조선초기 총통의 화학조성과 구조분석
Chongtong are tubular(有筒式)/hand-lit(指火式) firearms that were first manufactured in late-Goryeo period; they were the original form of firearms in Korea until the Jochong(Machlock muskets) appeared in the mid-Joseon period. However, current research on chongtong is limited to studies based on literature and cases of scientific analyses of chongtong of the mid-Joseon period. In order to identify the characteristics of chongtong in the early-Joseon period, which has not been covered in previous studies, this study conducted a chemical composition analysis and structural analysis on these weapons. We compared the chemical composition analysis results to analyses of cast-bronze items of the same period to identify the characteristics of the chemical composition of firearms in the early-Joseon period and to analyses of Seungja-chongtong from the mid-Joseon period to examine whether there were any changes in chemical composition over time. In addition, we identified the characteristics of the manufacturing technology of chongtong in early Joseon and compared them to records in the National Book on the Five Rituals(國朝五禮儀).
The chongtong of early-Joseon were found to have a tin (Sn) content of around 10%, which is relatively low compared to casted artifacts from the same period.
Copper-tin (Cu-Sn) alloys have decreased tensile strength when the ratio of tin exceeds 16%. Therefore, we can say that the ratio of tin being around 10%, below 16%, was intentional for securing the hardness and tensile strength of the chongtong. Meanwhile, the lead (Pb) content, which affects the liquidity and hardness of cast-iron, did not show a meaningful difference with casted artifacts from the same
period, and we believe this shows that additional changes, such as changes in the lead ratio, were not made for general casting. We did not find meaningful differences in chemical composition in comparison to the Seungja-chongtong from the mid-Joseon period. This shows that there were no changes in materials in the process of development into guns with longer external barrels and to guns that could also use bullets.
Results of the structural analysis show that the internal structure of the Gyeongmokbu (front portion of the propellant case with a wooden attachment), which is recorded in the National Book on the Five Rituals, did not appear in actual relics.
In the National Book, it is noted that there was a separate structure in the gyeongmokbu used to fix the position of the wooden attachment (gyeongmok), but through this internal structure analysis, we found that, while the gyeongmok-type internal structure appears in the literature, it was not applied in the actual
manufacturing process. We presume that the reason such differences occurred was for convenience in the manufacturing and usage process. We estimate that, during the anufacturing process, making and separating the core would have been convenient, and in the usage process, doing so would have had the effect of somewhat offsetting errors in the size of the gyeongmok. In addition, there were no signs that chaplets
were used in the 10 chongtong that went through structural analysis. In addition, we found that the inside and outside of the barrels of seven of the chongtong were not parallel; the thickness of the arms’ walls were inconsistent. Inconsistent wall thickness in the arms results in a situation where the direction of the projectile does not match the intended direction of the user during the firing process, and it also weakens the
internal gunpowder explosion process. Through these flaws, we could see the limitations in firearm manufacturing skills at the time.
총통이란 유통식(有筒式)·지화식(指火式) 화약무기로 고려말 처음 제작되어 조선중기 조총이 등장하기 전까지 사용된 우리나라 화약무기의 원형이다. 하지만 현재까지의 총통에 관한 연구는 문헌자료를 바탕으로 한 연구와, 조선중기 총통의 과학적 분석사례에 국한되어 있었다. 본 연구에서는 학계에서 기존에 다루지 않은 조선초기 총통에 대한 특성을 파악하기 위해 화학조성 분석과 구조분석을 실시하였다. 화학조성 분석결과를 동시대 주물제품의 분석사례와 비교하여 조선초기
화약무기의 화학조성 특징을 파악하였으며, 조선중기 승자총통의 분석사례와 비교하여 시대흐름에 따른 화학조성의 변화여부를 관찰하였다. 또한 구조분석을 통해 조선초기 총통의 제작기술상의 특징을 파악하고 『국조오례의』에 기록된 내용과 비교하였다.
분석결과 조선초기 총통은 동시대 주조유물에 비해 상대적으로 적은 10%전후의 Sn함량을 가지는 것으로 확인되었다. Cu-Sn합금은 Sn의 비율 16%이상부터 인장강도가 줄어드는 특성을 갖는다. 따라서 총통은 경도와 인장강도를 모두 확보하기 위해 Sn의 비율을 16%미만 10%전후로 의도한 것으로 볼 수 있다. 한편 주물의 유동성과 경도에 영향을 주는 Pb함량의 경우 동시대 주조유물과 유의미한 차이를 보이지 않았으며, 이는 일반적으로 주조를 하기 위한 Pb의 비율 외에 추가
적인 변화를 주지는 않은 것으로 판단된다. 조선중기 승자총통과의 비교에서는 화학조성상의 유의미한 차이점이 발견되지 않았다. 이는 외부 총열이 길어지고 탄환을 병용하는 총으로 발전하는 과정에서 총통의 재료적 변화는 없었다는 것을 보여준다.구조분석 결과의 경우 『국조오례의』에 기록된 격목부의 내부구조가 실제 유물에서 나타나지않는다는 발견을 하였다. 『국조오례의』에는 격목부 부분에서 격목을 고정하기 위한별도 구조가있는 것으로 기록되었으나, 이번 내부구조분석을 통해 조선초기 총통에서 격목형 내부구조는 문헌상에 등장하지만 실제 제작과정에서는 적용되지 않은 것으로 확인되었다. 이러한 차이가 발생한원인은 제작과정과 활용과정에서의 편의를 위한 것으로 추정된다. 제작과정 에서는 코어를 만들고
분리해내는 과정에서의 편리함을 주었을 것이고, 활용과정에서는 격목의 크기오차를 어느 정도 상쇄해주는 효과를 주었을 것으로 추정된다. 또한 구조분석을 실시한 10점의 총통 모두 형틀받침쇠를 사용한 흔적이 나타나지 않았다. 이로 인해 7점의 총통에서 총열내외부가 평행하지 않아 기벽의 두께가 일정하지 않은 것이 확인되었다. 일정하지 않은 기벽두께는 사격과정에서 사용자가 의도한 방향과 발사체가 날아가는 방향이 일치하지 않는 결과를 초래하며, 내부 화약폭발과정에서
상대적으로 취약한 부분을 만든다. 이러한 결함을 통해 당시 화약무기 제작기술상의 한계를 확인할 수 있었다.
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