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고대 제철기술 복원실험에서 산출된 제련재의 칼슘함량에 따른 재료학적 특성
Material Characteristics of Smelting Slags Produced by Reproduction Experiment of Ancient Iron Smelting : According to Ca Content 원문보기

보존과학회지 = Journal of conservation science, v.33 no.4, 2017년, pp.297 - 312  

이소담 (국립경주박물관 보존수복실) ,  조남철 (공주대학교 문화재보존과학과) ,  김수철 (한국전통문화대학교 기술과학대학 문화재보존과학과)

초록
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고대 제철 공정에서 원광석 내의 철과 기타 광물의 분리가 원활하게 이루어질 수 있도록 조재제를 첨가하는 경우가 많다. 하지만 조재제 첨가 유무를 판단할 수 있는 정확한 기준이 될 만한 자료가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 조재제 첨가에 따라 달라지는 슬래그의 재료학적 특성을 파악하기 위해 제련 실험을 진행하였다. 총 3차례 진행된 실험에서 산출된 슬래그의 미세조직을 관찰하고 성분을 분석하였다. 1차 실험은 조재제를 첨가하지 않았으며, 산출된 슬래그의 전철량은 39.45~52.94 wt%로 확인되었다. 조재제를 첨가한 2, 3차 실험에서는 34.89~38.92 wt%로 감소하였다. 미세조직 분석 결과 2, 3차 실험에서는 철산화물 이외에 Gehlenite, Hercynite와 같은 CaO 화합물이 나타난다. 비금속개재물 성분 간 비율을 비교한 결과, 1차 실험의 유리질바탕의 $CaO/SiO_2$ 값이 0.42를 기준으로, 이보다 높을 경우 조재제를 첨가하였을 것으로 판단된다. $Al_2O_3/SiO_2-CaO/SiO_2$ 비교 분석한 결과, $Al_2O_3-SiO_2$ 비율은 유사한 제련공정 시스템(원광, 노벽, 연료)을 판단하는 지표로 활용할 수 있을 것으로 본다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the ancient iron-making process, a slag former was often added so that iron and other minerals in the ore could be smoothly separated. However, there are insufficient data for judging whether a slag former was added. Thus, in this study, we conducted a smelting experiment to understand the materi...

주제어

#제련재   #조재제   #칼슘 함량   #미세조직   #성분 간 비율 비교  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
철광석을 녹이기 위해 목탄을 사용하는 이유는 무엇인가? 철의 원료인 철광석을 녹이기 위해 사용되는 연료는 일반적으로 목탄을 사용한다. 석탄은 연소하는 동안 연료가 쉽게 달라붙어 생산된 철에 비금속계열의 이물질이 많이 붙게 되며 유황성분이 많아 철의 질을 떨어뜨리기 때문이다(Yoon, 2011). 목탄으로 이용되는 나무의 종류에 따라 재 (ashes)의 성분이 달라지는데, 이는 슬래그의 용융온도를 낮추는데 영향을 끼친다.
전철량이 낮다는 것은 무엇을 의미하는가? 94 wt%로, 보통 고대에서 발견되는 슬래그의 전철량(30∼50 wt%)과 유사하나 약간 높은 수치를 보이고 있다. 전철량은 슬래그에 남아있는 철 함량으로, 그 값이 낮을수록 제련 시 생성된 철의 회수율이 높았다는 것을 의미한다. 2차, 3차 제련실험 유출재의 전철량이 34.
제철기술은 어떤 방법들로 나눌 수 있는가? 제철기술은 광석과 기타의 원료로부터 포함된 금속을 분리, 추출하여 정제하거나 합금을 만드는 1차공정인 제련법, 생산된 괴련철 및 주철의 탄소함량을 조절하는 제강법, 제련공정에서 생산된 환원괴, 반환원괴 속의 불순물을 제거하여 순도 높은 괴련강으로 정제하는 정련법, 제련과정을 거친 철괴를 단조하여 철기의 형태를 만드는 공정인 단야공정으로 나눌 수 있다(Choi, 2016).
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참고문헌 (8)

  1. Cho, H.K., 2015, Manufacturing technology of iron swords in the midwestern Korea from 2nd to 6th century AD. Ph. D. thesis, Kongju University, Kongju. (in Korean with English abstract) 

  2. Choi, Y.M., 2016, A study of iron making technology in the central region of ancient Korea Peninsula. Ph. D. thesis, Hanshin University, Osan. (in Korean with English abstract) 

  3. Dillmann, P. and L'Heritier, M., 2007, Slag inclusion analyses for studying ferrous alloys employed in French medieval buildings: Supply of materials and diffusion of smelting processes. Journal of Archaeological Science 34, 1810-1823. 

    상세보기 crossref

  4. Kim, S.K., 2014, A study on iron manufacturing and technology through analysis reports of iron artifacts in the Baekje area. Journal of Conservation Science, 30(4), 335-343. (in Korean with English abstract) 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. Kim, S.K., 2015, A study on the possibility of continuous operation through traditional smelting experiment. 2015 Jungwon National Research Institute of Cultural Heritage Conference, Chungju, September 14, 12-27. (in Korean) 

  6. Lee, S.Y., 2010, Material characteristics of iron slag excavated from the forging remains in Joseon dynasty : Focusing on Mageumgol site in Dangam-ri, Kongju, Chungnam, Sinchon site in Hanchon-ri, Goheung, Jeonnam. Master's thesis, Kongju University, Gongju. (in Korean with English abstract) 

  7. Rehder, J.E., 2000, The mastery and uses of fire Antiquity. Kingston, MacGill-Queen's University Press. 

  8. Yoon Y.J., 2011, A study on the iron production and trade in the Nakdong river basin of the ancient Korea. Master's thesis, Pukyong National University, Busan. (in Korean with English abstract) 

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