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Journal of Conservation Science 2010;26(2):171-182.
Published online June 20, 2010.
제철 유적 출토 철재(鐵滓)의 재료학적 특성 연구
강윤희, 조남철, 송현정, 고형순
The Study on Material Characteristics of Slags Excavated from Iron Making Site
Yoonhee Kang, Namchul Cho, Hyeonjeong Song, Hyeongsun Go
초 록
공주 계실리, 청원 연제리, 원주 법천사지 유적에서 출토된 철재의 화학조성 및 미세조직을 X-선형광분석, 금속현미경 및 주사전자현미경-에너지분산형분광기 등을 이용하여 각 유적별 사용된 원료광석과 제철 기법에 대하여 알아보았다. 우선 각 유적별 주성분을 분석한 결과 공주 계실리 유적 출토 철재는 보통 고대에서 발견되는 철재의 전철량인 30~50% 범위에 속하는 39~44%로 나타났다. 조재량은 15~21%로 고대에 나타나는 보통의 양이다. 청원 연제리 유적은 제철로가 확인되었고, 수습된 철재의 전철량은 41~43%이며, 조재량도 18~30%로 일반적인 전철 및 조재량을 보였다. 그러나 원주 법천사지 유적의 경우 주거지내에서 철재만이 수습되었고, 제철 유적은 확인되지 않았다. 또한 주성분 분석결과 전철량은 52~57%, 조재량은 8~14%이다. 이 함유량은 공주 계실리와 청원 연제리보다 전철량이 높고, 조재량이 낮은 것으로서 철재와 철의 분리가 다른 지역에 비해 원활하게 이루어지지 못했음을 보여준다. 또한 미량성분 분석결과 공주 계실리 유적은 Ti과 V, Zr의 함량이 다른 유적들에 비하여 높게 나타나며, 미세조직에서는 magnetite와 ulvospinel이 나타나는 것으로 보아 원재료로서 사철을 사용했음을 확인 할 수 있었으며 청원 연제리와 원주 법천사지는 철광석으로 제련된 철재로 확인되었다. 미세 조직 관찰 결과 청원 연제리 출토 철재는 회색장주상의 fayalite가 나타나고, 원주 법천사지는 거상의 wustite가 주상으로 확인되었다. 즉, 청원 연제리 출토 철재는 제련 작업 시 생성된 철재이고, 원주 법천사지는 출토 지점과 분포된 조직 양상을 보아 단야 작업 과정에서 생성된 철재임을 확인할 수 있었다 .
중심어: 철재, 전철량, 조재량, 미량성분, 사철, 철광석, 제련
ABSTRACT
The slag excavated from Gyesil-ri in Gongju, Yeonje-ri in Cheongwon and Beopcheonsaji (temple) site in Wonju are analyzed by X-ray Fluorescence Analyzer, metallurgical microscope, SEM-EDS etc., for chemical composition and microstructure to figure out the raw material and the iron manufacturing technique. First of all, as a result of principal component analysis, the total Fe-content of slag from Gyesil-ri is 39 to 44% and the modified rate is 15 to 21%, which is common in ancient iron slag. Yeonje-ri site is found the ancient iron-smelting furnace. The total Fe-content of slag from Yeonje-ri is 41 to 43% and modified rate is 18~30%, which is also the general value in the ancient slag. However only slag is excavated in the residential area at Beopcheonsaji site and there is no iron making relic. In addition, the result of principal component analysis contains that the total Fe-content of Beopcheonsaji site is 52 to 57%, and modified rate is 8 to 14%. It shows that the total Fe-content of Beopcheonsaji site is higher than relic from Gyesil-ri and Yeonje-ri and the modified rate is lower than other sites. This results mean that recollecting rate of Fe in Beopcheonsaji site is lower than other sites. Also, as a result of minor elements analysis, the slag from Gyesil-ri has the higher level of Ti, V and Zr than other sites and the microstructure are observed as magnetite and ulvospinel, so that the raw material of slag is iron sand. But the slag from Yeonje-ri and Beopcheonsaji site are identified to use iron ore. As a result of microstructure observation, fayalite, gray-columnar crystal, is found in the slag from Yeonje-ri and big wustite as main phase is observed in the slag from Beopcheonsaji site. This study show that the slag from Yeonje-ri is made of smelt ash produced during smelting works and the slag from Beopcheonsaji site is made of forging ash produced during forging work concerning the excavated location and the microstructure.
Key Words: Slag, Total Fe-content, Modified rate, Minor elements, Iron sand, Iron ore, Smelt, Forging


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