• 한국기계가공학회지
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• 제13권6호
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• pp.54-60
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• 2014

In industry, several casting process are widely used to manufacture complex and accurate blank part of hard materials such as aluminum, casting steels, bronze and magnesium alloys which are difficult to manufacture in a blank shape. Even if the casting process does not high accuracy superior surface characteristics other machining process, the casting process is widely used in manufacturing blank part. Furthermore, it is difficult to select appropriate casting process a part among several casting process. for effective selection different process, a careful decision given casting application is necessary. An appropriate casting for a given material and shape condition must be selected for novice engineers in industry. In this paper, an expert system based on an analytic network process(ANP) is suggested for best selection of casting considering a prior interdependency effect among various factors such as material, geometry, process capability, economy and equipment.

• 한국주조공학회지
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• 제8권3호
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• pp.271-281
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• 1988

Al-bronze has a good mechanical property, corrosion resistance and castability, so being highlighted for the new copper alloy. So, effects of alloy composition and cooling rate in the mechaincal properties and solidification behavior have been investigated. The results obtained are as follows; 1) Change in volume on solidification is larger in metal mold casting than in sand mold casting. And it decreases by the addition of Al. 2) The mechanical property in metal mold casting is superior to the one in sand mold casting, and the inclination is obvious up to 9% Al, after heat-treatment ($885^{\circ}C$, $1.5hrs\;{\rightarrow}\;W\;{\cdot}\;Q\;{\rightarrow}\;540^{\circ}C$, 3hrs) 3) By adding Al, the mechanical property is slightly increased up to 9% Al, Above 9% Al, it is increased rapidly, and is accelerated by adding Fe. 4) Cooling rate and hardness, and grain size and cooling rate are related as follows in the range of $1100^{\circ}C$ to $1200^{\circ}C$ pouring temperature. Grain size(${\mu}m$)=$929.6422{\times}cooling\;rate(^{\circ}C\;/\;sec)^{-0.51537}$ Hardness(BHN)=$765.45713{\times}grain\;size({\mu}m)^{-0.31058}$.

• 박물관보존과학
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• 제15권
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• pp.4-25
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• 2014

국립춘천박물관이 소장하고 있는 수다사지 청동금고는 1987년 강원도 평창군 진부면 수항리에서 발견되었다. 금고 표면에, 제작 당시의 주조 결함과 보수 흔적이 다수 발견되어 제작 기법을 유추하기에 용이한 중요 자료이다. 본 연구에서는 금고의 성분, 주형과 채플릿^{Chaplet, 형지(型持), 코어받침쇠}의 위치, 결함의 원인 등을 과학적으로 조사하여 주조 기법과 당대의 보수 방식을 추정해 보았다. 성분 분석 결과, 금고의 주성분은 구리 71.6wt%, 주석 18.2wt%, 납 7.2wt%로 3원계 청동합금이며 비소·안티몬이 각각 약 1wt%씩 검출되었다. 주조 시 주형을 고정하기 위하여 사용한 채플릿의 성분은 납 함량이 금고보다 더 높으며, 제작 후 구멍을 메우기 위해 사용된 땜납의 성분은 납 함량이 가장 높게 나타났다. 주조 분할선을 토대로 표면 상태를 관찰한 결과 사형주조 ^砂型鑄造로 제작되었을 가능성이 높았으며, 표면 관찰 및 방사선투과조사로 냉접^{Cold shut}이나 표면 주름^{Surface Folds}, 미스런^Misrun, 채플릿 주변의 기공^{Blowholes Adjacent to Chaplets} 등의 주조결함을 확인하고 발생 원인을 추정하였다. 보수된 부분은 제작 당시의 주조 결함인 구멍이 생긴 부위를 메우기 위하여 연납을 사용한 땜질보수 ^{Soldered-in Repair}를 하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제47권4호
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• pp.224-243
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• 2014

"용재총화", "천공개물", "The Korean Review"등의 고문헌을 통하여 청동유물 제작에 사용된 소재, 거푸집, 합금 등의 주조기술을 확인하였다. 상평통보 복원 주조실험은 "The Korean Review"를 기초한 주물사주조법을 적용하여 황동, 청동 소재의 모전판(母錢版, 鑄錢版)을 제작하였다. 거푸집은 본기(本器)틀과 목틀, 주물사로 구성되는데 본기틀은 주물사를 담는 바깥 틀의 재질에 따라 목틀과 쇠틀로 나뉘며, 주물사는 옅은 황색의 전북 이리사를 사용했다. 주물사주조법으로 상평통보 복원에 사용된 모합금 성분비를 살펴보면, 황동은 "The Korean Review" 기록의 성분비인 Cu 60%, Zn 30%, Pb 10%를 근거로 삼았으며, 실제 복원에는 합금 시 아연과 납이 기화되어 성분비율이 감소될 것을 감안하여 Cu 60%, Zn 35%, Pb 15%로 설정하였다. 청동은 청주시 신봉동유적 출토 해동 통보의 성분비인 Cu 80%, Sn 6%, Pb 14%를 근거로 하였으며, 실제 복원에는 Cu 80%, Sn 11%, Pb 19%로 설정하였다. 주물사주조법에 의한 상평통보 복원은 목재로 부전(父錢)을 먼저 제작하고 목틀과 본기쇠틀을 이용한 거푸집 만들기, 합금, 주조하기, 모전 만들기 등의 과정으로 모전판(母錢版, 鑄錢版)을 복원하였다. 복원된 상평통보의 모합금과 1차 주조, 2차 주조물의 성분분석을 실시한 결과 청동 모합금은 구리는 약 5%가 증가하고 납은 약 4% 손실되었으며, 황동 모합금은 구리는 약 5%가 증가하고 납은 약 4%, 아연은 12%은 감소하여 아연의 손실률이 큰 것을 알 수 있다. 1차, 2차 모전판의 EDS 분석결과 청동 모전판은 1차에 비해 2차에서 납이, 황동 모전판은 아연이 낮게 나온 것은 1차 모전판의 용융과정에서 납과 아연이 기화된 결과로 보인다. 또한 청동과 황동의 모합금과 1차, 2차 주전판의 미세조직에서는 ${\alpha}$상과 크고 작은 납 편석물이 보이고, 황동 모전판에서만 불순물로 보이는 Al, Si 등이 확인되었다.

• 보존과학회지
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• 제29권3호
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• pp.231-241
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• 2013

성남 판교에서 출토된 청동보살상 2점의 제작기법을 알아보기 위해 CT촬영, ICP-AES, 금속현미경, SEM-EDS를 이용하여 분석하였다. 또한 원료의 산지는 TIMS(납동위원소비)를 이용하여 알아보았다. CT촬영결과 2점의 청동보살상 모두 중공식 밀납법을 사용하여 제작되었으며, 내부의 철심을 확인할 수 있었다. 성분 및 미세조직 관찰 결과 두 점 모두 Cu-Sn-Pb의 삼원계 합금으로 열처리를 비롯한 인공적인 가공 없이 주조로 제작되었다. 납동위원소비 분석 결과 2점의 청동보살상은 한반도 남부 경기지괴의 방연석을 사용하여 제작되었을 가능성이 크다.

• 보존과학회지
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• 제37권6호
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• pp.767-777
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• 2021

본 연구는 전라남도 고흥과 담양지역에서 출토된 청동거울의 금속학적 분석으로 제작방법을 확인하고자 하였다. 연구한 대상 유물은 담양 제월리 고분에서 출토된 청동거울 2점, 고흥 봉룡리에서 발견된 청동거울 1점으로 총 3점이다. 분석 결과 X선을 이용한 조사에서 육안으로 관찰되지 않던 균열과 부식으로 인해 발생된 결실부와 주조제작으로 인해 형성된 기공을 확인할 수 있었다. 청동거울의 주성분은 Cu-Sn-Pb이며 Cu 73~79 wt%, Sn 17~21 wt%, Pb 3~4 wt%로 2 wt% 이상의 Pb이 포함되어 있어 청동거울에 필요한 주조성 및 기계적 성질을 조절하기 위한 것으로 확인된다. 또한 미세조직 관찰 결과 주조한 상태에서 추가적인 열처리가 이루어지지 않은 α상과 α+δ공석상의 조직으로 비교적 이른 시기에 제작된 삼국시대 청동거울로 추정할 수 있다.

• 한국주조공학회지
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• 제32권2호
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• pp.91-97
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• 2012

The effects of Bi and Sb additions on the microstructures and casting properties in lead-free Cu-Zn-Sn broze were investigated. (1) When only Bi was added to the bronze, Bi was precipitated on the ${\delta}$ phase of ${\alpha}$ dendrite cell boundary. When Bi and Sb were added together, Bi was precipitated on the ${\delta}_A$ which was the Sb-rich area in the ${\delta}$ phase. (2) The addition of Sb accelerated the formation of ${\delta}$ phase, and when Sb, Bi and Pb were added, Bi and Pb were precipitated as mixed solution in the ${\delta}_A$ phase. (3) The combined addition of Sb and Bi resulted in the suppression of shrinkage due to the complementary effects of the mass feeding of ${\alpha}$-dendrite cluster covered with ${\delta}$ phase and sealing of micro-shrinkage in the ${\delta}$ phase by solidification expansion of Bi.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제43권3호
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• pp.102-121
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• 2010

회암사지에서 출토된 3점의 금탁에 대한 성분조성과 미세조직을 분석하여 조선초기 금탁(琴鐸)을 제작하기 위한 주조방법과 가공처리 기술에 대해 살펴보았다. 분석결과 구리, 주석, 납을 주성분으로 하며, 그 비율은 평균 85 : 8 : 7로 나타났다. 주성분인 구리, 주석, 납을 제외한 10개의 원소가 0.3% 이하의 적은 양으로 검출되어 비교적 잘 정련된 구리소재가 사용되었음을 알 수 있다. 또한 검출된 10개의 미량 원소 중 황과 철은 공급된 구리소재의 원광석으로 황동광이나 휘동광 등 황이 포함된 광석일 가능성을 보여준다. 주조방법으로 사형주조법이 적용되었으며, 방법은 먼저 주물사로 틀을 만들고, 여기에 거푸집을 종 모양대로 세워놓고 구리-주석-납을 용해시킨 청동 주물을 정수리에서 하륜부 방향으로 부어 본체를 만들었다. 형태가 완성된 뒤에는 표면 가공을 위한 추가적인 열처리 없이 가질 작업을 통해 표면을 정리하였다. 모든 가공처리 공정이 마무리된 뒤에는 정수리 부분에 풍판을 연결시키기 위해 철제 연결고리를 끼우고, 그 부분에만 용해된 청동 주물을 부어 고정시켰다. 금탁의 표면에 음각된 명문의 새김법은 축조각과 모조각 기법이 각각 다르게 사용되었고, 획순과 서체에서 차이가 나는 점에 비추어 명문 조각에는 다수의 장인이 동원된 것으로 보인다. 청동기 제작기술의 변천과정을 입증할 만한 사료나 이와 관련된 연구 성과물이 매우 부족한 현 실정에서 제작 연대와 제작 주체가 명확한 금탁에 대한 과학적인 조사연구는 향후 청동기 제작기술 체계의 전반적인 흐름을 이해하는 데 있어서 중요한 자료이다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.945-952
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• 2023

In this study, the sand casting process was applied to design the gating system and perform casting simulation in order to domestically produce the submarine mast cover. Based on simulation results, casting experiments were conducted to produce a soundness prototype. The design concept of the mast cover's gating system was based on the design of bell casting. By arranging eight tower-type gates in a circle at 45° intervals, the flow of melt flowing into each gate was uniform and did not mix with each other, and the velocity of melt was also uniform. The mast cover made of Ni-Al-Bronze alloy has no unfilled parts. However, small porosities and flow marks occurred on the surface in several places. Yield strength and ultimate tensile strength are 279.3 MPa and 675.7 MPa, respectively, and elongation is 21.2%.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제57권1호
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• pp.146-159
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• 2024

본 연구에서는 강진 고성사 청동보살좌상을 대상으로 과학적 분석을 통해 불상의 제작기술 및 납 원료산지에 대한 연구를 실시하였다. 불상에서 수습한 극미량의 시료를 대상으로 미세조직 관찰결과 주조 공정을 통해 제작되었음을 알 수 있었다. 이어 SEM-EDS를 통한 합금조성비 분석결과 구리(Cu) 81.26wt% 주석(Sn) 16.42wt%, 납(Pb) 1.72wt%의 삼원계 합금으로 확인되었다. 열이온화질량분석기(TIMS)를 이용한 납동위원소비 분석결과를 한반도 납동위원소비 분포도에 대입한 결과 전라도와 충청도 지역, 경상남·북도 지역에 도시되었다. 불상이 봉안된 강진 고성사는 해당영역의 사이에 위치하고 있다. 이러한 과학적 분석결과를 종합해 볼 때 강진 고성사 청동보살좌상은 구리, 주석, 납을 합금하여 주조하였으며, 불상제작 시 사용된 납 원료는 고성사 인근 지역에서 수급하여 사용한 것으로 판단된다. 이때 주목할 점은 해당 불상이 높이 51cm의 중·대형 불상임에도 불구하고 합금조성비 분석결과 기존 선행연구에서 제시한 소형 청동 및 금동제 불상의 납 함량비와 유사한 경향성을 보이고 있다는 것이다. 이에 불상의 크기와 납 함량비 간의 연관성을 고찰하고자 고성사 청동보살좌상과 조성연대가 유사한 청동 및 금동제 불상의 형태학적 특징 및 합금조성비 등 전반적인 제작기술을 비교분석 하였다. 비교결과 청동 및 금동제 불상의 합금조성비를 결정하는 요인에는 불상의 크기 뿐만 아니라 양식적인 특징, 조성연대 등 다양한 요인이 존재할 수 있으며, 이에 따라 불상을 조성할 당시 합금조성비 또는 주조기술을 적절히 조절하였을 가능성을 확인하였다. 즉, 불상의 제작기술 연구를 위해서는 방사선 투과촬영조사 등을 활용한 내부구조 관찰, 미세조직관찰 및 합금조성비 분석 등의 과학적 분석결과 뿐만 아니라 양식적 특징 및 조성연대에 관한 고고·미술사학적 연구를 함께 진행함으로서 보다 종합적인 불상 제작기술체계에 대한 규명이 이루어져야 할 것으로 판단된다.