• 헤리티지:역사와 과학
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• 제46권3호
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• pp.134-149
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• 2013

금산 수당리유적은 5세기 백제세력이 금산 진안을 통해 가야로 연결되는 내륙교통로를 장악하여 가야 세력과 교류를 하였던 것으로 추정되는 유적이다. 출토된 철제대도와 철부, 철겸 등에 대한 금속학적 미세조직 분석을 실시하여 수당리유적에 대한 철기 제작기술을 확인하였으며 비슷한 시기 제작된 철제유물과 비교하여 5세기 전 후의 백제시대 철기 제작기술에 대한 특징과 기술체계를 파악하고자 하였다. 금산 수당리유적에서 출토된 철제유물은 다양한 제작방법이 적용된 것으로 파악되며 제작방법은 단순히 성형만 이루어진 것과 성형 후 제강공정이 이루어진 것, 성형 후 제강공정과 열처리가 함께 이루어진 것으로 크게 세 가지 방법으로 나누어진다. 성형만 실시한 1호 석실분 철겸의 경우 인부와 배부 모두 연한 페라이트 조직이 주를 이루고 있어 무기로서 가지는 실용적 기능이 떨어져 피장자의 부장 의장용으로 제작되었을 것으로 추정된다. 성형을 실시하고 침탄과 같은 제강공정을 실시한 1호 석곽묘의 철부, 12호 석곽묘의 철겸은 담금질과 같은 열처리는 생략하였지만 부위에 따른 제작 공정의 변화를 주게 되어 단순히 부장 의장용이 아닌 농경과 같이 실생활에서 사용할 목적을 가지고 제작된 것으로 판단된다. 성형을 실시하고 침탄, 열처리로 이어지는 제작방법은 5호, 12호 석곽묘 철제대도에서 확인할 수 있다. 열처리로 인하여 강해진 인부조직과 강하면서도 부러지지 않는 배부의 조직은 제작 과정에서부터 무기가 가지는 목적에 맞게 제작되어 피장자가 직접 사용하였던 것으로 추정된다. 금산 수당리 출토 철제유물의 분석결과를 토대로 비슷한 시기 백제권역에 조성된 고분군들 가운데 철제유물의 금속학적 미세조직 연구가 이루어진 천안 용원리유적, 서천 봉선리유적, 서산 부장리유적과 비교하여 철기 제작기술의 특징을 살펴보았다. 분석을 실시한 철제유물의 수가 많지 않아 공통적으로 출토된 철제대도(목병대도)를 통하여 기술변화과정을 살펴본 결과 철제대도(목병대도)는 4세기 이후 담금질이라는 열처리기술이 적용됨을 확인할 수 있었다.

• 보존과학회지
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• 제35권4호
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• pp.317-329
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• 2019

Slag was collected from the iron-producing furnace site in Saengsoegol, Baegun mountain, where iron was manufactured by a righteous army against Japan in the Gwangyang region; then, the iron-manufacturing technique of the early modern period was investigated through scientific analysis. In the microstructure analysis results of the selected samples, iron bloom was mainly observed together with magnetite and fayalite. In the component analysis results of the compounds, it was confirmed that the furnace was built by using gangue of alkali feldspar or plagioclase series, and the ironmaking work was performed at a high temperature of at least 1050℃, because mullite was identified together with cristobalite and hercynite. Based on the chemical composition, it was speculated that low-grade iron ores were used as raw materials, and it seemed that the yield was low, because the total Fe content of the smelting slag samples was 37.72-49.93%. It was difficult to confirm whether a slag former was used, and it seemed that materials easily obtained nearby were used when the furnace was built, without considering the corrosion resistance. It appeared that the ironmaking work was performed at the Gwangyang Saengsoegol iron-producing furnace based on the direct ironmaking method in an environment that could escape the vigilance of the Japanese Empire to produce weapons that would be used for the resistance against Japan. It seemed that there was neither an advanced ironware production system nor a mass production system, and small-scale works were performed in short periods of time.

• 보존과학회지
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• 제38권1호
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• pp.33-44
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• 2022

The study, iron-making process was examined through the scientific analysis of six by-products that were obtained during iron making at the Songdu-ri site in Jincheon. The total Fe content of the slags excavated from the Songdu-ri site was 36.29-54.61 wt%, whereas the deoxidation agent was 26.48-49.08 wt%. The compound analysis result indicated that fayalite and wüstite are the main compounds in slag. Furthermore, the microstructure analysis result confirmed the presence of fayalite and wüstite in the slag. It can be inferred from the flat shape in a bright matrix structure of the hammer scales that forging was performed in the latter stage. The Raman micro-spectroscopy results confirmed that the surface was hematite (Fe₂O₄), middle layer was magnetite (Fe₃O₄), and inner layer was wüstite (FeO). The presence of smelting and smithing slags, spheroid hammer scales, and flake hammer scales suggests that at the Songdu-ri site, iron-making process is carried out by division of labor into producing iron bloom through direct smelting, refining and forge welding, and ingot production.

• 보존과학회지
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• 제34권4호
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• pp.273-281
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• 2018

$Ji{\check{u}}di{\grave{a}}n$ iron production site in China is a relic smelting site, which in the past produced pig iron. In this study, scientific analysis of the smelting furnace and collected slag was conducted to reveal some aspects of the ancient Chinese smelting technique. A 3D model of the smelting furnace showed a narrow lower part and an upper section which increased in diameter upwards. Although the smelting furnace relic does not include the upper part and its complete shape cannot be predicted, the remaining part suggests that the furnace had a larger diameter in the central part compared to the upper and lower parts. Most of the collected slag was completely vitrified. Long prismatic fayalite was observed in the matrix of some samples. The iron particles contained phosphorus, which could not be discharged during smelting work. In addition, as the $CaO/SiO_2$ ratio was 0.42 or lower in the results of the content analysis, no CaO slag former had been added. However, the ratio of $CaO/SiO_2$ to $Al_2O_3/SiO_2$ did not have a constant trend. This needs to be investigated in a further study.

• 보존과학회지
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• 제29권2호
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• pp.139-147
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• 2013

충주 수룡이 원모롱이 야철지에서 수습한 슬래그와 노벽을 분석하여 제철관련 정보를 알아보고자 하였다. 슬래그의 전철량은 36.98~44.47wt%이며 이는 고대 제철조업에서 나타나는 일반적인 철 회수율이다. 슬래그에 포함된 CaO는 노벽에 포함된 0.36wt%보다 많으므로 조재제로서 제련 시 의도적으로 첨가한 것으로 추정된다. 노벽의 경우 $Al_2O_3$의 함량이 낮아 고알루미나질의 내화점토를 사용하지 않은 것으로 획인되었다. 슬래그의 미세조직과 주성분 분석을 통해 Fayalite와 Wustite가 나타난 No.1~3 슬래그는 철광석으로 제련한 것으로 보인다. 그러나 No. 4 슬래그의 경우 $TiO_2$을 함유한 Ulvospinel이 나타나 사철을 이용하여 제련했을 가능성이 높다. 그러므로 이 지역에서는 제철 원료로서 철광석과 함께 사철도 이용하였을 가능성이 있으며 노벽은 $Al_2O_3$의 함량이 낮은 일반점토를 사용하여 제작한 것으로 보인다.

• 보존과학회지
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• 제36권2호
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• pp.143-151
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• 2020

본 연구에서는 인제 부평리유적 4-2지구 통일신라시대 제철유적에서 출토된 슬래그 5점에 대해 분석을 수행하였으며 그 결과를 통하여 당시의 제철공정을 밝히고자 하였다. 인제 부평리유적출토 슬래그의 전철량은 3.65~23.78%로 고대 제철에서 일반적으로 나타나는 전철량보다 상당히 낮았다. 조재량 또한 65.92~88.96%로 매우 높아 철과 슬래그의 분리가 원활하게 이루어졌을 것으로 보이며 그로 인해 철의 회수율이 상당히 좋았을 것으로 추정된다. 화합물 분석결과 대부분의 시료에서는 크리스토발라이트가 검출되었으며 FAS 상태도와 FCS 상태도에 분석된 데이터를 대입하여 추정한 노 내 온도 또한 1600℃ 이상으로 나타나 탄소를 포함한 철이 완전히 용융되어 주철을 생산하기에 충분한 온도로 조업이 이루어졌음을 확인하였다. 미세조직 관찰 결과 철편에서는 백주철 조직이 관찰되고 백주철 조직에서 철-탄소-인의 3원계 공정인 스테다이트가 함께 관찰되었다. 이는 제철부산물이 생성될 당시 주조 공정을 위한 간접제련이 이루어졌다는 증거가 된다. 분석결과를 토대로 인제 부평리유적은 철광석을 용해하여 선철을 생산한 간접제련유적인 것을 추정하였다.

• 보존과학연구
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• 통권27호
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• pp.165-180
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• 2006

The research was conducted to understand type of iron used by those who lived at dwelling site of Yangsoo-ri in between the first century B.C. and the first century A.D. to make steel products and their technique such as steel making process and heat treatment, based on micro structure information obtained through microscopic metallographic structure analysis with SEM-EDS of six steel productsexhumed at the site. Key findings are summarized as below. In the sense that Si-Ca-Al style and less than 0.5% of Ti were found in the non-metallic inclusion, the material used for forged iron ware was magnetite resolved in that. It is, however, unclear whether magnetite was resolved at high temperature or at low temperature. Microscopic structure analysis revealed that forged steel products were made through repeated hot working, the technique of molding by hitting after heating in the process of resolving and molding iron. As a result, the iron used here for the products was not the iron ore which was produced through resolution from discarded cast iron axe, ingot iron. It is probable that to make those steel products, disposed-of cast iron was reused after being molded by decarburizing. Although a few of relics were analyzed for the research, they were of critical importance in defining the process of ironware production from the first century B.C. and the first century A.D. at the Yangsoo-ri region. Judging from the iron from A-19 dwellingsite, it is possible to conclude that the iron was manufactured from cast iron decarburized and yet more research has to be done into relics yetto be exhumed in order to ascertain the finding. All of these findings are believed to play a critical role in further studies to define the steel-manufacturing technique used on the central Korean peninsular in the ancient times.

• 건축역사연구
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• 제25권5호
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• pp.27-40
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• 2016

The purpose of this study was to comprehend the procurement system of iron materials and the production process of ironwork in royal tombs constructions in the later Joseon period. For this purpose, sixteen Sanneung-uigwes were analyzed. The following conclusions have been reached through the study. First, it was procuring five types of iron materials in constructions of royal tombs. Sincheol had been supplied up to the mid-18th century. On the other hand, the amount of jeongcheol was increased rapidly. Because of the procurement system of initial tools was changed from bokjeong(a kind of tribute) to self-production in the Noyaso. Second, the government stockpiles were utilized as much as possible than bokjeong to manage the limited construction period and sudden construction start. Third, before moving the site of tombs, the melting furnace was installed in the Gungisi(armament factory). The amount of the melting furnace was increased from 5 to 8 since producing the initial tools in the Noyaso. Fourth, six kinds of master artisans were worked in the field of producing ironwork. Metal worker was assigned to one person per melting furnace. Fifth, the quality of final iron materials was controlled by use. Since the 19th century, it had been produced enhanced ironwork.

• 보존과학회지
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• 제31권4호
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• pp.411-427
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• 2015

노계마을(본리 324-1번지) 제철유적 발굴조사 결과 중 1, 2호 로 주변에서 확인된 수혈유구에서 출토된 제철관련 유물을 대상으로 분석을 실시하여 철 생산 시설의 성격을 밝히고자 하였다. 분석은 슬래그, 철광석, 노벽 등 32개의 시료를 대상으로 미세조직관찰, 성분 및 화합물분석을 통해 재료적 특성을 확인하였다. 1호로 내부 슬래그의 경우 위치별 분석을 실시하여 형성과정에 대한 검토도 실시하였다. 단야로로 추정되는 1호로 내부에서 출토된 슬래그는 조업과정에서 노하부에 수차례에 걸쳐 노하부에 축적된 2차 공정 생성물로 확인되며 주변의 1호 및 2호 수혈유구 슬래그의 경우 일반적인 제련슬래그와 유사한 특징을 보인다. 제련로로 추정되는 2호로 주변에 위치한 5호 수혈유구 슬래그의 경우 회수율이 높지 않은 일반적인 유출 슬래그의 특징을 보여 제련공정의 관계성이 확인된다. 철광석의 품위는 다양하며 노벽재료는 특별히 내식성을 고려하여 선택하지 않은 것으로 여겨진다. 한편 슬래그의 CaO와 같은 비철원소의 성분함량이 철광석에 비해 높게 나타나는 현상은 석회물질의 첨가 보다는 목탄재에 의한 영향이나 전체적인 철 함량의 감소에 따른 나머지 구성원소의 상대적 증가에 의한 결과와 같은 다른 요인들에 대해 고려해 볼 필요가 있다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권1호
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• pp.95-99
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• 2011

$CaTi_{1-x}Fe_xO_3(0{\leq}x{\leq}0.4)$ solid solution photocatalysts were synthesized by iron doping during the conventional solid state reaction at $1100^{\circ}C$ for 5 h and characterized by ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopy, X-ray diffraction, morphological analysis. We found that $CaTi_{1-x}Fe_xO_3$ samples not only absorb UV but also the visible light photons. This is because the Fe substitution at Ti-site in $CaTi_{1-x}Fe_xO_3$ lattice induces the band transition from Fe3d to the Fe3d + Ti3d hybrid orbital. The photocatalytic activity of Fe doped $CaTiO_3$ samples for hydrogen production under UV light irradiation decreased with the increase in the Fe concentration. There exists an optimized concentration of iron in $CaTiO_3$, which yields a maximum photocatalytic activity under visible light ($\lambda\geq420nm$) photons.