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[국내논문] 사철 제련을 통해 생산된 슬래그와 괴련철의 재료과학적 특성 비교
Material Characteristic of Slags and Iron Bloom Produced by Smelting Process Using Sand Iron 원문보기

보존과학회지 = Journal of conservation science, v.34 no.1, 2018년, pp.39 - 50  

조성모 (국립공주대학교 문화재보존과학과) ,  조현경 (국립공주대학교 문화재보존과학과) ,  권인철 (국립현대미술관 작품보존미술은행관리과) ,  조남철 (국립공주대학교 문화재보존과학과)

초록
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본 연구에서는 전통 제련법을 토대로 사철을 이용해 괴련철 생산을 재현하고 슬래그 및 괴련철을 분석하여 재료학적 특성을 알아보았다. 원료는 고문헌을 토대로 경주사철과 포항사철을 이용했다. WD-XRF 및 XRD 결과 경주사철은 저티탄사철의 Magnetite이며 포항사철은 고티탄사철의 Magnetite와 Ilmenite가 혼합됨을 확인하였다. 슬래그의 XRD 및 미세조직 분석결과 경주사철 슬래그는 Fayalite와 $W{\ddot{u}stite$, 포항사철 슬래그는 Titanomagnetite와 Fayalite가 확인되어 사철의 Ti 함량에 따른 조직의 차이를 확인하였다. 괴련철의 미세조직의 분석결과 경주사철 괴련철은 표면에 공석강에 가까운 탄소함량을 보이는 Pearlite가 우세하며, 내부는 Ferrite와 Pearlite가 혼재된 아공석강이었다. 포항사철 괴련철은 순철에 가까운 Ferrite이었다. 괴련철의 철물화를 위해서는 내부 불순물 제거, 조직을 치밀하게 하는 정련 및 단접이 필요함을 확인하였다. 향후 다양한 조건의 전통 제철 실험을 통해 제철부산물의 성격을 규명하고 제철 유적의 특징을 알아보는데 중요한 데이터로 활용 가능할 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study replicated traditional smelting methods to produce iron blooms from sand iron. The metallurgical properties of the slag and the iron blooms were analyzed. The sand iron materials used in the smelting experiments, which were based on ancient documents, were collected from Gyeong-Ju and Poh...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 고문헌을 토대로 한반도 동남부의 지역별 사철인 경주사철과 포항사철의 성분을 분석하고, 사철 제련과정 중에 생성된 슬래그와 괴련철을 분석하여, 각 사철로 생산된 슬래그와 괴련철의 공통점과 차이점을 규명하여 향후 고대 제철유적에서 출토되는 다양한 부산물들의 특징을 규명하는데 활용하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
충북 진천군 석장리 제철유적에서 조사된 사실은 무엇인가? 국내 대표적인 제련유적으로는 충북 진천군 석장리 제철유적이 있다. 이 유적에서는 제철로를 포함하여 36기의 철 생산 혹은 철제품 제작과 관련된 유구가 조사되었고, 제철로, 용해로, 단야로 등이 함께 분포하는 것으로 조사되었다. 또한 공주 석장리 유적에서는 26기의 노와 철 생산 관련 수혈 17기가 조사되었다.
제련이란 무엇인가? 기원전 2750년 이집트 기자(Giza)의 피라미드에서 발견된 철편을 비롯하여 세계 여러 지역에서 철편이 발견되었으므로 적어도 기원전 3500년에서 4000년 이전에는 인류가 철을 이용했을 것이다(Tylecote, 1992; Yang, 1996). 제련은 자연 상태로 존재하는 철광석 및 사철을 환원시켜 괴련철(塊煉鐵, iron bloom)을 생산하는 과정이다(Lee, 2017). 고대의 제련(製鍊)에서는 지역별로 유사한 원료를 이용하여 철제 농기구 혹은 공구제작을 위한 괴련철을 생산했다(Park, 2004).
태안지역의 특징은 무엇인가? 태안의 신두리 해안 사구 지역에서는 현재에도 소량의 사철이 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 또한 태안지역에서는 신두리 가마, 소근리 섭바탕, 평천리, 반곡리 징관골, 달산리야철지 등 여러 곳의 야철지 유적들이 존재하고 있어 많은 사철이 생산되었을 가능성이 높은 지역이다(Lee, 2009). 또한 『서산시문화유적분포지도』에 언급된 서산시의 야철지는 남정리 공수골 , 인지면 남정리 샘골지, 부석면 송시리 불무골 등 총 13곳으로 많은 야철지가 밀집되어 있다.
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참고문헌 (15)

  1. Choi, J., Yoo, M.K, Kim, H.T., Kim, Y.H. and Do, J.M., 1991, The ironmaking process in the Korean bloomery furnace. Bulletin of the Korean Institute of Metals and Materials, 4(2), 91-98. (in Korean) 

  2. Choi, J., Kim, S.C. and Do, P.M., 1994, Metallography of iron slag excavated from Bongsan-dong, Yeosu city in the period of the 16th to 19th century. Journal of Conservation Science, 3(1), 13-18. (in Korean with English abstract) 

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

  4. Jeong, K.Y., 2002, Iron technologies of the three kingdoms period in Korea. MUNHWAJAE, 35, 138-159. (in Korean with English abstract) 

  5. Jungwon National Research Institute of Cultural Heritage and Museum of Iron., 2014, Report on the reconstitution experiment of Korea's ancient steel furnace. (in Korean with English abstract) 

  6. Kwon, I.C., 2016, Study of microcrystals of iron sand smelting slag per TiO2 content using Raman microspectroscopy. Master's thesis, Kongju National University, Gongju. (in Korean with English abstract) 

  7. Lee, T.Y., 1991, History of the Joseon dynasty mining industry. Industrial Integrated Publishing Company. (in Korean) 

  8. Lee, D.W., 2003, A research of the iron making in the ancient Korea. (in Korean) 

  9. Lee, K.B., 2009, Expansion of Baekje into Taean Peninsula and power of Seosan Bujangri. Journal of Society for the Study of Early Korean History, 3, 5-37. (in Korean with English abstract) 

  10. Lee, S.D., 2017, Material characteristics of smelting slags produced by reproduction experiment of ancient iron smelting : According to Ca content. Master's thesis, Kongju National University, Gongju. (in Korean with English abstract) 

  11. Oh, S.J., 2015, Relation of Seven-Branched Sword and the whole iron production site of Seosan-si Jigok, Seven-Branched Sword and sand iron smelting of Baekje. (in Korean) 

  12. Park, S.T., 2004, Metallurgical study of iron slag excavated from Mulgum-up and Jisa-dong area. (in Korean) 

  13. Tyleote, R.F., 1992, A history of metallurgy. 

  14. Yang, S.Y., 1993, Mudeungsan Geumgok-dong. Gwangju National Museum. (in Korean) 

  15. Yang, H.Y., 1996, Engineering of iron and steel manufacture. Munundang. (in Korean) 

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