• 보존과학회지
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• 제33권6호
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• pp.519-532
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• 2017

고대 제철기술에 대한 연구는 고고학적 조사와 자연과학적 분석 자료를 기본으로 하며 복원실험 결과와의 비교분석을 통해 기술체계를 연구하게 된다. 현재까지의 고고학적 조사를 통한 고대 중원지역의 제철기술은 직접제련법을 통한 탄소량이 낮은 1차 철소재를 생산하고 이를 단타가공하여 철기를 제작하는 체계로 확인된다. 이에 본 연구에서는 제련에서 단야로 이어지는 철 생산기술의 연구를 목적으로 20여회의 제련실험과 4회의 단야실험을 실시하였으며 생산한 철괴 및 부산물의 자연과학적 분석을 통해 제철유적에서 출토되는 유물과 비교하고자 하였다. 실험 및 분석의 종합적 연구결과 제련 및 단야공정에서 나타나는 물리화학적 성질의 변화 및 각 공정별 특징을 확인할 수 있었다. 제련의 경우 적절한 노 내 환원분위기 조성과 원활한 슬래그 분리를 통해 철의 회수율을 높이는 것이 중요하며 이러한 양질의 1차 철소재의 생산은 다음 공정의 효율성을 위해 중요한 것으로 확인된다. 직접제련을 통해 만들어진 철괴는 내부에 불순물이 존재할 수밖에 없어 정련단야를 통해 추가적으로 불순물을 제거하는 공정이 불가피하며 실험을 통해 단야 공정별 효과적인 노의 구조와 온도를 확인 할 수 있었다. 또한 본 실험을 통해 제작된 철정의 자연과학적 분석 결과는 성분조성보다 1차적으로는 비금속개재물이나 기공 등 물리적 결함요인의 감소를 통한 품질의 개선이 더 중요한 것으로 확인되었다. 이외에도 다양한 제철공정 부산물들의 비교연구 자료를 확보하였으며 추후 제철유적 출토유물 연구에 활용될 것으로 보인다.

• 보존과학회지
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• 제31권4호
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• pp.499-506
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• 2015

보물 제326호 이순신 유물 일괄은 장검 2점, 옥로 1점, 요대 1점, 도배 구배 2점 등 총 6점으로 구성되어 있다. 이들 유물들은 2011년 4월 28일 "충무공이순신기념관" 개관을 위해 2011년 초에 보존처리를 완료하였다. 이 때 장검 2점의 혈조 내 안료에 대한 비파괴 표면 분석을 실시한 결과 합성수지도료로 추정되었다. 본고에서는 이 합성수지도료로 추정되는 안료의 정확한 조사 및 제거에 대해 논하였다. 혈조 내 안료를 규명하기 위해 광학현미경, 전자현미경, Micro-XRF, XRD, FT-IR을 이용하여 분석하였다. 분석 결과 두께는 $10{\sim}90{\mu}m$의 단일층으로 확인되었고 성분분석 결과 Pb, Cr이 주성분을 이루고 있으며 XRD 분석을 통해 납 크로뮴 몰리브데넘 산화물로 확인되었다. 또한 접착제 성분을 확인하기 위해 FT-IR 분석을 실시한 결과 알키드 수지로 판단되었다. 이를 통해 근래에 합성수지도료로 채색한 것으로 추정된다. 이 합성수지도료는 대부분의 유기용제에 쉽게 반응하여 사용이 용이하고 금속에 영향이 없으며 쉽게 제거 가능한 아세톤을 사용하여 제거하였다. 합성수지도료 제거 과정에서 전통안료의 유무를 확인하기 위해 도료 전체를 수집하였으나 확인되지 않았다.

• 박물관보존과학
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• 제17권
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• pp.55-68
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• 2016

국립중앙박물관은 일제강점기 조선총독부박물관에서 발굴되었던 석암리 9호분 출토유물의 보존처리 및 연구를 진행하고 있다. 본 연구에서는 출토된 유물 가운데 청동 및 금동단추의 과학적 조사를 실시하여 제작방법을 유추하였다. 관찰 결과 청동 및 금동 단추는 반구형으로 외형적 특징이 비슷하나 걸이의 단면 형태 및 크기에서 차이점이 보인다. 걸이의 단면형태는 원형과 사각형이며 두 그룹으로 분류되고 이 그룹 내에서 길이를 기준으로 세분화를 하였다. 원형 걸이의 경우, 걸이의 형태 및 설치 위치가 다양하며 두께가 일정하지 않으며 몸체와 걸이의 경계부가 고르지 못하다. 사각형 걸이는 걸이의 형태 및 위치가 일정하며 몸체의 바닥면에 걸이가 연결되었으며 표시선으로 보이는 홈이 존재한다. 또한 X-ray 조사결과, 원형 걸이의 경계부분은 두꺼우며 이는 흙이나 이물질이 아닌 금속물질로 확인된다. 제작기법은 밀랍법으로 추측되며 걸이의 단면형태에 따라 몸체와 접합과정이 차이가 있다.

• 보존과학회지
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• 제28권1호
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• pp.53-62
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• 2012

행정박물이란 공공기관의 업무수행과 관련된 유형적 증거물로, 독특하고 유일하며 특정 사건, 시간, 또는 인물을 표현하는 정보적인 가치를 지니고 있다. 근대문화유산으로써의 가치를 지니고 있는 행정박물은 그 중요성에 비해 체계적으로 분류 관리 보존하는 지침은 마련되지 않았다. 이 중 금속제 행정박물의 경우 보존처리 및 연구사례가 적고 복합적인 행정적 가치를 지니고 있어 일반화된 발굴유물의 보존처리 과정을 적용하기 어렵다. 그러므로 본 연구에서는 강화처리에 초점을 두어 동합금 행정박물의 표면강화처리에 알맞은 재료와 적용방법을 실험을 통해 찾아보고자 하였다. 현재 사용하고 있는 Wax 3종과 발굴유물에 사용하는 아크릴계 수지를 선정하여 종류와 코팅방법에 따른 특성을 비교 분석하였다. 표면관찰, 박막 두께, 접착력, 접촉각 및 표면에너지, 황변실험 등 일련의 분석을 통해 코팅 특성을 비교한 결과, 아크릴계 수지를 행정박물에 사용해도 무방하나 기존에 사용하던 Wax B를 Dip-coating 한 후 가열처리하여 강화처리하는 것이 가장 우수한 강화효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 접착 및 계면
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• 제16권4호
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• pp.137-145
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• 2015

본 연구에서는 현재 문화재 보존 처리에 사용되고 있는 합성수지를 대체하여 금속, 목재, 도자기, 토기, 석재 유물 등 재질별 문화재 복원 작업에 활용할 수 있는 다목적용 접합, 복원재료인 에폭시 퍼티(epoxy putty)를 개발하고자 하였다. 기존에 사용되고 있는 합성수지는 높은 강도로 인한 절삭력의 문제, 긴 경화 시간으로 인한 처짐 현상, 도구나 장갑에 묻어 유물의 표면을 오염시키는 현상, 재료의 황변 현상으로 인한 재처리 등의 문제점을 보이고 있다. 이를 해결하기 위해, 1차적으로 문화재 보존 처리 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 페이스트(paste)형태의 복원 재료를 선정하여 물성을 파악한 후 이를 비교 대상으로 선택하고, 주제 및 경화제와 충전제의 종류에 따른 에폭시 퍼티를 개발하였다. 개발된 에폭시 퍼티는 기존 재료의 문제점 해결 및 유사한 물성을 지니기 위해 성상(性狀)이 다른 주제와 경화제를 각각 선정하여 물성 실험을 실시하였다. 연구 결과 2종 모두 페이스트 형태로 경화 시간은 5~10 min 내외로 기존 재료에 비해 약 3~10배 정도 짧아 작업의 편리성과 처짐 현상을 개선하였으며, 절삭력을 높이기 위한 마모율은 약 3배 정도 향상시켜 쉽게 성형할 수 있도록 하였다. 또한 작업 중 발생하는 표면 오염 등의 단점을 보완하기 위해 충전제로 탈크(talc)와 백색의 micro-balloon을 첨가하여 사용 중 손에 묻어 나와 끈적거리는 현상을 줄여주었을 뿐만 아니라 컬러링(coloring), 경량성, 절삭력 등이 높은 저수축, 저황변, 절삭력이 우수한 다목적 복원 재료를 개발하였다.

• 보존과학회지
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• 제28권4호
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• pp.367-376
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• 2012

철기 생산 기술은 당시 사회 발전을 가늠하는 척도로서 과거의 제철 방법을 이해하기 위한 철기 유물의 미세조직과 개재물에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 고려시대로 추정되는 고양 벽제 제철 유구에서 일괄로 수습된 철제 유물의 시편을 채취하여 광학현미경과 미세경도시험기, SEM-EDS를 이용하여 미세 조직의 성분분석을 통해 제철과 제련 기술을 추론하여 보았다. 연구결과 철괴는 주철괴와 탄소강 철괴로 분류되었다. 주철괴의 경우 백주철 조직과 인(P)의 함량이 높은 회주철 조직으로 분류되었으며 회주철 내 높은 P의 함량은 석회질 등의 융제가 첨가되며 혼입된 것으로 판단된다. 따라서 주철 조직의 철괴 및 고탄소강 철괴는 제련공정을 거치지 않은 선철들로 추정된다. 또한 철기 제작에는 크게 두가지 방법이 사용된 것으로 판단된다. 첫번째는 주물에 주철을 부어 제작하는 주철괴 제작 방법이며, 두번째는 선철의 제련 공정을 통하여 생산되는 탄소강을 제작하는 방법이다. 특히 탄소강의 고른 강 조직과 적은 양의 MnS 개재물은 현대 제철 조직과 매우 유사한 특징을 지니나 고양 벽제 제철유구에서 수습된 탄소강 내 Mn의 함유에 대하여 판단하기에는 좀 더 많은 연구가 이루어져야 할 것이며, 주철의 제강공정을 통한 고탄소강의 생산 가능성도 염두에 두어야 할 것으로 사료된다.

• 보존과학회지
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• 제31권1호
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• pp.65-73
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• 2015

이 연구에서는 국립고궁박물관 소장 태조어진 유소의 상태 조사와 재질 분석을 통해 다회류 유물의 이해를 돕고 보존처리 시 발생할 수 있는 변형률에 대한 안정성 검증 및 효율성을 높이고자 하였다. 유소의 재질 분석 결과 겉실은 견사, 속실은 면사, 금속사의 너비는 $500{\sim}600{\mu}m$,주성분 Copper 55wt%로 확인되었다. 또한 방울술의 형태 교정 시우려되는 변형률을 확인한 결과 1TPCM의 미만의 변형률로 안정성을 검증 하였으며, 절사된 술의 단면을 접합하기 위한 접착제 선정 실험에서는 소맥전분풀이 모든 농도에서 가장 높은 인장력을 도출하여 사용이 가장 용이하다고 판단된다. 이와 같이 유물 분석 및 실험을 토대로 보존처리 과정을 수립하였으며, 그 계획에 따라 보존처리를 실행하여 포장에 이르기 까지 처리를 완료 하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제50권1호
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• pp.4-17
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• 2017

본 연구에서는 부여 관북리 유적 "나" 지구에서 출토된 9점의 제철 관련 유물에 대한 분석을 실시하여 제철유구의 성격을 확인하고자 하였다. 연구결과, GB1과 GB6은 반환원괴로 확인되며, GB2, GB3, GB4, GB5는 정련 과정에서 생성된 단야재로 확인되었다. 노벽 시편인 GB7의 내측에서는 고온지시광물인 Mullite, Cristobalite가 확인되었고, $FeO-Al_2O_3-SiO_2(FAS)$ 삼원상태도에 대입한 단야재의 정출온도는 $1200{\sim}1300^{\circ}C$로 확인되었다. 덩이쇠인 GB8은 괴련강계 단조철기로 확인되었는데, 이는 철기제작을 위한 중간소재로 사용된 것으로 보이며, GB8의 내부에서 관찰되는 비금속 개재물은 단야재의 조직과 성분이 유사함을 알 수 있다. 따라서 부여 관북리 유적 "나" 지구의 제철유적은 직접제철법으로 생산된 괴련철의 정련을 기본으로 하는 소규모 제철시설이었던 것으로 추정할 수 있다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제52권3호
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• pp.160-171
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• 2019

나주 정촌고분 1호 석실 출토 소환두도는 내부 별도 장식이 없는 오각형 환두도이다. 또한 모도와 자도 2자루로 구성된 모자대도이다. 정촌고분 소환두도는 환두부, 병부, 신부, 초미금구로 구성되었다. 소환두도 환두는 철지은장(鐵地銀裝)이지만 은(銀)이 염화은으로 부식되면서 연보라색을 띠며 내부 철제 심의 부식물이 표면에 형성되었다. 염화은은 염화이온이 용해된 매장 환경에서 은이 수분과 반응하여 생성되는데, 가루 형태로 부식되어 유물의 형태 보존을 어렵게 한다. 정촌고분에서 함께 출토된 다른 은제 유물도 유사한 부식 형태를 보여주고 있다. 정촌고분 소환두도의 X선 투과조사 및 CT 분석 결과, 철제 외환에 T자형 슴베를 만들고 신부의 슴베와 연결하였다. 소환두도의 자도를 참고하여 모도의 형태를 유추하면, 모도는 환두, 병두금구, 병연금구를 은판(銀板)으로 감싸고 금제 환과 은제 선으로 병부를 장식하였다. 환두 슴베와 신부 슴베의 연결 방식은 리벳 구멍이 확인되지 않아 단접(鍛接)한 것으로 판단되었다. 초미금구는 철판으로 형태를 만들고 끝단을 견직물로 감싸고 그 아래를 은판과 금제 환으로 장식하였다. 정촌고분 소환두도는 금 은 철제 금속을 다양하게 사용하였으며 백제, 신라, 가야의 여러 가지 요소가 복합적으로 구성되어 주변 유적 및 여러 문화권 영향을 받았음을 확인할 수 있었다.

• 보존과학연구
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• 통권22호
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• pp.115-132
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• 2001

No. 3 Tomb of Bogam-ri, in Naju City, Chollanam-do Province, was a site excavated and inspected from 1996 to 1998 and had a various grave forms, including jar-coffins, stone-chambers and stone-cists. Although most of the metal artifacts excavated from it were severely corroded, we could implement microstructure investigation by collecting samples from the iron axes, iron coffin-nails and iron clamps in which the metal parts were remained. The metal structures were inspected by using metallographic microscope and SEM, and fine components analysis was implemented by ICP. To examine the hardness differences in accordance with the structure distribution, we measured the hardness by structures with Vickers hardness testing machine. As a result of the metal structure inspection, most of them were pure iron, ferrite, and also pearlite, cementite and widmannstaten structures were displayed. We could confirm carbonization was formed on the surface of the iron axes-B, iron coffin-nails-B, and iron clamps-A. There was no carbonization in the rest of the artifacts, and it is not certain that whether the carbonized parts were peeled off through extreme corrosion or they were not carbonized when they were made. In the particular part of a blade, the quality of the material was strengthened through processing. Due to the processing re-grain was caused and fine grain particles were formed. As a result of the ICP component analysis, there were no addition atoms because pure irons were used as materials. In the mean time, No. 17 jar-coffin where the iron axes-A are excavated, is chronologically ordered as from the late-fourth century to the mid-fifth century, and No. 1 and No. 2 stone chambers, where the rest of the artifacts were excavated, as the early-sixth century. It was difficult to relate the periodic differences with the manufacture technique artifacts which we inspected because there were no distinct characteristics of the manufacture technique of the metal structures and it is impossible to conclude the artifacts and sites are at the same period although their periods are different.