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문제 정의
- XRD 분석을 통해서 춘천 고성리 백자태토, 백토 적치장 수습 백토 원료와 수비공 내 침전물의 광물상을 알아보고자 하였다. 도자기 태토 원료는 다양한 종류로 구성되어 있으며, 광물상에 따라서 물리화학적 특성을 확인할 수 있다.
- 본 연구에서는 도자기의 제작 과정 중 수비 및 정제를 거치면서 변화하는 태토원료의 과학적 분석을 진행하였다. 연구 결과가 추후에 발굴되는 도자기 가마터 태토의 산지규명 및 원료수급관계를 밝혀내는 자료로 사용되길 기대한다.
- 본 연구에서는 최근에 발굴된 지방도 403호선 지내-고성간 도로확포장공사구간 유적 내 백자가마터 출토백자 및 백토 적치장 내 백토 원료, 수비공 내 태토 침전물을 재료학적으로 분석하여 도자기 제작 과정에서 태토 원료의 특성을 비교하고자 하였다.
- 본 연구에서는 춘천 고성리 백자가마터에서 출토된 백자 완성품의 태토와 백토 적치장 수습 백토 원료와 수비공 내 침전물의 특성을 분석하여 유사성 및 관련성을 확인해 보고자 하였다. 도자기 제작 과정에서 가소성을 부여하기 위해 원료를 첨가하고, 보다 양질의 도자기를 생산하기 위해 수비 및 정제과정을 거친다.
제안 방법
- Figure 6. X-ray diffraction pattern of analytical samples for analytical samples using XRD(Q: Quartz, M: Mullite, Mi: Microcline, Mu: Muscovite, S: Sanidine, An: Anorthite, At: Antigorite).
- 도자기 태토 원료는 다양한 종류로 구성되어 있으며, 광물상에 따라서 물리화학적 특성을 확인할 수 있다. XRD 분석을 통해 확인된 광물상을 그래프로 나타내었고, 검출된 광물상을 표로 정리하였다(Table 4, Figure 6).
- 광물상 조사를 위하여 고분해능엑스선회절분석기 (HR-XRD ; D/MAX 2500V/PC, Rigaku, JPN)를 이용하여 분석하였다. 이때 분석조건은 scan range; 5∼80°, scan speed; 0.
- 수비공 2, 3, 4호 내의 침전물 역시 분석을 위해 수습하려 했으나, 침전물 층의 두께가 매우 얇고, 갈색 계통의 사질점토 또는 회황색 내지 담황색 계열의 실트가 혼입되어 시편제작에 어려움이 있었다. 따라서 수비공 1호 내 침전물 중 이물질이 섞이지 않은 부분을 선정하여, 백토적치장 수습 태토 원료와 같은 방법으로 시편을 제작하였다. 수습된 백토 원료는 이온수에 침적시킨 후 부유한 유기물을 제거하였고, 열풍건조기에 1주일 이상 건조한 후 분말화 하여 시편을 제작하였다.
- 미량 원소 분석에서는 총 34개 원소에 대한 결과를 표로 나타내었다(Table 3). 또한 백토 적치장 수습 백토 원료와 수비공 내 태토 침전물, 백자 태토의 미량성분 원소 함량 경향성을 알아보기 위해 CaO와 Sr 및 Rb, K2O와 Rb의 함량분포를 그래프로 나타냈다(Figure 4).
- 미량성분 분석은 유도결합플라즈마 질량분석기(ICP-MS ; X5, Themo Elemental, GBR)와 유도결합플라즈마 원자방출 분광기(ICP-AES ; Optima 4300DV, Perkin Elmer, USA)로 분석하였으며, 시료는 고온 건조 후 미세하게 분말화 하여 왕수와 HF48% 용액에 용해한 후 분석하였다.
- 백토 적치장에서 수습한 백토 원료 cg-white 1, 2, 3 시료와 cg-rm 1, 2, 3 시료의 경우 개별로 분석을 실시하지 않고, cg-white 1, 2, 3를 하나의 시료로 혼합하여 cg-white, cg-rm 1, 2, 3를 혼합하여 cg-rm으로 분석을 실시하였다. 미량원소 및 희토류원소의 분석 특성상 성인이 다른 모암일 경우 다른 패턴 결과로 확인될 수 있으므로 모암의 동질성을 확인하기 위해 혼합하여 시료를 제작하였다. 미량 원소 분석에서는 총 34개 원소에 대한 결과를 표로 나타내었다(Table 3).
- 백토 적치장에서 수습한 백토 원료 cg-white 1, 2, 3 시료와 cg-rm 1, 2, 3 시료의 경우 개별로 분석을 실시하지 않고, cg-white 1, 2, 3를 하나의 시료로 혼합하여 cg-white, cg-rm 1, 2, 3를 혼합하여 cg-rm으로 분석을 실시하였다. 미량원소 및 희토류원소의 분석 특성상 성인이 다른 모암일 경우 다른 패턴 결과로 확인될 수 있으므로 모암의 동질성을 확인하기 위해 혼합하여 시료를 제작하였다.
- 또한, 고고학적 판단에 있어서 폐기층 내에 혼입된 백자기종이나 기타 혼입 물의 1⋅2층간 차이는 크지 않은 것으로 파악되었다(Gangwon Research Institute of Archeological and Cultural Properties, 2018). 분석을 위해 수습한 백토 원료는 주변 토양과의 혼합이 최소이고 백색도가 높은 부분을 별도로 선정하였으며, 동일 백토 적치장에서 수습한 시편이라도 부분적으로 혼합물에 차이가 있을 수 있으므로 3부분을 분석하였다. 오랜 시간 매장되었던 가마터이고, 적치된 원료의 표면에 가까울수록 오염물이 많이 있을 수 있으므로, 단단하게 고착된 태토 원료의 내부 중 최대한 오염되지 않은 순수백토를 채취하였다.
- 따라서 수비공 1호 내 침전물 중 이물질이 섞이지 않은 부분을 선정하여, 백토적치장 수습 태토 원료와 같은 방법으로 시편을 제작하였다. 수습된 백토 원료는 이온수에 침적시킨 후 부유한 유기물을 제거하였고, 열풍건조기에 1주일 이상 건조한 후 분말화 하여 시편을 제작하였다. 분석대상 사진 및 가시적 특성을 표기하였고(Table 1, Figure 2), 분석에 사용된 백자 시편 등 분석 시료는 편의상 cg로 표기하였으며, 분석대상 백자 번호는 cg뒤에 ‘-’ 와 해당 번호 및 명칭을 나타내었다.
- 경희토류에서 중희토류원소로 갈수록 Normative value가 완만히 감소하다가 Eu(-)이상이 있는 특성이 있다. 희토류 원소의 전체적인 그래프 패턴 영역에서 태토 원료의 유사성을 확인하였다.
대상 데이터
- 완성품인 백자 시편은 발굴조사에서 출토된 다량의 백자 편 중 포개구운 상태이면서, 서로 유사한 색상 및 기형을 가진 백자 도자기 중 폐기 2층에서 발유물 4점을 선정하였다. 고성리 백자가마터 출토 백자 중 형태적으로 유사하고 모래 받침을 사용하여 소성된 대표성을 갖는 백자편을 분석대상으로 하였다. 또한, 고고학적 판단에 있어서 폐기층 내에 혼입된 백자기종이나 기타 혼입 물의 1⋅2층간 차이는 크지 않은 것으로 파악되었다(Gangwon Research Institute of Archeological and Cultural Properties, 2018).
- 오랜 시간 매장되었던 가마터이고, 적치된 원료의 표면에 가까울수록 오염물이 많이 있을 수 있으므로, 단단하게 고착된 태토 원료의 내부 중 최대한 오염되지 않은 순수백토를 채취하였다. 또한 수비공은 총 4개가 확인되었으며, 그 중 수비공 1호 내 침전물을 대상으로 시편을 제작하였다. 수비공 2, 3, 4호 내의 침전물 역시 분석을 위해 수습하려 했으나, 침전물 층의 두께가 매우 얇고, 갈색 계통의 사질점토 또는 회황색 내지 담황색 계열의 실트가 혼입되어 시편제작에 어려움이 있었다.
- 본 연구에서 사용된 분석시료는 지방도 403호선 지내-고성 간 도로확포장공사구간 내 유적 중 고성리 가마터 2지점에서 수집하였다. 춘천 고성리 가마터 유적은 강원도 춘천시 사북면 고성리 353-1번지 일원이다.
- 본 연구에서는 춘천 고성리 백자가마터 수습 백자 4점, 수비공 3호 앞 백토 적치장 수습 백토 원료 3부분, 수비공 1호 내 태토 침전물 3부분을 대상으로 분석을 진행하였다. 완성품인 백자 시편은 발굴조사에서 출토된 다량의 백자 편 중 포개구운 상태이면서, 서로 유사한 색상 및 기형을 가진 백자 도자기 중 폐기 2층에서 발유물 4점을 선정하였다.
- 시료는 유약을 제거한 백자 태토로부터 미세절단기를 이용하여 적당량을 절단한 후, 약 30 µm 이하로 분쇄하여 사용하였다.
- 분석을 위해 수습한 백토 원료는 주변 토양과의 혼합이 최소이고 백색도가 높은 부분을 별도로 선정하였으며, 동일 백토 적치장에서 수습한 시편이라도 부분적으로 혼합물에 차이가 있을 수 있으므로 3부분을 분석하였다. 오랜 시간 매장되었던 가마터이고, 적치된 원료의 표면에 가까울수록 오염물이 많이 있을 수 있으므로, 단단하게 고착된 태토 원료의 내부 중 최대한 오염되지 않은 순수백토를 채취하였다. 또한 수비공은 총 4개가 확인되었으며, 그 중 수비공 1호 내 침전물을 대상으로 시편을 제작하였다.
- 본 연구에서는 춘천 고성리 백자가마터 수습 백자 4점, 수비공 3호 앞 백토 적치장 수습 백토 원료 3부분, 수비공 1호 내 태토 침전물 3부분을 대상으로 분석을 진행하였다. 완성품인 백자 시편은 발굴조사에서 출토된 다량의 백자 편 중 포개구운 상태이면서, 서로 유사한 색상 및 기형을 가진 백자 도자기 중 폐기 2층에서 발유물 4점을 선정하였다. 고성리 백자가마터 출토 백자 중 형태적으로 유사하고 모래 받침을 사용하여 소성된 대표성을 갖는 백자편을 분석대상으로 하였다.
- 주성분 분석을 위하여 엑스선형광분석기(XRF ; ZSX100e, Rigaku, JPN)를 이용하였으며, X선 선원은 Rh target을 사용하였다. 태토는 유약 부분을 제거한 후 agate mortar에서 약 30 µm로 분쇄하였고, 분쇄된 시료를 ∅ 30 mm 펠렛 형태로 성형하여 분석용 시편으로 사용하였으며 성형 압력은 20 ton/cm2으로 하였다.
- 춘천 고성리 가마터 백자의 태토는 RO2 4.04∼4.28 몰, RO + R2O 0.30∼0.31 몰에 군집한다.
- 본 연구에서 사용된 분석시료는 지방도 403호선 지내-고성 간 도로확포장공사구간 내 유적 중 고성리 가마터 2지점에서 수집하였다. 춘천 고성리 가마터 유적은 강원도 춘천시 사북면 고성리 353-1번지 일원이다. 고성리 가마터에서는 백자 가마 1기와 폐기층 2개 층, 공방시설(구들시설, 수비공, 백토 적치장)을 확인하였고, 폐기층 내에서 접시, 발, 대접, 잔 등의 반상용기와 소량의 병, 호로 구성된 백자, 철화백자 편, 도침, 가마 벽체 편 등이 출토 되었다(Figure 1).
데이터처리
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1. 분석대상 백자 및 태토 원료의 주성분 분석결과
분석대상 백자 및 태토 원료를 대상으로 주성분 분석을 실시하였으며 결과를 표로 나타내었다(Table 2)
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성능/효과
- O와 Rb의 그래프에서 볼 수 있듯이 춘천 고성리 백자 태토, 백토 적치장 수습 백토 원료와 수비공 내 침전물은 모두 유사한 영역에서 군집하고 있음을 알 수 있다. CaO 함량과 비교하였을 때 춘천 고성리 백자 제작에 있어서 K2O가 많이 함유되었음을 알 수 있으며, K2O와 Rb 의 함량 분포 그래프를 통하여 춘천 고성리 백자 태토 원료의 주된 융제로서 K2O성분이 사용되었음을 알 수 있다(Figure 4B).
- 만약, 태토의 모암이 다르거나, 제작과정 및 매장시기, 풍화정도에 큰 차이가 있다면, 화학적 특성은 다르게 나타난다. 다음으로, 수비공 내 침전물의 주성분은 출토 백자의 태토부분과 유사하였으며, 이를 통해 백자 제작을 위해 수비 및 정선 과정을 거친 소성 전 단계의 태토 원료임을 확인하였다. 하지만 춘천 고성리 백자가마터 출토 백토 적치장 수습 백토 원료는 주성분에 뚜렷한 차이를 보였다.
- 미량원소 중 Rb과 K2O의 그래프에서 볼 수 있듯이 춘천 고성리 백자의 태토부분, 백토 적치장 수습 백토 원료와 수비공 내 침전물에서 검출된 결과로 보아 주된 융제로 K2O를 사용되었음을 알 수 있었다. 미량원소 중 희토류원소는 주성분 분석 결과와 달리 태토 원료의 제작 및 소성과정, 풍화 등 여러 요인에도 일정한 경향성을 나타내기 때문에 도자기 제작원료 및 완성품 백자의 동질성을 추정하기에 적합한 분석방법이다.
- 백자 태토 부분은 SiO2 65.0∼66.1 wt%, Al2O3 24.9∼26.1 wt%이며, 착색 산화물인 Fe2O3은 1.92∼2.06 wt%, TiO2는 0.05∼0.07 wt%, MnO는 0.07∼0.08 wt% 함유되었다.
- 수비공 내 침전물에서는 Quartz와 Microcline, Muscovite, Anorthite, Antigorite이 검출되었다(Figure 6B). 백토 적치장 수습 백토 원료와 유사한 분석 결과이며, 도자기 소성 전 태토의 준비과정에서 발생할 수 있는 환경적 요인에 따른 광물상 변화는 확인되지 않았다.
- 수비공 내에서 수습한 태토 침전물의 주성분 분석결과 SiO2는 백토 적치장 수습 백토 원료보다 확연히 낮은 함량이고, 출토된 백자 태토와는 유사한 함량으로 확인된다. Al2O3는 백토 적치장 수습 백토 원료보다 높은 함량이고, 출토된 백자의 태토보다는 미소하게 높은 함량이다.
- 알칼리 원소 K2O는 5.41∼5.69 wt%로 가장 많이 함유되었으며, Na2O 0.17∼0.21 wt%이며, 알칼리 원소의 합은 6.52∼6.66 wt% 함량이다.
- 미량원소 중 희토류원소는 주성분 분석 결과와 달리 태토 원료의 제작 및 소성과정, 풍화 등 여러 요인에도 일정한 경향성을 나타내기 때문에 도자기 제작원료 및 완성품 백자의 동질성을 추정하기에 적합한 분석방법이다. 춘천 고성리 백자 태토 원료, 백토 적치장 수습 백토 원료와 수비공 내 침전물은 모두 유사한 희토류 원소 그래프 패턴을 나타내었으며, 이를 통해 백자 제작과정 중 태토 원료의 유사한 특성을 확인하였다.
후속연구
- 본 연구에서는 도자기의 제작 과정 중 수비 및 정제를 거치면서 변화하는 태토원료의 과학적 분석을 진행하였다. 연구 결과가 추후에 발굴되는 도자기 가마터 태토의 산지규명 및 원료수급관계를 밝혀내는 자료로 사용되길 기대한다.
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