• 한국과학예술포럼
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• 제30권
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• pp.251-261
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• 2017

금속은 우리 인류 문화 발전에 많은 영향을 준 재료이며, 과거에서부터 현재까지 우리 생활에 밀접한 연관이 있는 재료이다. 선사시대부터 사용해온 금속의 종류는 다양하며 우리나라의 출토 금속 유물 중 철기유물이 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 출토 유물에서 전승 유물에 이르기까지 철기 유물들의 존재를 가장 크게 위협하는 것이 부식 진행 과정이며, 부식된 산화물을 제거하기 위해서는 현재 물리적인 제거 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 본 논문은 부식 산화물을 제거하는 작업에 대한 내용으로 철기 유물 자체의 모재는 보호하면서 부식 산화물만을 처리하는 화학적 부식 산화물 제거제에 대하여 연구하고자 하였다. 철기 유물의 부식 산화물에 대한 보다 안전하고 효과적인 제거를 위해, 새로운 산성, 알칼리성, 중성의 산화물 제거제를 제조하고, 이의 조성을 다양하게 변화하면서 철기 유물의 부식 산화물 제거 가능성과 최적화된 조성을 찾는 것에 목표를 두고 실행하였으며 근대 유물에 적용하여 그 가능성까지를 검토하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 산성 처리 용액의 경우 철 시편 표면에 산화된 부식물은 일부만이 제거되는 결과를 나타내었다. 둘째, 알칼리성과 중성 처리 용액의 경우 검은색의 부식물이 남은 상태였으나 이는 처리 시간과 처리 용액의 양을 증가시키면 이들도 제거되는 결과를 나타내었다. 셋째, 이 세 종류 용액은 처리 시에 모두 모재 자체에 손상을 주지 않았으며 용액의 농도와 처리 시간의 조절만으로도 유물에 따른 상황 대처가 가능하여 모재나 안정화 부식층을 보호하면서 불안정한 산화물층만을 제거할 수 있는 결과를 나타내었다.

• 고문화
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• 56호
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• pp.59-91
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• 2000

지금까지 철기문화에 대한 연구는 주로 개시기의 양상과 정치체의 성장과정을 연구해왔다. 그러나 한편 철기는 토기와 마찬가지로 그 지역의 사회적$\cdot$자연적환경에 따라 변화를 보이기 때문에, 통시적인 연구와 아울러 지역적 접근의 연구를 할 필요가 있다. 본고에서는 지역적 접근을 시도한다는 점에서 의의를 가질 수 있다. 경주지역 철기 개시양상에 대해서는 그 동안 보충된 조사자료를 토대로 기존의 논의를 재검토하고, 아울러 개시기부터 기술적으로 완성되는 한계까지 경주지역 철기생산의 변천과정을 검토했다. 경주지역 철기유물을 통해서 단계적 설정과 단계별 기술적 특징을 검토해 본 결과, 경주지역의 철기 개시기는 선한식계 한계로 별도의 설정이 가능하다. 이 개시기 철기유물의 반출 유적은 주로 경주의 남동부에 집중적으로 분포되어 있다. 남동부에서는 또한 이른 시기의 청동유물이 출토되고 있어서 초기 철기유입과 관련성이 있을 것으로 보인다. 이들 유적이 대체로 정식조사를 거치지 않아서 명확한 양상을 규명할 수는 없지만, 동일한 한계의 임당동$\cdot$팔달동유적 출토철기와 비교 검토한 결과에 의하면, 중서부지방과는 또 다른 기술 수용경로를 가졌을 것으로 보인다. 그러한 결과는 주조철부의 형태와 단조철기의 출토양상이 중서부지방과 다르게 나타나는 현상에 의해 뒷받침된다. 경주지역의 중심부에서는 사라리 130호묘 이후의 제3단계부터 철기가 생산되었다. 사라리 130호묘 이후 경주주변지역에 형성된 대규모 집단에서 철기 생산력이 증대되기 시작한 현상은 낙랑군의 철수요량의 증가에 의한 영향으로 볼 수 있다. 그러나 경주중심부에서는 3한계부터 철기 생산이 이루어졌다 하더라도 주변지역의 대규모 집단에 필적할 만큼 생산력을 갖춘 것은 아니었다. 한편, 3단계 경주지역의 철기는 형식적, 양식적 속성과 기종 조합상에서 중심 및 주변지역을 상호 비교해볼 때 유사성이 파악됨으로, 생산체계에 있어서는 주변지역과 밀접한 교류가 있었을 것으로 보인다. 경주지역의 중심부에서 철기 생산력이 급격히 향상된 시점은 4단계이다. 이 단계는 영남지방 내의 다른 지역집단보다 월등하게 생산기술이나 생산량이 증대되었다. 월성로유적의 목곽묘에서 확인된 엄청난 양의 철기유물이 이를 반영하는 것이다. 이러한 현상은 무엇보다도 낙랑군의 축출과 관련해서, 새로운 경제체제가 재편된 결과로 볼 수 있다.

• 보존과학회지
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• 제18권
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• pp.33-50
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• 2006

영산강유역이라는 지역적 연계성을 가진 영광 군동, 무안 인평고분군, 무안 구산리고분군, 함평 국산유적에서 출토된 유물 중 백제식 묘제인 횡혈식석실분 출현 이전으로 편년되는 철기유물 6점을 선정하여 미세조직을 분석하였다. 분석 결과, 고대 영산강유역에서는 저온환원법에 의해 괴련철을 생산하는 기술이 주를 이루고 있었으며, 아울러 탄소를 제거시켜 강소재를 생산하는 기술체계가 이루어졌을 가능성도 확인되었다. 또한 강도를 필요로 하는 부위에만 담금질을 함으로써 높은 강도를 가짐과 동시에 담금질 조직이 가지는 취성을 담금질이 안된 부위에 분산시켜 철기가 깨지는 것을 방지하고 인성을 부여하는 기술이 이루어지고 있었다고 생각된다. 이러한 기술은 2세기대로 편년되는 영광 군동 출토 철부 미세구조에서 확인되고 있어 높은 기술체계를 가진 집단이 2세기 이전에 존재하고 있었고 5세기 말까지 이어졌을 가능성이 높다고 판단된다. 낮은 탄소함량의 괴련철로 철기를 제작하는 경우 성형-침탄-열처리-단타를 반복적으로 행하는 제작 공정이 이루어진 것으로 보인다.

• 보존과학회지
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• 제21권
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• pp.41-48
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• 2007

본 연구에서는 현재 철기 유물의 복원에 일반적으로 사용되고 있는 5종의 상용 에폭시 수지(Araldite rapid, Araldite AW 106, Araldite SV 427, Devcon, CDK)를 선택하여 온도, 자외선, 그리고 철기 유물의 부식인자 중 하나인 수분에 대한 내후성을 조사하였다. 각각의 에폭시 수지는 온도 상승에 따라 일정하게 부피가 변화되는 것을 알 수 있었으며, 특히 $40^{\circ}C$와 $70^{\circ}C$ 사이에서 급격한 변형이 일어나는 것을 확인하였다. UV에 노출시켰던 에폭시 수지는 모두 표면의 색상이 큰 폭으로 변화되었다. 실내조건의 경우는 모든 시험편의 색차(${\Delta}E$)가 2미만으로 색상의 변화가 약하였다. 에폭시 수지 시료 표면의 수분에 대한 평형 접촉각은 Araldite rapid>AW 106>Devcon>SV 427>CDK의 순서로 나타났다. 에폭시 수지를 UV에 노출시킨 경우 평형접촉각은 전반적으로 모두 감소하였으나, SV 427이 가장 안정적인 것으로 나타났다.

• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2002년도 제15회 발표논문집
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• pp.45-52
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• 2002

본 연구에서는 KaOH, $K_2CO_3$, Sodium, 그리고 1차 이온수 용액의 $Cl^-$ 이온 추출량과 부식생성물의 생성순위, 부식물 생성, 그리고 부식물 제거에 관하여 관찰하였으며 이 연구로 아래와 같은 결과를 얻었다. $Cl^-$ 이온 추출량에 대한 실험 결과 NaOH은 탈염 초기에는 Cl- 이온을 잘 추출시켰으나 탈염 횟수가 증가하면서 $Cl^-$ 이온의 추출량이 급감하였다. 또한 유물 중량 변화에도 감소폭이 가장 심하였다. $K_2CO_3$은 NaOH나 1차이온수 용액과 비교해 보면 이 방법은 탈염처리동안 $Cl^-$ 이온을 꾸준히 추출시켜 주었으며 다른 탈염용액에 비해 유물 중량변화가 거의 관찰되지 않았다. Sodium 용액은 $K_2CO_3$ 용액과 마찬가지로 탈염처리 동안 $Cl^-$ 이온을 꾸준히 추출시켰으며 다른 탈염 용액에 비해 $Cl^-$ 이온 추출량이 가장 많았다. 하지만 이 용액은 약품 내에 불순물인 $Cl^-$ 이온을 $3\~5\;ppm$을 기지고 있어 보존처리자가 탈염처리를 할 때 좀 더 신중하게 생각해야 할 것 같다. 1차 이온수 용액은 부식인자가 $Cl^-$이온을 완전하게 제거해주지는 못하였지만, pH가 $7.5\~7.9$로 다른 탈염 용액에 비해서 전위차가 낮으며, 별도로 탈알칼리 처리를 하지 않아도 되기 때문에 유물손상은 극소화할 수가 있다. 따라서 이 용액은 부식이 매우 심한 철제 유물이나 균열이 많은 주조 철편과 같은 유물을 처리할 때 적절한 용액이다. 부식생성물 관찰에서는 출토 철기 유물에 생성된 부식물은 주로 인철광$(\gamma-FeOOH)$, 침철광$(\alpha-FeOOH)$, 적금광$(\beta-FeOOH)$, 그리고 자철광$(Fe_3O_4)$이다. 인위적 부식에서는 전부 인철광의 부식물이 생성되었고 자연적 부식에서는 모두 침철광의 부식물이 생성되었다. 특히 철제 표면에 자연적으로 생성된 공식 녹을 XRD 분석한 결과 적금광으로 동정되었다. 이런 모든 시편들을 각 탈염방법에 따라 탈염처리한 후 XRD와 SEM-EDS으로 분석한 결과 인철광과 침철광은 어떠한 변화도 보이지 않았고, 다만 적금광으로 동정된 시편만이 잔존하지 않았다. 철기 제작별 $Cl^-$ 이온 추출량과 탈염효과에 대한 비교 실험은 이온 크로마토그래피 분석 결과와 마찬가지로 단조 철제유물이 주조 철제보다 $Cl^-$ 이온을 많이 가지고 있었으며, 탈염 처리 후에는 $Cl^-$ 이온은 전혀 발견되지 않았다. 이상의 결과 $K_2CO_3$와 Sodium 용액은 탈염처리에서 가장 적합한 탈염처리 용액으로 알수가 있었으며 특히 어떠한 탈염 용액으로 유물을 처리한다 해도 철제유물에 생성된 부식물은 제거되지 않는다는 것을 알게 되었다. 따라서 보존처리자는 유물 표면의 부식 상태만을 보고 처리하기 보다는 철기제작물로 고려하여 처리하는 것이 필요하다. 또한 금속에 부식을 야기시키는 $Cl^-$ 이온과 부식물을 완전하게 제거하여 탈염처리를 하는 것이 유물 부식을 최대한 지연시킬 수 있는 것이라 생각된다.

• 출판저널
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• 통권54호
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• pp.2-3
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• 1990

• 고문화
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• 56호
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• pp.147-180
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• 2000

이 연구는 김해 양동리 고분에서 출토된 2800 여점의 철제유물 중 6점에 대한 금속학적인 검토를 통해 고고학과 문화재보존과학의 기초자료로서 활용하고자 하였다. 1 김해 양동리 고분군 출토 철제유물은 원로로서 적철광을 사용하였고, 연료는 목탄을 이용한 것으로 추정된다. 2. 주조유물 중 철복은 C함량이 $4.6\%$의 과공정백주철이고 주조철부는 C함량이 $3.58\%$의 아공정백주철 임을 알 수 있었다. 이들 유물이 백주철인 것으로 보아 주조 후 바로 급랭하여 제작된 것으로 보인다. 3. 단조유물은 C함량이 $0.08\%,\;0.11\%$의 아공석강으로 대부분의 기지조직이 pearlite와 ferrite이며, 제작시 괴련철을 단조한 후 공랭하여 철기를 제작한 것으로 사료된다.

• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2003년도 제17회 학술대회 발표 논문집
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• pp.1-4
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• 2003

• 보존과학회지
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• 제20권
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• pp.67-80
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• 2007

이천 설봉산성은 경기도 이천시 사음동에 소재하는 석성으로 단국대학교 박물관에 의한 발굴조사 결과 4세기 후반의 백제시대로 편년되었다. 출토 유물은 토기, 기와, 자기, 금속유물 등 다양한 종류를 나타내며 특히 백제 토기가 출토된 토광에서 철제유물이 다량으로 수습됨으로써 철기가 백제시대에 제작되었음을 알 수 있다. 이중 철제 낫 6점(벌낫 2점, 밀낫 4점)을 대상으로 시편을 채취하여 미세조직을 분석하고 이를 근거로 유물 제작에 사용된 철 소재, 성형, 제강법, 열처리 등을 살펴보았다. 이를 통해 산성이 속한 4세기 후반 백제의 철기 제작공정 체계를 설정하였다. 그 결과 낫의 용도에 따라 부위별로 다른 처리를 한 것을 알 수 있었다. 벌낫은 날 부위에 담금질을 하여 강도를 요구하는 특별한 용도로 사용되었고 밀낫은 특별한 처리를 실시하지 않아 벼나 풀을 베는데 사용되었던 것으로 추정된다. 사용 소재는 강으로 미리 어떤 제강법으로 강을 만들고 이를 성형하여 철기를 제작하였고 특별한 강도가 요구되는 부위는 열처리를 실시하여 단단하게 하였다. 이상의 결과로 당시 백제 철기의 제작공정은 제강$\rightarrow$성형$\rightarrow$열처리 과정이 적용된 것을 알 수 있다.

• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2003년도 제18회 발표논문집
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• pp.60-62
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• 2003