수원 입북동 출토 철제환두도의 제철과 제작기술 연구

Abstract

본 연구는 수원 입북동 출토 철제환두도의 비금속개재물을 SEM-EDS로 분석하여 제철조업 온도를 추정하고 산화물을 <TEX>$SiO_2$</TEX>와 비교하여 조재제의 인위적 장입 여부를 판단하였으며 금속학적인 조직조사를 통하여 철제 환두도의 제작 시 열처리 기술을 연구하였다. 철제환두도의 시편들에서 wustite가 대부분 관찰되는 것으로 보아 고체저온환원법으로 제련한 철 소재를 가열-단조-성형 가공하여 제작된 것으로 판단된다. 또한 부분적으로 <TEX>$P_2O_5$</TEX>가 있는 것으로 보아 배소되지 않은 자연광석으로 직접 제련하였던 것으로 추정된다. <TEX>$CaO/SiO_2$</TEX>와 <TEX>$TiO_2/SiO_2$</TEX> 등의 비로 보아 제철 원료는 철광석으로 판단되며, 석회질의 조재제도 인위적으로 장입하지는 않은 것으로 판단된다. 선단 쪽 인부의 조직은 순철인데 관부 쪽 인부는 탄소량도 높고 martensite 조직과 pearlite colony가 생성되어 있는 것으로 보아 침탄 후 담금질을 하였으며, 배부 및 병부와 환두부는 의도하지 않은 침탄이 된 것으로 판단된다. 이러한 철제환두도 시편들의 조직 양상들을 종합해본 결과 인위적인 부분적인 열처리 기법을 적용하여 제작한 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 한 유물에서나타나는 비금속개재물의 성분분석을 통해 얻은 산화물 데이터를 <TEX>$SiO_2$</TEX>로 나눈 비로 비교하는 해석하는 방법을 활용하여 좀 더 과학적인 근거를 제시하려고 노력하였다. 이러한 방법으로 기존의 분석 연구된 결과들에 의한 주장들을 재해석함으로 해서 다른 결과들을 얻을 수 있을 거라 사료된다. This study analyzed nonmetallic inclusions in iron swords with a ring pommel excavated in the Ipbuk-dong, Suwon. Scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy(SEM-EDS) was used to estimate the iron-making temperature, and we compared the oxide with <TEX>$SiO_2$</TEX> to investigate the heat-treatment technology in the production of iron swords with a ring pommel by investigating the artificial insertion of a slag former and the metallurgical structure. From the wustite observed in most of the specimens, it is judged that these swords were produced by heating and forging iron smelted at a low temperature using the solid reduction method. In addition, judging from the partial presence of <TEX>$P_2O_5$</TEX>, it is assumed that they were smelted directly with natural ore, not calcined. From the ratios of <TEX>$CaO/SiO_2$</TEX> and <TEX>$TiO_2/SiO_2$</TEX>, it is judged that the raw material for iron-making was iron ore and that a calcareous slag former was not artificially inserted. The structure of the blade part on the front end was pure iron. From the high carbon content of the blade part on the ring pommel and the formation of a martensitic structure and pearlite colony, it is judged that they were tempered after carburizing and that the back, handle part, and ring pommel were unintentionally carburized. Judging from the structure of these specimens, it was noted that they were produced by applying artificial partial heat-treatment technology. This study attempted to present a more scientific analysis by using the method of interpretation through component analysis of nonmetallic inclusions appearing in one relic by the ratio of the oxide divided by <TEX>$SiO_2$</TEX>. It is judged that reinterpreting the arguments by the results of the existing analysis and research in this way can obtain different interpretations.