Ⅰ. 머리말

Ⅱ. 연구배경

1. 고대주철 제작기술

2. 제강기술의 발전과 주철탈탄강

3. 조사방법

Ⅲ. 연구사례와 가평 대성리 유적Ⅱ 분석결과

1. 연구사례

2. 가평 대성리 유적Ⅱ 분석결과

Ⅳ. 맺음말

양 석 우*∙ 김 혜 선**

* 겨레문화유산연구원 유물관리팀 연구원 **겨레문화유산연구원 유물관리팀 연구원

‖ 국문요약 ‖

원삼국시대는 B.C. 1세기부터 A.D. 3세기에 해당하는 시기로, 당시의 철기문화는 고대국가의 성

립과 발전 과정에서 큰 영향을 끼쳤다. 이 시기에는 세력 간의 대립이 빈번하여 강력한 철제 무기

와 마구가 힘의 표본으로써 대표적인 역할을 담당하였으며, 의식주와 관련한 철기문화가 사회적 문

화 수준을 나타내는 중요한 요인으로 작용하였다. 이것은 나아가 철기생산 과정에서 요구되는 체계

적인 기술과 함께 사회조직의 운용을 통제할 수 있는 정치권력의 존재를 필요로 했다. 따라서 한

사회의 철기 생산체계는 그 사회적 체계를 이해하는데 중요한 고리가 될 수 있다.

그러나 철기생산체계에 대한 연구는 주로 유물에 대한 형태적 분석과 정치⋅경제적 접근만으로 해석되었을 뿐 철기의 미세조직학적 분석은 미비하였다고 할 수 있다. 미세조직은 금속유물에 대한

일련의 제작 공정을 반영하고 있기 때문에 철기문화연구에 있어서 병행되어야만 하는 연구라고 할

수 있다.

이에 본 논고에서는 원삼국시대 유적으로 금속유물이 출토되어 분석된 가평 대성리 유적Ⅱ를 살

펴보았으며 분석결과에서 조사된 주철탈탄강의 특징과 제작기법에 대하여 알아보고자 하였다. 또

한 원삼국시대 유적이면서 주철탈탄강이 조사된 가평대성리 유적Ⅰ과 제주 용담동 유적의 연구사

례를 통하여 그것과 비교해 보았다.

주철탈탄강은 용해된 주철을 막대 모양의 거푸집이나 판재 거푸집에 부어 형태를 만든 후, 이를

높은 온도에서 오랫동안 열처리하면서 표면으로부터 탈탄 작용을 유도해 백주철이 강으로 변화된

것으로 철기문화에 있어서 비교적 이른 시기에 나타나는 미세금속조직으로 아직까지 분석된 예가

드물다.

이번 연구에서는 원삼국시대에 주철탈탄법이 적용된 주조철기를 분석하고 조사했다는 것에 큰

의미가 있다고 하겠다. 그러나 아직까지 이와 관련한 보고나 분석이 극히 미흡하므로 지속적인 분

석자료 수집과 금속유물에 대한 금속조직학적 조사가 진행되어야 할 것이다.

주제어 : 원삼국시대, 주철탈탄강, 초기철기문화, 금속조직학적 분석, 주철제련⋅제강, 주조철부.

Ⅰ. 머리말

철은 고대사회로부터 현재에 이르기까지 실생활에서 중요한 위치를 차지하고 있으며, 인간

이 문명사회를 이룩하고 고대국가를 성립하는데 근간이 되기도 하였다. 이러한 철이 우리나라

에 보급된 것은 중국 전국시대말경이라고 알려져 있다. 주로 연나라의 주조철기가 우리나라 북

부지역을 중심으로 처음 보급되기 시작하였으며, 남부지역에서는 한국식 동검문화와 함께 주

조 철부와 철착이 출토되었다. 이후 기원전 2세기 무렵 중국 한의 단조철기 문화가 도입되면서

철기의 사용이 보편화되었고 무기류와 생활 농공구류가 모두 철제품으로 대체되었다.1)

고대국가 형성에 있어서 철은 매우 큰 영향력을 나타냈다고 할 수 있다. 철과 관련된 생산력

이나 기술력의 수준이 높고 낮음에 따라 단순히 무기의 발달과 농업의 생산력 향상뿐만 아니라

경제적인 측면에서도 많은 발전이 뒤따랐기 때문이다. 그러므로 고대 철 생산과 기술체계의 연

구는 고대사회의 경제사 및 문화사적인 성격을 이해하는데 중요하다고 할 수 있다.

특히, 원삼국시대 철기문화의 전파와 그에 따른 발전은 고대국가의 성립 과정에서 중요한 역

할을 담당하였다. 이는 집단 간의 대립이 잦았던 이 시기에 강력한 철제 무기는 세력 간 힘의

불균형과 사회적 위계화에 긴밀하게 관련되어 있으며, 철제 농공구의 수요에 따른 생산력 증대

와 함께 사회적 통합 수준을 결정짓는 하나의 요인으로 작용할 수 있기 때문이다. 무엇보다도

자연 상태로 존재하는 철 광물을 인위적으로 환원시켜 도구를 제작하고 사용하는 과정에서 요

구되는 체계적인 기술과 사회조직의 운용은 이를 통제할 수 있는 정치 권력의 존재를 필요로

한다. 따라서 한 사회의 철기생산체계는 그와 맞물려 있는 사회적 체계를 이해하는 데에 매우

중요하다고 할 수 있다.

이러한 철기 생산 체계에 대한 연구는 철기의 형태적 속성 분석과 이를 기초로 한 정치⋅경제적 접근 방법만으로는 명백한 한계를 가지고 있기 때문에 금속으로서 철기가 가지고 있는 성

질에 대한 이해가 반드시 함께 이루어져야 한다. 그런 점에서, 철기의 미세조직분석은 이같은

연구에 매우 유용한 방법으로 활용이 가능한데, 이는 금속의 미세조직이 제련단계에서부터 최

종 성형 단계에 이르는 제작 공정을 반영하고 있기 때문이다.2)

그러나 금속유물의 미세조직학적 연구는 출토된 금속유물 수량에 비해 아직까지 접근방향이

나 분석조사가 다양하지 못하며 그 분석량 또한 미비하다고 할 수 있다. 특히 원삼국시대와 관

1) 송계현, 1997, ｢三國의 鐵器文化｣, 鐵의 역사, 국립청주박물관, 96~100쪽.2) 崔鍾澤⋅張恩晶⋅朴長植, 2001, 三國時代 鐵器 硏究 -微細組織分析을 통해 본 鐵器 製作技術體系-(서

울대학교 박물관학술총서 10), 서울대학교박물관, 3~11쪽.

련된 유적은 현재까지 다수가 조사되고 보고되었으나 출토된 금속유물에 대한 미세조직연구는

더욱 희소하다.

이에 본고에서는 시대적으로 원삼국시대이면서 보고된 예가 드문 주철탈탄강 소재의 주조철

기를 중심으로 살펴보고자 하며 그 특징과 제작기법에 대하여 알아보고자 한다.

우선 대략적인 고대주철의 제작기술을 정리하고 철기문화에서 주철탈탄강의 전개를 알아보

았다. 그리고 대표적인 원삼국시대 유적지이면서 금속조직학적 조사가 이루어져 보고된 가평

대성리 유적Ⅰ과 제주 용담동 유적의 주조철기 연구사례를 살펴보고 가평 대성리 유적Ⅱ에서

조사된 주조철기의 미세조직과 주철탈탄강의 특징 및 제작기법에 대하여 알아보고자 하였다.

Ⅱ. 연구 배경

1. 고대주철 제작기술

주철은 제련하면서 불순물을 제거하고 용해된 철을 틀에 부어 굳힌 것을 말한다. 주철 생산

은 노의 규모와 송풍 방식이 개선됨으로써 가능해졌다. 제련노 온도가 700~800℃가 되면 환

원이 시작되고 1000℃ 이상 올라가면 급속한 환원이 일어나 탄소를 흡수하게 된다. 1200℃에

서 액체 상태로 녹으면 미리 만들어 놓은 틀에 주철 용액이 흘러내리게 하여 굳히면 용도에 맞

게 다시 녹여서 사용하는 중간 소재가 된다.3)

여기에서 제련은 자연 상태의 철광석이나 사철에서 철을 뽑아내는 과정이다. 철은 자연에서

산화물의 형태로 존재하고 철광석은 자철광(Fe3O4), 적철광(Fe2O3), 갈철광(2Fe2O3⋅H2O) 등의 화합물로 구성되는데 이것을 환원시켜 철 소재로 만들게 된다. 고대의 제련노는 노 구조상

온도를 높이 올릴 수 없었고 700~800℃에서 환원이 시작되면 철은 녹지 않고 철재만 반용융

상태로 바닥에 가라앉게 된다. 이렇게 만들어진 철 덩어리는 충분히 환원되지 않아 산화물과

불순물, 이물질이 많고 해면같이 표면에 구멍이 많다. 이것을 단철로에 넣고 불에 달군 후 두드

려 이물질을 제거하면 순수한 철 덩어리를 얻게 되고 단조하여 철기로 만든다. 이런 제련 기술

을 ‘괴련법’ 혹은 ‘저온고체환원법’이라 부르고 이렇게 생산된 철을 ‘괴련철’이라 한다. 이러한

3) 權丙卓, 1969, ｢李朝末期의 淸道郡 솥계 鎔銑手工業에 關한 硏究(上)｣, 産業經濟 제3집, 영남대학교.尹東錫, 1990, ｢韓國近世製鐵史試論 -土鐵製鐵法-｣, 皐雲 李鐘郁 博士 古稀記念論文集, 水原大學校 出版部.

고대 철제유물의 제련기술은 미세조직 내에 존재하는 비금속 개재물의 성분분석을 통해서 추

정이 가능하다.4)

이렇게 생산된 주철은 탄소 함량이 높아 강도가 있으나 가공성이 떨어지고 쉽게 깨지는 단

점이 있다. 따라서 용도에 맞게 사용하기 위해서 탄소 함량을 적절히 조절해줄 필요가 있다. 제

강법은 강을 만드는 방법으로 순철이나 주철에서 탄소 함량을 조절하여 용도에 적절한 탄소량

을 포함하도록 하는 것이다.5)

고대유물에서 볼 수 있는 대표적인 제강법은 침탄과 탈탄이다. 침탄은 순철에 탄소를 집어넣

는 방법이고 탈탄은 주철에서 탄소를 제거하는 것으로 침탄한 소재를 탈탄 시키거나 탈탄한 소

재를 침탄시키면 언제든지 다시 순철과 주철로 바뀌게 된다. 침탄은 순철 소재를 고온 상태에

서 목탄에 넣는 것으로 온도와 탄소가 들어가는 압력 등에 의해 필요한 부위에 탄소가 들어간

다. 주철에서 탄소를 제거하면 탈탄되어 사용하기 좋은 강 소재로 된다. 미세조직에서 흔히 볼

수 있는 탈탄 흔적은 유물 제작 시 성형 과정에서 표면에 탈탄이 일어나는 경우이다. 주철을

탈탄하는 방법에는 주철탈탄법, 초강법, 관강법 등이 있다.

2. 제강기술의 발전과 주철탈탄강

지금까지 한반도에서의 철기문화는 중국 전국시대 말기에 해당하는 기원전 2~3세기경 요동

반도 일대의 연나라 철기문화가 한반도 북부지역으로 유입되기 시작하여 낙랑을 통해 남한지

역에 서한대의 기술이 전해진 것으로 여겨지고 있다.6)

고대 중국의 경우 제강기술은 괴련철과 생철로 크게 구분된다. 중국은 기원전 6세기 춘추 후

기에 고체 침탄 제강기술로 괴련침탄강을 생산하였으며, 기원전 1~2세기의 서한 시대에 이르

러서는 주철탈탄강을 개발하게 되었다.

이후 기원전 1세기 서한 후기에는 생철을 초련하여 강 또는 숙철을 만드는 새로운 기술을

개발하였다. 이것은 생철을 용화 혹은 기본적으로 융화된 상태에 이르게 가열하여 초련한 후

탈탄시켜 강 혹은 숙철을 얻는 방법으로 이러한 강재를 초강이라 부른다.

4) 박장식⋅이영식⋅신경철⋅김재우, 2001, ｢가야 철기유물의 과학적 분석을 통한 가야 철기문화복원에 관한 연구｣, 김해발전연구 제4권 제1호, 인제대학교 김해발전전략연구원.

5) 盧泰天, 2000, 韓國古代 冶金技術史 硏究, 韓國精神文化硏究院 博士學位論文.6) 이남규, 1982, ｢남한 초기철기문화의 일고찰 -특히 철기의 금속학적 분석을 중심으로-｣, 한국고고학보

13.

이건무, 1997, ｢靑銅器에서 鐵器로｣, 鐵의 역사, 국립청주박물관, 89~91쪽.崔鍾澤⋅張恩晶⋅朴長植, 2001, 앞의 책, 9~10쪽.

원래 괴련철을 사용하여 침탄 제강하고 두드려 검을 만들 때는 질량을 높이기 위해서 얇은

강편을 여러 겹 접어 쌓아 반복해서 두들겨야 한다. 1~2세기 동안 중국에서는 더욱 진보된 백

련강 단련 기술을 창조하였다. 백련강은 중국에서 괴련 침탄강의 기초에서 수많은 반복단련을

통하여 강의 내부조직을 미세화시키고, 더 나아가서 개재물을 미세 분산시키거나 축출해 내는

물리적인 정련 방법의 하나로 출발하여 서한 중기이후에 초강 방법으로 얻은 탄소함량이 비교

적 높은 강을 원료로 하여 반복해서 접고 두들겨 만든 것이다.

남북조시기에 이르러서는 관강제강법을 사용하는 독특한 제강기술을 개발하였다. 그것은 생

철과 숙철을 동시에 함께 사용하는 것으로, 생철의 높은 탄소함유량과 숙철에 비해 용융점이

낮아서 먼저 녹는 특징을 이용하여 두 종류의 원료를 함께 배합하여 가열함으로써, 먼저 녹는

생철액을 침탄제로 만들어 엉성한 숙철의 빈틈사이로 흘려보내 숙철의 탄소함량을 높여 강재

로 만드는 방법이다.

고대 중국은 봉건 사회 전기에 독자적으로 특색을 갖춘 제강기술이 기본적으로 이미 성숙하

였고, 봉건 사회가 되면서 이 독특한 제강기술은 중대한 발전을 이루게 된다.7)

한반도 내의 철기생산 개시기는 평안남도의 두 곳에서 발견된 주조틀의 확인으로 기원전 2

세기부터로 추정할 수 있으며 중국과 마찬가지로 초기부터 주조철기 제작을 위한 선철이 생산

되었음을 알 수 있다.8)

이러한 기술체계의 흐름을 이해할 수 있도록 을 다음과 같이 추가하여 재구성하였다.

여기서 주철탈탄강은 주철을 응고시켜 제작한 유물을 고체 상태에서 높은 온도로 장시간 열

처리하여 표면에서 탈탄을 유도해 생산된 강을 말한다. 탈탄은 보통 철의 산화작용과 동시에

일어나며 산화속도가 빠르면 강의 표면에는 스케일이 생기는데 보통 탈탄이 산화보다 빠르게

진행되므로 강의 표면층은 탄소가 제거되어 탈탄된다.

강의 열처리는 종종 표면 산화물의 스케일 형성을 피할 수 없는 산화 분위기에서 행해진다.

이러한 스케일 층에는 여러 상들이 존재할 수 있다. 즉 FeO의 wüstite 나 Fe3O4의 magnetite

또는 Fe2O3의 hematite가 생성된다. 각각의 온도에서 형성되리라 예상되는 산화물 상들은

Fe-O 상태도를 보면 알 수 있다. 탈탄 현상은 강의 열처리에 있어서, 강 표면에 산화스케일을

형성시키는 조건하에서 일어나게 된다. 금속 표면의 탄소는 산화되어 CO 및 CO2 가스를 형성

하고, 이것은 스케일을 통과하여 방출된다. 이러한 현상으로 강 표면에서 탄소의 농도가 감소

하게 되면, 탄소가 확산하게 되어 금속 중심부와 표면 사이의 농도구배를 일으키게 된다.9)

7) 鄭光龍, 2001, ｢微細組織分析을 通하여｣, 三國時代의 鐵器製作技術 硏究, 홍익대학교 박사학위논문.8) 李南珪, 1997, ｢古代 鐵 및 鐵器의 生産技術｣, 鐵의 역사, 국립청주박물관, 93쪽.9) 崔珖鎭, 2003, 鐵器 및 靑銅器 遺物 製作에 관한 考古金屬學的 硏究, 弘益大學校 博士學位論文.

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이러한 주철탈탄강은 주철을 900~950℃ 온도에서 밀폐 가열하여 3~5일간 유지시킨 후 서

서히 냉각시키면 탈탄이 진행되며 고대 주철의 경우 규소함량이 적고 탄소함량은 매우 높은 상

태여서 열처리 조건이 맞으면 만들 수 있다.11)

고대 탈탄법으로는 여러 가지를 상상할 수 있다. 예를 들자면 철광석 분말을 용탕에 넣는 방

10) 楊寬 著, 盧泰天⋅金瑛洙 共譯, 1992, 中國古代冶鐵技術發展史(한국학술진흥재단번역총서 151), 대한교과서주식회사, 384쪽 도표 인용.

鄭光龍, 2001, 앞의 글, 44⋅47쪽 도표 인용.11) 崔鍾澤⋅張恩晶⋅朴長植, 2001, 앞의 책, 325쪽.

식, 조혼회를 살포하고 유봉(버드나무가지)으로 교반하는 방식, 그리고 석회석 분말을 넣는 방

식이 그것이다.12)

3. 조사방법

다음 는 본 연구에서 다루고자 하는 원삼국시대 유적에서 출토된 금속유물 중 분석

조사되어 주철탈탄강이 확인된 연구사례와 가평 대성리 유적Ⅱ의 분석 대상속성표이다.

가평 대성리 유적Ⅱ에서 출토된 유물의 경우 분석대상유물에 대한 육안관찰을 실시하여 시

료채취 위치를 결정하고 cutting 후 mounting 하였다. Mounting은 cold mounting으로 하였으

며 경화된 시편은 정밀연마와 광택연마를 순차적으로 진행하였다. 광택연마를 마무리한 후 부

식액 Nital 3%(Nitric acid+Ethyl alcohol)를 이용하여 Etching하였으며 이를 완료한 시편은

광학금속현미경을 이용하여 배율에 따라 시편의 미세조직을 촬영하였다. 조직분석 후 Micro

Vickers 경도계(Model : HM-112, Mitutoyo 社)로 시편의 경도 값을 측정하였다.

12) 윤동석⋅이남규, 1985, ｢한국 고대철기의 CMA와 EPMA에 의한 연구 -구의동 철부⋅철촉을 중심으로-｣, 한국고고학보 17⋅18.

Ⅲ. 연구사례와 가평 대성리 유적Ⅱ 분석결과

1. 연구사례

1) 가평 대성리 유적Ⅰ13)

가평 대성리 유적은 북한강 서안을 따라 세장한 하안충적지에 위치한 지역으로 청동기시대

주거지⋅원삼국시대 주거지⋅경작유구⋅삼국시대 석실묘⋅수혈 등 각 시대의 유구가 혼재되어 확인되었는데 주로 청동기시대와 원삼국시대에 집중되어 있다.

특히, 철기 생산과 관련된 유물이 다수 출토되었지만 철기생산유구는 확인되지 않았는데, 이

는 취락 내에서 파철 또는 철소재를 이용하여 정련과 단야의 공정을 행하는 공방이 존재 했을

가능성 및 주거지 내에서 필요에 따라서 간단한 철기를 제작한 것으로 파악하였다. 대성리 유적

에서는 고도의 제작기술을 필요로 하는 무기⋅무구⋅농공구류 등을 제작하는 특정 공인이 아닌, 가내에서 사용되는 생활필수품의 생산을 담당한 일반 공인이 존재하였음을 유추할 수 있다.

출토된 금속유물은 철경동촉⋅동포⋅동관 등 청동유물과 철촉⋅철부⋅철겸⋅철도자 등 철제유물로 약 400여점이며, 그 중 철제 12편에 대하여 금속조직학적 조사가 진행되었다. 그리고

분석된 시편 중 14호 주거지와 25호 주거지에서 출토된 주조철부 편에서 주철탈탄강과 관련된

미세조직이 확인되었다.

(1) 주조철부 인부편(14호 주거지)

주조철부 인부편의 외형은 과 같

고 화살표로 표시된 부분에 대하여 분석을

진행하였다. 쌍합범으로 주조된 철부의 인부

끝에서 파손된 편으로 인부는 양 날에서 양

끝을 향해 큰 호를 그리는 것처럼 부채꼴 형

식을 하고 양 끝은 짧게 돌출한다. 주조철부

는 파손 후 인부를 끌 등의 공구로 전용하여

사용했던 흔적이 뚜렷하게 남아있다.

를 보면 중앙의 오른쪽에 기울어

진 선상균열이 나타나고, 부분적으로 부식이 진행되었다. 선상균열을 경계로 하여 상측은 fer-

13) 京畿文化財硏究員, 2009, 加平大成里遺蹟 -京春線 複線電鐵 事業區間(第4工區)內 發掘調査 報告書-.

rite 단상영역에서 결정립계가 조대화되고 하측은 미세 ferrite 결정으로 망목(網目)교점에 소

량의 pearlite를 석출해 탄소량의 차이가 확인되며 이 양자의 조직 현상이 얼룩처럼 나타나고

있다.

주조 조직의 cementite나 ledeburite는 완전히 열처리에 의하여 탈탄된 조직으로 변화하고

있으며 일부에서 관찰되는 ferrite와 pearlite의 기지에 괴상흑연의 석출은 탈탄 작업에 의한 것

이다. 분석한 유물은 단단해서 부서지기 쉬운 주조철부로 연화 저온가열(annealing)탈탄을 시행

했던 가단주철14)제품으로 보인다. 즉, 주조철기의 경도를 높이지만 쉽게 깨지는 원인이 되는

백색판상의 cementite(Fe3C)가 저온가열탈탄(850℃ 이상의 온도에서 2~3일간 지속)된 것으로

탈탄과 흑연화를 유도하고 재질 개선을 도모해 유연화된 제품으로 판단된다. 그리고

14) 가단주철(可鍛鑄鐵)은 탄소함유량이 많은 주철을 가공과 단조 할 수 있도록 열처리를 통하여 인성을 부

여하여 만든 것을 말하며, 楊寬과 韓汝扮이 중국 춘추 전국초기에 가단주철을 발명하여 농구

를 만들어 사용하였다고 한다. 이러한 처리방법은 주철을 1주일 정도 고온으로 유지시켜서 주

철 속에서 cementite를 흑연화 시킨 것을 말한다.(鄭光龍, 2001, 앞의 글)

의 경도측정 결과 미세 ferrite와 pearlite로 변화된 조직의 경도는 236Hv이며 에 나

타난 ferrite 단상의 경도치는 172Hv로 조직의 상태에 따라 차이가 나는 것을 알 수 있다.

(2) 주조철부편(25호 주거지)

전체형태가 부정의 오각형을 띠는 주조철부의 기부편으로 외형은 와 같다. 기부측

을 제외하면 대부분 결손되었다. 기부의 가장자리에는 모서리가 일부 잔존하며 둔각을 이루면

서 굴곡된다. 기부단은 완만하게 경사를 이루는 듯 한 면을 가지는데 이 부근에서 이조돌대가

돌출되어 있다. 주조철부편의 미세조직은 과 같으며 전면에 pearlite가 균일하게 분포

하고 저온지속가열 탈탄처리에서 생겨난 괴상흑연(綿花狀)이 산재한다. 백주철의 cementite

(Fe3C)를 900~950℃ 온도에서 밀폐가열하여 2~3일간 가열을 지속하면 Fe와 흑연이 분해되

고 흑연의 일부는 CO나 CO2 가스로 빠져나가 탈탄공을 남긴다. 이 탈탄공은 흑심가단주철제

품을 증명하는 중요한 조직이다. 은 탈탄공의 일부를 확대한 사진으로 전면 pearlite

기지에 상부에서는 소량의 망상 cementite가 보이는데 과공석의 조직으로 판단된다. 경도측

정은 과 같이 전면 pearlite 조직에 실시하였고 338Hv로 측정되었다. 공석강

(0.77%C)의 일반적인 경도치가 250Hv 전⋅후인 것을 감안한다면 분석된 편은 과공석강으로 볼 수 있다.

2) 제주 용담동 유적15)

제주 용담동 유적은 1984년 12월 발굴조사가 이루어졌는데 제주도에서 긴급 구제발굴로는

처음이었다. 남쪽묘역의 무덤은 3기가 확인되었는데, 적석묘역으로 서로 연결된 것으로 보아

피장자간의 유대관계가 강한 것으로 짐작된다. 출토유물은 무문토기편과 마제 대팻날 석기 1

점이 있다. 북쪽묘역의 무덤은 장방형의 공간을 돌로 둘러싸서 만든 일종의 석곽묘 1기와 적갈

색토기 항아리를 이용한 독무덤 6기로 모두 합하여 7기가 있다. 출토된 유물은 토기편과 철제

유물⋅유리구슬⋅대롱옥 등 50여점 그리고 2점의 마제석기편이 있다. 출토된 철기는 비슷한 수준의 일본 및 남한지역 유적 등을 비교해 볼 때 기원후 1~3세기의

원삼국시대로 기본적으로 중국 후한시대에 속하는 것으로 이해된다. 이 사실은 유적에서 출토

된 유리의 성분분석 자료가 후한대의 것과 일치한다는 사실에서도 뒷받침 된다. 이처럼 철기와

유리제품이 중국 후한대 및 남한지방 출토품과 통하는 사실은, 삼국지 위지동이전 한조에 마한

서해 한가운데 큰 섬에 주호(당시 제주도의 별칭)가 있어 배를 타고 중한과 교역을 한다는 기

록을 고고학적으로 입증해 주는 것으로 이해된다.

(1) 주조철부(북쪽묘역 석곽묘)

석곽묘 내에서 출토된 것으로 주조로 제작된 철부이다. 공부의 횡단면을 볼 때 양 측면에 주

조접합선이 돌출되어 긴 육각형을 이루고 있고, 끝부분에 이조돌대가 형성되어 있다. 공부는

와 같이 일부가 결손된 상태이다. 날은 공부 보다 폭이 넓으며, 부채꼴 형식을 이룬

다. 시료 채취는 공부 끝의 화살표 부위이며 은 채취한 시료의 전체적인 미세조직이

다. 주조된 유물의 미세조직은 보통 탄소함량 4.3%의 주철 조직으로 냉각속도에 따라 백주철,

회주철로 나타나지만 이 시료는 저탄소강에서 관찰되는 ferrite 조직이 전체적으로 분포하고

있다. 이러한 조직은 탈탄이 진행되었을 때 나타나는데 이는 주철의 취성을 보완하고 인성을

부여하기 위해 실시한 것으로, 강의 조직을 얻기 위해서는 900℃이상의 온도에서 장시간 열처

리가 필요하므로 철을 다루는 기술수준이 매우 높았다는 것을 짐작할 수 있다. 에

나타난 검게 보이는 부분은 용해된 주철 내에 존재하는 기포로 부식된 magnetite가 기포 내

15) 강창구, 2004, 제주 용담동 출토 철기유물에 대한 금속학적 연구, 용인대학교 석사학위논문.

벽에 생성 되어 있다. 는 탈탄 후 생성된 ferrite 조직과 결정립계에 생성된 극히 적

은 양의 pearlite를 확대하여 촬영한 것이다.

2. 가평 대성리 유적Ⅱ 분석결과

1) 가평 대성리 유적Ⅱ16)

가평 대성리 유적Ⅱ는 1998년 한림대학교 박물관에서 실시한 지표조사부터 2006년 완료된

발굴조사(경기문화재연구원, 2009)까지 일련의 고고학 조사를 통하여 선사~역사시대에 이르

는 각종 유구와 유물이 확인된 바 있다. 발굴조사 대상 범위는 편의상 임시역사를 기준으로 A

⋅B지점으로 구분하였으며, A지점에서는 수혈주거지⋅구상유구⋅석실묘를 비롯한 원삼국시

16) 겨레문화유산연구원, 2011, 가평 대성리유적Ⅱ -경춘선 복선전철 사업구간 제4공구 내 시⋅발굴조사 보고서-.

대~삼국시대에 이르는 14기의 유구가 조사되었고 B지점에서는 수혈주거지⋅기타유구 등 90여기의 유구가 조사되었다.

출토유물의 대부분은 주거지에서 수습되었으며, 수혈 내부와 지표에서도 소량의 유물이

확인되었다. 일부 주거지(4호, 9호)에서는 철기제작과 관련이 있는 것으로 보이는 소형 노

지가 확인됨에 따라 주거지 내에서 간단한 단야작업 등이 이루어졌던 것으로 추정된다.

대성리 유적에서 확인된 유구의 내부에서는 철부⋅삽날⋅소도⋅환두추⋅철촉 등 90여점의 다양한 철기가 출토되었으며, 그 중 철제 7점에 대하여 금속조직학적 조사가 진행되었다. 그리

고 분석된 유물 중 5호 주거지와 10호 주거지에서 출토된 주조철부에서 주철탈탄강과 관련된

미세조직이 확인되었다.

(1) 주조철부(5호 주거지)

분석한 유물의 외형은 과 같다. 공부가 일부 결손 되고 공부의 양쪽이 눌려 찌그

러져 맞닿아 있으며, 양 측면에 주조접합선이 돌출되어 있다. 인부의 양 끝에는 견부가 있으며

시편 채취는 화살표와 같이 공부 주변에서 진행하였다. 는 전체적인 미세조직으로

상부는 표면방향이고 하부는 내부방향으로 내부의 주조 기포에는 부식된 magnetite가 생성된

것을 알 수 있으며, 미세조직에서는 주조품에서 주로 나타나는 백주철이나 회주철이 아닌 저탄

소강의 ferrite 조직이 보인다. 미세조직의 상부는 탈탄이 이루어진 순철 조직 ferrite가 넓게

분포하고 있으며, 하부에서는 와 같이 ferrite 결정립 사이로 검은 pearlite가 확인되

는데 이것은 백주철 조직에서 cementite와 ledeburite가 장시간 탈탄되는 과정에서 충분한 탈

탄시간이 주어지지 않아 생긴 현상으로 판단된다. 은 의 하부를 확대한

사진으로 ferrite 기지와 pearlite 사이에 실선으로 얼룩과 비슷한 현상이 보이는데, 이것은 백

주철 조직에서 cementite와 ledeburite가 탈탄된 뒤 pearlite 내부의 Fe가 탈탄되며 ferrite로

확산 혼입되어 생긴 선으로 추정된다. 조직의 상부와 하부 ferrite의 경도는 각각

170.3Hv와 155.8Hv이며 하부 pearlite의 경도는 209.3Hv와 247.2Hv로 ferrite의 경도가 높

게 측정되는 것은 ferrite 내부에 탈탄이 덜 된 구상화 pearlite가 잔류하여 경도가 다소 높은

것으로 판단된다.

(2) 주조철부(10호 주거지)

철부는 주조품으로 과 같이 공

부의 외면에 이조돌대가 있다. 양 측면에 주

조접합선이 돌출되어 있고 인부에는 견부가

있다. 부식으로 인하여 표면이 박락되고 금

속심이 남아있는 화살표 부분에서 시편을 채

취하였다.

전체적인 미세조직은 과 같으며

좌측은 인부의 표면방향이고 우측은 내부방

향이다. 미세조직 내부의 크고 작은 기포들

은 주조 시 발생한 기포이며, 기포내벽에 보이는 검은색의 불규칙한 타원형은 용해된 주철 내

의 기포에 생성된 magnetite이거나 조직 내부에 잔류한 슬래그가 부식되어 생성된 것으로 보

인다. 철제 유물이 주조된 경우 미세조직이 보통 탄소함량 4.3%의 주철 조직으로 냉각속도에

따라 백주철 또는 회주철로 나타나지만, 시편은 저탄소강에서 관찰되는 ferrite 조직이 생성되

어 있다. 이러한 내부 기포현상과 외부의 주조 접합선 및 조직으로 보아 철부는 주조한 뒤

900~950℃ 온도에서 장시간 밀폐 가열하는 과정에서 주철 내에 존재하던 탄소가 산소와 반응

하여 CO로 빠져나가는 탈탄이 진행되었을 것으로 판단된다. 미세조직에서 우측의 ferrite는 순

철에 가까운 조직으로 보이며, 의 좌측 확대 조직에서 보이는 비교적 조밀한 ferrite

는 탈탄 후 인부가 단조 가공되어 조직이 조밀해진 것으로 추정된다. 은 시편 좌측

인부를 확대한 것으로 침상으로 석출되는 widmanstätten 조직이 나타난다. 이러한 조직은

1,000℃ 이상의 고온으로 가열된 후 서냉할 경우 결정립이 성장하여 나타나는 과열조직이다.

철부 전체 미세조직의 경도측정 결과를 보면 우측 ferrite는 178.9Hv, 좌측 ferrite는 210.3Hv

로 ferrite의 경도가 높은 것은 구상화 pearlite에 의한 것으로 보인다. 은 주조 시

혼입된 비금속개재물로 내부에 수지상의 입자들이 남아있다.

Ⅳ. 맺음말

지금까지 원삼국시대 유적지에서 출토된 주철탈탄강 소재의 유물에 대한 금속학적 양상을

살펴보았다. 원삼국시대의 대표적 유적인 가평 대성리 유적Ⅰ과 1984년에 발굴조사된 제주 용

담동의 연구사례를 살펴보고 가평 대성리 유적Ⅱ에서 출토된 철제유물의 금속학적 조직분석을

중심으로 진행하였다.

주철탈탄강은 중국 서한시대부터 나타나는 주철제작기술로 한반도에는 A.D. 2~3세기에 걸

쳐 유입된 것으로 알려져 있으나 지금까지 금속학적으로 분석된 보고나 조사된 연구가 드물다.

주철탈탄법은 주철 특유의 취성을 보완하기 위하여 높은 온도로 장시간 열처리하여 표면에 탈

탄을 유도하는 철기제작기법으로써 한반도 초기철기문화를 이해하는데 중요한 교두보적인 역

할을 한다고 할 수 있다.

가평 대성리 유적Ⅰ과 제주 용담동 유적에서 보이는 주조철부는 일반적인 주철조직이 아닌

ferrite 바탕에 미량의 pearlite가 혼재된 저탄소강 조직의 주철탈탄강으로 밝혀졌다. 이는 비

록 국부적인 분석으로 유물의 전체가 탈탄 처리되었다고 단정하기는 어려우나 유물의 제작과

정에 있어서 탈탄 작업이 진행되었다고 언급하고 있다.

가평 대성리 유적Ⅱ의 10호 주거지에서 출토된 주조철부의 인부 미세조직에서는 주철의 취성

을 보완하고 인성을 부여하기 위한 열처리작업이 진행된 것으로 보이며, 이러한 조직은 1,100℃

이상의 고온에서 단조를 완료한 후 서냉할 경우 결정립이 성장하여 나타나는 과열조직으로 판단

된다. 일반적으로 성형을 위한 가공과 강도를 증가시키기 위한 가공의 차이는 가공온도 조절에

영향을 많이 받는다. 성형단계에서는 온도가 높아 내부의 결정립이 조대하게 성장하거나 탄소가

일부 존재한다면 과열조직인 widmanstätten이 미세하게 분포하며 탄소를 함유하더라도 ferrite

와 pearlite가 고르고 미세하게 분포한다. 그러나 이 철부의 조직은 입계에 탄소가 거의 없으며

조대한 ferrite 결정립이 분포하는 것으로 보아 탈탄 시 비교적 온도가 높았을 것으로 보인다. 5

호 주거지 출토 철부의 공부 시편에서도 탈탄에 의한 순철에 가까운 ferrite 결정립이 생성되어

있어 임의의 힘이 가해졌을 때 공부가 파손되지 않고 구부러진 것으로 판단된다.

삼국시대에는 주철탈탄강을 소재로 제작된 철기가 다수 보고17)된 바 있으나 이번 연구에서

17) 삼국시대 유적으로 출토된 철기가 주철탈탄강 소재로 제작된 예는 서울대학교 박물관 소장 고구려 철

촉 1점과 백제 월평산성 출토 철부등이 있다.

崔鍾澤 ․ 張恩晶 ․ 朴長植, 2001, 앞의 책.鄭光龍, 2002, ｢三國時代 鐵器 製作技術 硏究｣, Proceedings, 中國文物硏究所 Conference 2002 on conservation and preservation of cultural heritage.

는 그보다 앞선 시대에 주철탈탄법이 적용된 주조철기를 분석하고 조사했다는 것에 큰 의미가

있다고 하겠다. 또한 가평 대성리 유적의 경우 일반적인 한반도 철기문화 유입과 지역적인 상

관관계가 성립된다고 이해되나, 제주 용담동의 경우 철광산이 존재하지 않는 제주도에서 출토

되었고 유물의 성격이 중국 후한대18)와 통하는 것으로 보아 남한지역으로의 중국철기문화 유

입 경로가 좀 더 다양하게 해석되어야 한다는 것에 의미를 더할 수 있겠다.

1999년에 발굴조사되어 보고된 파주 주월리 유적19)에서도 유물의 제조연대가 2~4세기인

쇠도끼가 일부 탈탄이 이루어 졌다고 서술하고 있으나 구체적인 언급이 미흡하여 수록하지 못

한 점을 아쉽게 생각한다.

주철탈탄강은 이른 시기에 비해 상당히 높은 철기제작기술을 엿볼 수 있는 소재이고 한반도

철기문화의 중요한 표본대상으로써 추후에 이와 관련하여 지속적인 분석자료의 수집과 해당유

물의 금속조직학적 조사가 진행되어야 할 것이다.

접수일 2012.1.9 심사일 2012.2.2 게재확정일 2012.2.27

18) 강창구, 2004, 앞의 글, 용인대학교 석사학위논문.

19) 최주⋅김수철, 1999, ｢파주 주월리 출토 쇠도끼 및 꺽쇠에 대한 금속학적 연구｣, 坡州 舟月里 遺蹟, 京畿道博物館 遺蹟調査報告 第1冊.

‖ 참고문헌 ‖

강창구, 2004, 제주 용담동 출토 철기유물에 대한 금속학적 연구, 용인대학교 석사학위논문.고형순, 2002, 고대 철기유물의 침탄과 열처리에 관한 연구, 강릉대학교 석사학위논문.權丙卓, 1969, ｢李朝末期의 淸道郡 솥계 鎔銑手工業에 關한 硏究(上)｣, 産業經濟 제3집, 영

남대학교.

김수기, 2005, ｢익산 원수리 ․ 유성유적 금속유물의 금속조직학적 고찰｣, 제5호 연구논문집, (재)호남문화재연구원.

김수기⋅박장식, 2003, ｢함평 중랑유적 출토 철기유물의 금속학적 분석｣, 함평중랑유적Ⅱ -분묘-, 목포대학교박물관.

김정근 외2인 공역, 1999, 금속현미경조직학, 도서출판 골드.盧泰天, 1989, 韓半島 初期鐵器時代 鑄造鐵斧類에 관한 一考察, 韓國精神文化硏究員 碩士學

位論文.

박장식, 2000, ｢철기유물의 미세조직에 나타난 고신라 철기기술체계에 관한 연구 -황남대총 출토 철봉의 금속조직학적 분석결과를 중심으로-｣, 경주문화연구 3, 경주대학교 경주문화연구소.

박장식⋅이영식⋅신경철⋅김재우, 2001, ｢가야 철기유물의 과학적 분석을 통한 가야 철기문화복원에 관한 연구｣, 김해발전연구 제4권 제1호, 인제대학교 김해발전전략연구원.

송계현, 1997, ｢三國의 鐵器文化｣, 鐵의 역사, 국립청주박물관.양석우⋅김수기, 2011, ｢가평 대성리유적 출토 철기유물에 대한 금속학적 연구｣, 가평 대성리

유적Ⅱ -경춘선 복선전철 사업구간 제4공구 내 시⋅발굴조사 보고서- 학술조사보고 제4책, 겨레문화유산연구원.

兪在恩, 2002, ｢京畿地域 山城 出土 遺物을 중심으로｣, 古代 鐵器의 微細組織 分析과 製作技術 硏究, 단국대학교 박사학위논문.

尹東錫, 1984, 韓國初期 鐵器遺物의 金屬學的硏究, 高麗大學校出版部.尹東錫, 1990, ｢韓國近世製鐵史試論 -土鐵製鐵法-｣, 皐雲 李鐘郁 博士 古稀記念論文集, 水

原大學校 出版部.

尹東錫⋅申璟煥, 1982, ｢韓國初期鐵器時代에 土壙墓에서 出土된 鐵器遺物의 金屬學的 考察｣, 한국고고학보 13, 한국고고학회.

윤동석⋅이남규, 1985, ｢한국 고대철기의 CMA와 EPMA에 의한 연구 -구의동 철부⋅철촉을

중심으로-｣, 한국고고학보 17⋅18, 한국고고학회.이규경(최주 역), 2008, 오주서종박물고변, 도서출판 학연문화사. 이남규, 1982, ｢남한 초기철기문화의 일고찰 -특히 철기의 금속학적 분석을 중심으로-｣, 한

국고고학보 13, 한국고고학회.이승평, 2003, 그림으로 설명하는 금속재료, 도서출판 청호.이재성, 2003, 영산강유역 출토 철기유물에 대한 금속학적 분석, 용인대학교 석사학위논문. 鄭光龍, 2001, ｢微細組織分析을 通하여｣, 三國時代의 鐵器製作技術 硏究, 홍익대학교 박사학

위논문.

鄭光龍, 2002, ｢三國時代 鐵器遺物의 製作技術 硏究｣, 문화재 제35호, 국립문화재연구소.崔珖鎭, 2003, 鐵器 및 靑銅器 遺物 製作에 관한 考古金屬學的 硏究, 弘益大學校 博士學位

論文.

최영민, 2009, 韓半島 中部地域 原三國時代 鐵器文化, 한신대학교 석사학위논문.최 주, 2000, ｢한국야금사(5)｣, 재료마당 vol.13, 대한금속 ․ 재료학회. 崔鍾澤⋅張恩晶⋅朴長植, 2001, 三國時代 鐵器硏究, 서울大學校博物館學術叢書 10, 서울대

학교박물관.

大澤正己(정인성 역), 2009, ｢가평 대성리유적 출토 철 관련유물의 금속학적 조사｣, 加平 大成里遺蹟 -京春線 複線電鐵 事業區間(第4工區)內 發掘調査 報告書-, 京畿文化財硏究阮.

Scott, David A, 2007, Metallography and Microstructure of Ancient and Historic Metals, Oxford Univ Pr.

‖ Abstract ‖

A study on the cast iron artifacts of Proto-Three kingdoms era

- With focus on metallurgical analysis of decarburization cast -

Yang Seok Woo⋅Kim Hye Sun (Gyeore Institute of Cultural Heritage)

Proto-Three kingdoms era was formed to ancient countries affected by Iron age culture

from the first century BC, until the third century AD.

There was a turf war going frequently between couturiers in this era due to, develop-

ment of a mighty armament and harness was a fairly typical case to verify their national

power. Also, Iron Age Culture with commodities was affected to degree of social and

culture. Therefore, Iron production is vital issue to understand social status and social

policy in this period.

However, a study of iron manufacture has been focused on the characteristics of metal

artifacts and society. In addition, metallography of Iron artifacts has been analysed yet.

Analysis of metallography is studied that should be combined with study of iron culture

caused reflected the process of stabilization and consolidation of the metal object.

This study look at Gapyeong Daeseong-ri Ⅱ site which analysed Iron artifacts and the

research look into process of objects, excavated from those sites, and decarburization

cast. Also, I tried to compare with it through studies of the Gapyeong Daeseong-ri Ⅰ and

Jeju Yong dam-Dong sites which decarburization cast was investigated while being

Proto-Three kingdoms era site.

The decarburization is cast iron in fusion pour into a mold and heat treat for a while.

The cast iron is altered to steal by decarburization action. The method of decarburization

cast was appeared early Iron Age artifacts and has been analysed yet.

This study has significance to analyse metal artifacts, made by decarburization cast.

However, there is still a paucity of study with decarburization cast. Therefore, it should

be keep research and analysis with object’s metallography and manufacture method.

Key words : Proto-Three kingdoms era, Decarburization cast, Early iron age culture, Metallurgical

analysis, Smelt⋅Steelmaking, Cast-iron axe.

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