서 론
강원 영서지역 조선시대 백자에 대한 연구는 양구지역 과 원주지역 백자를 대상으로 진행된 바 있으며, 양구와 원 주는 중앙 관요인 광주 분원으로 백토를 공급했던 지역으 로 조선시대 백자 생산에 중요한 역할을 했던 곳이었다.
강원 영서지역에서 발굴된 백자가마터는 2001년 이화 여자대학교 박물관에서 발굴한 양구 방산지역 가마터와 (Ewha Womans University and Yanggu-gun, 2001) 2002 년 한림대학교 박물관에서 조사한 원주 귀래2리 백자가마 터 1호, 2호(Hallym University Museum, 2004), 2008～ 2009년 국립춘천박물관에서 발굴한 양구군 칠전리 1호, 2호 가마터(Chuncheon National Museum, 2013)이다. 최근에 는 강원 춘천시 지방도 403호선 지내-고성 간 도로확포장 공사구간 내 유적 중 고성리 백자가마터가 발굴되었다 (Gangwon Research Institute of Archeological and Cultural Properties, 2016). 또한 발굴조사는 아니지만 1990년대 이 후 지표조사 등을 통해 『세종실록지리지(世宗實錄地理志)』 와 『세계도자전집(世界陶磁全集)』에 기록되어 있는 가마 터가 일부 확인되었고, 이전에 알려지지 않았던 새로운 가 마터가 여러 곳에서 확인되고 있다(Kim, 2002). 지표조사 를 통하여 현재까지 확인된 백자가마터로는 원주 귀래1리 ․ 부론면 손곡1리 ․ 손곡2리 ․ 손곡3리 ․ 법천리 ․ 단강리 사기 막 백자가마터와 문막읍 비두리 및 반계리 백자가마터 ․ 지 정면 판대리 백자가마터 등이 있다(Hallym University Museum, 2004).
분석 대상으로 선정한 귀래1리 가마터는 귀래2리에서 발굴 조사된 가마터에서 서쪽으로 약 2.5 km 거리에 위치해 있으며, 백자와 도지미, 요벽편 등이 확인되었다(Hallym University Museum, 2004). 수습된 유물은 중품(中品)백 자와 하품(下品)백자 모두 정선된 태토를 사용하였고, 유 약 면은 청백과 회청색의 유약을 시유하여 광택이 있으며, 기종은 대접, 접시, 완 등 생활용기가 주류를 이루고 있다 (Hallym University Museum, 2004). 원주시 부론면 손곡3 리 가마터는 법천리에서 문막읍으로 가는 도로에서 손곡3 리로 들어간 후 작은 길을 따라가면 백자 등이 확인되는데 유물은 비교적 정선된 회청색 백토에 담청색을 띠는 투명 유약을 시유하였으며, 유문에는 회청색 광택이 있다. 기종 은 대접, 제기, 발, 완, 접시, 잔 등 생활용기가 대부분이며 가마의 운영 시기는 조선후기로 확인되었다(Hallym University Museum, 2004). 귀래1리 가마터와 손곡3리 가마터의 육 로 거리는 약 12~13 km 정도이고, 귀래1리와 귀래2리 가 마터 사이에는 궁천천으로 물길이 이어져 있으며, 손곡3리 가마터와는 물길이 이어지지 않았으나, 주변에 법천천과 공천천이 흐르고 있다(Figure 1).
본 연구에서는 강원 원주지역에서 출토된 조선시대 백 자 태토의 주성분, 미량성분, 결정상, 소성온도 등을 측정 하여 제작기법 및 재료학적 특성을 살펴보았으며, 유약의 주성분을 비교하여 제작기법을 알아보고자 하였다. 분석 대상으로는 귀래1리 3호 가마터, 손곡3리 2호 가마터에서 수습한 백자를 선별하였고, 총 13개 백자를 대상으로 연구 를 진행하였다. 또한 분석대상 백자와 함께 이미 연구되었 던 원주 귀래2리 1호 및 2호 가마터 출토 백자의 분석결과 (Lee and So, 2014; Lee, 2015)를 참고하여 강원 원주지역 백자의 재료학적 특성을 살펴보고자 하였다.
분석방법
2.1. 분석 방법
2.1.1. 주성분 분석
분석대상 백자의 태토 주성분 분석을 위하여 엑스선형 광분석기(XRF; X-Ray Fluorescence Spectrometer, ZSX100e, Rigaku, Japan)를 이용하였으며, X선 선원은 Rh target을 사용하였다. 태토는 유약 부분을 제거한 후 Agate mortar 에서 약 30 μm로 분쇄하였고, 분쇄된 시료를 ∅ 30 mm 펠렛 형태로 성형하여 분석용 시편으로 사용하였으며 성형 압 력은 20 ton/cm2으로 하였다. 유약의 주성분 분석을 위하여 에너지분산형분석기(EDS; Energy Dispersive Spectrometer, E-MAX, HORIBA, Japan)가 부착된 전계방사형 주사전 자현미경(FE-SEM; Field Emission Scanning Electron Microscope, S-4300, HITACHI, Japan)을 이용하였다.
2.1.2. 미량성분 분석
백자 태토의 미량성분 분석은 유도결합플라즈마 질량분 석기(ICP-MS; Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer, X5, Themo Elemental, United Kingdom)와 유도결합플라 즈마 원자방출분광기(ICP-AES; Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer, Optima 4300DV, Perkin Elmer, USA)로 분석하였으며, 시료는 고온 건조 후 미세 하게 분말화하여 왕수와 HF48% 용액에 용해한 후 분석하 였다.
2.1.3. 결정상 분석
결정상 조사를 위하여 고분해능엑스선회절분석기(HR-XRD; High Resolution X-Ray Diffractometer, D/MAX-2500V/PC, Rigaku, Japan)를 이용하여 분석하였다. 이때 분석조건은 scan range; 5~80°, scan speed; 0.6°/min, scan step; 0.01°, acceleration voltage; 40 kV, 200 mA, target; Cu로 하였 다. 시료는 유약을 제거한 백자 태토로부터 미세절단기를 이용하여 적당량을 절단한 후, 약 30 μm 이하로 분쇄하여 사용하였다.
2.2. 분석대상 백자 편
본 연구에 사용된 백자 편은 귀래1리 3호 가마터 수습 백자 8개, 손곡3리 2호 가마터 수습 백자 5개 등 총 13개 이며(Figure 2), 분석대상으로 사용된 시편의 특징을 표로 나타내었다(Table 1).
Table 1
Characteristics of white wares selected in this study
귀래1리 3호 가마터에서 수습하여 분석에 사용된 백자 편 개수는 8개이다. 비교적 정선된 백토에 담청 빛 유약을 시유하였으며, 유약 면에 광택이 있다. 굽 부분에는 유약이 시유되지 않았으며, 굽의 접지면에 태토비짐을 받치고 여 러 점을 포개서 소성했음을 알 수 있다. 분석대상 백자 편 은 대접, 접시 등의 굽 받침을 포함한 저부를 중심으로 하 였고 8번 백자 편만 구연부이다.
손곡3리 2호 가마터에서는 발, 접시 등 생활용기가 다량 수습되었으며, 본 연구에서는 굽 받침을 포함한 저부 편 세 개와 구연부 두 개 편을 대상으로 분석을 진행하였다. 분석 대상 시편은 유약 면에 광택이 있고 회청색을 띠며 굽의 접 지면과 내저면에 굵은 모래를 받쳐 포개서 소성한 흔적이 확인되었다.
분석대상 시편의 선정은 시유상태가 좋고 치밀하게 소 성된 부분을 선정하여 분석하였으며, 측면에 일부 유약이 흘러내린 부분이나 소성상태가 좋지 않은 부분은 데이터 에 오차가 발생할 수 있기 때문에 배제하였다.
분석대상 백자는 편의상 귀래1리 3호 가마터 gr1(3), 손 곡3리 2호 가마터 sg3(2)로 표기 하였으며, 분석대상 백자 편 번호는 표기된 가마터 명칭 뒤에 ‘-’와 해당 백자 편 번 호(숫자)를 나타내었다. 예를 들면, 귀래1리 3호 가마터 출 토된 분석대상 백자 5번은 gr1(3)-5, 손곡3리 2호 가마터 3 번 백자는 sg3(2)-3으로 표기하였다.
결과 및 고찰
3.1. 태토의 주성분 분석
백자 편의 특성 및 제작기법을 파악하기 위하여 분석대 상 백자 편 태토의 주성분을 분석하였으며, 총 10가지 원소 산화물을 측정하였다. 일반적으로 점토(clay)의 주성분은 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)이며, 점성을 유지시키고 성형을 용이하게 한다. 도자기 태토 주원료 중 하나인 석영 은 융점이 높으며, 도자기 형태를 유지할 수 있도록 한다. 또한 태토의 주원료 중 하나인 장석은 도자기 소성 과정에 서 융제(flux) 역할을 하며, 장석의 함유량에 따라 태토 및 유약의 점도와 소성온도가 달라진다. 장석은 K2O, Na2O, CaO, MgO 등을 포함하며, 미사장석(Microcline, K(AlSi3)O8) 과 사장석(Albite, Na(AlSi3)O8)으로 구분된다. 종류에 따 라 화학성분과 역할이 다르나 대체로 장석이 많으면 낮은 온도에서도 자화가 이루어 질 수 있게 하지만, 높은 온도에 서는 점성이 약해진다(Allen, 1986).
태토의 주성분 분석에 대한 결과를 표로 정리하였다 (Table 2). 귀래1리 3호 가마터 수습 백자는 평균함량 SiO2 67.90 wt.%, Al2O3 21.68 wt.%으로 확인되었으며, gr1(3)- 2와 gr1(3)-4는 높은 SiO2의 함량과 낮은 융제 함량으로 다 른 귀래1리 3호 가마터 백자 편과 구분되었다. 손곡3리 2 호 가마터 수습 백자는 평균함량 SiO2 68.04 wt.%, Al2O3 21.48 wt.%로 귀래1리 3호 수습 백자와 비슷한 함량이었 다. 또한 귀래1리 3호 가마터 백자의 발색 산화물은 Fe2O3 1.92～2.42 wt.%, TiO2 0.16～0.30 wt.%, MnO 0.06～ 0.09 wt.%로 일반적인 백자의 발색제 함량보다는 많은 편 으로, 회색 또는 회청색에 가까운 색을 띠고 있었다. 손곡3 리 2호 가마터 수습 백자의 발색산화물은 Fe2O3 2.00～ 2.91 wt.%, TiO2 0.17～0.29 wt.%, MnO 0.03～0.09 wt.% 로 귀래1리 3호 가마터 수습 백자와 유사하였다. 융제는 K2O가 6.45~7.60 wt.%로 가장 많이 함유되었으며, 융제 의 평균적인 함량은 7.33~8.06 wt.%로 귀래1리 3호 가마 터 수습 백자와 거의 유사한 조성으로 확인되었다.
Table 2
Chemical composition for body of white wares analyzed by XRF
발색 성분인 Fe2O3와 TiO2에 대한 함량의 분포도를 나 타냈다(Figure 3A). 분포도에서 볼 수 있듯이 발색 성분은 유사한 영역에서 비례관계를 나타내고 있다. 귀래1리 3호 가마터와 손곡3리 2호 가마터 수습 백자는 이미 연구되었 던 귀래2리 가마터 출토 백자 (Lee and So, 2014)에 비하 여 비교적 소량의 발색 성분을 함유하고 있다.
Figure 3
Distribution diagram of Fe2O3-TiO2(A), K2O-Na2O(B) of white wares body from Guyre-1ri 3st kiln and Songok-3ri 2nd kiln and Gwirae-2ri kiln(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
백자의 소성온도에 중요한 역할을 하는 융제의 화학적 조성에 대한 분포도를 살펴보면, 손곡3리 2호 가마터 수습 백자 K2O 성분이 귀래2리 백자(Lee and So, 2014)보다 높 은 함량이었다. 귀래1리 3호 가마터 수습 백자는 K2O가 비 교적 광범위한 영역에 분포되었으며, Na2O는 다른 가마터 백자에 비해 소량 함유되었다(Figure 3B).
귀래1리 3호 가마터와 손곡3리 2호 가마터에서 수습한 백자의 태토 주성분을 제게르식으로 분류하였다(Figure 4). 귀래1리 3호 가마터 수습 백자와 손곡3리 2호 가마에서 수습한 백자는 거의 유사한 영역에서 군집하였다.
Figure 4
Distribution diagram of bodies composition according to seger formula of white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd kiln, Songok-3ri 2nd kiln, Gwirae-2ri kiln(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
또한 강원 원주지역의 백자를 비교하기 위하여 이미 연 구되었던 원주 귀래2리 가마터 출토 백자(Lee and So, 2014)와 비교하여 경향성을 살펴보았다. 태토의 화학적 조 성과 제게르식을 비교했을 때, 분석대상 백자 시편 중 gr1(3)-2를 제외하고 출토 및 수습 장소에 상관없이 RO2 4.33～5.82, RO+R2O 0.32～0.43 영역에서 분포하였다. 귀래2리 가마터 출토 백자는 1호, 2호에 상관없이 거의 유 사한 조성으로 확인되었으며, 귀래1리 3호 가마터 수습 백 자와 손곡3리 2호 가마터 수습 백자 역시 조성에 거의 차이 가 없었다. 귀래2리 가마터 출토 백자 시편과 비교 결과, 귀 래1리 3호 가마터 수습 백자와 손곡3리 2호 가마터 수습 백자 시편은 주성분 함량 중 발색산화물인 Fe2O3 및 융제 의 성분에서 미미한 차이가 확인되지만 제게르 그래프에 서 각 가마터마다 확연히 구분되지는 않았다.
3.2. 유약 주성분 분석
강원 원주지역 백자 태토 주성분의 제게르식을 통해서 가마터에 구분 없이 유사한 분포를 나타내었다. 따라서 태 토 원료의 유사성과 더불어 유약 원료의 연관성을 검토해 보고자 하였다. 유약 원료의 성분 분석 결과를 가마터 별로 정리하였으며(Table 3), 제게르식으로 그래프화 하여 분포 결과를 조사하였다. 유약의 제게르식은 염기성 성분 (RO+R2O)을 1 mol 기준으로 하여, 중성 성분(R2O3)과, 산 성 성분(RO2)을 그래프로 나타냈다(Figure 5).
Table 3
Glaze compositions of Gwirae-1ri 3rd kiln and Songok-3ri 2nd kiln white wares measured by EDS
Figure 5
Distribution diagram of compositions according to seger formula of white ware glazes from Gwirae-1ri 3rd kiln, Songok-3ri 2nd kiln, Gwirae-2ri kiln(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
귀래1리 3호 가마터 백자 유약은 SiO2 평균 65.94 wt.%, Al2O3 평균 14.98 wt.%이며, Fe2O3 가 1.20 wt.%로 확인되 었다. 융제 성분은 17.58 wt.%로 확인되었으며, 손곡3리 1 호 가마터 백자보다 소량 높게 함유되었지만 큰 차이를 보 이지 않았다. 융제 성분 중 CaO 성분은 백자 편마다 함량 차이가 확인된다.
손곡3리 1호 가마터 백자 유약은 SiO2 평균 67.64 wt.%, Al2O3 평균 14.08 wt.% 이며, Fe2O3 가 1.03 wt.%로 귀래1 리 3호 가마터 백자 유약과 거의 유사한 함량이며, 융제 성 분에서 소량 차이가 확인될 뿐 다른 유약 조성은 큰 차이가 확인되지 않는다.
강원 원주 지역 백자 유약의 화학적 특성을 살펴보기 위 해 이미 연구되었던 귀래2리 1호, 2호 가마터 출토 백자 (Lee and So, 2014)를 참고로 하여 비교하였다. 제게르식 을 통해 살펴본 결과, 귀래2리 1호 가마터 백자 유약은 RO2 3.63～4.92, R2O3 0.55～0.72 범위에서 위치하였으 며, 귀래2리 2호 가마터 백자 유약은 gr2(2)-4를 제외하고, 귀래2리 1호 가마터 백자 유약과 유사하였다. 귀래1리 3호 가마터 백자 유약은 대체로 RO2의 비율이 낮지만 그 차이 는 미미하였다. 손곡3리 1호 가마터 백자 유약은 귀래2리 가마터 백자와 거의 유사한 영역에서 군집하여 나타났다.
강원 원주지역 가마터 백자 유약 주성분을 살펴본 결과, 제게르 그래프 군집 영역에서 벗어난 일부 백자 편은 유약 원료 배합에 따른 결과로 확인되었다.
3.3. 미량성분 원소 분석
태토의 10가지 주원소 산화물을 제외한 다른 미량성분 원소는 광물이나 암석 속에 미량으로 함유되어 있는 원소로 암석의 진화 과정에서 비교적 체계적인 거동을 하기 때문에 암석의 성인(成因)론적 연구에 많이 활용된다(Henderson, 1984). 도자기 태토의 미량원소와 희토류원소의 함량은 산 지 추정 연구에 매우 유용한 방법으로 분석 결과에서 증명 되고 있다. 희토류원소는 외적 요인에 의한 변성 및 풍화 작용의 영향을 덜 받으며, 상호간 물리화학적 성질이 유사 하여 지구환경에서 발생된 모든 환경에 규칙적으로 거동 하므로, 모암의 희토류 분포패턴 특성을 그대로 가지고 있 다(Mason and Moore, 1982).
본 연구에서는 총 37개 미량원소 성분에 대한 분석을 실 시하였으며, 분석 결과를 표로 정리하였다(Table 4, 5). 귀 래1리 3호 가마터 백자와 손곡3리 2호 가마터 백자는 이미 연구되었던 귀래2리 가마터 출토 백자(Lee and So, 2014) 보다 비교적 낮은 Fe2O3의 함량과 비례하여 Cr, V, Ni 모두 낮은 함량으로 확인되었다(Figure 6). Ba와 Sr은 알칼리장 석에 풍부하게 존재하는 것으로 알려진 원소들로써, 장석 과 운모성분이 포함된 자기원료의 특징을 조금 더 세밀하 게 분류할 수 있는 특징적인 원소이다(Henderson, 1984). 미량원소 Sr은 이온반경(1.27A°)이 크기 때문에 Ca광물 (Ca2+ :1.06A°)에는 허용되고, K광물(1.33A°)에는 높은 전 하로 포획되므로, Sr은 대부분이 사장석과 K-장석에 들어 있으며, 특정광물에서 농도가 결정화작용이 진행됨에 따 라 증가한다(Mason and Moore, 1982). Rb는 K-장석, 각 섬석, 흑운모와 같은 K+ 광물의 K+에 치환되기 때문에 농 집되어 함량이 증가하게 된다(Mason and Moore, 1982). 따라서 각각 주성분원소 Ca, K와 비례관계를 가질 것으로 예상된다. CaO와 Sr의 함량 분포에서 귀래1리 3호 가마터 와 손곡3리 2호 가마터 수습 백자는 귀래2리 가마터 출토 백자(Lee and So, 2014)보다 약간 낮은 함량을 나타내었다 (Figure 7A). 또한 K2O와 Rb의 함량은 CaO와 Sr의 함량 분포에서 확인된 결과와 반비례 관계를 형성하고 있는데 즉, 귀래1리 3호 가마터와 손곡3리 2호 가마터 수습 백자 편이 귀래2리 1호와 2호 가마터 출토 백자보다 많은 함량 으로 확인되었다(Figure 7B).
Table 4
Trace elements compositions of white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd kiln
Table 5
Trace elements compositions of white ware bodies from Songok-3ri 2nd kiln
Figure 6
Distribution diagram of Fe2O3-Cr(A), Fe2O3- V(B), Fe2O3-Ni(C) of white ware bodies from Gwirae- 1ri 3rd kiln, Songok-3ri 2nd kiln, Gwirae-2ri kiln(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
Figure 7
Distribution diagram of CaO-Sr(A), K2ORb( B) of white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd kiln, Songok-3ri 2nd kiln, Gwirae-2ri kiln(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
Sr과 Rb 및 Ba와 Rb의 함량 분석을 통해서 강원 원주지 역 백자 태토의 비교 관계를 확인할 수 있었다. Ba와 Rb의 분포는 관계 그래프 영역에서 크게 벗어나지 않으며, Sr과 Rb의 반비례관계는 장석 및 점토의 광물학적 성질과 일치 하였다(Figure 8).
Figure 8
Distribution diagram of Sr-Rb(A), Ba-Rb(B) of white white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd kiln, Songok-3ri 2nd kiln, Gwirae-2ri 1st kiln and 2nd kiln(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
분석대상 백자 태토를 구성하는 미량원소 중 호정 및 불 호정성 원소에 대한 함량을 Pearce(1983)가 제시한 화강암 의 평균 미량원소 함량을 기준으로 표준화하여 나타냈다 (Figure 9). 미량원소는 주성분원소를 치환하는 특징을 갖 는데, 이런 특성은 미량원소의 원자가와 이온반경에 의해 결정되며 원소의 호정성과 불호정성을 결정한다(Rollinson, 1993). 본 연구에서 대상으로 한 가마터별 백자의 호정 및 불호정성 미량원소 함량은 Sr, K, Rb, Ba, Th, Ce, P, Zr, Ti, Y, Yb, Sc 등 12개 원소를 대상으로 비교하였다. 귀래1 리 3호, 손곡3리 2호 가마터 분석대상 백자 및 귀래2리 가 마터 출토 백자(Lee and So, 2014)의 호정 및 불호정성 미 량원소 함량은 모두 동일한 패턴을 나타내었다(Figure 9).
Figure 9
Normalized variation diagram showing compatible and incompatible elements pattern of white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd kiln, Songok-3ri 2nd kiln, Gwirae-2ri kiln(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
희토류원소는 유사한 물리적, 화학적 성질로 인해 자연 계에서 규칙성이 매우 강하기 때문에 암석, 해수와 같은 지 구 구성물질 및 지구 외 물질의 생성 시 환경 및 현재의 환 경 변화를 해석하는데 매우 중요한 도구로 사용되고 있다 (Henderson, 1984). 분석대상 백자의 희토류 함량을 운석 의 초생치로 표준화하여 도시화 하였으며(Taylor and McLennan, 1985), 희토류원소 La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb, Lu 등 8개 원소를 대상으로 각 가마터별 함량 분포 패 턴을 확인하였다(Figure 10).
Figure 10
Normalized variation diagram showing rare earth elements pattern of white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd kiln and Songok-3ri 2nd kiln(A), Gwirae-2ri kiln(B)(Lee and So, 2014; Lee, 2015).
희토류원소의 분포 패턴은 경(輕)희토류에서 중(重)희 토류 원소로 갈수록 표준치가 감소하고, Eu(-)이상이 있는 특성으로 각 가마터별로 동일하게 나타난다. 분석대상 백 자 태토는 모두 유사한 분포 패턴을 보이고 있으며, 이를 통하여 본 연구에서 분석된 백자는 모두 지질학적 성인이 동일한 모암을 사용하여 제작되었음을 알 수 있었다.
3.4. 결정상 분석
XRD에 의한 결정상 분석은 도자기의 소성온도, 분위 기, 소성시간 등에 대한 추정이 가능하며, 이는 도자기를 구성하는 광물 종류 및 비율의 차이에 따른다. 광물 종류의 차이는 도자기의 제작 태토 원료에 함유되어 있는 광물이 소성 과정에서 열변화에 따른 소실 또는 새로운 광물이 생 성되는 결과를 반영한다(Kang, 1997).
본 연구에서는 XRD 분석에서 검출된 결정상을 통한 광 물의 열 변화와 열팽창․수축 측정(Dilatometer) 결과를 비 교하여 백자 태토의 소성온도를 추정하고, 결정상의 검출 비율을 통하여 소성온도, 소성시간, 소성분위기 등에 대해 서 접근해 보고자 하였다.
귀래1리 3호 가마터에서 수습한 백자 태토의 결정상 분석 결과 quartz와 mullite가 검출되었다. gr1(3)-2, gr1(3)-4, gr1(3)-6 백자에서는 quartz의 검출비율이 높고, mullite의 비율은 낮은 것으로 확인되었다(Table 6). XRD 분석 결과 는 주성분 분석(Table 2)에서 gr1(3)-2, gr1(3)-4의 Al2O3 성분이 다른 백자보다 소량 함유되었고, 열팽창수축 분석 결과(Figure 12) gr1(3)-6 백자가 다른 백자보다 비교적 낮 은 온도에서 소성된 결과와 일치하였다.
Table 6
Mineral compositions and rates of detected minerals(quartz : mullite) of white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd and Songok-3ri 2nd kiln
손곡3리 2호 가마터에서 지표 수습한 백자 태토 역시 quartz와 mullite가 검출되었으며, 결정상 검출비율에서 귀 래1리 3호 가마터 백자와 큰 차이를 보이지 않았다. sg3(2)-2 백자의 quartz가 소량 검출되었고 mullite가 많이 검출된 것은 비교적 많은 Al2O3 및 융제의 함량과 소성조 건에 따른 결과로 확인되었다(Table 6).
위와 같이 XRD를 통한 결정상 분석 결과 귀래1리 3호 가마터와 손곡3리 2호 가마터 지표수습 백자는 모두 유사 한 패턴으로 나타났으며, 일부 백자 태토에서 quartz와 mullite 함량이 미소하게 차이가 난 이유는 소성온도와 소 성시간 등 소성 조건에 따른 결과로 확인되었다. 따라서 강 원 원주지역 백자는 모두 유사한 소성조건으로 백자를 제 작했음을 알 수 있었다(Figure 11).
Figure 11
X-ray diffraction pattern of white ware bodies from Gwirae-1ri 3rd kiln(A), Songok-3ri 2nd kiln(B)(Lee, 2015). Q; quartz, M; mullite.
Figure 12
Shrinkage curves of white ware bodies from Gwirae-2ri 1st kiln(A), Gwirae-2ri 2nd kiln(B)(Lee, 2015).
3.5. 열팽창수축 측정
귀래1리 3호 및 손곡3리 2호 가마터에서 지표수습한 백 자의 소성온도를 추정하기 위해 dilatometer를 이용하여 열팽창수축 결과를 나타냈다(Figure 12).
백자의 열팽창수축 관계를 이용하여 소성온도의 추정 이 가능하다. 즉, 백자의 팽창특성 중 원래의 소성온도를 지나면 팽창곡선에서 급격히 수축되는 변곡점이 발생하는 데 이 구간의 온도가 백자의 추정 소성온도이며 오차 범위 는 ±20℃이다. 또한, 도자편의 흡수율이 0%가 되는 온도 와 용융 또는 변화하는 온도가 근접할 경우에는 소결온도 에서 온도를 조금만 상승시켜도 발포현상이 발생하는데 (The Ceramic Society of Japan, 1989), 그래프 상에 수축 패턴이 아닌 팽창하는 패턴으로 나타난다.
귀래1리 3호 가마터 지표수습 백자는 모두 1,200℃이 하의 온도에서 소성되었다. gr1(3)-6는 변곡점이 1,000℃ ±20℃ 부근에서 확인되어 낮은 소성온도로 제작되었음을 알 수 있다. gr1(3)-3, gr1(3)-5, gr1(3)-7, gr1(3)-8 은 1,100℃ ±20℃ 온도에서 수축현상이 벌어지지 않고 팽창하는 패턴 이 확인되었다(Figure 12A).
손곡3리 2호 가마터 지표수습 백자 중 sg3(2)-1과 sg3 (2)-3은 1,150±20℃에서 소성되었고, sg3(2)-2, sg3(2)-4, sg3(2)-5는 1,100±20℃에서 소성되었다. sg3(2)-5에서는 급격한 팽창 패턴이 확인되었다. 결정상 검출비율과 열팽 창․수축 결과를 통해서 sg3(2)-2, sg3(2)-4이 sg3(2)-1, sg3(2)-3에 비해 낮은 소성온도로 제작되었지만 mullite 비 율이 높게 나타났음을 알 수 있었다(Table 6). sg3(2)-2은 높은 융제 함량이 소성온도에 영향을 미친 것으로 보이며, sg3(2)-4은 융제 함량 외에도 소성시간이나 가마 내 위치 등 소성 분위기의 영향을 많이 받은 것으로 확인되었다 (Figure 12B).
결 론
강원도 원주지역에서 발굴된 귀래1리 3호 가마터와 손 곡3리 2호 가마터에서 출토된 백자의 제작기술 및 사용원 료의 특징을 살펴보기 위하여 주성분 분석, 미량성분 분석, 결정상 분석, 열팽창․수축 측정 등 재료 과학적 분석을 진 행하였다. 또한 이미 연구되었던 귀래2리 1호와 2호 가마 터 백자의 분석결과(Lee and So, 2014; Lee, 2015)를 비교 하여 강원 원주지역 백자의 특성을 살펴보고자 하였고, 다 음과 같은 결과를 도출하였다.
gr1(3)-2와 gr1(3)-4를 제외한 귀래1리 3호 가마터 백자 는 귀래2리 가마터 출토 백자보다 발색산화물이 미량이며, 융제를 많이 사용하였으나, 그 차이는 미미하였다. 손곡3 리 2호 가마터 수습 백자는 귀래1리 3호 가마터 백자와 거 의 유사한 화학적 조성으로 확인되었다. 제게르식을 통한 백자의 유약 주성분 분석 결과, 가마터마다 큰 차이가 확인 되지 않았다.
분석대상 백자의 미량원소는 유사한 함량의 패턴으로 나타났다. 희토류원소의 분포 패턴은 경희토류에서 중희 토류원소로 갈수록 Normative value가 줄어들고, Eu(-)이 상이 있는 동일한 특성으로 확인되었다. 호정 및 불호정성 미량원소 역시 마찬가지로 동일한 함량 패턴을 나타내었 다. 미량 성분 원소 분석 결과를 통하여 분석대상 백자 모 두 지질학적 성인이 동일한 모암을 사용하여 제작되었음 을 알 수 있었다.
분석대상 백자 태토의 XRD 분석 결과 quartz와 mullite 가 검출 되었으며, quartz와 mullite 검출비율이 유사하게 확인되었다. 일부 편에서 quartz와 mullite 검출비율의 미 세한 차이는 Al2O3의 함량과 소성온도, 소성시간 등 여러 요인에 의한 결과로 확인되었다.
열팽창수축 결과 귀래1리 3호 가마터 백자는 대부분 1,100±20℃의 온도에서 소성되었으며, gr1(3)-6는 낮은 온도에서 소성되어 자화가 덜 되었음을 알 수 있었다. 손곡3 리 2호 가마터 지표수습 백자 중 sg3(2)-2, sg3(2)-4, sg3(2)-5는 1,100±20℃에서 소성되었으며, sg3(2)-1과 sg3(2)-3은1,150±20℃에서 소성되었다.
재료학적 분석결과 분석대상 백자는 기 분석된 귀래2리 출토 백자 편과 원료 및 제작기법에서 유사성이 확인되었 으며, 조선시대 강원 원주지역 지방백자의 특성을 확인할 수 있었다.
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