• 헤리티지:역사와 과학
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• 제53권1호
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• pp.24-33
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• 2020

출토 청동 유물에서는 매장 환경 내 공존하는 복합적인 부식 인자로 인해 다양한 형태와 색상의 부식 생성물이 관찰되며, 이러한 부식 생성물은 장기 부식의 정보뿐만 아니라 보존처리 시 중요한 자료가 될 수 있다. 따라서 청동 유물의 부식층 및 부식 생성물에 대한 과학적 분석을 실시하여 부식층 형성 과정 및 부식 생성물의 특성을 규명하고, 노출된 매장 환경의 특성 및 내부 부식 인자와의 연관성을 해석하는 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 동일 유적에서 출토된 청동 유물을 합금비와 제작기법에 따라 분류 후, 표면·부식층·부식 생성물에 대한 종합적인 분석을 실시하여 청동 유물의 부식 메커니즘과 부식층 형성 과정, 부식 생성물의 특성에 대해 알아보고자 하였다. 분석 대상으로 선정된 총 5점의 시료는 합금비 및 제작기법 분석 결과에 따라 2개의 그룹으로 구분되는데, Cu-Sn-Pb합금으로 열처리가 진행되지 않은 Group 1은 내·외측 중 일부 또는 양측에 외부 부식층이 형성되어 있으며, 표면은 녹색 또는 청색으로 확인되었다. 소지 금속에서는 α상, α+δ상 선택 부식이 일어나는 것을 알 수 있었으며, α+δ상 선택 부식 후 빈 공간에 순도가 98% 이상인 Cu가 농축되어 있는 현상이 확인되었다. Cu-Sn합금으로 열처리가 진행된 Group 2는 외부 부식층이 형성되지 않았으며, 표면이 어두운 황색으로 관찰되었다. 또한 Group 1과는 다르게 소지 금속 내부에서 α상 선택 부식이 발생한 것을 확인하였다. 연구결과를 종합해 볼 때 동일한 유적에서 출토된 청동 유물에서도 합금비 및 제작기법에 따라 부식층 형성과정 및 부식 생성물의 형태와 색상, 금속이온 이동경로 등 여러 측면에서 차이를 나타냄을 알 수 있다. 또한 동일 유물에서도 부분적으로 서로 다른 부식 특성을 보이기도 하는데 이는 매장 환경 내 노출 환경에 따라 다른 형태의 부식이 발생할 수 있음을 뜻한다. 따라서 동일 유적에서 출토된 청동 유물이라 하더라도 합금비, 제작기법, 노출 환경에 따라 부식 특성이 다를 것이라고 판단된다. 본 연구는 특정 지역 및 유물을 대상으로 한 부식 특성의 일면을 보여주는 것이므로 향후 여러 지역에서 출토되는 청동 유물의 부식층 및 부식 생성물 특성에 대한 연구를 통해 매장 환경에 따른 부식 메커니즘에 대한 심층적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제50권5호
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• pp.325-340
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• 2017

성도 연-아연광상은 옥천층군 화전리층의 석회암을 교대한 스카른광체와 모암내 열극을 충진한 열수맥상광체로 구분된다. 스카른광물은 헤덴버자이트(hedenbergite) 계열의 휘석이 대부분이며, 그로슐라(grossular)와 안드라다이트(andradite)가 진동누대구조를 보이는 석류석, 그리고 소량의 규회석, 투각섬석, 녹염석 등이 산출되어 환원환경에서 정출된 것으로 보인다. 스카른광체에서는 섬아연석 및 방연석이 우세하고 황철석, 자류철석, 황동석이 소량 수반되며, 열수맥상광체에서는 유비철석, 섬아연석, 황동석 및 황철석과 더불어 방연석, 자연비스무스 및 황석석(stannite)이 소량 수반된다. 스카른광체에서 암회색 섬아연석의 FeS 함량은 평균 17.4 mole%, 적갈색 섬아연석은 3.6 mole%이고, 열수맥상광체에서는 10.3 mole%를 나타낸다. 이들을 국내 주요 금속광상의 FeS-MnS-CdS 함량비와 비교한 결과 스카른광체는 연-아연, 열수맥상광체는 금-은 광상 영역에 도시된다. 열수맥상광체에서 산출되는 유비철석의 As 함량은 초기 31.93~33.00 at.%에서 중기 29.58~30.21 at.%로 가면서 점차 감소하며, 이에 따른 광화온도와 황분압은 초기 $441{\sim}490^{\circ}C$, $10^{-6}{\sim}10^{-4.5}atm.$와 중기 $330{\sim}364^{\circ}C$, <$10^{-8}atm.$에 해당한다. 섬아연석과 공생하는 황석석의 Fe와 Zn 조성비를 이용한 광물상 평형온도는 $236{\sim}254^{\circ}C$의 범위를 보인다. 스카른광체 황화광물의 황동위원소 조성은 5.4~7.2‰, 열수맥상광체는 5.4~8.4‰로서 화성기원과 유사하거나 다소 높은 값을 나타내어 광상을 형성시킨 황이 대체로 마그마에서 유래되었으나 일부 모암의 영향을 받았음을 시사한다. 그러나, 스카른광체와 열수맥상광체에서의 황동위원소평형온도가 각각 $549^{\circ}C$와 $487^{\circ}C$로서 상평형온도 보다 현저히 높게 나타나고 있어서 이들이 동위원소적으로 충분한 평형을 이루지 못한 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제26권1호
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• pp.11-20
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• 1993

본 연구에서는 세개의 대표적인 열수점토광상인 성산, 옥매, 해남광상으로 부터 채취한 석영, 견운모, 명반석과 카올린광물 및 광상들의 주변암에 대해 산소 및 수소동위원소 연구를 실시하였다. 생산광상의 석영, 견운모, 명반석과 카올린광물에 대한 산소동위원소값은 각기 +8.4에서 +11.1‰, +4.8에서 +5.8‰, + 3.0에서 +6.6‰, +3.6에서 +5.4‰의 값을 나타낸다 옥매산광상의 석영, 견운모1 명반석과 카올린광물에 대한 산소동위원소값은 각기 +8.0에서 + 13.6‰, + 4.8에서 +8.4‰, +0.9에서 +2.4‰, +2.8에서 +6.7‰의 값을 나타낸다. 해남광상의 석영과 견운모에 대한 산소동위원소값은 각기 +7.9에서 + 10.1‰ 과 +4.5에서 +6.5‰ 의 값을 나타낸다. 화강암류와 화산암류에 대한 산소동위원소값은 각기 +3.0에서 +7.8‰ 과 +3.2에서 +10.7‰의 값을 나타낸다. 성산광상의 견운모, 영반석과 카올린팡울에 대한 수소동위원소값은 각기 -71에서 -90‰, -43에서 -77‰, -78에서 86‰ 의 값을 나타낸다 옥매산광상의 견운모, 영반석과 카올린광물에 대한 수소동위원소값은 각기 -74에서 -88‰, -57에서 98‰, -73에서 80‰ 의 값을 나타낸다. 해남광상의 견운모에 대한 수소동위원소값은 -76에서 -85‰의 값을 나타낸다. 화강암류와 화산암류에 대한 수소동위원소값은 각기 77에서 105‰과 -76에서 100‰의 값을 나타낸다. 산소 및 수소동위원소비 분석결과로부터 점토광상에서 열수의 기원에 대해 다음과 같은 해석을 할 수 있다. 산소동위원소 분석결과로부터 공존하는 광물 즉, 석영-카올린광물과 석영-견운모광물로부터 정토광상의 형성온도를 구하였다. 성산광상은 $165{\sim}280^{\circ}C$, 옥매산광상은 $175{\sim}250^{\circ}C$, 해남광상은 $250{\sim}350^{\circ}C$로 나타났다. 이틀 세개의 광상은 magmatic water와 meteoric water의 혼합으로 형성되었다. 이러한 동위원소비 분석결과로부터 카올린과 명반석광물은 hypogene 기원으로 나타났고, steam-heated 환경에서 황화수소의 산화로서 형성되었다. 황화수소의 산화작용은 지하수면 아래에서 deep-seated water의 boiling에 기인된 수증기상에서 기인된 것으로 해석된다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제39권
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• pp.219-242
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• 2006

충남 아산시 시전리 유적에서 출토된 옥기를 대상으로 고고과학적 측면에서 재질분석 및 원료산지를 해석하였다. 시전리 유적은 북쪽에 평야와 하천이 발달된 남쪽의 구릉에 위치한다. 이 지역의 지질은 선캠브리아기의 변성퇴적암류인 편암 복합체가 주류를 이루며 충적층이 넓게 분포한다. 이 유적의 청동기시대 4호 원형 주거지에서 한 점의 천하석제 옥기가 출토되었다. 이 옥기는 곡옥의 형태를 가지고 있으며 담녹색에 쪼개짐이 발달된 특징을 보인다. 또한 유리광택에 백색 조흔을 보이며 미세벽개 및 쌍정을 갖는 주상 형태의 규산염광물이다. 다각적인 정량분석 결과, 이 옥기는 광물학적으로 조장석과 정장석이 공생하는 미사장석이며, 보석학적으로는 천하석 또는 아마조나이트(amazonite)로 불리는 장석군 광물로 동정되었다. 이 천하석제 옥기의 내부조직은 Na-단종인 조장석과 K-단종인 정장석이 벽개와 쌍정을 따라 수 ${\mu}m$의 폭으로 교대조직을 이루고 있다. 또한 정장석 내부는 $K_2O$의 함량에 따라 교호성장 조직을 형성하였다. 따라서 이 천하석은 Na와 K가 상호치환과 교대 작용에 의하여 미사장석이라는 하나의 광물상을 이룬 것이다. 남한에서 천하석의 원산지는 충북 단양이 유일하며, 시전리 유적과 가장 근접한 미사장석 산지로는 공주시 장기면이 알려져 있다. 한편 청동기시대 천하석제 옥기가 다량 출토된 지역은 경남 서부 및 전남 동부의 남해안 연변으로서, 이 지역에서도 천하석의 원료가 될 만한 원광석의 산지는 알려져 있지 않다. 일반적으로 청동기시대 천하석제 식옥은 부장품으로 출토되지만, 시전리 유적에서는 옥기의 생산 및 가공흔적을 찾아볼 수 없고 유일하게 한 점이 주거지에서 수습된 것으로 볼 때, 시전리에 옥기 원료의 산지가 있거나 공방이 있었을 가능성은 없어 보인다. 따라서 이 옥기의 원산지와 유입경로 및 제작과정을 설명하기 위한 고고학적 연구가 필요하다.