• 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.

• 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.

• 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.

• 보존과학회지
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• 제29권4호
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• pp.367-378
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• 2013

원삼국시대에 속하는 경기도 김포시 양촌유적에서 출토된 단조철부 5점과 주조철부 1점을 대상으로 미세조직 관찰과 비금속개재물 분석을 실시하였다. 단조품에 사용된 소재는 순철에 가까운 소재와 저탄소강이 사용되었고 성형 후 1점에만 담금질을 하였다. 주조품은 주철을 탈탄시킨 미세조직이 보여 주철탈탄 제강법이 적용된 것을 확인하였다. 비금속개재물 분석결과 철부는 고체저온환원법으로 제련하여 생산된 괴련철을 두드려서 제작하였다. FeO 함량이 $SiO_2$에 비해 비교적 높게 나타나 제련 시 노의 온도가 환원에 충분하지 못해 Fe의 회수율이 적었던 것으로 보이며 이 과정에서 광물에 포함된 K, P, Mg, Mn, Ti 등 불순물이 혼입되었다. Ca 함량이 높게 검출되는 곳이 있어 일부는 조제제로 석회물질을 넣었던 것으로 추정된다.