부식 환경에 따른 출토 청동 유물의 부식 특성

Corrosion Characteristics of Excavated Bronze Artifacts According to Corrosion Environment

출토 청동 유물에서는 매장 환경 내 공존하는 복합적인 부식 인자로 인해 다양한 형태와 색상의 부식 생성물이 관찰되며, 이러한 부식 생성물은 장기 부식의 정보뿐만 아니라 보존처리 시 중요한 자료가 될 수 있다. 따라서 청동 유물의 부식층 및 부식 생성물에 대한 과학적 분석을 실시하여 부식층 형성 과정 및 부식 생성물의 특성을 규명하고, 노출된 매장 환경의 특성 및 내부 부식 인자와의 연관성을 해석하는 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 동일 유적에서 출토된 청동 유물을 합금비와 제작기법에 따라 분류 후, 표면·부식층·부식 생성물에 대한 종합적인 분석을 실시하여 청동 유물의 부식 메커니즘과 부식층 형성 과정, 부식 생성물의 특성에 대해 알아보고자 하였다. 분석 대상으로 선정된 총 5점의 시료는 합금비 및 제작기법 분석 결과에 따라 2개의 그룹으로 구분되는데, Cu-Sn-Pb합금으로 열처리가 진행되지 않은 Group 1은 내·외측 중 일부 또는 양측에 외부 부식층이 형성되어 있으며, 표면은 녹색 또는 청색으로 확인되었다. 소지 금속에서는 α상, α+δ상 선택 부식이 일어나는 것을 알 수 있었으며, α+δ상 선택 부식 후 빈 공간에 순도가 98% 이상인 Cu가 농축되어 있는 현상이 확인되었다. Cu-Sn합금으로 열처리가 진행된 Group 2는 외부 부식층이 형성되지 않았으며, 표면이 어두운 황색으로 관찰되었다. 또한 Group 1과는 다르게 소지 금속 내부에서 α상 선택 부식이 발생한 것을 확인하였다. 연구결과를 종합해 볼 때 동일한 유적에서 출토된 청동 유물에서도 합금비 및 제작기법에 따라 부식층 형성과정 및 부식 생성물의 형태와 색상, 금속이온 이동경로 등 여러 측면에서 차이를 나타냄을 알 수 있다. 또한 동일 유물에서도 부분적으로 서로 다른 부식 특성을 보이기도 하는데 이는 매장 환경 내 노출 환경에 따라 다른 형태의 부식이 발생할 수 있음을 뜻한다. 따라서 동일 유적에서 출토된 청동 유물이라 하더라도 합금비, 제작기법, 노출 환경에 따라 부식 특성이 다를 것이라고 판단된다. 본 연구는 특정 지역 및 유물을 대상으로 한 부식 특성의 일면을 보여주는 것이므로 향후 여러 지역에서 출토되는 청동 유물의 부식층 및 부식 생성물 특성에 대한 연구를 통해 매장 환경에 따른 부식 메커니즘에 대한 심층적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

In excavated bronze artifacts, corrosion products of various shapes and colors are observed due to multiple corrosion factors coexisting in the burial environment, and these corrosion products can constitute important data not only in terms of long-term corrosion-related information, but also in connection with preservation of artifacts. As such, scientific analysis is being carried out on the corrosion layer and corrosion products of bronze artifacts, and the corrosion mechanism and the characteristics of corrosion products elucidated, which is essential for interpreting the exposed burial environment and its association with corrosion factors inside the burial environment. In this study, after classifying excavated bronze artifacts according to alloy ratio and fabrication technique, comprehensive analysis of the surface of corrosion artifacts, corrosion layer, and corrosion products was carried out to investigate the corrosion mechanism, formation process of the corrosion layer, and characteristics of corrosion products. The study designated two groups according to alloy ratio and fabrication technique. In Group 1, which involved a Cu-Sn-Pb alloy and had no heat treatment, the surface was rough and external corrosion layers were formed on a part, or both sides, of the inside and the outside, and the surface was observed as being green or blue. α+δ phase selection corrosion was found in the metal and some were found to be concentrated in an empty space with a purity of 95 percent or more after α+δ phase corrosion. The Cu-Sn alloy and heat-treated Group 2 formed a smooth surface with no external corrosion layer, and a dark yellow surface was observed. In addition, no external corrosion layer was observed, unlike Group 1, and α corrosion was found inside the metal. In conclusion, it can be seen that the bronze artifacts excavated from the same site differ in various aspects, including the formation of the corrosion layer, the shape and color of the corrosion products, and the metal ion migration path, depending on the alloy ratio and fabrication technique. They also exhibited different corrosion characteristics in the same material, which means that different forms of corrosion can occur depending on the exposure environment in the burial setting. Therefore, even bronze artifacts excavated from the same site will have different corrosion characteristics depending on alloy ratio, fabrication technique, and exposure environment. The study shows one aspect of corrosion characteristics in specific areas and objects; further study of corrosion mechanisms in accordance with burial conditions will be required through analysis of the corrosive layer and corrosive product characteristics of bronze artifacts from various regions.