• Title/Summary/Keyword: 공정열

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증건 횟수에 따른 우엉의 이화학적 변화 및 관능적 특성 연구 (Changes in the Physicochemical Properties and Sensory Characteristics of Burdock (Arctium lappa) During Repeated Steaming and Drying Procedures)

  • 이금양;손양주;전유호;강희진;황인경
    • 한국식품과학회지
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    • 제47권3호
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    • pp.336-344
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    • 2015
  • 우엉은 다양한 생리활성을 가지고 있으며 가격이 저렴하고 재배가 쉬운 특징이 있어 각광받고 있으나, 아직은 가공 제품에 대한 연구가 활발하지 않은 실정이다. 우엉과 같은 근채류의 일종인 인삼, 도라지, 더덕 등이 증숙 및 건조과정 의해 생리활성 성분이 증가된다는 보고가 있으므로, 본 연구에서는 증건 공정을 우엉에 적용하여 특성을 분석함으로써, 우엉의 활용을 증대시키고자 하였다. 증건 우엉을 제조하기 위하여 증숙(3 h, $90-95^{\circ}C$)과 열풍건조(20 h, $60^{\circ}C$)를 9회 반복 수행하여 시료를 제조하였으며, 이화학적 특성, 항산화 활성 및 관능적 특성 변화를 분석하였다. 수분 함량(wet basis)의 경우, 81.95%의 함량을 보였으며, 증건함에 따라 감소하여 최종적으로 7.64%의 함량을 보였다. 일반성분 함량을 건량으로 환산한 결과, 생 우엉의 탄수화물 함량은 85.58%이었으며, 이후 점차 감소하여 9회 증건 시 77.80%의 함량을 보였다. 한편, 조섬유의 경우 0회 증건시 10.14%의 함량에서 가공함에 따라 점차 증가하여 최종 9회 증건한 우엉에서 26.22%의 조섬유 함량을 나타내었다. 조단백질의 함량은 초기 8.53%에서 점차 증가하여 9회 증건 우엉에서 16.69%의 함량을 보였으며, 조지방 역시 증건과정을 거침에 따라 증가하여 0회 증건 시 0.74%에서 9회 증건 시 1.72%의 조지방 함량을 나타내었다. 반면 회분 함량은 0회 증건 시 5.16%에서 9회 증건 시 3.79%로 감소하였다. 추출 수율은 생 우엉에서 68.95%이였으나 이후 감소하여 9회 증건 우엉에서 27.10%를 나타내었다. 총 수용성 당, 환원당, 이눌린 함량을 측정한 결과, 생 우엉은 총 수용성 당의 약 86%가 이눌린으로 구성되어 있었고, 증건 과정을 거침에 따라 열작용에 의해 이눌린이 분해되고 환원당이 생성되어 4-9회 증건 시료에서 총 수용성 당의 81-96%가 환원당인 것으로 확인되었다. 분말색도의 경우, 명도는 초기 84.49에서 9회 증건 처리 시 39.41로 점차 감소하였으며, 적색도와 황색도는 4회 증건 처리 시까지 증가한 후 감소하였다. 열수추출물의 갈색도는 7회 증건 처리 시까지 증가한 후 감소하는 경향을 보였다. 조사포닌은 5회 증건 시료에서 6.17%의 최대 함량을 보였으며, 총 폴리페놀은 3, 5회 증건 처리 시료에서 약 18-19 mg GAE/g의 가장 높은 함량을 나타내었다. 이와 유사하게 DPPH, ABTS 자유라디칼 소거능과 FRAP활성에서도 3, 5회 증건 시료에서 높은 항산화 활성을 보였다. 관능평가 결과 생 우엉 및 초기 증건 시료에서 풋내, 뿌리채소 냄새, 쓴맛, 떫은, 금속성의 특성이 있었으나, 이후 증건 횟수가 증가함에 따라 감소하였고, 반면에 단 냄새, 구수한 냄새, 캐러멜 향미 및 바디감의 특성 정도가 높아진 것을 확인하였다. 실험결과를 종합해 보았을 때, 생 우엉의 경우 이눌린의 생리활성 효과가 기대되며, 3-5회 증건한 우엉에서는 총 폴리페놀 및 사포닌 함량의 증가로 인한 높은 항산화 활성과 단맛을 기대 할 수 있을 것으로 사료된다. 이번 연구를 통해 우엉 증건 횟수에 따른 이화학적 특성 변화 및 관능적 특성을 확인하였으며, 우엉의 이용 가능성을 증진 시킬 수 있는 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

CO2 활성화법에 의한 대나무 활성탄 제조와 CO2 흡착 특성 (Production and CO2 Adsorption Characteristics of Activated Carbon from Bamboo by CO2 Activation Method)

  • 박영철;조광주;최주홍
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제43권1호
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    • pp.146-152
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    • 2005
  • 대나무를 원료로 이산화탄소를 활성화제로 한 기상 활성화법에 의하여 대나무 활성탄을 제조하고, 이 대나무 활성탄의 $CO_2$ 흡착 특성을 실험하였다. 국내 산청산 대나무를 탄화온도 $900^{\circ}C$에서 열분해 하여 대나무 숯을 만든 후 배치형 튜브 반응기 내에서 활성화 온도 $750-900^{\circ}C$, 이산화탄소 주입비 $5-30cm^3/g-char{\cdot}min$, 활성화 유지시간 2-5 시간의 변화 조건에서 활성화 실험을 하였다. 제조된 활성탄은 수율이 측정되고 요오드 흡착력, 메틸렌 블루 흡착력과 비표면적 및 세공분포 등의 물리적 특성이 분석되었다. $CO_2$ 흡착 실험은 열중량 분석기를 사용하여 흡착온도 $20-80^{\circ}C$, $CO_2$ 농도 5-90% 변화 조건에서 행하였다. 활성화 온도와 활성화 시간이 증가됨에 따라 요오드 흡착력(680.8-1450.1 mg/g)과 메틸렌 블루 흡착력(23.5-220 mg/g)은 증가하였다. 그리고 $CO_2$ 가스 주입량의 증가시 $18.9cm^3/g-char{\cdot}min$까지는 요오드 흡착력과 메틸렌 블루 흡착력이 증가하였으나, 그 이상에서는 과다한 반응으로 수율의 급격한 감소와 함께 요오드 흡착력과 메틸렌 블루 흡착력도 감소하였다. 대나무 활성탄 특성 분석에서 중간세공과 거대세공 부피가 $0.65-0.91cm^3/g$으로 나타나 생물활성탄공정에 유리하게 사용될 수 있다. 대나무 활성탄의 $CO_2$ 흡착 실험에서는 흡착온도 $20^{\circ}C$, $CO_2$ 농도 90%에서 최대 106 mg/g-A.C.의 $CO_2$를 물리흡착 하였다. 5회 반복 실험시 $CO_2$ 흡착 특성 변화는 없었다.

TiO2를 이용한 염료감응형 태양전지의 제조 및 특성 (The Preparation and Property of Dye Sensitized Solar Cells using TiO2)

  • 김길성;김영순;김형일;서형기;양오봉;신형식
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제44권2호
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    • pp.179-186
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    • 2006
  • $TiO_2$를 나노튜브(nanotube)와 나노입자(nanoparticle)의 두 가지 형태로 제조하여 닥터 브레이드 방법과 $450^{\circ}C$에서의 소결 공정을 통하여 다공성막으로 제조하였다. 이 다공성막을 작용물질로 사용하여 염료감응형 태양전지를 제조하고 그 특성을 조사하였다. $TiO_2$ 나노입자는 수소화 티탄염 나노튜브를 $180^{\circ}C$에서 24시간 동안 가수열분해 처리함으로써 합성하였다. 이 $TiO_2$ 나노입자를 다공성막으로 사용하여 제작한 염료감응형 태양전지의 에너지 효율(${\eta}$)은 8.07%이며, 개방전압(open-circuit potential, $V_{OC}$), 단락전류(short-circuit current, $I_{SC}$)와 fill factor(FF) 값은 각각 0.81 V, $18.29mV/cm^2$와 66.95%이었다. 나노튜브 $TiO_2$를 제조할 경우에는 NaOH 용액의 농도를 3M과 5M로 변화시켰다. 그 결과 3M NaOH 용액에서 합성된 나노튜브 $TiO_2$를 다공성막으로 사용하여 제작된 염료감응형 태양전지의 에너지 효율(${\eta}$)은 6.19%이었으며, $V_{OC}$, $IV_{SC}$와 FF 값은 각각 0.77 V, $12.41mV/cm^2$와 64.49%이었다. 반면에 5 M NaOH에서는 전자이동성이 좋지 않아 효율이 4.09%로 감소하였다. 본 연구 결과 가수열분해법에 의해 제조한 $TiO_2$ 나노입자로 제조한 염료감응형 태양전지의 효율이 가장 높았다.

식품부패 및 병원성미생물에 대한 천연약용식물 추출물의 항균효과 (Antimicrobial Activities of Natural Medicinal Herbs on the Food Spoilage or Foodborne Disease Microorganisms)

  • 오덕환;함승시;박부길;안철;유진영
    • 한국식품과학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.957-963
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    • 1998
  • 민간요법 또는 식품가공 공정에서 그 안정성이 확보되어 생약재료 또는 식품가공재료로서 사용되고 있는 약용식물에 대하여 항균력을 검색하였고 그중 가장 항균력을 나타낸 황련을 사용하여 활성성분을 분획 추출물한 다음 이 추출물로 부터 여러 종류의 부패 미생물 및 병원성균에 대한 항균성을 검색하였다. 산사, 황련, 측백, 창출 및 석창포 에탄올 추출물은 그람 양성 또는 음성세균 모두에 대하여 강한 항균성을 나타내었으며, 토사자 에탄올추출물은 그람음성 세균에서만 항균성을 나타내었고 사군자, 숙지황 및 백제 에탄올추출물은 거의 또는 모든 시험균에 대하여 항균력을 나타내지 않았다. 황련의 에탄올추출물은 기존에 보고된 많은 한약제의 에탄올추출물과 비교하여 볼 때 적은 농도에서도 매우 다양하고 강한 항균력을 나타내었으며 특히 그람양성 또는 음성세균 모두 강한 항균력을 보였다. 한편, 황련 에탄올 추출물은 $100^{\circ}C$에서 각각 30분 또는 1시간 동안, $121^{\circ}C$에서 15분간 열처리한 후 Listeria monocytogenes균에 대한 생육저해환을 측정한 결과 상기의 모든 열처리에 의해서도 무열처리군과 비교하여 볼 때 항균력의 차이가 없어 열에 매우 안정 하였다. 또한 생육배지의 pH 변화가 Listeria monocytogenes균의 생육억제에 대한 황련 에탄올 추출물의 항균활성에 대하여 미치는 영향을 조사한 결과 배양배지의 pH 가 중성에서 알칼리성으로 갈수록 황련 에탄올 추출물의 항균활성은 더욱 증가되었고 약산성으로 갈수록 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서 황련 에탄올추출물은 알칼리성 조건하에서 더욱 강한 항균력을 나타내었다. 황련 에탄올추출물로부터 부분정제한 물질의 항균력은 검색된 미생물중 그람양성세균, 그람음성세균, 효모 및 곰팡이균 모두에 항균력을 나타내었으나 Candida utilis, Rhizopus javanicus에는 억제효과를 나타내지 않았다. 식중독세균인 Listeria monocytogenes과 Staphylococcus aureus에 대한 부분정제물질의 생육저해 효과를 조사한 결과 두균주 모두 $100{\;}{\mu}g/mL$의 농도에서는 무첨가 대조균과 비교하여 차이가 없었으며 $500{\;}{\mu}g/mL$ 첨가구에서는 Listeria monocytogenes균은 36시간까지는 생육을 억제하였으나 그 이후부터는 급속한 생육을 하였고 Staphylococcus aureus균은 완전히 생육이 억제되었고 $1000{\;}{\mu}g/mL$ 첨가구에서는 두 균주 모두 완전히 생육이 억제되었다.

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에너지 저장장치용 슈퍼커패시터 이온 도핑 제어를 통한 에너지 밀도 향상 연구 (Improvement of Energy Density in Supercapacitor by Ion Doping Control for Energy Storage System)

  • 박병준;유선미;양성은;한상철;노태무;이영희;한영희
    • KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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    • 제5권3호
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    • pp.209-213
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    • 2019
  • 최근 전력 계통에 사용되는 주파수 조정용(F/R) 에너지 저장장치에 대하여 높은 에너지 밀도와 장수명의 안정성에 대한 요구가 증대되고 있다. 이와 관련하여 슈퍼커패시터는 장수명과 급속 충방전 특성이 우수하므로 이러한 F/R 적용을 위한 에너지 저장장치로 적합하게 여겨지고 있다. 슈퍼커패시터는 단주기 F/R 영역의 보완 운전을 담당하고 전력계통에 설치된 ESS의 장주기 운영 수명을 연장함으로써 기존 용량을 담당하는 리튬 배터리의 설치 규모와 양을 획기적으로 줄일 수 있다. 하지만 낮은 에너지 밀도는 전력 계통과 같은 큰 시스템에서 적용에 한계가 있으며 여전히 배터리를 대체할 수 있는 높은 에너지 밀도 요구에 어려움을 겪고 있다. 그러나 최근에는 리튬이온 커패시터(Lithium ion capacitor; LIC) 구조가 3.8 V 이상의 전압 구간을 구현할 수 있기 때문에 전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor; EDLC) 구조보다 고에너지 밀도 구현을 위한 구조로 각광을 받고 있지만 여전히 상용화를 위해서는 여러가지 전기화학적 성능에 대한 구체적인 검증 및 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 LIC의 에너지 밀도와 관계되는 용량을 증대하기 위하여 새로운 전극사전-도핑 방법을 설계하였다. 양극 활물질은 0.1% 이하의 상대습도 분위기 드라이룸에서 기계적 강도와 음극 도핑을 안정되게 수행될 수 있도록 $100{\mu}m$의 두께로 제작되었다. 또한 접촉 저항을 최소화하기 위하여 제조된 전극은 상온에서 $65^{\circ}C$까지 열 압축공정을 실시하였다. 최종적으로 LIC 구조에 대한 다양한 사전-도핑법을 설계하고 그 메커니즘을 분석하여 용량과 전기화학적 안정성이 향상된 새로운 LIC 사전-도핑 방법을 제안하였다.

상온유통을 위한 가열살균 중의 통 초당옥수수의 품질변화 연구 (Characterization of quality changes of whole super sweet corn (Zea mays saccharata Sturt.) during thermal sterilization for shelf-stable products)

  • 이윤주;윤원병
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제62권1호
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    • pp.25-30
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    • 2019
  • 본 연구에서는 상온 저장이 가능하며 별도의 처리 없이 바로 섭취할 수 있는 통초당옥수수를 위한 최적 살균법을 도출하고 저장기간동안 최적 살균된 초당옥수수의 품질인자를 분석하였다. 살균 시 유통기한 확보 및 초당옥수수의 고유한 특징인 아삭한 식감이 가열처리에 의하여 감소되는 것을 최소화 하기 위해 비가열 전처리 공정으로서 알코올 세척을 도입하였으며, 냉점은 초당옥수수의 속대와 중심 사이로 하였다. 초당옥수수의 표면은 알코올 세척을 통하여 1 log CFU/g 이상을 감소시킨 후 $F_{121.1}=4$분을를 만족하도록 가열하여 $25^{\circ}C$ 인큐베이터에서 9개월간 저장하면서 대조군으로서 일반적인 증숙의 방법으로 가열한 초당옥수수의 품질과 비교하였다. 알코올 처리 및 가열 살균한 초당 옥수수의 조직감은 대조군의 조직감 대비 30%이내를 유지하여 최소 $464.50{\pm}103.35g$에서 최대 $514.50{\pm}81.83g$값을 나타내었으며, 당도는 샘플 간의 차이가 다소 있었으나 최소 $28.83{\pm}1.05%$에서 최대 $34.36{\pm}0.42%$값으로 대조군에 대비하여 30% 이내 당도를 유지하였다. 초당 옥수수 겉표면 황색도는 대조군 대비 5% 이상 향상되어 최대 $34.36{\pm}0.42$값을 나타내었으며, 미생물 검사에서는 일반세균과 진균류가 저장 9개월 동안 검출되지 않았다. 이러한 연구결과는 가열살균한 초당옥수수의 품질변화가 최소화되면서 6개월 이상의 상온유통이 가능한 최적 살균 방법을 도출하였으며, 이에 따라 가열에 의하여 식품 본연의 조직감 감소를 최소화하면서 상온유통이 가능한 살균제품에 이용될 수 있다.

함희토류 탄층: 비전통적 희토류 광체로서의 가능성에 대한 고찰 (Rare Earth Elements (REE)-bearing Coal Deposits: Potential of Coal Beds as an Unconventional REE Source)

  • 최우현;박창윤
    • 자원환경지질
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    • 제55권3호
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    • pp.241-259
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    • 2022
  • 희토류 원소 (Rare Earth Elements; REE)는 전통적으로 카보나타이트나 풍화잔류광상에서 채광이 이루어졌다. 하지만, 최근 각종 첨단산업에 활용되는 희토류 원소의 수요증가로 인해, 추가적인 희토류 부존량 확보를 위한 비전통적인 희토류 광상으로서 함희토류 탄층이 주목받고 있다. 함희토류 탄층은 일반적인 탄층보다 높은 농도 (> 300 ppm)의 희토류 원소를 함유하는 탄층을 의미한다. 이는 크게 3가지 성인유형으로 분류되며, 두가지 이상 성인의 복합작용으로 형성되기도 한다. 우선, 육성형 (terrigenous) 함희토류 탄층은 주로 보크사이트 광상 기원 광물들의 이동 및 재퇴적에 의해 형성되며, 주로 LREE (Light REE)가 부화된다. 응회질형 (tuffaceous) 함희토류 탄층은 화산 분출에 기인한 화산재가 석탄 분지에 유입이 되어 형성된다. 이 유형은 주로 화산재기원의 함희토류 광물들과 자생기원의 인산염 광물들이 탄층과 톤스테인층의 경계부에 얇은 층상으로 농집되며, 희토류가 균질하게 분포하는 수평형 REE 패턴을 갖는다. 마지막으로, 열수형 (hydrothermal) 함희토류 탄층은 화성암기원 열수에 의해 희토류가 유입되어 형성된다. 이러한 탄층에서는 함할로겐 인산염 광물들과 함수광물들이 세립질의 자생형으로 존재하며, 주로 HREE (Heavy REE)가 부화된다. 미국은 이미 켄터키주 파이어 클레이 탄층을 대상으로 탐사로부터 선별 및 공정개발을 통해 고순도 산화 희토류의 생산에 성공하였으며, 연간 희토류 소비량의 약 7% 공급을 목표로 연구를 확장하고 있다. 한국의 경우, 경주-영일 탄전의 갈탄층이 응회암층과 함탄층이 협재하는 특징을 보이고, 압밀작용의 영향이 상대적으로 적은 신생대 제3기의 연대를 갖는 것으로 보아 응회질형 함희토류 탄층으로서의 개발 가능성이 기대된다. 따라서, 국내 희토류 공급망 다각화를 위해 함희토류 탄층 대상의 광물, 광상 및 퇴적학적 연구를 통한 개발 가능성 평가가 우선적으로 요구된다.

유기지방산 신규악취물질에 대한 저온농축 열탈착방식 (Thermal desorber)의 검량특성 연구 (A study on the calibration characteristics of organic fatty acids designated as new offensive odorants by cryogenic trapping-thermal desorption technique)

  • 안지원;김기현;임문순;주도원
    • 분석과학
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    • 제22권6호
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    • pp.488-497
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    • 2009
  • 이 연구에서는 2010년 기준의 지정악취물질에 해당하는 유기지방산과 함께 기존 VOC류 지정 악취물질들을 포괄적으로 분석할 수 있는 흡착관-열탈착 분석기법을 연구하였다. 이러한 분석기법의 검량특성을 평가하기 위해, Tenax TA를 충전한 시료흡착관을 준비하였다. 그리고 여기에 유기지방산 4종 (propionic acid (PA), butyric acid (BA), isovaleric acid (IA), valeric acid (VA))을 위시한 13 가지 조사성분을 함유한 작업용 표준시료를 주입하고 저온농축기법으로 분석하였다. 유기지방산의 분석감도를 절대량 (ng) 및 농도기준 (ppb)의 검출한계로 비교해 보았을 때, 다른 일반적인 VOC 악취성분들에 비해 약 1.5-2배 낮게 나타나는 것을 확인하였다(PA: 0.24 ng (0.16 ppb), BA: 0.19 ng (0.11 ppb), IA: 0.15 ng (0.07 ppb), and VA: 0.28 ng (0.13 ppb)). 분석의 재현성을 RSE로 표시할 경우, 대부분의 성분들이 5% 이내로 안정적으로 나타난 반면, BA (8.02%), IA (14.0%), VA (5.08%)는 5%가 넘을 정도로 낮은 재현성을 보였다. 이러한 결과를 내부표준물질을 이용한 검량으로 비교하였을 때, 대다수 성분의 재현성이 향상되는 양상을 보였다(PA: $1.1{\pm}0.4%$, BA: $10{\pm}0.46$, IA; $12{\pm}0.3%$, VA: $4{\pm}0.1%$). 이 연구의 결과, 악취공정시험법에서 유기지방산의 분석방법으로 권장한 알칼리 흡수법에 대비하여 흡착튜브를 이용한 시료의 채취가 보다 유용한 대체방법으로 활용 가능한 것으로 나타났다.

강진 고성사 청동보살좌상의 제작기술 연구 (Manufacturing Techniques of Bronze Seated Bodhisattva Statue of Goseongsa Temple in Gangjin)

  • 이승찬;배고운;정광용
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제57권1호
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    • pp.146-159
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    • 2024
  • 본 연구에서는 강진 고성사 청동보살좌상을 대상으로 과학적 분석을 통해 불상의 제작기술 및 납 원료산지에 대한 연구를 실시하였다. 불상에서 수습한 극미량의 시료를 대상으로 미세조직 관찰결과 주조 공정을 통해 제작되었음을 알 수 있었다. 이어 SEM-EDS를 통한 합금조성비 분석결과 구리(Cu) 81.26wt% 주석(Sn) 16.42wt%, 납(Pb) 1.72wt%의 삼원계 합금으로 확인되었다. 열이온화질량분석기(TIMS)를 이용한 납동위원소비 분석결과를 한반도 납동위원소비 분포도에 대입한 결과 전라도와 충청도 지역, 경상남·북도 지역에 도시되었다. 불상이 봉안된 강진 고성사는 해당영역의 사이에 위치하고 있다. 이러한 과학적 분석결과를 종합해 볼 때 강진 고성사 청동보살좌상은 구리, 주석, 납을 합금하여 주조하였으며, 불상제작 시 사용된 납 원료는 고성사 인근 지역에서 수급하여 사용한 것으로 판단된다. 이때 주목할 점은 해당 불상이 높이 51cm의 중·대형 불상임에도 불구하고 합금조성비 분석결과 기존 선행연구에서 제시한 소형 청동 및 금동제 불상의 납 함량비와 유사한 경향성을 보이고 있다는 것이다. 이에 불상의 크기와 납 함량비 간의 연관성을 고찰하고자 고성사 청동보살좌상과 조성연대가 유사한 청동 및 금동제 불상의 형태학적 특징 및 합금조성비 등 전반적인 제작기술을 비교분석 하였다. 비교결과 청동 및 금동제 불상의 합금조성비를 결정하는 요인에는 불상의 크기 뿐만 아니라 양식적인 특징, 조성연대 등 다양한 요인이 존재할 수 있으며, 이에 따라 불상을 조성할 당시 합금조성비 또는 주조기술을 적절히 조절하였을 가능성을 확인하였다. 즉, 불상의 제작기술 연구를 위해서는 방사선 투과촬영조사 등을 활용한 내부구조 관찰, 미세조직관찰 및 합금조성비 분석 등의 과학적 분석결과 뿐만 아니라 양식적 특징 및 조성연대에 관한 고고·미술사학적 연구를 함께 진행함으로서 보다 종합적인 불상 제작기술체계에 대한 규명이 이루어져야 할 것으로 판단된다.