Manufacturing Techniques of Bronze Medium Mortars(Jungwangu, 中碗口) in Joseon Dynasty

A jungwangu, a type of medium-sized mortar, is a firearm with a barrel and a bowl-shaped projectileloading component. A bigyeokjincheonroe (bombshell) or a danseok (stone ball) could be used as a projectile. According to the Hwaposik eonhae (Korean Translation of the Method of Production and Use of Artillery, 1635) by Yi Seo, mortars were classified into four types according to its size: large, medium, small, or extra-small. A total of three mortars from the Joseon period have survived, including one large mortar (Treasure No. 857) and two medium versions (Treasure Nos. 858 and 859). In this study, the production method for medium mortars was investigated based on scientific analysis of the two extant medium mortars, respectively housed in the Jinju National Museum (Treasure No. 858) and the Korea Naval Academy Museum (Treasure No. 859). Since only two medium mortars remain in Korea, detailed specifications were compared between them based on precise 3D scanning information of the items, and the measurements were compared with the figures in relevant records from the period. According to the investigation, the two mortars showed only a minute difference in overall size but their weight differed by 5,507 grams. In particular, the location of the wick hole and the length of the handle were distinct. The extant medium mortars are highly similar to the specifications listed in the Hwaposik eonhae. The composition of the medium mortars was analyzed and compared with other bronze gunpowder weapons. The surface composition analysis showed that the medium mortars were made of a ternary alloy of Cu-Sn-Pb with average respective proportions of (wt%) 85.24, 10.16, and 2.98. The material composition of the medium mortars was very similar to the average composition of the small gun from the Joseon period analyzed in previous research. It also showed a similarity with that of bronze gun-metal from medieval Europe. The casting technique was investigated based on a casting defect on the surface and the CT image. Judging by the mold line on the side, it appears that they were made in a piece-mold wherein the mold was halved and using a vertical design with molten metal poured through the end of the chamber and the muzzle was at the bottom. Chaplets, an auxiliary device that fixed the mold and the core to the barrel wall, were identified, which may have been applied to maintain the uniformity of the barrel wall. While the two medium mortars (Treasure Nos. 858 and 859) are highly similar to each other in appearance, considering the difference in the arrangement of the chaplets between the two items it is likely that a different mold design was used for each item.

조선시대 중완구의 제작 기술

완구(碗口)란 유통식 화기로 발사체 장전 부분이 사발(碗) 형태인 화포이다. 발사체로는 비격진천뢰(飛擊震天雷)나 단석(團石) 등을 사용하였다. 『화포식언해(火砲式諺解)』(이서(李曙), 1635)에 의하면, 대·중·소·소소완구 등 총 4종으로 구분되며, 실물은 대완구 1점(보물 제857호), 중완구 2점(보물 제858호, 제859호) 등 총 3점이 전한다. 본 연구에서는 임진왜란기에 제작된 국립진주박물관 소장 중완구(보물 제858호)와 해군사관학교 박물관 소장 중완구(보물 제859호)의 과학적 조사를 토대로 제작 기술을 확인하였다. 첫 번째로 국내 현전하는 중완구가 단 두점인 만큼 정밀 3D 스캐닝 정보를 바탕으로 세부 제원을 서로 비교하고, 동 시기의 문헌 기록 수치와 함께 검토하였다. 전체 크기차는 근소하나 중량에서 5,507g의 차이를 보이고, 세부적으로 심지구멍 위치와 손잡이 길이가 상이하다. 한편 현전 중완구는 『화포식언해』의 중완구 제원과 가장 유사하다. 두 번째로는 중완구의 성분을 분석하고 기존 청동제 화약 무기와 함께 검토하였다. 표면 성분 분석결과, 중완구는 Cu-Sn-Pb의 삼원계 합금이며, 평균 함량(wt%)은 Cu 85.24 : Sn 10.16 : Pb 2.98이다. 중완구의 재료 성분은 기존에 조사된 조선 청동 화약 무기의 평균 성분과 매우 유사하며, 중세 유럽의 청동제 화포 재료(Gun-metal)와도 유사한 경향임을 확인하였다. 마지막으로 중완구 표면의 주조 결함(casting defect)과 CT 상을 토대로 주조 기법을 추정하였다. 측면의 주조분할선으로 보아 주형을 반으로 나눈 분할 제작(piece mold)이며, 용탕의 주입은 약실끝 부분으로 포구가 바닥에 오는 수직 주형 설계로 추정한다. 특히 포신 기벽에서 주형과 코어를 고정하는 보조 장치인 채플릿(chaplets)이 확인되므로 이는 기벽을 일정하게 형성하는 역할을 했을 것이다. 한편 보물 제858호와 제859호 중완구 두 점은 외형이 매우 유사하지만, 채플릿의 수량과 배치가 상이하여 주형 설계 일부가 달랐을 것으로 예상한다.