Abstract
The purpose of this study was to explore the diversity of Korea's iron casting technology and to examine various casting methods. The study involved a literature review, analysis of artifacts, local investigation of production tools and technology, and scientific analysis of casting and cast materials. Bellows technology, or Bulmi technology, is a form of iron casting technology that uses bellows to melt cast iron before the molten iron is poured into a clay cast. This technology, handed down only in Jeju Island, relies on use of a clay cast instead of the sand cast that is more common in mainland Korea. Casting methods for cast iron pots can be broadly divided into two: sand mold casting and porcelain casting. The former uses a sand cast made from mixing seokbire (clay mixed with soft stones), sand and clay, while the latter uses a clay cast, formed by mixing clay with rice straw and reed. The five steps in the sand mold casting method for iron pot are cast making, filling, melting iron into molten iron, pouring the molten iron into the cast mold, and refining the final product. The six steps in the porcelain clay casting method are cast making, cast firing, spreading jilmeok, melting iron into molten iron, pouring the molten iron, and refining the final product. The two casting methods differ in terms of materials, cast firing, and spreading of jilmeok. This study provided insight into Korea's unique iron casting technology by examining the scientific principles behind the materials and tools used in each stage of iron pot casting: collecting and kneading mud, producing a cast, biscuit firing, hwajeokmosal (building sand on the heated cast) and spreading jilmeok, drying and biyaljil (spreading jilmeok evenly on the cast), hapjang (combining two half-sized casts to make one complete cast), producing a smelting furnace, roasting twice, smelting, pouring molten iron into a cast, and refining the final product. Scientific analysis of the final product and materials involved in porcelain clay casting showed that the main components were mud and sand (SiO2, Al2O3, and Fe2O3). The release agent was found to be graphite, containing SiO2, Al2O3, Fe2O3, and K2O. The completed cast iron pot had the structure of white cast iron, comprised of cementite (Fe3C) and pearlite (a layered structure of ferrite and cementite).
이 연구는 우리나라 철 주조기술의 다양성과 기술 체계를 규명하기 위한 목적으로 진행되었으며, 이를 위해 고문헌 조사 및 유물 분석, 제작 도구와 제작 기술에 대한 현지 조사 그리고 주조와 거푸집에 사용된 재료의 과학 분석 등을 실시하였다. 불미기술은 송풍구인 풀무를 이용하여 주철을 녹인 뒤 그 쇳물을 토제 거푸집에 부어 주물을 완성하는 철 주조기술로 현재 유일하게 제주도에서만 전승되고 있는데, 모래 거푸집을 사용하는 육지와 비교해 토제 거푸집을 사용하고 있다는 것이 큰 차이점이라 할 수 있다. 무쇠솥 주조기술에는 석비레, 모래, 점토 등을 섞어 만든 모래 거푸집을 이용한 주물사주조법(鑄物砂鑄造法)과 점토에 볏짚과 갈대 등을 섞어 만든 토제 거푸집을 이용한 도토주조법(陶土鑄造法)이 사용되고 있다. 주물사주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 속심 제작, 쇳물 작업, 거푸집에 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 5단계의 작업공정을 거치며, 도토주조법에 의한 무쇠솥 주조는 거푸집 만들기, 거푸집 굽기, 질먹 입히기, 쇳물 작업, 쇳물 붓기, 완성품 다듬기 등 크게 6단계의 작업 공정으로 이루어진다. 두 주조법은 거푸집의 재료, 거푸집을 불에 굽고 질먹을 입히는 제작 공정에서 차이를 보인다. 이번에 연구한 불미기술은 토제 거푸집 무쇠솥 주조로 진흙 채취 및 반죽, 거푸집 제작, 초벌 굽기, 화적모살 및 질먹 바르기, 건조 및 비얄질, 거푸집 합장, 둑(용광로)제작, 재벌 굽기, 제련, 쇳물 붓기, 주물 다듬기 등 단계별 주조 공정에 사용된 재료 및 도구 분석과 제작 기술에 담겨진 과학 기술 원리를 규명하여 우리 고유 철 주조기술의 기술 체계를 밝혀 보았다. 그리고 무쇠솥 도토주조를 위해 이용한 재료와 완성품을 과학 분석한 결과, 거푸집은 주성분이 SiO2, Al2O3, Fe2O3으로 이루어진 진흙과 모래이고, 이형재는 SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O가 함유된 흑연이며, 완성된 무쇠솥의 미세 조직은 시멘타이트(Fe3C)와 펄라이트(페라이트와 시멘타이트의 층상 구조)로 이루어진 백주철 조직임을 확인하였다.