of Sanchung clay, the CaO in body reacts to the glaze, and glaze, on Sanchung clay, has tendency to run more compared with other bodies. It is supposed that this mechanism influences the growth of willemite crystal and the glaze's adhesion to the body.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 현재 시중에서 시판되어 사용되고 있는 조성이 서로 다른 소지(백토, 수퍼화이트소지, 백자조형토, 청자토, 산청토)를 사용하여 소지가 아연결정 유약의 결정생성 및 성장에 미치는 영향에 대해 확인해 보고자 하였다.

가설 설정

³⁾ 일반적으로 CaO 성분은 유약에서 모세관현상에 의해 소지로 침투, 영향을 주어 소지계면에 유리층을 생성 표면장력의 편차를 줄여줌으로써 소지의 강도를 높혀준다고 연구되었다.^4,5) 하지만 산청토의 경우, 소지에 CaO 함량이 많아 오히려 유약으로 영향을 미칠 수 있다고 가정할 수 있다.

제안 방법

소지의 물성을 확인하기 위하여 수축율, 흡수율, 입도분석을 하였고 소성 후 생성, 성장한 결정과 소지의 영향을 분석하기 위해 X-선회절(XRD-7000, Shimadzu, Japan) 분석을 하였고, 표면의 결정생성을 육안으로 관찰하였으며 유면, 계면, 소지의 상태변화를 확인하기 위하여 SEM/EDS(Shimadzu, Japan), Micro-Raman Spectroscopy (P2SR532, Dimension)을 사용하여 분석하였다.
아연결정유를 시유하여 소성한 시편의 유면, 계면, 소지의 상태를 확인하기 위하여 절단면을 SEM 분석 하였으며 결과를 Fig. 3에 나타내었다. SEM 분석결과 아연결정유를 시유한 모든 소지의 유표면에 willeminite 결정이 생성되었음이 확인되었다.

성능/효과

산청토를 제외한 모든 소지에서 mullite가 주상이고 quartz가 동정되었다.²⁾ 산청토의 경우는 원료 속에 함량이 높게 나타났던 CaO의 영향으로 anorthite가 주상으로 나타났다.³⁾ 일반적으로 CaO 성분은 유약에서 모세관현상에 의해 소지로 침투, 영향을 주어 소지계면에 유리층을 생성 표면장력의 편차를 줄여줌으로써 소지의 강도를 높혀준다고 연구되었다.
²⁾ 산청토의 경우는 원료 속에 함량이 높게 나타났던 CaO의 영향으로 anorthite가 주상으로 나타났다.³⁾ 일반적으로 CaO 성분은 유약에서 모세관현상에 의해 소지로 침투, 영향을 주어 소지계면에 유리층을 생성 표면장력의 편차를 줄여줌으로써 소지의 강도를 높혀준다고 연구되었다.^4,5) 하지만 산청토의 경우, 소지에 CaO 함량이 많아 오히려 유약으로 영향을 미칠 수 있다고 가정할 수 있다.
91 cm⁻¹에서 willemite의 특성밴드를 나타내고 있다.⁸⁾ 백자조형토의 경우는 다른 소지에 비해 willemite 결정피크가 작게 나타났는데 이는 SEM 사진에서 보이듯이 (Fig. 3(c)) willemite가 표면으로 균질하게 석출되기 때문에 계면에서는 소량만 확인되는 것으로 보인다.
SEM 결과를 보면 수퍼화이트, 백토, 청자토에서 얻어진 표면의 willemite 결정은 비슷하게 나타나고 있으나 백자조형토의 경우는 willemite 결정이 규칙적으로 분포되고 있는 것으로 나타났고 산청토에서는 군상으로 모인 작은 willemite 결정과 아직 성장하지 못한 미세한 핵들이 보이고 있다. 이는 시편을 육안으로 보았을 때 결정이 잘보이지 않고 뿌옇게 나타났던 이유를 설명해준다.
3에 나타내었다. SEM 분석결과 아연결정유를 시유한 모든 소지의 유표면에 willeminite 결정이 생성되었음이 확인되었다. 슈퍼화이트소지를 제외한 4개의 소지에서는 계면층에 gahnite가 생성되었다.
따라서 아연결정유를 사용하고자 할 때 CaO를 많이 함유한 소지는 사용에 제한이 있음을 알 수 있었다.
산청토와 백자조형토는 비교적 낮은 수축율을 보이는데 이는 이들 소지에 들어있는 굵은 입자의 사질과 샤모트가 수축을 방지해 준 것으로 보인다. 또한 수축율이 큰 세가지 소지의 흡수율은 1% 이하를 보이는데 비하여 산청토의 경우는 3% 이상의 비교적 높은 흡수율을 보였다.
2에 나타내었다. 백색계열의 백토, 수퍼화이트, 백자조형토에서는 결정성장이 잘되었으나 산청토와 청자토에서는 결정성장이 안되거나 현저히 떨어지는 것으로 나타났다. 이는 각각의 소지 소성온도 차이와 소지가 함유한 성분 차이 등 여러 가지 원인에 의한 흐름성에 기인하는 것으로 보인다.
사용된 모든 소지의 유약표면에 willemite가 생성되는 것으로 추론할 수 있으며 산청토의 경우는 소지에 들어있는 CaO가 유면으로 많이 확산된 것으로 확인되었다.
사용한 5가지 소지에 대한 입도분석 결과 0.1~10 µm 크기로 분포도는 비슷하였으며 100 mesh 표준체를 100% 통과하는 미립인 백토, 수퍼화이트, 청자토에 비해 사질을 포함한 산청토의 경우는 100 mesh 표준체에서 2.35%, 샤모트가 섞인 백자조형토의 경우는 18.39%가 통과하지 못하였다.
소지 내에 CaO 함량이 높으면 CaO가 유약으로 diffusion 되어 유약의 점성을 낮춤으로 유약이 흘러내린다는 것을 확인하였다.
실험에 사용된 모든 소지에서 willemite 결정이 석출되고 있으며 백토, 수퍼화이트, 백자조형토의 경우는 특히 미려한 결정으로 성장되었다.
유에서 willemite 특성밴드가 나타났고 계면에서 gahnite 특성밴드가 627.39, 659.72, 765.01 cm−1에서 확인되었다.
이를 분석한 결과 산청토의 CaO 성분 함량이 백토 보다 6배 이상 높게 나타났고, 소성 후 유면의 CaO량도 백토의 경우보다 4배 이상 높게 나타났는데 이는 소지내의 CaO가 유쪽으로 유입되었기 때문으로 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아연결정유의 특징은?	아연결정유는 결정이 유약 자체로부터 생성되는 자연적이고 무작위적인 문양을 제공하기 때문에 현대도자기에 다양하게 접목시킬 수 있다면 도자 패턴의 변화에 기여할 수 있을 것이다. 그러나 지금까지 국내·외에서 아연결정유를 연구하거나 사용하고 있는 경우를 보면 대부분 백자소지 만을 고집하고 있어 다양한 소지에 응용된 경우는 거의 찾을 수 없다.
	백토가 결정유에 많이 사용되는 이유는?	6에 나타내었다. 백토의 경우 아연결정의 생성과 성장이 잘 이루어지기 때문에 결정유에 가장 많이 사용되는 소지였으나 CaO가 10 wt% 첨가되었을 때 산청토에서와 같은 결과를 나타냈다.
	백토, 수퍼화이트 백자조형토, 산청토, 청자토의 결정성장이 다르게 나타난 이유는?	백색계열의 백토, 수퍼화이트, 백자조형토에서는 결정성장이 잘되었으나 산청토와 청자토에서는 결정성장이 안되거나 현저히 떨어지는 것으로 나타났다. 이는 각각의 소지 소성온도 차이와 소지가 함유한 성분 차이 등 여러 가지 원인에 의한 흐름성에 기인하는 것으로 보인다. 청자토의 경우는 유면에서 아연결정을 볼 수 있으나 산청토의 경우는 유약이 모두 흘러내려 시편의 바닥에 모였다.

참고문헌 (11)

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