• Conservation and Restoration of Cultural Heritage
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• 제1권1호
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• pp.9-22
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• 2012

The most widely excavated iron artifacts used as weapons or farm tools from central southern regions of Korea were subjects of non-metallic inclusion analysis through metallographic examination, microhardness measurement, and scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy. Through metallographic interpretation and study of the analyzed results, the steel manufacturing and iron smelting using heat processing in the iron artifacts excavated from the central southern region of the ancient Korean peninsula was studied, and the analysis of the non-metallic inclusions mixed within the metallic structures was interpreted as the ternary phase diagram of the oxide to infer the type of iron ores for the iron products and the temperature of the furnace used to smelt them. Most of the ancient forged iron artifacts showed $Al_2O_3/SiO_2$ with high $SiO_2$ contents and relatively low $Al_2O_3$ contents for iron ore, indicating t hat for $Al_2O_3$ below 5%, it is presumed that magnetic iron ores were reduced to bloom iron (sponge iron) with direct-reduction process for production. The temperature for extraction of wustite for $Al_2O_3$ below 1% was found to be $1,020{\sim}1,050^{\circ}C$. Considering the oxide ternary constitutional diagram of glassy inclusions, the steel-manufacturing temperature was presumed to have been near $1,150{\sim}1,280^{\circ}C$ in most cases, and minimum melting temperature of casting iron part excavated in Daeseong-ri. Gyeonggi was near $1,400^{\circ}C$, and it is thought that hypoeutectic cast iron of about 2.3% carbon was casted and fragility of cast iron was improved by decarburizing in solid state.

• 박물관보존과학
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• 제11권
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• pp.9-16
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• 2010

국립춘천박물관은 고려 철제석가여래좌상의 부식방지와 상설전시 활용을 위하여 보존처리를 실시하였다. 처리 전 유물의 상태는 부식으로 인한 표면 박락현상이 관찰되었고 가부좌의 오른편 둔부에서 다리부분까지 결손되어 정상적인 전시가 불가능 하였다. 따라서 표면의 이물질을 제거하고 강화·보호 위한 강화처리 작업이 진행되었다. 강화처리 진행에 앞서 국내·외 연구 자료를 바탕으로 micro crystalline wax계를 선정하여 기초 실험을 실시하였다. 그 결과 (주)동남유화의 wax(in xylene) 5wt%가 백화현상과 표면 색상변화가 적으며 작업에 편리성이 높아 강화제로 선택하여 부식을 억제하였다. 결손부분의 복원은 내부 지지대 제작과 함께 epoxy계 수지를 이용하여 탈착이 가능한 복원을 실시하여 전시 효용성을 높였다.

• 보존과학회지
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• 제24권
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• pp.43-56
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• 2008

현재 철제유물 강화처리 시 사용하는 아크릴계 수지인 Parabid NAD10은 용제로 VM&P Naphtha만을 사용하고 있다. 그러나 이를 사용하여 강화처리 할 경우 코팅 후의 광택이 높아 전시 및 관람에 불편함을 준다는 문제가 제기되고 있다. 이러한 단점 보완을 위해 대체 용제로 YK-VMP를 선정하여 각 용제별 코팅 특성을 비교 분석하였다. 표면관찰, 박막 두께, 접착력, 접촉각 및 표면에너지, 광택도, 황변실험, EIS 평가 등의 일련의 분석을 통해 용제별 코팅 특성을 비교한 결과, 기존의 VM&P Naphtha를 대신하여 YK-VMP를 사용하여도 강화처리 효과에는 큰 영향을 주지 않으면서도 광택을 더 낮춰주는 효과가 나타나는 것을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권5호
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• pp.1619-1625
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• 2021

This paper demonstrates the possible nondestructive analysis of iron artifacts' metallurgical characteristics using neutron imaging. Ancient kingdoms of the Korean Peninsula used a direct smelting process for ore smelting and iron bloom production; however, the use of iron blooms was difficult because of their low strength and purity. For reinforcement, iron ingots were produced through refining and forge welding, which then underwent various processes to create different iron goods. To demonstrate the potential analysis using neutron imaging, while ensuring artifacts' safety, a sand iron ingot (SI-I) produced using ancient traditional iron making techniques and a sand iron knife (SI-K) made of SI-I were selected. SI-I was cut into 9 cm², whereas the entirety of SI-K was preserved for analysis. SI-I was found to have an average grain size of 3 ㎛, with observed α-Fe (ferrite) and pearlite with a body-centered cubic (BCC) lattice structure. SI-K had a grain size of 1-3 ㎛, α-Ferrite on its backside, and martensite with a body-centered tetragonal (BCT) structure on its blade. Results show that the sample's metallurgical characteristics can be identified through neutron imaging only, without losing any part of the valuable artifacts, indicating applicability to cultural artifacts requiring complete preservation.

• 보존과학회지
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• 제18권
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• pp.33-50
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• 2006

영산강유역이라는 지역적 연계성을 가진 영광 군동, 무안 인평고분군, 무안 구산리고분군, 함평 국산유적에서 출토된 유물 중 백제식 묘제인 횡혈식석실분 출현 이전으로 편년되는 철기유물 6점을 선정하여 미세조직을 분석하였다. 분석 결과, 고대 영산강유역에서는 저온환원법에 의해 괴련철을 생산하는 기술이 주를 이루고 있었으며, 아울러 탄소를 제거시켜 강소재를 생산하는 기술체계가 이루어졌을 가능성도 확인되었다. 또한 강도를 필요로 하는 부위에만 담금질을 함으로써 높은 강도를 가짐과 동시에 담금질 조직이 가지는 취성을 담금질이 안된 부위에 분산시켜 철기가 깨지는 것을 방지하고 인성을 부여하는 기술이 이루어지고 있었다고 생각된다. 이러한 기술은 2세기대로 편년되는 영광 군동 출토 철부 미세구조에서 확인되고 있어 높은 기술체계를 가진 집단이 2세기 이전에 존재하고 있었고 5세기 말까지 이어졌을 가능성이 높다고 판단된다. 낮은 탄소함량의 괴련철로 철기를 제작하는 경우 성형-침탄-열처리-단타를 반복적으로 행하는 제작 공정이 이루어진 것으로 보인다.

• 박물관보존과학
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• 제12권
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• pp.19-24
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• 2011

국립김해박물관에서 발굴 조사가 이루어진 창원 다호리 유적에서 칠기검집에 철검이 끼워져 있는 상태의 칠초철검(漆鞘鐵劍)이 출토되어 이에 대한 보존처리 과정을 소개하고자 한다. 부식되어 상태가 취약한 청동제검심(劍鐔)은 강화제로 사용 중인 Incralac을 도포한 후 현미경을 이용하여 표면의 문양을 노출하였다. 칠기검집의 표면은 이물질을 제거함과 동시에 HPC 2% 수용액를 도포하여 피막을 보호하였다. 이물질 제거가 완료된 칠 표면에는 Caparol binder 5% 수용액를 2~3회 도포하여 보호피막을 형성한 다음 한지와 알루미늄 호일로 감싸 주었다. 이후 우레탄폼으로 유물을 안전하게 고정한 후 뒤집어 뒷면을 위와 같은 방법으로 보존처리를 실시하였다. 두께가 얇은 유물을 지지하기 위해 검집의 뒷면에 한지를 3겹으로 붙여 힘을 받을 수 있도록 하였으며, 내부의 철검은 검집에 도포한 HPC 2% 수용액를 주입하여 굳히는 정도로 마무리하였다. 이후 투명 아크릴 상자에 보관하여, 향후 전시 등에 활용될 수 있도록 하였다.

• 보존과학연구
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• 통권6호
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• pp.48-57
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• 1985

This report described the corrosion structure of excavated iron artifacts in terms of simple model based on the knowledge of the corrosion process. (Fig.1)(Table 1,2)In storing the objects, there are basically three ways in which they either break in wedges, flakes and dish-shaped flakes. Completely mineralized objects or those with only a small iron core tend to break into wedges and more solid objects either split small dish-shaped flakes or large flat ones.(Fig. 2,3,4)There are two ways, therefore, to prevent this from happening. One is to keep the artifacts rigorously dried in Silica-gel, never allowing the relative humidity to rise. This is feasible which the artifacts are in store but causes great difficulty if they are wanted for museum display. Because they still contain $ FeCl _2$ they are always at risk ; they contain the seeds of their own destruction. The other alternative is to use of washing process to dissolve out the $ FeCl _2$. In this connection, many different methods to stabilize the artifact have been employed; boiling iron in frequent changes of water, soaking in Na-sesquicarbonate solution, soaking in alkaline Na-sulphite solution. In this report, introduced the alkaline sulphite method by the N.A. North and C.Pearson.Finally, Let me extend my thanks to Ancient Monument Lab., Museum of London Conservation Lab., British Museum Conservation Div. and National Maritime Museum Conservation Lab. who have helped me and made many valuable suggestions.

• 보존과학연구
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• 통권32호
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• pp.89-98
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• 2011

철 부식화합물은 부식인자들과 함께 다양한 결정구조를 가지며 2가지 이상의 부식화합물들이 혼합되어 존재하므로 각각의 특성을 밝혀내기가 매우 어렵다. 본 연구는 표준 철 부식물을 대상으로 Raman Micro-Spectroscopy 분석을 실시하여 표준 Raman Data 확보를 목적으로 수행하였다. 표준 철 부식물에 대한 신뢰성을 향상시키기 위하여 SEM-EDS 분석과 XRD 분석을 추가로 실시하였다. SEM-EDS 분석결과 모두 표준 철 부식물의 구성성분과 일치하였으나 Goethite의 경우 철 이외의 비철금속 성분이 검출되었다. XRD 분석 결과 모두 표준 철 부식물의 구조와 일치 하였으나 Iron sulfate($FeSO_4{\cdot}6H_2O$)의 경우 Rozenite($FeSO_4{\cdot}4H_2O$)로 확인되었다. Raman Micro-Spectroscopy 분석결과 기존에 연구되었던 수산화철, 산화철의 Wavenumber에서 새로운 peak이 발견되었는데 이는 레이저 파장의 변화에 따른 것으로 사료 된다. 염화철과 황산철에서 Wavenumber가 새롭게 확인되어 표준 Raman Data 8건을 확보하였다. Raman Micro-Spectroscopy는 적은양의 시료를 이용하여 물질의 특성과 구조를 비교적 간단하게 분석 할 수 있어 미세한 부분이나 시료의 양이 한정된 문화재에 활용도가 높을 것으로 판단된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권1호
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• pp.19-25
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• 2017

본 연구는 1.5 T와 3.0 T Magnetic Resonance Imaging에서 Bone-Anchored Hearing Aid (BAHA) implant의 수평인력, 회전력, 그리고 자화감수성 인공물의 크기를 표준측정 방법에 의해 측정하여 MR 안전성을 평가하였다. BAHA implant의 고정장치와 지지대는 0.5%의 철(iron)이 포함 된 티타늄으로 만들어졌으며, 길이는 10 mm (고정장치 4 mm, 지지대 6 mm), 최대 직경은 7.0 mm이다. 수평인력 측정장치와 자화감수성 인공물 측정장치는 각각 American Society for Testing and Materials (ASTM) F2052-06, F2119-07을 참조하여 아크릴을 이용해 제작했으며, 회전력 측정은 원형 플라스틱 용기를 이용한 측정장치를 사용하였다. 자기유도에 의한 BAHA implnat의 수평인력은 주자장이 가장 큰 지점인 96 cm지점에서 최대 변위각을 측정하였고, 회전력은 원형용기 내부의 $45^{\circ}$간격의 실선 위에 놓았을 때 나타난 회전형태를 정성적 평가기준으로 측정하였다. 자화감수성 인공물은 황산구리($CuS0_4$) 용액이 채워진 용기의 중앙에 BAHA implant를 매달아 영상을 획득한 후 Susceptibility Artifact Measurement (SAM) software를 이용해 크기를 측정하였다. 측정결과 수평인력은 1.5 T와 3.0 T에서 변위각과 변위력은 모두 0으로 나타났다. 회전력은 1.5 T에서는 0(no torque), 3.0 T에서는 +1(mild torque)로 나타났다. 자화감수성 인공물은 최소 13.20 mm, 최대 38.91 mm의 크기로 나타났다. 따라서 1.5 T, 3.0 T의 MR 환경에서 BAHA implant는 환자에게 안전하다.

• 보존과학회지
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• 제30권3호
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• pp.263-275
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• 2014

천마총(황남동 제 155호 고분)에서 출토된 철부(鐵釜)의 제작기법 및 보존처리에 대하여 연구하고자 하였다. 철부의 제작기법을 조사하기 위하여 유물 중 일부를 채취하여 마운팅 후 연마하고, etching을 실시하여 금속조직을 관찰하였고, 비금속개재물부분은 SEM-EDS로 분석을 실시하였다. 금속학적 조직검사와 SEM-EDS분석 결과 철 솥은 백주철 조직이 관찰되었고, 주조 후 상온에서 서서히 건조시킨 것으로 보이며, 취성을 개선하기 위해 별다른 열처리를 시도한 흔적은 보이지 않는다. 몸통 중심부의 폭3cm 두께 1.5cm 전이 확인됨에 따라서 가로식 거푸집을 활용한 이분제작기법을 사용하여 주조한 것으로 추정된다. 이처럼 백주철 조직과 가로식 거푸집을 활용한 제작기법은 비슷한 시기인 식리총과 황남대총에서 출토 된 철 솥에서도 나타나는 것으로, 당시 주조품의 생산기술이 동일하였음을 알 수 있었다. 보존처리는 크게 처리전조사, 이물질제거, 탈염처리, 강화처리, 접합 복원, 색맞춤의 순서로 진행하였으며, 처리과정 중 필요에 따라 세척 및 건조를 실시하였다. 강화처리는 유물의 크기로 인하여 진공함침에 어려움이 있었으므로, 저농도의 Paraloid NAD-10을 2-3차례 붓으로 도포하였고, 보존처리가 완료된 후 15wt.% Paraloid NAD-10용액으로 표면을 재강화하였다. 파손부위의 복원은 섬유강화플라스틱 수지(POLYCOAT FH-245,몰드 적층용)를 사용하여 파손 부위와 유사한 형태의 모형을 만든 후 접합하여 복원하였다. 이번 연구를 통하여 철제유물의 보존처리뿐만 아니라 5-6세기 주조 철솥의 제작기법에 대한 자료를 축적함으로 향후 보다 나은 연구를 위한 발판으로 활용되었으면 한다.