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보고서 상세정보

동화(진사) 안료의 발색특성과 고유 제조기술 재현
Coloration Characteristics and Traditional Remaking Technology of the Copper Red Pigments

  • 주관연구기관

    공주대학교
    Kongju National University

  • 연구책임자

    이찬희

  • 참여연구자

    조남철   김지영   김선봉   이세용   정종미   전병규   조현경   김란희   정해선   유수양  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-12

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    국립중앙과학관

  • 등록번호

    TRKO201000000503

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Copper-red is a Korean traditional inorganic pigment mainly composed of copper, and it was used for coloring during Goryeo and Jo...

    Copper-red is a Korean traditional inorganic pigment mainly composed of copper, and it was used for coloring during Goryeo and Joseon Periods. Unfortunately, trace amounts of copper-red artifacts are handed down because of the technical difficulty of making and coloring. This study identified mineralogical and crystallographical characteristics and established making technology system for copper-red pigment.
    Copper ore sources, Dongjeom recorded in old literature are extensively distributed in South Korea, and concentrated in Gyeongsang Province. Copper mines recorded in Joseonwangjosillok and Shinjeungdongkukyeojiseungnam were producing copper ores or are still doing it at present. This means Korea had geographical and resourceful advantages for supplying copper ores.
    Main type of copper-bearing minerals in Korea are chacopyrite($CuFeS_2$) and malchite($Cu_2CO_3(OH)_2$). High purity chacopyrite and malachite can be easily collected in Buyeong and Cheongsong Mines in Uiseong and Chengsong, respectively. Especially, malachite is easier to be pulverized due to its clay-minerallization.
    As results of pigment analysis for Korean and Chinese copper-red porcelain, it was identified that major coloring element is copper. Also, copper combined with tin is detected in remade copper-red porcelains used Korean chalcopyrite and malachite. Glaze matrix were colloidal with mostly less than $1{\mu}m$ copper particles in diameter. Colloidal copper particles conclusively affected clear red-coloring and transparency.
    Collected Korean malachite and chalcopyrite raw ores were pulverized and separated into three groups by granularity($75{\sim}53{\mu}m$, $53{\sim}25{\mu}m$ and under $25{\mu}m$), then applied to remaking experiment. Each ore and particle size groups of pigments in remade copper-red porcelains showed excellent chromaticity with minor difference between in-groups. Also, the ratio of glaze material to ore pigment, 50 to 1 in weight percentage(in case of 30wt.% of copper content in ore) had the best red chromaticity.
    Therefore, it was concluded that copper content and colloidal dispersion by particle size were the most decisive factors for red chromaticity of copper-red porcelain. This study indicated that the most important technical elements were the particle size and mixture ratio of raw copper material. It was meaningful that the result enabled scientific systematization of the traditional remaking technique for copper-red porcelain.


    동화(진사)는 구리를 주성분으로 하는 우리나라 고유의 적색 무기안료로써, 고려와 조선시대에 도자기 채회 안료로 사용되었으나 생산과 발색의 어려움으로 인해 소량만이 전해지고 있다. 이 연구에서는 동화 안료의 광물학적 및 결정학적 특성...

    동화(진사)는 구리를 주성분으로 하는 우리나라 고유의 적색 무기안료로써, 고려와 조선시대에 도자기 채회 안료로 사용되었으나 생산과 발색의 어려움으로 인해 소량만이 전해지고 있다. 이 연구에서는 동화 안료의 광물학적 및 결정학적 특성을 규명하고 국내외의 구리 원광석을 확보하여 동화안료 제조기술을 체계화하고 재현기술을 확립하였다.
    고문헌에 '동점(銅店)'이라 전해지는 동광석의 산지는 남한 전역에 걸쳐 분포하며, 특히 경상도 일원에 밀집 발달되어 있다. $\ll$조선왕조실록(朝鮮王朝實錄)$\gg$$\ll$신증동국여지승람(新增東國輿地勝覽)$\gg$에 남아있는 강원도, 경기도, 경상도, 전라도 및 충청도 등지의 동광산은 오늘날에도 가행 중이거나 과거에 가행 실적이 있는 대표적인 구리산지이다. 따라서 우리나라는 고려와 조선시대에 동광석 원료를 수급하는데 자원환경적 및 지리적인 이점을 확보하였을 것으로 판단된다.
    동화안료의 주성분인 동(Cu)은 산출상태가 다양하나, 국내에서 가장 쉽게 발견되는 동광석 광물은 황동석($CuFeS_2$)과 공작석($Cu_2CO_3(OH)_2$)이다. 경상도 의성과 청송 지방의 부영광산과 청송광산의 광석에서 황동석과 공작석의 고품위 광석을 쉽게 채취할 수 있다. 공작석의 경우 점토광물과 함께 산출되는 경우가 많아 분채가 쉽기 때문에 안료로 가공하여 사용하는데 매우 용이하였을 것으로 판단된다.
    한국과 중국의 동화자기편을 분석한 결과, 주요한 발색원소는 구리로 확인되었다. 국내산 원광석으로 재현된 동화자기의 유약층에서도 거의 순수한 구리와 주석의 합금 입자가 다량 검출되었다. 유약 바탕기질 내의 구리 입자는 대부분 $1{\mu}m$ 미만의 미세한 나노 크기를 갖고 균질한 콜로이드 분산 상태를 보인다. 콜로이드 구리 입자는 동화 자기의 선명한 적색도와 높은 투명도를 갖도록 하는데 주요한 발색 인자로 작용한 것으로 판단된다.
    국내산 공작석과 황동석을 수습하여 파쇄, 입도 조절 단계를 거쳐 각 원광석 내의 구리 함량에 따라 투명유약을 배합한 뒤 재현 실험을 수행한 결과, 황동석과 공작석 모두 미약한 색도의 차이는 있으나 적색의 발색력이 매우 양호하였다. 동화안료는 분체 크기가 작을수록 적색도가 증가하는 경향이 있으나, $75{\mu}m$ 이하의 분체 기준을 충족할 경우 육안적인 색도 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 또한 구리를 30wt.% 함유하고 있는 원광석의 경우 투명유와 원광석의 무게 혼합비를 100:2로 조절하는 것이 가장 선명한 적색의 동화자기를 생산할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 동화안료의 발색력은 구리의 함량과 입도 크기에 따른 분산 특성이 가장 중요한 제어인자인 것으로 입증되었다.
    동화자기의 재현에 있어서 가장 중요한 원료제조의 기술적 요소는 원광석과 원료의 동함량, 입도조절, 혼합비이다. 이 연구를 통해 규명된 재현실험과 체계화된 기술요소 및 표준화 공정을 동화자기 제작 과정에 적용한다면 겨레 고유 동화자기 재현 기술의 과학적 체계를 수립할 수 있을 것으로 판단된다.


  • 목차(Contents) 

    1. I. 서론 ...12
    2. I-1. 연구배경 ...12
    3. I-2. 연구목표 및 내용 ...13
    4. II. 연구방법 ...15
    5. III. 원료의 산지탐색 ...16
    6. III-1. 고문헌을 통한 산지탐색 ...16
    7. III-1-1. 동화자기 관계 기사 ...16...
    1. I. 서론 ...12
    2. I-1. 연구배경 ...12
    3. I-2. 연구목표 및 내용 ...13
    4. II. 연구방법 ...15
    5. III. 원료의 산지탐색 ...16
    6. III-1. 고문헌을 통한 산지탐색 ...16
    7. III-1-1. 동화자기 관계 기사 ...16
    8. III-1-2. 동화 원료 구리 ...20
    9. III-1-3. 고문헌에 기록된 구리 산지 ...22
    10. III-2. 동광석의 주요산지 ...28
    11. III-3. 동광석의 산출상태 ...34
    12. IV. 안료의 재료학적 특성 ...38
    13. IV-1. 고려 및 조선시대 동화자기 ...38
    14. IV-2. 중국 균요 제작 동화자기 ...47
    15. IV-3. 현대 동화자기 ...52
    16. V. 원광석의 재료학적 특성 ...59
    17. V-1. 원료 채취 ...59
    18. V-2. 색도 측정 ...61
    19. V-3. X-선 회절분석 ...64
    20. V-4. 지구화학 분석 ...66
    21. VI. 동화자기 재현실험 ...69
    22. VI-1. 원료 정선 및 입도 분리 ...69
    23. VI-2. 1차 발색 실험 ...72
    24. VI-3. 동화유약의 제조 ...74
    25. VI-4. 동화유약 채화 및 투명유 시유 ...77
    26. VI-5. 소성실험 ...79
    27. VII. 재현 동화자기의 발색특성 ...86
    28. VII-1. 색도 측정 ...86
    29. VII-2. 주사전자현미경 분석 ...88
    30. VII-3. 전자현미분석 ...108
    31. VIII. 동화자기 시제품 제작 ...117
    32. VIII-1. 시제품 제작 ...117
    33. VIII-2. 전시 및 활용계획 ...120
    34. IX. 고찰 ...121
    35. IX-1. 원료의 산지와 산출상태 ...121
    36. IX-2. 원료의 재료학적 특성 ...122
    37. IX-3. 동화 안료의 발색특성 ...123
    38. IX-4. 동화자기 제작의 실용화 기술 체계 ...124
    39. X. 결론 ...126
    40. 참고문헌 ...128
    41. 표 목차
    42. 표 1. 연구목표 및 내용 ...14
    43. 표 2. 고문헌에 기록된 구리(銅) 산지 ...25
    44. 표 3. 남한 주요 동광상의 위치 ...28
    45. 표 4. 남한의 동광산 일람표 ...32
    46. 표 5. 주요 동광석의 산출형태 ...36
    47. 표 6. 한국 동화자기편의 출토지와 특징 ...38
    48. 표 7. 고려지대 동화자기 구리 안료의 화학성분(황현성, 2008) ...42
    49. 표 8. 조선시대 동화자기 구리 안료의 화학성분(황현성, 2008) ...43
    50. 표 9. 중국 균요 동화자기편(황현성, 2008) ...47
    51. 표 10. 중국 균요 제작 동화 자기 구리 안료의 화학성분(황현성, 2008) ...51
    52. 표 11. 백색 유약층의 성분 조성(wt%) ...54
    53. 표 12. 적색 유약층의 성분 조성(wt%) ...54
    54. 표 13. 현대 동화자기 유약층의 주성분원소 함량(wt.%) ...55
    55. 표 14. 재현실험을 위해 수습한 동광석 원료 ...60
    56. 표 15. 동화 원료의 입도별 색도 ...62
    57. 표 16. 동화 안료 원광석의 주성분원소 함량(wt.%) ...67
    58. 표 17. 동화 안료 원광석의 미량 및 희토류원소 함량(ppm) ...68
    59. 표 18. 입도별 분류에 따른 동화 안료명 ...71
    60. 표 19. 재현실험을 위한 구리 안료의 조성 ...72
    61. 표 20. 동화유약을 제조하기 위한 기본 유약 성분 ...74
    62. 표 21. 기본 유약과 동화안료의 혼합비에 따른 시편 이름 ...75
    63. 표 22. 동화안료의 입도별 분류에 따른 시편 이름 ...76
    64. 표 23. 주사전자현미경관찰과 정성분석 대상 시편 ...88
    65. 표 24. C1-2 동화유약층의 조성(wt%) ...91
    66. 표 25. C1-3 동화유약층의 조성(wt%) ...93
    67. 표 26. C1-5 동화유약층의 조성(wt%) ...95
    68. 표 27. M1-2 동화유약층의 조성(wt%) ...97
    69. 표 28. M1-3 동화유약층의 조성(wt%) ...99
    70. 표 29. M1-5 동화유약층의 조성(wt%) ...100
    71. 표 30. M2-2 동화유약층의 조성(wt%) ...103
    72. 표 31. M2-3 동화유약층의 조성(wt%) ...104
    73. 표 32. M2-5 동화유약층의 조성(wt%) ...107
    74. 표 33. 재현 동화자기 시편 I ($53{\sim}75{\mu}m$)의 전자현미분석에 의한 주성분원소 함량(wt%) ...110
    75. 표 34. 재현 동화자기 시편 II ($25{\sim}53{\mu}m$, F; $25{\mu}m$ 이하)의 전자현미분석에 의한 주성분원소 함량(wt%) ...114
    76. 그림 목차
    77. 그림 1. 한국의 대표적인 동화 자기 ...13
    78. 그림 2. 대동여지도에 나타난 신증동국여지승람의 구리 산지 ...27
    79. 그림 3. 대동여지도에 나타난 구리 '동(銅)'을 포함하는 지명 ...28
    80. 그림 4. 남한의 주요 동광상 분포도 ...29
    81. 그림 5. 남한의 동광산 분포도 ...31
    82. 그림 6. 주요 동광석의 산출상태 ...35
    83. 그림 7. 원주 법천사지 출토 도편 G-1(황현성, 2008) ...39
    84. 그림 8. 강진 사당리 가마터 출토 도편 G-2(황현성, 2008) ...40
    85. 그림 9. 강진 사당리 가마터 출토 도편 G-3(황현성, 2008) ...40
    86. 그림 10. 부안 유천리 가마터 출토 도편 G-3(황현성, 2008) ...41
    87. 그림 11. 출토지 미상 도편 J-1(황현성, 2008) ...44
    88. 그림 12. 출토지 미상 J-2(황현성, 2008) ...44
    89. 그림 13. 고려 및 조선 동화자기 안료의 구리 함량에 대한 유약 성분 함량(wt%) ...46
    90. 그림 14. 중국 금대 균요 제작 도편 CJ-1(황현성, 2008) ...48
    91. 그림 15. 중국 원대 균요 제작 도편 CJ-2(황현성, 2008) ...49
    92. 그림 16. 중국 원대 균요 제작 도편 CJ-3(황현성, 2008) ...49
    93. 그림 17. 재현 동화자기 시료 ...52
    94. 그림 18. 광학현미경으로 관찰한 재현 동화자기의 유약층 ...52
    95. 그림 19. 주사전자현미경으로 관찰한 유약층과 성분 분석 위치 ...53
    96. 그림 20. 현대 동화자기 유약층의 EPMA 분석 지점 ...55
    97. 그림 21. 현대 동화자기 적색 유약층의 전자현미분석기(EPMA)에 의한 X-선 면분석 결과 ...56
    98. 그림 22. 현대 동화자기 담홍색과 투명 유약층의 전자현미분석기(EPMA)에 의한 X-선 면분석 결과 ...57
    99. 그림 23. 천연 무기안료의 일반적인 제조 과정 ...59
    100. 그림 24. 공작석 및 황동석 원광석의 시료채취 과정 ...61
    101. 그림 25. 동화 원료의 입도별 색도 변화 ...63
    102. 그림 26. 동화 안료 원광석의 X-선 회절분석 결과 ...65
    103. 그림 27. 재현 실험의 단계별 과정 ...69
    104. 그림 28. 동화 안료의 원료로써 사용한 원광석의 파쇄 전 상태 ...70
    105. 그림 29. 청송광산 황동석 C1의 입도별 분류 상태 ...71
    106. 그림 30. 부영광산 공작석 M1의 입도별 분류 상태 ...71
    107. 그림 31. 부영광산 공작석 M2의 입도별 분류 상태 ...71
    108. 그림 32. 재현실험 에 사용한 도편 ...72
    109. 그림 33. 1차 발색 시험 도편 ...73
    110. 그림 34. 동화유약 제조 과정 ...75
    111. 그림 35. 동화유약 채화 ...77
    112. 그림 36. 각 혼합비에 따른 동화유약 계열을 채화한 직후 모습 ...78
    113. 그림 37. 투명유 시유 과정(A)과 시유가 완료된 시편(B) ...78
    114. 그림 38. 혼합비에 따른 동화유약 C1 채화 시편 ...79
    115. 그림 39. 혼합비에 따른 동화유약 M1 채화 시편 ...80
    116. 그림 40. 혼합비에 따른 동화유약 M2 채화 시편 ...80
    117. 그림 41. 동화유약 M3 채화 시편 ...80
    118. 그림 42. 입도분류에 따른 동화유약 C1(혼합비 10:2) 채화 시편 ...81
    119. 그림 43. 입도분류에 따른 동화유약 C1(혼합비 10:3) 채화 시편 ...81
    120. 그림 44. 입도분류에 따른 동화유약 C1(혼합비 10:5) 채화 시편 ...82
    121. 그림 45. 입도분류에 따른 동화유약 M1(혼합비 100:2) 채화 시편 ...82
    122. 그림 46. 입도분류에 따른 동화유약 M1(혼합비 100:3) 채화 시편 ...83
    123. 그림 47. 입도분류에 따른 동화유약 M1(혼합비 100:5) 채화 시편 ...83
    124. 그림 48. 입도분류에 따른 동화유약 M2(혼합비 100:2) 채화 시편 ...84
    125. 그림 49. 입도분류에 따른 동화유약 M2(혼합비 100:3) 채화 시편 ...84
    126. 그림 50. 입도분류에 따른 동화유약 M2(혼합비 100:5) 채화 시편 ...85
    127. 그림 51. 입도분류에 따른 동화유약 M3 채화 시편 ...85
    128. 그림 52. 재현 동화자기 시편의 색도 변화 ...87
    129. 그림 53. 주사전자현미경으로 관찰한 C1-2 동화유약층과 성분 분석 위치 ...90
    130. 그림 54. 주사전자현미경으로 관찰한 C1-3 동화유약층과 성분 분석 위치 ...92
    131. 그림 55. 주사전자현미경으로 관찰한 C1-5 동화유약층과 성분 분석 위치 ...94
    132. 그림 56. 주사전자현미경으로 관찰한 M1-2 동화유약층과 성분 분석 위치 ...96
    133. 그림 57. 주사전자현미경으로 관찰한 M1-3 동화유약층과 성분 분석 위치 ...98
    134. 그림 58. 주사전자현미경으로 관찰한 M1-5 동화유약층과 성분 분석 위치 ...101
    135. 그림 59. 주사전자현미경으로 관찰한 M2-2 동화유약층과 성분 분석 위치 ...103
    136. 그림 60. 주사전자현미경으로 관찰한 M2-3 동화유약층과 성분 분석 위치 ...105
    137. 그림 61. 주사전자현미경으로 관찰한 M2-5 동화유약층과 성분 분석 위치 ...107
    138. 그림 62. $53{\sim}75{\mu}m$ 안료를 적용한 재현 동화자기 시편의 유약층(후방산란전자 영상) ...109
    139. 그림 63. 재현 동화자기 시편 I($53{\sim}75{\mu}m$) 기포 내부의 전자현미분석기(EPMA)에 의한 X-선 면분석 결과 ...111
    140. 그림 64. 재현 동화자기 시편 II($53{\sim}75{\mu}m$) 소지경계층의 전자현미분석기(EPMA)에 의한 X-선 면분석 결과 ...111
    141. 그림 65. $25{\sim}53{\mu}m$ 안료를 적용한 재현 동화자기 시편의 유약층(후방산란전자 영상) ...113
    142. 그림 66. 재현 동화자기 시편 III($25{\sim}53{\mu}m$) 유약 바탕기질의 전자현미분석기(EPMA)에 의한 X-선 면분석 결과 ...114
    143. 그림 67. 재현 동화자기 시편 IV($25{\mu}m$ 이하) 기포 내부의 전자현미분석기(EPMA)에 의한 X-선 면분석 결과 ...115
    144. 그림 68. 구리 입자의 주성분 함량 변화도(wt%) ...116
    145. 그림 69. 시제품 제작 과정 ...117
    146. 그림 70. 기형 성형 및 초벌이 완료된 제품 ...118
    147. 그림 71. 동화자기 시제품의 재벌 소성 ...118
    148. 그림 72. 부영광산 공작석 M2를 이용하여 제작한 동화자기 ...119
    149. 그림 73. 현대 동화자기 제작에 이용되는 M3를 이용하여 제작한 동화자기 ...119
    150. 그림 74. 동화안료의 발색특성과 고유 제조기술 재현에 대한 전시 계획 ...120
    151. 그림 75. 동화자기 재현 및 실용화의 과학기술적 체계 ...125
  • 참고문헌

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