泰安 馬島 海域 出水 靑銅遺物의 金屬學的 硏究

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study examined on a production process of Koryo Dynasty's bronze relic that are produced at the 13th century. It is based on a chemical composition and micro-structure, inclusions of underwater bronze relic excavated from the Taean Mado waters. In addition, parts of a connection and repair parts of Koryo Dynasty analyzed with the rivet of connecting the bronze bowl, base and repair part of the bronze bowl with lid.
The bronze relic of Taean Mado waters was excavated through the underwater excavation. They are presumed to be the tableware that crewmen used on board ship at Koryo Dynasty. In this study, total 21 of bronze relics including three bronze spoons and five bronze vessels excavated from Taean Mado II zone and four bronzen spoons and nine bronze vessels from the Line No. 3 were analyzed.
As a result of analyzing ingredients of bronze relic, the bronze relic made by casting process contained the ternary alloy of Cu-Sn-Pb including 10～20% Sn and about 10% Pb. The bronze relic made by forged process contained the Binary Alloy of Cu-Sn, and included over 20% Sn.
As the result of analyzing a micro structure, the bronze spoons were made through heating and hammering a lump of brass, and spoon head and neck in some bronze spoons had the martensite matrix structure, but handle had γ-martensite matrix structure. It is because spoon head was first obtained and then handle was tempered in an air-cooled state. In the bronze bowl(Ⅱ-5 and Ⅱ-6), the white (α+δ) eutectoid structure was partly observed on α phase. Accordingly, such bronze vessel was seemed to be slowly cooled in the air after casting. Except Ⅱ-5 and Ⅱ-6, bronze vessels showed the twin crystal and martensite structure in the process after casting. Through such the result, it can be known that a heating process and tempering process were repeated at the high temperature. That is, in the production of bronze vessel, the casting, heating process and tempering process was seemed to be done in order.
Analyzing the non-metallic inclusion, a type of ore supplied from the smelting process can be confirmed. Nonmetal in the bronze objects analysed with Scanning Electron Microscope(SEM)-Energy Dispersive Spectroscopy(EDS), almost every objects detected S, and some objects analised out S and Fe. In case S was detected, there was a likelihood of smelting with chalcocite. In case S and Fe were detected, the bronze vessel was smelted with copper pyrite or bornite, or it was estimated to contain the matte ingredient of Cu-Fe-S.
Some of bronze bowl excavated from Taean Mado waters were individually made as the bronze bowl with a separation of body and base and then was connected by use of rivet. The composition of four rivers from bronze bowls(3-198(1), 244, 252, 240) examined for analysing rivet ingredients. In three of bronze bowl(3-198(1), 244 and 252), Cu and S were detected, but in one of bronze bowl(3-240), Cu, S and Ag were detected. That is, the rivet of underwater bronze relic excavated from the waters of Taean Mado contains the Cu or Cu-Ag alloy composition. Because the applied alloy ensures the rivet processing at a room temperature and can increase an acceptable amount of deformation by heating the rivet prior to the work, it can be easily connected on a connection of body and heel.
Finally, as the result of analyzing the repair part, there was the α phase including the twin crystal and the long non-metallic inclusion with the similar micro-structure in neck of bronze bowl(3-198(1)) and repair part. Therefore, repair part is seemed to be processed through the same heating process as the bronze bowl.
The bronze relic excavated from Taean Mado waters contains the technical information of Koryo Dynasty's bronzeware production. Furthermore, the source and records are accurate. This study are going to contribute find out any related keys between periods Koryo and Unified Silla in further study if other objects excavated in theses period.

국문 초록 (Abstract)

태안 마도 해역에서 출수된 청동유물의 화학조성 및 미세조직, 개재물 분석을 통하여 13세기 고려시대 청동유물의 제작과정을 알아보았다. 또한 청동대접과 대각을 연결하여 주는 리벳과 청동대접의 수리부를 분석하여 고려시대 접합과 수리부에 대해서도 연구하였다.
태안 마도 해역 청동유물은 수중 발굴을 통해 출수 되었으며, 이들은 고려시대 선상에서 선원들이 사용하던 생활 식기들로 추정된다. 본 논문에서는 태안 마도 Ⅱ지구에서 출수된 청동유물 중 청동숟가락 3점, 청동용기 5점, 3호선에서는 청동숟가락 4점, 청동용기 9점 등 총 21점을 선정하여 연구하였다.
청동유물을 성분 분석한 결과, 주조공정으로 제작된 청동유물은 10～20%의 Sn과 10%내외의 Pb을 포함하는 Cu-Sn-Pb 삼원계 합금을 사용하였다. 단조공정으로 제작된 청동유물은 Cu-Sn 이원합금을 사용하여 제작하였으며, 20%를 상회하는 Sn을 포함하여 방짜유기의 조성과 유사함을 확인할 수 있었다.
미세조직을 분석한 결과, 청동숟가락은 방짜기법으로 만들어졌으며, 일부 청동숟가락에서 술부와 술목은 martensite 기지조직이 보이지만 술자루는 γ-martensite 기지조직을 가진다. 이는 술부부터 입수되어 상대적으로 술자루가 공냉되어 식은 상태로 담금질되었기 때문인 것으로 보인다. 청동대접(Ⅱ-5, Ⅱ-6)은 α상내에 부분적으로 흰색의 (α+δ) 공석조직이 관찰되는 것으로 보아 주조 후 공기 중에서 서냉하여 제작한 것으로 보인다. Ⅱ-5와 Ⅱ-6을 제외한 청동용기는 주조 이후 공정에서 쌍정과 martensite 조직이 나타나고 이를 통해 열간가공과 담금질 처리가 고온에서 반복적으로 행해진 것을 알 수 있었다. 즉, 이들의 제작은 주조-열간가공-담금질이 차례로 실시된 것으로 판단된다.
비금속 개재물을 분석하면 제련과정에서 공급된 광석의 종류를 확인할 수 있다. 주사전자현미경-에너지분산형분광기(SEM-EDS)를 이용하여 청동유물에 존재하는 비금속 개재물을 분석한 결과, 대부분 유물에서 S이 검출되었으며, 일부 유물에서 S, Fe이 함께 검출됨을 알 수 있었다. S이 검출된 경우는 휘동광(Cu2S)으로 제련하였을 가능성이 있으며, S과 Fe이 검출된 경우는 황동광(CuFeS2)또는 반동광(Cu5FeS4)으로 제련하였거나 또는 Cu-Fe-S로 이루어진 동피(matte)의 성분이 잔류한 것으로 추측할 수 있다.
태안 마도 해역 출수 청동대접 중 일부는 유물은 동체와 대각이 분리형으로 각각 제작되어 리벳을 사용하여 기계적으로 연결시켰다. 리벳의 성분을 알아보고자 청동대접(3-198(1), 244, 252, 240) 4점의 리벳을 성분 분석하였다. 3점의 청동대접(3-198(1), 244, 252)에서는 Cu와 S이 검출되었으나, 1점의 청동대접(3-240)에서는 Cu와 S이외에 Ag이 검출되었다. 이처럼 태안 마도 해역 출수 청동유물의 리벳은 Cu 또는 Cu-Ag 합금조성을 지니며, 사용된 합금은 상온에서 리벳작업이 가능할 뿐 아니라 작업 직전 리벳을 가열하여 수용 가능한 변형량을 늘릴 수도 있기 때문에 동체와 굽을 연결 시 쉽게 결합시켰을 것으로 본다.
마지막으로 수리부를 분석한 결과 청동대접(3-198(1))의 구연부와 수리부의 미세조직은 쌍정을 포함한 α상과 길게 늘어진 비금속 개재물이 관찰되어 유사함을 알 수 있었다. 그러므로 수리부는 청동대접과 같이 동일하게 열간 가공을 통하여 형태 가공이 이루어진 것을 사용한 것으로 보인다.
태안 마도 해역 출수 청동유물은 고려시대 청동기 제작에 관한 기술정보가 담겨져 있으며, 또한 출처와 기록도 정확하다. 향후 다른 지역에서 출토된 고려시대 청동유물과 통일신라 이전의 유물을 비교할 때 시대간 상호 관계를 밝히는데 중요한 데이터로 활용될 것으로 본다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 연구 배경 3
• 1. 유적 설명 3
• 2. 원료 7
• 1) 구리 광석 7
• 2) Cu-Sn 상태도 8
• 3. 유기 10
• 1) 유기의 개념과 종류 10
• 2) 한국유기의 발전 과정 12
• Ⅲ. 연구대상 및 방법 15
• 1. 연구 대상 15
• 2. 분석방법 21
• 1) 시편의 전처리 21
• 2) 미세조직 관찰 및 성분분석 21
• IV. 연구 결과 22
• 1. 청동숟가락(Ⅱ-11) 22
• 2. 청동숟가락(Ⅱ-13) 24
• 3. 청동숟가락(Ⅱ-15) 27
• 4. 청동접시(Ⅱ-1) 29
• 5. 청동접시(Ⅱ-2) 31
• 6. 청동대접(Ⅱ-4) 33
• 7. 청동대접(Ⅱ-5) 35
• 8. 청동용기(Ⅱ-6) 37
• 9. 청동숟가락(3-192) 39
• 10. 청동숟가락(3-196) 42
• 11. 청동숟가락(3-211) 45
• 12. 청동숟가락(3-261) 48
• 13. 청동접시(3-198(2)) 51
• 14. 청동접시(3-219) 53
• 15. 청동접시(3-254) 55
• 16. 청동접시(3-303) 57
• 17. 청동대접(3-198(1)) 59
• 18. 청동대접(3-244) 63
• 19. 청동대접(3-240) 66
• 20. 청동대접(3-252(1)) 70
• 21. 청동대접(3-286) 75
• V. 고찰 78
• 1. 제작기술에 따른 고찰 78
• 1) 단조공정 81
• 2) 주조공정 83
• 3) 선행연구사례와 비교 고찰 84
• 2. 개재물에 따른 고찰 87
• 3. 접합부와 수리부에 대한 고찰 90
• 1) 리벳 비교 고찰 90
• 2) 수리부 비교 고찰 92
• VI. 결론 94
• 참고문헌 96
• ABSTRACT 99