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문제 정의
- 철판 위에 구리합금을 도금해 사용한 가장 큰 이유는 외부로 드러나는 색 특성이 중요한 변수로 작용하였을 가능성이 크다. 본 연구에서는 이를 확인하기 위하여 Au, Cu, Cu-25% Zn 합금을 제작하여 각각의 색도를 비교하였다. Table 5는 색도를 측정하여 L* a* b* 분류법에 근거하여 정리한 것으로 상호 간의 색도 차이가 크게 나타났다.
- 본 연구에서는 주사전자현미경을 이용하여 지팡이에 사용된 금속제 장석을 성분 분석하여 소재의 성격을 규명함과 동시에 자세한 제작기법을 추정해 보았다.
제안 방법
- 1668년에 조선의 18대 왕인 현종이 당시의 원로대신 이경석에게 하사한 지팡이 3점을 대상으로 장석을 크게 살포 연결부, 칼장식 연결부, 리벳으로 나누어 성분 분석하였다.
- 시편의 성분은 주사전자현미경(SEM, JSM-6460LV, JEOL, Japan)에 부착된 에너지분산형분석기(EDS, Oxford 7574, UK)를 이용하여 분석하였다. 도금층과 바탕금속의 분석은 표면을 코팅하지 않은 상태에서 화학 조성비를 파악하였다. 도장(刀杖)의 리벳에서 수습된 시편은 에폭시 수지로 마운트 한 뒤, 자동연마기에서 사포와 diamond dispension으로 연마하였다.
- 연마가 끝난 시편은 Nital(3% Nitric Acid) 용액으로 표면을 부식시켜 미세조직을 관찰하였다. 미세조직은 광학현미경으로 50～500배까지 단계적으로 확대 관찰하였고, 저배율에서 확인이 불가능한 비금속 개재물은 주사전자현미경으로 관찰하며 특징적인 부분을 EDS로 성분 분석하였다.
- 방법은 분광측색기인 CM-2600d(Minolta, Japan)로 각각의 색도를 측정하고 L*a*b* 분류법에 근거하여 색도값을 계산했다.
- 시편은 도금층의 표면을 에탄올로 세척한 후 채취하였다. 시편의 성분은 주사전자현미경(SEM, JSM-6460LV, JEOL, Japan)에 부착된 에너지분산형분석기(EDS, Oxford 7574, UK)를 이용하여 분석하였다. 도금층과 바탕금속의 분석은 표면을 코팅하지 않은 상태에서 화학 조성비를 파악하였다.
- 도장(刀杖)의 리벳에서 수습된 시편은 에폭시 수지로 마운트 한 뒤, 자동연마기에서 사포와 diamond dispension으로 연마하였다. 연마가 끝난 시편은 Nital(3% Nitric Acid) 용액으로 표면을 부식시켜 미세조직을 관찰하였다. 미세조직은 광학현미경으로 50～500배까지 단계적으로 확대 관찰하였고, 저배율에서 확인이 불가능한 비금속 개재물은 주사전자현미경으로 관찰하며 특징적인 부분을 EDS로 성분 분석하였다.
- 살포가 부착된 지팡이는 실용적인 농기구로서의 기능뿐만 아니라 지위가 높은 신하에게 하사할 정도로 권위가 부여된 수장농구(首長農具)로서의 상징이기도 하다(Gyeonggi Provincial Museum, 2006). 이처럼 상징성이 큰 살포는 장석(裝錫)으로 연결하고 마감처리 하였다. 장석은 목공예품의 기능에 따라 몸체에 부착하는 금속재 장식으로 본래의 목적 외에도 목공예품의 완성미를 돋보이도록 하는 장식적인 기능도 큰 비중을 차지한다(Hong, 2002).
- 철판 위에 구리합금으로 도금한 이유를 추정하기 위해 구리, 금, 황동(Zn 25%)의 색도를 측정하였다. 방법은 분광측색기인 CM-2600d(Minolta, Japan)로 각각의 색도를 측정하고 L*a*b* 분류법에 근거하여 색도값을 계산했다.
대상 데이터
- 대나무 몸체에 칼이 삽입되는 칼코와 장석은 표면을 도금하지 않은 황색의 구리합금을 사용하였으며, 칼코와 장석을 흰색의 땜납으로 접합시켰다. Figure 5의 화살표 1로 표시된 칼코의 일부분을 SEM-EDS로 성분 분석한 결과, 이 황색의 구리합금은 22wt% 이상의 아연함량을 가진 황동으로 분석되었으며, 미량 원소로 Sn과 Pb, Fe가 검출되었다(Table 4).
- 미세조직의 전체를 비커스 경도계로 측정한 값은 102Hv로 일반적인 페라이트의 경도값과 일치한다. 도장에 칼을 연결시키기 위한 리벳의 소재로 철이 사용되었으며, 침탄과 같은 경화처리를 거치지 않은 유연한 특성을 가진 순철을 사용하였다. 끝을 구부려 2개 이상의 기물을 접합시키고, 칼날을 고정시키기 위해서는 강도와 유연성을 모두 가진 금속재료가 필요한데, 이를 모두 충족시킬 수 있는 최적의 리벳 소재로 순철이 사용된 것으로 판단된다.
- 도장에 칼을 연결시키기 위해 사용된 리벳은 침탄과 같은 경화처리를 거치지 않은 유연한 재질의 순철이 사용되었다. 끝을 구부려 2개 이상의 기물을 연결시키고, 칼처럼 기능을 가진 도구를 고정시키기 위해서는 강도와 유연성을 모두 가진 금속재료가 필요한데, 이를 모두 충족시킬 수 있는 최적의 리벳 소재로 순철이 사용된 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 지팡이에 사용된 금속제 장석만을 대상으로 분석하였으며, 시료는 2007년 보존처리하는 과정에서 박락되거나 표본으로 채취한 미량의 시편을 대상으로 하였다.
- 분석결과 살포는 철로 제작하였고, 살포 연결부는 20% 내외의 아연이 포함된 황동을 철판 위에 도금하였다. 이와 같은 분석결과는 살포와 연결부가 있는 지팡이 3점에서 모두 동일한 결과를 보였다.
- 시편은 철제 금속장식 위에 도금된 적·황색의 도금 부위와 금속심이 드러난 부위에서 스칼펠(scalpel)로 각 한 점씩 소량(1mm×1mm)의 시료를 채취하고, 카본테이프(carbon tape)로 고정시키는 방법으로 준비하였다.
- 이경석 지팡이는 모두 4점이 보물 930호로 지정되어 있으나 이들 중 장석이 부착된 지팡이 3점을 대상으로 하였다(Figure 1). 지팡이 3점의 유물명은 조두장(鳥頭杖), 장(杖), 도장(刀杖)으로 문화재청 문화유산정보에 등록된 명칭을 따랐다.
성능/효과
- 2) 지팡이 3점에 도금 흔적이 남아 있는 부위는 공통적으로 살포와 연결된 금속제 끝 장식에만 국한되고 있으며, 동일한 철 소재로 제작된 살포에는 도금하지 않았다.
- 3) 내부에 칼이 장착된 도장(刀杖)의 경우, 칼날은 물론 철제였으나 칼장식에는 20% 내외의 아연이 포함된 황동을 그대로 사용되었다. 이는 제작당시에 칼장식과 살포 연결부의 표면 색조가 동일하였음을 의미하는 것으로 기능적인 측면에서 바탕소재를 달리할 수밖에 없는 상황에서 외견상의 조화를 추구한 결과로 추정된다.
- 4) 칼장식 연결부의 칼코는 주석납땜으로 접합하였으며, 칼자루에 날을 고정시키는 리벳에는 순철이 사용되었다. 칼날을 고정시키기 위해서는 적당한 강도와 유연성이 모두 필요한데, 이를 충족시킬 수 있는 최적의 리벳 소재로 순철이 사용된 것으로 판단된다.
- 5) 도금법으로 수은아말감, 구리박도금, 구리분말도포, 포목상감, 용융 금속 침적 등 다양한 도금법을 고려할 수 있으나, 분석된 결과를 통해 용융 금속을 이용한 도금법이 적용된 것으로 밝혀졌다. 용융된 구리합금을 이용한 침적 및 도포 등 자세한 도금방법은 향후 도금 재현실험을 통해 규명될 것이다.
- 비금속 개재물에 포함된 Ti는 사철 또는 Ti가 포함된 철광석을 원소재로 사용했을 때 흔히 검출되는 원소이다. 따라서 이 리벳에 제공된 원소재로 Ti가 포함된 원재료의 공급 가능성이 있으나 Ti가 바탕금속에서는 검출되지 않았고, 비금속 개재물에서 검출되는 양도 미량이므로 Ti가 포함된 철광석 또는 사철을 사용했을 가능성은 낮다고 판단된다. 미세조직의 전체를 비커스 경도계로 측정한 값은 102Hv로 일반적인 페라이트의 경도값과 일치한다.
- 지팡이 3점의 도금층에 대한 EDS 분석결과에서 동일하게 수은(Hg)이 검출되지 않은 점은 황동 분말 또는 황동박에 수은을 섞어 사용하는 도금법이 적용되지 않았음을 보여준다. 또한 분석결과에서 나타나는 낮은 탄소 함량은 아교에 황동분말을 섞어 칠하는 도금법이 사용되지 않았음을 시사한다. 황동 도금층의 표면에는 다수의 기공이 생성되어 있다.
후속연구
- 이와 같은 단점을 보완할 수 있는 방법으로 용융된 구리합금을 철 표면에 바르는 방법을 생각해 볼 수 있지만 900℃가 넘는 고온의 용융 금속을 다룬다는 것도 쉽지 않을 것이다. 따라서 본 고에서는 철판 위에 황동을 도금하기 위한 방법으로 용융된 금속이 사용되었음을 밝히며, 자세한 도금방법은 향후 용융된 구리합금을 이용한 도금 재현실험을 통해 규명될 것이다. 도금층은 장석의 접힌 이음새 위에 뭉쳐있고 길게 이어져 있어 도금한 시점에 대한 추정이 가능한데, 먼저 철판을 원기둥 형태로 제작한 뒤 표면을 도금한 것으로 보인다.
- 5) 도금법으로 수은아말감, 구리박도금, 구리분말도포, 포목상감, 용융 금속 침적 등 다양한 도금법을 고려할 수 있으나, 분석된 결과를 통해 용융 금속을 이용한 도금법이 적용된 것으로 밝혀졌다. 용융된 구리합금을 이용한 침적 및 도포 등 자세한 도금방법은 향후 도금 재현실험을 통해 규명될 것이다.
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