• 한국문화재보존과학회:학술대회논문집
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• 한국문화재보존과학회 2004년도 제20회 발표논문집
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• pp.33-42
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• 2004

The forged iron axe found in the No. 2 wood-framed tomb (the middle 3rd century) of Hwangseongdong, Gyeongju is rectangular on the plane level. It shows an obtuse angle in the edge part, while the joint part has the both sides folded up and shows the traces of wood. Under the reflected light, the Iron axe shines in metal luster, which is bright light gray or light creamy colors. The result of x-ray diffraction analysis shows that the axe consists of magnetite and geothite, which can explain why the composition and structure of the original ore has been kept intact. The microtexture of the axe has the irregular network of ferrite and pearlite, and tile cementite of tiny amount in the ferrite background. The overall treatment of the texture seems to be thermal with a high ratio of carbon. There are fine-grained magnetite, wolframite, quartz, calcite, mica, hornblende and pyroxene inside the axe. Those must be the impurities that they failed to remove in the refining process. The normal ferrite is composed of pure iron whose $Fe_2O_3$ proportion is from 99.16 to $99.84\;wt.\%$. Other than them, the ferrite parts usually contain $Al_2O_3\;and\;SiO_2$. The irregular network of pearlite also contains Impurities including $Al_2O_3\;and\;SiO_2$ and shows highly diverse patterns of carbon content. It's because the axe was carburized after the material was made to resemble pure iron. The decarbonization work didn't go well along the process marks. It's estimated that the original ore was bloom produced in low-temperature reduction and formed around in $727^{\circ}C$, which is eutetic temperature.

• 한국광물학회지
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• 제20권4호
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• pp.231-245
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• 2007

경주 황성동 목곽 2호묘에서 3세기 중후반대에 제작된 것으로 추정되는 말각 장방형의 단조 철부가 출토되었다. 이 철부의 재질은 금속광택에 밝은 회백색을 보이며 연한 크림색조를 나타냈으며, 광학적 성질은 자철석 또는 자연철의 특징과 거의 유사하다. X-선 회절분석 결과, 자철석과 침철석만이 검출된 것으로 보아 단조철부의 제작에 이용된 원광석의 조성과 조직이 그대로 보존되었음을 반영하고 있다. 철부의 내부에서는 미립의 내포물이 불규칙하게 산출되었다. 이는 철부의 원광석에 수반되었던 석영, 방해석, 운모, 자철석, 각섬석, 중석광물, 휘석 및 감람석 등이 열처리 과정에서 제거되지 않은 불순물인 것으로 판단된다. 이 철부는 전반적으로 페라이트와 시멘타이트가 공존하는 펄라이트 조직을 보이며, 탄소의 함량은 비교적 높으나 균질하게 분포하는 부분이 있는 것으로 보아, 거의 순철에 가까운 소재로 성형한 후에 침탄이 이루어 진 것으로 추정된다. 이 철부의 산출상태와 수반 내포물로 보아 원광석은 울산광산에서 생산된 자철석이 이용되었을 가능성이 있다. 원광은 저온환원법에 의해 생산된 괴련철인 것으로 해석되며, 공석온도인 $727^{\circ}C$ 부근에서 성형이 이루어진 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권6호
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• pp.60-65
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• 2022

본 논문에서는 반도체용 실리콘 기판 가공 과정에서 발생한 슬러지 재활용을 위해 탄화 반응에 의한 탄화규소(SiC) 분말 합성 공정을 적용한 결과를 제시하고자 한다. 입수한 슬러지는 실리콘 기판을 탄화규소 연마재를 사용하여 가공하는 과정에서 발생하므로 실리콘과 탄화규소가 혼합된 형태였으며 가공 설비로부터 발생한 철 불순물이 포함되어 있었다. 슬러지는 절삭유가 포함되어 있어 점성이 있는 유체 형태였으며 대기 건조를 통해 분말 형태로 변화된 후 산 세정을 통한 철 성분 제거 및 탄화에 의한 탄화규소 분말 합성 과정을 거치게 된다. 슬러지에 포함된 실리콘과 탄화규소의 비율에 따라 탄화 반응에 필요한 탄소량이 달랐으며 탄화규소의 함량이 커질수록 탄소 부족 현상으로 인해 비화학량론적 탄화물(SiC_x, x<1) 형성이 촉진되어 순수한 탄화규소 합성이 이루어지지 않는 것을 확인하였다. 이러한 비화학량론적 탄화물은 잉여 탄소 추가와 고에너지 밀링에 의한 탄화 반응성 증가를 통해 제거할 수 있었으며 결과적으로 산 세정과 밀링 과정에 의해 슬러지로부터 순수한 탄화규소 분말 합성이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 보존과학회지
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• 제32권4호
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• pp.579-588
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• 2016

본 연구는 수원 입북동 출토 철제환두도의 비금속개재물을 SEM-EDS로 분석하여 제철조업 온도를 추정하고 산화물을 $SiO_2$와 비교하여 조재제의 인위적 장입 여부를 판단하였으며 금속학적인 조직조사를 통하여 철제 환두도의 제작 시 열처리 기술을 연구하였다. 철제환두도의 시편들에서 wustite가 대부분 관찰되는 것으로 보아 고체저온환원법으로 제련한 철 소재를 가열-단조-성형 가공하여 제작된 것으로 판단된다. 또한 부분적으로 $P_2O_5$가 있는 것으로 보아 배소되지 않은 자연광석으로 직접 제련하였던 것으로 추정된다. $CaO/SiO_2$와 $TiO_2/SiO_2$ 등의 비로 보아 제철 원료는 철광석으로 판단되며, 석회질의 조재제도 인위적으로 장입하지는 않은 것으로 판단된다. 선단 쪽 인부의 조직은 순철인데 관부 쪽 인부는 탄소량도 높고 martensite 조직과 pearlite colony가 생성되어 있는 것으로 보아 침탄 후 담금질을 하였으며, 배부 및 병부와 환두부는 의도하지 않은 침탄이 된 것으로 판단된다. 이러한 철제환두도 시편들의 조직 양상들을 종합해본 결과 인위적인 부분적인 열처리 기법을 적용하여 제작한 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 한 유물에서나타나는 비금속개재물의 성분분석을 통해 얻은 산화물 데이터를 $SiO_2$로 나눈 비로 비교하는 해석하는 방법을 활용하여 좀 더 과학적인 근거를 제시하려고 노력하였다. 이러한 방법으로 기존의 분석 연구된 결과들에 의한 주장들을 재해석함으로 해서 다른 결과들을 얻을 수 있을 거라 사료된다.