완주 신풍유적 초기철기시대 동경의 제작기법 및 부식특성 연구
저자
발행사항
공주: 공주대학교 일반대학원, 2020
학위논문사항
학위논문(석사)-- 공주대학교 일반대학원: 문화재보존과학과 2020. 2
발행연도
2020
작성언어
한국어
주제어
DDC
069.53 판사항(22)
발행국(도시)
충청남도
기타서명
Study on Manufacturing Technique and Corrosion Characteristics of Bronze Mirrors in Early Iron Age Excavated the Sinpung Site in Wanju, Korea
형태사항
viii,93p; 26cm
일반주기명
지도교수:조남철
참고문헌 :84-90 p.
UCI식별코드
I804:44004-000000029506
소장기관
동경(銅鏡)은 유리로 만든 거울이 보급되기 이전에 널리 사용된 청동제 거울을 말하며 의기에 속해 무덤의 부장품으로 중요시된다. 동경은 동검과 함께 한국 청동기의 시·공간적 변천과정을 설명하는데 여러 연구자들이 가장 많이 표지로 삼은 유물이며 한국 청동기 전체의 제작기술 발전과정에 대해서도 설명할 수 있는 유물이므로 그 의미와 가치가 높다.
우리가 현재 발굴하여 보게 되는 이러한 청동유물은 대부분 부식되어 원래의 표면색을 잃고 부식물에 덮여있다고 할 수 있다. 매장환경에서 자연적으로 부식된 청동유물의 부식특성은 일률적으로 나타나지 않고 실험실에서 재현하는데 한계가 있기 때문에 청동유물의 부식에 대한 연구는 유물의 보존 및 장기부식 연구와 진위여부 판별에도 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 완주 신풍유적 초기철기시대 구역에서 출토된 동경을 대상으로 다양한 분석방법을 적용하여 제작기술을 밝히고 고대 청동유물의 부식특성을 심도 있게 연구하였다. 분석에는 금속현미경, ICP-AES, SEM-EDS, FE-EPMA, Raman Micro-Spectroscopy를 사용하였다.
동경은 Cu-Sn-Pb의 삼원계 합금으로 60∼66% Cu, 25∼30% Sn, 0∼3% Pb 범위의 성분조성을 갖는다. 미세조직은 δ상과 α+δ공석상으로 구성된 주조조직으로 어떠한 열처리 가공도 이루어지지 않았다. 일부 동경의 미세조직 사이에 존재하는 납황화물은 납이 함유된 원광석에서 기인된 것으로 보이며 철이 함유된 황화물이 존재하는 것은 황화동광을 원료로 사용하였거나 Cu-Fe-S로 구성된 동피(Matte)의 성분이 잔류한 것으로 추정된다.
동경의 형태학적 부식특성으로는 Cuprite와 Malachite와 같은 부식생성물의 유무에 따라 유형Ⅰ, 유형Ⅱ로 분류할 수 있었다. 미세조직과 부식층의 경계 주위를 관찰한 결과 부식되지 않은 금속조직 내부영역, 일부 광물화된 중간영역, 완전 광물화된 표면영역 등 3개의 주요 영역으로 구분할 수 있었으며 두 유형 모두 중간영역에서는 α+δ공석상의 선택부식이 발생하였다는 점과 산화주석(SnO2)으로 구성된 고주석부식층이 형성된다는 공통점이 있었다. 완전 광물화된 표면영역인 부식층에서는 Cuprite(Cu2O). Malachite(Cu2CO3(OH)2), Cassiterite(SnO2)와 같은 부식생성물이 동정되었는데 이러한 부식생성물들이 일률적으로 성장하지 않은 것은 각기 다른 합금비율과 장기간 매장 중 발생하는 다양한 환경요인들에 영향을 받은 것으로 보인다. 무엇보다 완주 신풍유적 동경에서 나노 결정질 SnO2의 존재를 통해 청동유물이 매장환경에서 자연부식 되었을 때 나타나는 특징을 확인할 수 있었다. 또한 관찰되는 이차생성구리는 주로 균열, Pb입자가 부식되어 빠지고 남은 hole, α+δ공석상에 존재하였고 쌍정이 있는 것이 관찰되기도 하였다. 이러한 이차생성구리는 EDS 분석결과 86.89∼100.00wt%의 Cu가 검출되어 고순도 구리인 것을 확인하였다.
Bronze mirrors were widely used before the spread of glass mirrors and were considered important items of tombs in the spirit. Bronze mirrors, along with bronze swords, explain the transition process of time and space in Korea's bronze age. It is also a relic that can explain the development process of Korean bronze ware as a whole.
Most of these bronze artifacts that we are currently discovering are corroded, losing their original surface color and covered with corrosive materials. Corrosion characteristics of naturally corroded bronze relics in burial environments do not appear uniformly and are limited in their reproducibility in the laboratory, so these studies can play an important role in the preservation of the relics and in the study of long-term corrosion and authenticity. Therefore, in this study, various analysis methods were applied to bronze mirrors excavated from the early iron age zone of Sinpung site in Wanju to reveal the manufacturing techniques and to investigate the corrosion characteristics of ancient bronze artifacts in depth. Metallography, ICP-AES, SEM-EDS, FE-EPMA and Raman Micro-Spectroscopy were used for the analysis.
Bronze mirror is a ternary alloy of Cu-Sn-Pb and has a component composition in the range of 60 to 66% Cu, 25 to 30% Sn, and 0 to 3% Pb. The microstructure is a cast structure composed of δ phase and (α+δ) eutectoid, and no heat treatment was performed. The lead sulfides present between the microstructures of some bronze mirrors appear to be caused by lead-containing ore, and the presence of iron-containing sulfides is based on copper sulfide as a raw material or remains of matte composed of Cu-Fe-S.
Morphological corrosion characteristics could be classified into Type I and Type II depending on the presence of corrosion products such as Cuprite and Malachite. Observations around the boundary between the microstructure and the corrosion layer revealed three major areas: the inner area of the non-corroded metal structure, some mineralized intermediate areas, and the fully mineralized surface area. Both types had the common feature that the selective corrosion of (α+δ) eutectoid occurred in the intermediate region and the formation of high tin corrosion layer composed of tin oxide(SnO2). Corrosion products such as Cuprite(Cu2O), Malachite (Cu2CO3(OH)2) and Cassiterite(SnO2) have been identified in the corrosion layer, which is a fully mineralized surface area. It seems to have been influenced by various environmental factors occurring in stores. Above all, the presence of nano-crystalline SnO2 confirmed the characteristics of the bronze artifacts when the natural corrosion in the buried environment. In addition, the observed secondary copper was mainly present in cracks, holes left by corrosion of Pb particles, and (α+δ) eutectoid, and some twins were observed. As a result of the EDS analysis, the secondary copper was found to be 86.89 to 100.00wt% Of Cu, and thus, high purity copper.
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