DOI QR코드

DOI QR Code

Reexamination of Ancient Ironmaking Technology Restoration Experiment Operating Methods

고대 제철기술 복원실험 조업방식에 대한 재검토 - 국립중원문화유산연구소 1~8차 복원실험을 중심으로 -

  • CHOI Yeongmin (Ajou University Museum of Tools) ;
  • JEONG Gyeonghwa (Dept. of Research Study, Jungbu Institute for Archeology)
  • 최영민 (아주대학교 도구박물관 ) ;
  • 정경화 (중부고고학연구소 조사연구부)
  • Received : 2023.12.29
  • Accepted : 2024.05.10
  • Published : 2024.06.28

Abstract

This study concentrated on a report on the results of smelting experiments conducted eight times by the Jungwon National Research Institute of Cultural Heritage, put together the goals and results of the operation, and examined changes in the content of experiments and in the experimental results. First, changes related to operation, such as the ratio of raw materials to fuel and the presence or absence of additives, were reviewed depending on the operation goal. In addition, the results of metallurgical analysis of raw materials, formations, and byproducts were summarized and reviewed by comparing them with materials excavated from the ruins. The operation method varied up to the eighth smelting experiment in terms of iron ore roasting, additives, and raw material/fuel ratio. After reviewing the results again, pure iron with a low carbon content began to be confirmed through metallurgical analysis. As a result, it was confirmed that the charging ratio of raw materials and fuel plays an important role depending on the purpose of production. In addition, most of the products are gray cast iron, and it was deemed that this is due to changes in the internal structure of the pig iron while it was left in the furnace for a long time. The iron was an ingot that was in a molten state even though the carbon content did not reach 4.3%, where the process reaction takes place, and it was deemed to have been caused by excessive operating temperature. Based on the previously reviewed results and the structure and shape of the experimental furnace used in other ironmaking technology restoration experiments, this study finally attempted to restore the structure of an ancient iron smelting furnace, including the furnace's upper structure. By comprehensively referring to the remaining conditions of the excavated iron smelting furnace and the characteristics of the blow pipe, the form of the ancient iron smelting furnace was subdivided into six categories: furnace wall thickness, furnace height, blower height, blow pipe size, furnace inner wall shape, and top shape, and a restoration plan was proposed. To improve the problems of the restoration plan and the Jungwon National Research Institute of Cultural Heritage's experiments that have been conducted through continuous trial and error, an experiment that reflects changes in operating methods by lowering the furnace height and controlling the blowing volume is necessary.

본 연구에서는 8차례 진행된 국립중원문화유산연구소의 제련실험에 대한 결과 보고서를 중점적으로 검토하여 조업의 목표와 결과를 종합하고, 실험 내용의 변경 사항과 이에 따른 실험 결과물의 변화를 확인하였다. 먼저 조업 목표에 따른 원료:연료의 비율, 첨가제 유무 등 조업과 관련된 변화를 검토해 보았다. 이와 더불어 원료와 형성물, 부산물에 대한 금속학적 분석결과를 정리하여 유적에서 출토된 자료와 비교하여 검토를 진행하였다. 8차까지의 제련실험은 조업방식에 철광석 배소, 첨가제 투입, 원료:연료의 비율 등에 대하여 변화를 주었다. 그 결과들을 재검토한 결과, 탄소 함량이 낮은 순철이 금속학적 분석결과 확인되기 시작하였다. 이를 통해 생산목적에 따라 원료와 연료의 장입 비율이 중요한 역할을 한다는 점을 확인할 수 있었다. 또한 생산품 다수가 회주철인 점은 선철이 노 내에 장시간 방치되어 내부 조직이 변화된 것으로 파악하였으며, 탄소 함량이 공정반응이 일어나는 4.3%에 도달하지 못하였음에도 불구하고 용융상태를 거친 철괴인 점은 조업온도가 지나치게 높았던 것으로 파악된다. 앞서 검토한 결과들과 기타 제철복원실험에서 사용된 실험로의 구조와 형태를 참고하여 최종적으로 노 상부구조를 비롯한 고대 철 제련로 구조 복원을 시도해 보았다. 발굴조사된 철 제련로의 잔존상태와 송풍관의 성격 등을 종합적으로 참고하여 고대 철제련로 형태를 노벽 두께, 노의 높이, 송풍구 높이, 송풍관 규격, 노 내벽 형태 및 상단 형태의 6가지 항목으로 세분하여 복원안을 제시하였다. 구체적인 복원방법으로 우선 노의 높이를 낮추고, 상단의 형태를 하단 대비 1/3 크기로 축소하거나 직선형으로 조정하는 방안이 필요하다. 송풍시설은 충주 칠금동 유적 사례를 참고하여 노 바닥에서 70cm 위에 설치하거나, 1차 실험과 같이 20m 위에 설치하는 방식을 고려해야 한다. 또한 적정 조업온도를 유지하기 위해 송풍량 조절이 필요하다. 마찬가지로 충주 칠금동 유적 사례를 참고하여 송풍관 지름을 30m 내외로 제작하거나, 1차 실험 결과를 참고하여 지름 14m 내외로 제작하는 방안을 고려해야 한다. 이를 기반으로 제철복원실험을 통해 검증함으로써 고대 제철기술의 복원 방향을 제시하고자 한다.

Keywords

References

  1. 강성귀.김권일, 2022, 「한국 철 제련복원실험의 비교분석 연구」, 「동아시아 제철기술 비교 연구논문집II」, 국립중원문화재연구소, p.213.
  2. 國立中央博物館, 2014, 「華城 旗安洞 製鐵遺蹟」.
  3. 국립중원문화재연구소, 2015, 「고대 제철로 복원실험(1.2차) 결과 보고서」.
  4. 국립중원문화재연구소, 2017, 「고대 제철기술 복원실험(3.4차) 결과 보고서」.
  5. 국립중원문화재연구소, 2018, 「충주 칠금동(392-5번지 일대) 제철유적 발굴조사보고서I」.
  6. 국립중원문화재연구소, 2019, 「고대 제철기술 복원실험(5.6차) 결과 보고서」.
  7. 국립중원문화재연구소, 2020, 「충주 칠금동(392-5번지 일대) 제철유적 발굴조사보고서II」.
  8. 국립중원문화재연구소, 2021, 「고대 제철기술 복원실험(7.8차) 결과 보고서」.
  9. 國立淸州博物館, 1997, 「古代 製鐵爐 復元實驗」, 「韓國 古代 鐵生産遺蹟 發掘調査」.
  10. 國立淸州博物館, 2004, 「鎭川 石帳里 鐵生産遺蹟」.
  11. 도의철, 2014, 「중원지역 백제 제철유적의 조업특징에 대한 실험고고학적 연구-진천 석장리 제철유적 B-23호 제철로 복원실험을 중심으로-」, 「先史와 古代」 42, 韓國古代學會.
  12. 대한문화유산연구센터, 2011, 「金堤 長興里 隱谷 製鐵遺蹟」.
  13. 世淵鐵博物館, 2003, 「古代製鐵 復元實驗 報告書」.
  14. 신경환.이남규.장경숙.이재용, 2008, 「충주 칠금동 제철유적 시료의 분석적 고찰」, 「충주 칠금동 제철유적」, p.96.
  15. 신경환.이남규.최영민, 2014, 「제철실험 자료의 금속학적 분석」, 「한국 고대 제철로 복원실 험보고서」 중원문화재연구원, pp.129~161.
  16. 신경환.김권일.최영민, 2015, 「석축형제철로의 조업방식 연구」, 「야외고고학」 22, 한국문화유산협회, p.92.
  17. 울산쇠부리축제 추진위원회.울산쇠부리 복원사업단, 2016, 「울산쇠부리 고대 원형로 복원실험 연구 보고서」.
  18. 이은우.한지선.채미희.김은지, 2015, 「백제 제철로 및 제철기술의 복원을 위한 실험 고고학적 연구」, 「문화재」 48, 국립문화재연구소, p.141.
  19. 이은우.곽병문.김은지.한영우.박종력, 2017, 「재현실험을 통한 중원지역 고대 제련-단야기술의 공정별 특성 연구」, 「보존과학회지」 33, 한국문화재보존과학회.
  20. 이은우.곽병문.김은지.박종력, 2018, 「고대 제련-단야기술 복원을 위한 실험적 연구 -적정 조업온도 연구를 중심으로-」, 「보존과학회지」 34, 한국문화재보존과학회.
  21. 전통제철기술연구단, 2017, 「한국 고대 제철기술 연구I」, pp.33, 117.
  22. 정락현, 2023, 「충주 칠금동 제철유적의 발굴조사 성과와 제련로의 구조적 특성」, 「강철 백제 철 생산의 중심지, 충주」, 국립중원문화재연구소.한성백제박물관 학술대회, p.38.
  23. 조대연, 2017, 「고대 철 제련로의 전개과정 및 철 생산 복원실험에 관한 검토 - 유럽의 사례를 중심으로 -」, 「崇實史學」 38, 숭실사학회, pp.68~69.
  24. 중원문화재연구원, 2008, 「충주 칠금동 제철유적」.
  25. 중원문화재연구원.철박물관, 2014, 「한국 고대 제철로 복원실험 보고서」, pp.16~23.
  26. 청주 테크노폴리스 발굴조사단, 2018, 「淸州 松節洞 遺蹟I」, p.116.
  27. 충청북도문화재연구원, 2010, 「진천 구산리 유적」.
  28. 충청북도문화재연구원, 2018, 「淸州 松節洞 遺蹟X」.
  29. 최영민, 2017, 「고대 한반도 중부지역 제철기술 연구」, 진인진, pp.71~75, 81.
  30. 최주.유명기.김현태.김유형.도정만, 1991, 「古代 製鐵法의 復元實驗」, 「大韓金屬學會學報」 4(2), 大韓金屬學會.
  31. 한국과학기술연구원, 1999, 「전통 제철로 복원에 관한 연구」.
  32. 한지선.김태우.정낙현.곽병문.이은우, 2016, 「한성기 백제 송풍관 연구 -곡관형 송풍관을 중심으로-」, 「고고학」 15(3), 중부고고학회.
  33. 한지선, 2018, 「백제 제철조업의 공정별 연구 현황과 과제」, 「百濟學報」 25, 百濟學會.
  34. 村上恭通, 2006, 「日本列島における初期製鐵.鍛冶技術に關する實證的硏究」, 愛媛大學法文學部, pp.59, 108.