우리나라 고대 아말감 도금법 연구 -

석 사 학 위 논 문

우리나라 고대 아말감 도금법 연구

- 고 대 금 동 제 유 물 을 중 심 으 로 -

국민대학교 대학원

공예미술학과 금속공예전공 한 만 성

2000

우리나라 고대 아말감 도금법 연구

- 고 대 금 동 제 유 물 을 중 심 으 로 -

지도교수 전 용 일

이 논문을 석사학위 청구논문으로 제출함

2000년 12월 일

국민대학교 대학원

공예미술학과 금속공예전공 한 만 성

2000

한만성의

석사학위 청구논문을 인준함

2000년 12월 일

심 사 위 원 장 : 인

심 사 위 원 : 인

심 사 위 원 : 인

국민대학교 대학원

논문개요

본 연구에서는 우리나라 고대 주요 금속공예기법 중 하나인 아말감 도금법 에 관한 자료를 정리・수집하고, 이를 바탕으로 Cu, Au, Au-Cu 합금 아말감을 제조하여 도금실험을 실시한 후 기존에 연구된 우리나라 고대 아말감 도금법에 관한 보존 과학적 연구자료들과 연구자의 실험결과를 비교・검토하였다. 아말감 도금법에 관한 이론적인 자료는 국내외의 다양한 서적을 참고하였으며 또한 전 승 장인의 시연과 증언을 토대로 하여 최대한 자세히 기록하였다. 실험에서 Au- Cu의 합금비율은 기존에 실시되었던 우리나라의 고대 금동유물을 대상으로 연구했던 보고서 중 화학성분 분석 결과표들을 참조하여 Au70%～Au100%의 범위 내에서 합금비율을 여러 종류로 설정하였다. 비율대로 각 합금을 제조한 후 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope : SEM, HITACHI S-3500N, JAPAN)과 에너지분산형분석기(Energy Dispersive Spectrometer : EDS, KEVEX SUPERDRY Detector, USA)를 이용하여 합금비율의 정확성을 확인하 고 실험에 사용하였다.

도금실험은 1차와 2차 실험으로 나누어서 진행하였는데 1차 실험에서는 Au100, Cu100과 Au:Cu=90:10, Au:Cu=80:20, Au:Cu=70:30의 합금을 제조하여 아말감제조 가능성 여부와 각 도금의 특성을 파악하고자 하였고, 2차 실험에서 는 Au:Cu 합금에서 순금처럼 소지금속과의 밀착력과 두께의 균일성이 뛰어난 도금층을 형성할 수 있는 구리의 함량비율은 어느 정도인가를 알기 위하여 실 험을 진행하였다. 그리고 최종적으로 1, 2차 실험에서 비교적 안정한 도금층을 형성했던 Au100, Au:Cu=98:2, 95:5합금은 주사전자현미경/에너지분산형분석기 (SEM/ EDS)로 성분분석을 실시하였고, Au100(아말감 1적용 시편과 2회 적용시 편, 질산수은을 처리하지 않고 도금한 시편 등 모두 3편)과 Au:Cu=98:2, 95:5합 금 등 총 5편은 금속현미경으로 도금단면조사를 실시하였다.

그 결과를 요약해보면 아래와 같다.

첫째, Cu100은 아말감 제조과정에서 수은과 전혀 반응하지 않았으며 가온 처리할 경우 구리가 열에 의해 산화되기 때문에 사실상 아말감 제조와 도금층 형성은 불가능하였다.

둘째, Au100은 상온(常溫)에서도 수은과 쉽게 결합하기 때문에 아말감 제 조가 매우 쉽다. 실체현미경(Leica WILD M10; SWISS MADE)으로 도금층 표 면을 관찰(x5.04; 큰 것은 육안으로도 관찰됨)하면 회색의 얼룩반점이 관찰되는 데 이것은 소지금속에 아말감을 적용하고 가열하여 수은을 날려보내는 과정에 서 수은이 완전히 승화되지 않기 때문인 것으로 판단되며 특히 아말감을 1회 적용했을 때 많이 관찰되었다¹⁾.

한편 도금과정에서 시편에 질산수은으로 수은하지도금을 하지 않고 매실즙 (pH4.5)²⁾을 바르고 아말감을 적용하였으나 아말감 접착이 쉽지 않았다³⁾. 따라 서 추후 매실산(梅實酸; 발효상태)을 이용한 재현실험이 요구된다.

또한 Au100 도금층 단면을 금속현미경(OLYMPUS PMG3)으로 관찰한 결 과 Au100 아말감을 1회만 도금했을 때는 도금층 두께가 1.7～5.5㎛로 매우 얇 고 밀착력이 좋았으나 불균일하였으며, 2회 도금했을 때는 7.3㎛정도로 밀착력 과 두께의 균일성이 뛰어났다. 그리고 질산수은((HgNO³)²)을 사용하지 않고 1 회만 도금⁴⁾했을 때는 도금층 두께가 14.2～35.7㎛로 조사되었는데 도금단면의 관찰결과 도금층이 두껍게 형성되고 균일성과 밀착도가 불량하였다.

결국 금 아말감 도금층의 두께와 밀착력, 균일성은 금의 사용형태⁵⁾, 도금횟 수, 질산수은(Hg(NO³)²)의 적용여부, 광쇠질 연마 정도와 관련이 있음을 확인 할 수 있었다.

셋째, Au-Cu합금 아말감 도금 가능성 여부는 연구자의 실험결과 98:2 내외 의 합금부터 순금처럼 안정된 도금층을 형성하였다. 따라서 기존 연구자들이 주 장하는 바대로 고대의 아말감 도금과정에서 Au-Cu를 합금하여 도금했다면 구

1) 육안이나 실체현미경으로 고대 금동유물에서는 수은의 흔적인 회색 얼룩반점을 찾아보기 힘들다. 아마도 이런 얼룩반점이 유물에서 관찰되지 않는 이유는 최근 한 연구서(鄭永東,『皇南大 出土 金銅製 遺物의 金屬工藝技術 硏究』,「皇南大 의 諸照明」, 국립경주문화재연구소 2000. 11, pp.87～103)에서 주장하는 바와 같이 도금층에 잔류하고 있는 수은이 오랜 기간을 거치면서 승화되기 때문인 것으로 판단된다.

2) 이온측정기(ORION ; m odel 920A )로 측정함

3) 매실산의 산도(酸度)가 질산(窒酸)처럼 충분히 수은을 녹일 수 있어야 가능하다 고 판단된다. 그러나 실험에서 수은은 매실즙(pH 4.5)에 녹지 않았다.

4) 사실상 아말감 접착이 매우 어렵다.

5) 연구자는 도금실험 과정에서 금 입자가 작을수록 아말감 제조시간이 짧고, 얇고 양호한 도금 층을 형성한다는 사실을 알았다.

리의 함량비율이 2%내외에서 이루어졌을 것이다. 그러나 실험결과 구리의 비율 이 증가함에 따라 도금층의 상태도 점점 더 불량해짐을 알 수 있었다. 그러므로 우리나라 고대 아말감 도금에 사용했던 금의 순도는 매우 높을 것으로 추정되 며 도금층을 불량하게 하는 구리를 인위적으로 합금하지 않았을 것으로 본다.

넷째, 연구자의 실험시편 성분분석결과 금과 수은 외에 다른 원소들은 발견 되지 않았으며 금과 수은의 비율은 평균 80:20을 보였다. 이 결과를 고대 금동 유물 해석에 적용하여 보면 금이나 수은의 비율이 낮고 Pb, Zn, Sn 등의 원소 함량비율이 높을수록 바탕금속으로부터 부식물의 전이・개입 또는 외부인자에 의한 오염도가 높음을 뜻한다. 따라서 금동유물의 도금층이 위의 상태에 속한다 면 추후 밀착력 약화나 박락으로 인해 잠재적 파손 가능성이 정상적인 비율(약 80:20)의 유물보다 높다고 판단해야 할 것이다.

목 차

논문개요

Ⅰ.서론・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

1

Ⅱ.도금・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

2 1. 도금의 정의

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2 2. 우리나라 고대 도금법의 종류

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3

Ⅲ. 아말감 도금법에 관한 국내의 연구성과・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

4 1. 고대 금동유물에 관한 연구

・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

4 2. 현재의 아말감 도금법

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14

Ⅳ. 도금법 실험연구・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

20 1. 실험목적

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20 2. 실험조건

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21 3. 도금실험

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23 4. 관찰과 분석

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38

Ⅴ. 비교와 고찰・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

40 1. 도금실험 결과

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40 2. 기존 국내 연구와 비교

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42

Ⅵ. 결론・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・

43

참고문헌

Ab str act

Ⅰ. 서론

아말감 도금법이란 수은을 이용한 도금법으로서 수은도금법, 수은 아말감 도금법(mercury amalgam gilding), 불도금(fire gilding) 등 다양한 명칭으로 불 리워진다. 이 도금법은 전기도금이 발명된 19세기 중엽까지 동서양을 막론하고 은, 구리, 구리합금제 금속도금에 적용되어 왔다. 수은의 특성 가운데 하나는 여 러 가지 비철금속들과 쉽게 결합하여 혼합물을 만드는 것인데 이것을 아말감 (amalgam)이라 부른다. 다양한 금속들이 아말감으로 만들어 질 수 있는데 수은 과 가장 쉽게 결합하는 금속들로 Sb, Bi, Ca, Cd, Au, Pb, Mg, Ka, Ag, Na, Sn 등이 있으며, 결합은 가능하나 결합이 어려운 금속으로는 Cu, Al이 있고, 또한 결합이 불가능한 금속으로는 비교적 고융점의 금속들로 Fe, Ti, Ni, 백금족 등 의 원소들이 있다⁶⁾. amalgam의 어원은 아랍어인“al-malgham”으로 이는“모 임, 집합”이라는 의미를 담고 있다. 서양의 경우 연금술사들이 아랍으로부터 받아들여 널리 전파한 것으로 알려져 있으며, 우리나라에는 B.C 1세기경 서역 과 중국을 통하여 유입된 것으로 조사되고 있다. 국내에 유입된 아말감 도금법 은 주로 고대사회에서 금속제 장신구(裝身具), 마구(馬具), 불교용품, 생활용구 등에 표면처리의 방법으로 사용되어 왔으나 통일신라 이후 고려미술의 중요한 특징 가운데 하나로 손꼽히는 화려한 입사기법의 유행⁷⁾과 더불어 급격히 쇠퇴 한 금속공예기법이라고 볼 수 있다.

오늘날에는 고대 아말감 도금법에 대한 구체적인 사실을 정확히 알 수 없 는 상황이고 소수의 금속공예 전승 장인이나 금속공예가들이 현대적으로 변용 된 도구와 약품을 사용하여 선택적으로 적용하고 있는 기법이다. 현재는 고대 금동제 유물의 제작기법을 밝히는데 있어서 연구자마다 여러 가지 주장과 가설 을 제기하고 있는 상황이다. 즉 금은 어떠한 형태로 사용되었는지, 금-은 또는 금-구리 합금으로 도금을 하였는지, 도금층 성분분석과정에서 나타나는 구리는

6) T he Getty Conserv ation Institut e,「T echniques of Mercury Gilding in the Eight eent h Century」,『Ancient＆Hist oric Met als』, Sin gapore, T he J .Paul Gett y Museum and T he Gett y Conserv at ion in stitut e, 1991, pp.230～237

7) 김연수, 이귀영,「우리나라 金屬工藝의 精華 - 入絲工藝- 」,『금은입사특별전 도 록』, 서울, 국립중앙박물관・국립광주박물관, 1997, pp.127～156

의도적인 합금인지 또는 부식에 의한 소지금속의 전이(轉移)인지, 도금과정에서 매실산(梅實酸)을 사용하였다면 그 역할은 무엇인지, 도금층의 두께 차이가 과 연 도금 기술력의 차이인지 등에 대한 연구결과들이 제시되고 있다.

대부분 이러한 의문들에 대한 조사는 분석기기을 이용하여 금동유물의 도 금층 두께를 측정하거나 화학성분 분석을 실시하고 그 결과로써 제작기법에 대 한 실체를 파악하려 하였다.

그러나 연구자는 기존 연구자들의 주장과 의문점을 다시 한번 재 검증하고 자 기존 연구방법과는 다르게 좀더 귀납적(歸納的) 방법으로 접근하였다. 우선 아말감 도금법에 대한 문헌자료 조사를 실시하였으며 이후 조사한 결과를 바탕 으로 도금 재현실험을 실시하여 아말감 도금법에 대한 실제 경험적 사실을 모 으고 이 실험결과를 기존의 연구결과에 투영(透映)하여 새로운 연구결과를 얻 고자 하였다.

현재까지 우리나라 고대 아말감 도금법에 대한 기존 연구자료는 극히 부족 하다고 볼 수 있는데 본 연구자는 기존 연구자료에 대한 조사과정에서 많은 연 구자들이 국립문화재 연구소에서 실시한 황남대총 고분 출토유물을 중심으로 한“古代 金銅鍍金技法에 관한 硏究 (1991년)”와“彌勒寺址 出土 古代 金銅遺 物의 鍍金技法에 관한 硏究(1993년)”, 夫餘 陵山里 出土“百濟金銅龍鳳蓬萊山 香爐의 科學分析(1994년)”등에 대한 연구결과를 많이 인용하고 있다는 점을 알 게 되었다. 위의 연구들은 고대 금속공예기법에 관하여 과학적으로 접근했다는 점에서 매우 의미있고 중요도가 높다고 본다.

따라서 본 연구에서는 위의 연구결과에서 아말감 도금법에 관련된 부분에 대하여 재 검증을 하고자 하며, 아말감 도금법에 대한 그 밖의 사실을 밝혀 보 고자 한다.

Ⅱ. 도금

1. 도금의 정의

어원은 정확하지 않지만,「금을 입힘」또는 아말감을 도포하는 방법으로 금이 수은 안에서 사라지는 멸금(滅金)으로부터 왔다고 전해진다. 도금의 기원

은 동양의 경우 중국의 한(漢)시대 이전부터 행하여져 왔고, 서양에서는 로마시 대부터 시행되었다고 알려져 있다. 도금(gilding)이란 피 도금물의 표면상태를 개선하기 위하여 별도의 금속에 얇은 층으로 피복하는 조작을 말하는데 서양에 서는 다른 금속을 압착함으로써 붙이는 조작을 클래딩(cladding)이라 하여 도금 (gilding)과는 구별하고 있다.

금을 제외한 모든 금속은 자연상태에서 에너지를 방출함으로써 보다 안정 된 상태인 산화물로 돌아가려는 성질을 가지고 있다. 따라서 이러한 산화에 의 한 부식을 방지하기 위하여 인류는 금속의 방식기술을 개발하였고 또한 금속의 내마모성, 내열성, 광택과 색상 등을 개선하기 위한 방법으로 금속의 표면처리 법(metal finishing)을 발전시켰다.

고대 도금법은 아말감 도금법이나 열에 의한 압착 및 옻이나 아교 등에 의 한 도금이 주로 이루어 졌으나 현재에는 전기(해)도금, 무전해 도금(화학도금), 용융(침적)도금, 용사(thermal spraying), 진공도금, 기상(氣相)도금 등이 있으며 목적・용도에 따라서 사용되고 있다⁸⁾.

2. 우리나라 고대법의 종류⁹⁾

1) 칠박(漆箔)도금

칠이나 아교와 같은 유기물질을 사용하여 금박을 접합하는 방식으로 비철 금속, 철재, 목재 등 거의 소지금속의 재질과 상관없이 적용할 수 있다. 칠박도 금의 특징은 아말감을 사용하지 않기 때문에 도금시 유해가스가 발생하지 않는 다는 점과 금의 피막이 전체적으로 얇고 균일하며 불순물이 없으므로 금의 색 상이 뛰어나다는 점이다.

2) 금, 은장(金銀裝)

소지금속을 금이나 은박으로 접착제를 사용하지 않고 감장하는 기법을 말 한다. 대개 구리합금제 금속이나 또는 철제에 적용된 예가 많이 보이고 있다.

3) 박(箔)도금

소지금속 위에 아말감을 도포한 다음 그 위에 금박을 올려 놓고 열을 가해

8) 성주창,「도금기술용어사전」, 서울, 도서출판골드, 2000, p.95

9) 林善基, 姜大一, 金善德, 朴東圭, 姜聖君,「彌勒寺址 出土 古代 金銅遺物의 鍍金技法에 관한 硏究」,『保存科學硏究 第14輯』, 서울, 國立文化財硏究所, 1993, pp.61～62

수은을 증발시킴으로써 금박을 접착하는 방법이다.

4) 아말감도금

아말감도금은 수은을 이용한 도금법을 말하며 금을 수은에 용해시켜 아말 감 상태로 만든 후 이 혼합물을 구리 및 구리 합금제 금속, 은 등에 도금하는 방법을 말한다. 특히 고대로부터 구리와 구리 합금제 금속의 도금층을 형성하는 데 많이 적용하였다.

5) 금박도금(금부기법; cladding)

은과 구리 및 구리 합금제 기물에 얇은 금박을 피복 할 경우 장식하고자 하는 표면 위에 금박을 올려놓고, 반대 면에서 열을 주면서 광쇠로 문질러 압착 하여 접합하는 방법이다. 보통 기물의 일부분에 문양을 넣거나 강조하고자할 때 사용한다.

Ⅲ. 아말감 도금에 관한 국내의 연구성과

1. 고대 금동유물에 관한 연구자료

우리나라의 고대, 중세, 근대까지의 문헌자료 중에 아말감 도금법에 대한 기록은 거의 존재하지 않는다고 볼 수 있으며 현대에 와서 고고학 또는 미술사 적으로 연구한 사례는 보이나 과학적 분석과 실험을 바탕으로 한 연구는 1991 년 국립문화재연구소 보존과학연구실 임선기, 경주문화재연구소 보존과학연구실 정영동, 한국분말야금(주) 부설연구소 박동규, 한양대학교 재료공학과 교수 강성 군 등이 연구한 황남대총 고분 출토유물을 중심으로 한“古代 金銅鍍金技法에 관한 硏究”가 초기의 연구라고 볼 수 있다. 이후 1993년 임선기, 강대일, 김선 덕, 박동규, 강성군 등이 다시 백제지역에서 출토된 유물을 바탕으로 한“彌勒 寺址 出土 古代 金銅遺物의 鍍金技法에 관한 硏究”를 하여 고대 신라지역과 백제지역의 도금기법을 비교・검토하였다. 계속해서 1994년 문화재연구소 보존 과학실 측에 의해서 진행한 부여 능산리 출토“百濟金銅龍鳳蓬萊山香爐”의 科 學的 分析”에 대한 연구가 진행되어 백제 아말감 도금법에 대한 좀더 구체적 인 특성을 파악하고자 노력하였다. 그리고 이후 일련의 연구들이 위의 연구방 식・결과와 큰 차이점을 보이지 않고 뒤따랐다.

아래의 자료는 기존의 연구자들이 조사했던 금동유물 연구에 관한 결과이 다. 여기에서는 지면관계상 대상유물목록과 화학성분 조성에 대한 목록을 소개 하고 실험결과를 그대로 소개하기로 하겠다.

1) 황남대총 출토 금동유물에 관한 연구

(1) 배경

황남대총은 A.D 5C 전반기의 고 신라 고분으로 1973년 6월에 발굴을 시작 하여 1974년 북분이 조사되었으며 1975년 10월 남분의 조사를 끝으로 발굴을 마쳤다. 이 발굴조사에서 출토된 유물은 총 60,548점이며 이 중 대표적인 금동 유물 13점을 선별하여 고대의 아말감 도금법에 대한 실험을 실시하였다(Table 1, 2 참고).

(2) 실험결과

① 도금된 금동시료의 피복기술은 수은이 2.44～12.40% 함유된 아말감 도금법 에 의한 것으로 판명되었으며, 피복된 표면은 대체로 균일하고 정밀하였고, 아말감 도금기법에 의한 도금피막의 두께는 소지금속 위의 도금(5.99～

12.97㎛)과 은 소지금속 위의 도금(19.96㎛)으로 균일하게 금 또는 금은합금 을 도금하였다.

② 소지금속은 대부분 단조방법으로 제조된 4.7～11.5%의 납을 함유하고 다른 성분은 거의 미량인 순동(단, 시료 No.C는 순동)에 가까운 조직과 기타가 α조직으로 되어 있었다. 또 내재된 불순물이나 기공이 매우 적어 5세기 전반기의 고 신라시대의 동 합금 주조기술이 상당한 수준이었음을 확인하 였다.

③ 아연은 소지금속과 표층부에서 비교적 균일하게 검출(0.4～2.02)되었다. 소 지금속의 시료 No.H와 No.L에서 Cu-Pb-Zn- Sn계 만으로 볼 때 약 1.7%정 도 함유되어 있으며 이는 아연이 불순물로 첨가되었다고 보기에는 많은 양 이 함유되어 있다. 따라서 이것은 인위적으로 첨가한 고대 동합금 제조기 술의 우수성을 입증한 것이다.

2) 미륵사지 출토 고대 금동유물에 도금기법에 대한 연구

(1) 배경

미륵사지 출토 금동유물은 백제시대～통일신라시대 및 고려시대까지 유구 층이 넓게 분포되어 있다. 본 연구에 사용된 시료는 미륵사지 출토유물 18,300 여점 가운데 금동제 유물을 대상으로 하여 대표적인 형태의 유물 11점과 백제 시대로 추정되는 부소산성 출토 금동유물 1점을 선별 채취하여 종류별, 출토지 및 시대별로 분류하여 고대 도금법에 관한 연구를 실시하였다(Table 3, 4 참 고).

(2) 실험결과

① 도금된 금동시료의 피복기술은 SEM-EDS 및 파장분광형형광X-선 회절분 석장치에 의한 분석결과에 따라서 수은이 검출됨으로써 수은(Hg)을 이용한 아말감 도금법으로 추정되며 피복된 표면은 대체로 균일하고 정밀하였다.

아말감 도금법에 의한 도금두께는 1.5～18㎛로서 동과 청동합금의 소지금 속 위에 비교적 균일하게 도금되어 있으나 시료에 따라 얇은 도금층과 두 꺼운 도금층으로 현저한 차이를 나타내고 있었다. 이는 도금기법의 차이로 인한 것으로 판단되며, 차후 이는 기법재현에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

② 소지금속은 대부분 단조방법으로 동제를 모재로 사용하여 제조된 것으로 보인다. 조직상으로 볼 때 다른 성분은 거의 함유하지 않은 약 95.8%의 순 동(단, 시료 No.M-9는 鐵地金銀裝)에 가까운 조성과 基地가 α조직으로 되 어 있었다. 또 내재된 불순물이나 기공이 매우 적었으며 융점을 낮추는 원 소들이 매우 적게 함유된 것으로 볼 때 그 당시의 동합금용해와 주조기술 이 상당한 수준임을 확인할 수 있었다.

③ 금도금에 있어서 금-동계의 복합적인 도금층이 발견되었으며, 이와 같이 합금 도금층의 출현요인은 경제적 또는 강도적 보안요인으로 볼 수 있다.

제조방법은 수은을 이용한 금 아말감법과 유사한 방법인 동(Cu)-아말감법 을 병행 사용했을 것으로 보이며, 이의 상세에 대하여는 추후 관련방법의 재현실험 및 문헌조사에 대한 세밀한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

④ 출토 유물중 특이 출토품으로는 철지금은장(시료No.M-9)의 못으로서 강도 가 필요한 제품 특성상 실사용부위는 철로 제작하였으며, 그 위에 철과 밀 착성이 우수한 은판을 도금한 후 다시 금도금을 입힌 것이다. 삼국시대 출 토 유물중 철지은장품은 출토된 바 있으나 철지금은장은 처음인 것으로 추 정된다. 이는 높은 수준의 도금기법 및 제작기술이며 도금을 이용한 장식 효과의 극치라고 판단된다.

⑤ 도금층에 대한 금은의 비율에 있어서는 금(Au)이 95.3～99.8%, 은(Ag)이 0.2～4.7% 사이로서 다른 출토유물에서와 비슷한 수준이었다. 이는 대체로 고 순도의 금을 사용하였고, 우수한 정련기술을 나타내고 있음을 보여준다.

3) 부여 능산리 출토 금동용봉봉래산 향로의 과학적 분석

(1)배경

금동용봉봉래산 향로는 부여 능산리 고분은 7C 백제 고분으로 1993년 10월 에 출토되었으며 실험에 사용한 시료는 자연적으로 박락된 도금부분의 파편과 향로내부 뚜껑부분에서 채취된 시료를 사용하여 실험을 실시하였다(Table 5 참 고).

(2) 실험결과

금동용봉봉래산 향로의 소지부분을 원자흡수분광분석기를 이용하여 분석한 결과 전형적인 구리:주석(80:15)의 청동 합금조성으로서, 그 밖의 미량성분은 Pb(0.07%), Sb(0.22 %), Ni(0.04%), Co(0.02%), Fe(0.07%)등이 검출되었다. 또한 금 도금층의 분석결과 도금층 두께가 0.01mm로써 상당히 균일하고, 도금 표면 층은 금:구리(6:4)로 수은을 사용한 금-구리 아말감 도금법을 사용하였음을 알 수 있었다.

(3) 고찰

본 향로는 첨단의 문화재 분석장비를 사용하여 본체(소지) 및 도금층에 관 한 분석을 실시한 결과, 지금까지 비교적 잘 알려진 신라나 가야의 금동제품에 서 흔히 사용되는 금-은아말감 도금기법이 아닌 획기적이고 독특한 도금기법인 금-동아말감 도금기법이 사용된 것을 확인할 수 있었다. 이는 백제 미륵사지

출토 금동분석에서도 확인된 바 있어, 백제만의 독특한 도금기법이 아닌가 사료 된다. 또한 금동층의 피복기술은 0.01mm로서 현재의 아말감 기술로도 재현하기 어려운 매우 정교하고도 균일한 도금기술임을 확인 할 수가 있었다.

이와 같은 금-구리 아말감 도금법 및 정교한 피복기술의 출현은 당시의 도 금 합금의 색상 및 경제성 또는 도금의 강도보완 등을 숙지한 백제 금공기술의 우수성을 나타낸 것으로서 당시 백제의 사상 및 공예기술을 종합적으로 보여 주며, 절정기 내지는 완성기 백제문물의 찬란함을 보여주고 있다.

2. 현재의 아말감 도금법

여기서 조사한 도금법은 다양한 문헌상의 기록과 아말감 도금을 진행하고 있 는 전통 금속공예 전승 장인(匠人)이나 금속공예가들로부터 증언을 토대로 구성하 였다. 기술이란 시대가 변함에 따라서 발전하게 되는 것이 일반적인 예이기 때문에 당시에 존재했던 도금방식과는 도구나 방법상에서 차이가 있을 수 있음을 인정한 다. 그러나 가열도구가 알콜램프나 버너로 바뀌고 합금용기가 비이커 등으로 바뀐 것을 제외하고는 커다란 맥락에서 볼 때 고대의 방식과 커다란 차이가 없다는 점 을 이번 조사과정을 통하여 알게 되었다. 아래에 서술된 도금과정은 연구자가 최대 한 자료를 비교・분석하여 자세하게 정리하였음을 밝힌다.

1) 아말감 제조과정

① 비이커(합금도가니)안에 수은과 금을 7 : 1이나 6 : 1정도의 혼합비율로 섞고 혼합이 잘 되도록 막자사발에 넣어 갈아준다(사진 1).

◉ 금의 입자가 클수록 금이 수은에 녹는 시간이 길어진다.

◉ 삼선방에서는 금분은 순도를 믿지 못하기 때문에 금 알갱이를 사용한다고 하며, 금의 순도가 낮을 수록 수은에 금이 완전히 녹았을 때 검은 회색 빛 이 많이 난다.

사진1) 수은과 금 혼합

② 수은과 금의 혼합물을 비이커에 넣고 램프나 숯불을 이용하여 가열한다

(사진 2, 3).

◉ 금이 수은에 충분히 녹도록 가열해야하며 금의 입자가 완전히 녹지 않 았을 땐 도금층이 두꺼우며 거칠다.

◉ 보통 금분, 금박의 경우 20～30분 정도 가열하며, 부피가 큰 금립(金粒) 은 좀 더 가열해야 한다.

◉ 중간 중간 비이커를 흔들어서 입자가 골고루 섞이도록 교반시킨다.

사진2) 혼합물을 비이커에 넣음 사진3) 가열

③ 충분히 녹았을 땐 수은의 색상이 약간의 회색을 띄게 되고 이것을 식힌 후 한지 위에 따르고 감싼 다음 비틀어서 수은을 짜낸다. 그러면 회색 빛 의 끈적끈적한 혼합물이 남는데 이것이 아말감이다(사진 4, 5).

◉ 수은을 너무 완벽하게 제거해도 빡빡해서 작업이 곤란하다고 한다.

사진4) 여분의 수은제거 사진5) 아말감

2) 바탕금속 준비

① 질산과 수은을 중량비 100 : 1정도의 비율로 희석하여 질산수은(Hg(NO³)^{2 )} 용액¹⁰⁾을 제조한다(사진 6).

사진6) 질산수은 제조

② 탈지면에 용액을 적셔 도금하고자 하는 부위에 바르면 부식됨과 동시에 수 은도금이 되는데 이 과정에서는 반드시 잔존해 있는 산을 물로서 깨끗하게 세척해주어야 한다.¹¹⁾ 만일 질산기(窒酸氣)가 과도하게 남아있으면 소지금속

10) 바탕금속에 단지 아말감만을 바르면 잘 발려지지 않을 뿐만 아니라 발려진다 해도 금피막의 두께가 일정하지 않고, 바탕금속과의 밀착력이 약하다. 따라서 바탕금속과 아말감의 밀착력를 높이고자 Hg (NO³)2 용액을 이용하여 수은하지 도금을 실시하는데 아래의 참고서에 의하면 동양문화권에서는 아말감 도금과 정에서 Hg (NO³)2 용액을 수 세기동안 사용해왔던 것으로 밝히고 있다.

원문을 인용하면 아래와 같다.

- MERCURY NIT RAT E SOLUT ION (Quicksilver w at er );

“A w eak solution of m ecury n itrate, H g (N O³)², com m only known as quicks ilver (shiy osans uig in ek i in j ap an es e, and hwang shing - y oh in chines e), has been us ed in the eas t f or centuries in the p rocess of am algam g ilding and s ilvering as a m eans of ass is ting the am algam to adhere to the s urf ace of the m etal being g ild ed and s ilv ed.”

“The solution cons is ts of 10 parts of m ercury to which is added 10 parts by w eig ht of nitric acid, H N O3(sp ecif ic g ravity 1.33). A pp ly a g entle heat to the heat- res is tant g lass container to help the acid dig es t the m ercury . when the d ig es tion is comp lete and the m ix ture is cool, add 25 tim es its initial com bined w eig ht of d is tilled water, and s tore the res ult in a clos ed, clearly m ark ed g lass j ar.”

- Oppi Untracht ,「Jewelry Concepts and T echnology」, Doubleday 1985, pp.666～668

이 계속해서 부식되고, 산화되어 도금되어있는 수은의 색상이 검푸르게 변한 다(사진 7).

사진7) 수은하지도금

3) 아말감 적용 및 가열

① 수은도금이 된 바탕금속 표면에 주걱¹²⁾을 이용하여 아말감을 바른다¹³⁾(사 진 8).

11) 이 과정을“수은하지도금법(水銀下地鍍金法)”, 또는“Quicking”이라 한다. Hg (NO3)2

를 적용하기에 앞서 표면의 산화막이나 지방성분을 완벽히 제거해야 한다.

12) 나무주걱을 사용해야 하며 이 과정에서 아말감이 주걱에 잘 흡착되도록 매실산 (梅醋)을 바른 후 사용하기도 한다고 한다. 한편 일부 문헌에서는 바탕금속에 아말감을 적용하는 정에서 고대에는 질산수은이 아닌 매실산으로 세척하고 아 말감을 적용했다고 하나 검증이 요구된다.

- 香取政彦, 井尾敏雄, 井伏圭介, 金工の傳統技法, 東京都, 理工學社, 1986, pp.5～18-5～19 13) 도금층의 두께는 발려지는 아말감의 분량에 따라서 좌우된다. 아말감을 주걱으

로만 바르면 평평하고, 균일하게 되지 않으므로 더욱 얇고 균일한 도금층을 얻 기 위하여 붓과 또는 손가락을 이용하기도 한다.

또한 아말감(수은+도금하고자하는 금속입자)을 균일하게 바르더라도 수은속에 함유된 금속의 입자량의 정도에 따라서 도금층의 두께가 달라지므로 도금된 면적이 넓을수록 전기도금처럼 일정한 두께를 얻기 힘들며 부분적으로 두께가 다르게 나타날 수 있다.

- 경주 삼선방 김진배씨의 견해

사진8) 아말감 바르기

② 철망 위에 아말감을 바른 금속을 올려놓고 뒷면을 가열하면 수은이 날아 가면서 점점 수은색상보다 더욱 백색으로 변한다. 이후 수은이 전부 날아 가면 무광의 노란색(약간의 녹색기운이 있음)의 금이 드러난다(사진9).

◉ 낮은 온도의 불꽃으로 서서히 가열해야 하며 불꽃의 온도가 매우 높거 나 급격하게 가열하면 수은에 함유된 금이 바탕금속에 흡수되어 부분 적으로 회색의 얼룩반점을 형성한다¹⁴⁾.

사진9) 시편 가열처리

③ 도금된 금속을 식힌다.

◉ 도금층을 실체현미경으로 관찰하여 보면 미세한 금 입자들이 조밀하게 부착되어 있는 것을 관찰할 수 있다.

◉ 대부분 수은이 날아가고 형성된 도금층은 두께가 균일하지 않은데 이

14) Oppi Untracht ,「Jew elry Concept s and T echnology」, Doubleday , 1985, p.670

것은 1회에서 2회 정도 반복하여 부분적으로 도금을 해 줌으로써 최대한 균일 화시킨다.

④ 광쇠로 문질러서 광을 낸다¹⁵⁾(사진 10).

◉ 이 작업은 광을 내는 작업인 동시에 금을 바탕금속에 밀착시키고 내구 성을 증가시키는 작업이기도 하다.

사진10) 도금층 연마

⑤ 황동솔로 문지르고, 최종적으로 가죽으로 표면을 연마한다(사진 11).

사진11) 가죽으로 광내기

15) 일반적으로 철재의 광쇠가 쓰이나 서양의 중세시대에는 도금후 광을 내거나 금 박에 광을 내기 위하여 마노(agate), 혈석(hematite;적철광), 상아, 동물의 이빨 등을 사용했던 기록이 있으며 광쇠는도금층 면(面)의 형태에 따라서 매우 다양 한 모양으로 나뉘어 있다. 그리고 광을 내는 과정에서는 광쇠가 매끈하게 잘 움직이도록 윤활제를 사용하는데 물이나 타액(唾液)을 사용하게 된다.

- T he Get ty Conserv at ion Instit ut e,“T echniques of Mercury Gilding in the Eight eent h Cent ury”, Ancient＆Hist oric Met als , Singapor e, T he J .P aul Gett y Museum and T he Getty Cons erv ation institut e, 1991, pp.230～237

Ⅳ. 도금법 실험연구

1. 실험목적

이번 실험의 주요 목적은 무엇보다 아말감 도금법의 특성을 세밀하게 파악 하는데 있으며 2차적으로는 이러한 연구결과로서 고대 아말감 도금법에 관한 기존 연구결과를 재 검증함과 동시에 새로운 사실을 밝히는데 목적이 있다.

연구방법은 그 동안 조사했던 아말감 도금법에 대한 문헌상의 자료와 금속 공예 전승 장인인 경주 삼선방 김진배씨의 도금 시연과 증언을 토대로 하여 아 말감 도금을 진행하고, 실험에서 제작한 각 시편을 조사・관찰하였다. 실험을 통하여 확인할 구체적인 항목은 아래와 같다.

첫째, 순금 아말감 도금의 다양한 특성을 조사한다.

둘째, 고대 금동유물의 색상은 순금색상부터 거의 구리색상에 가까운 도금 층에 이르기까지 매우 다양하여 이러한 색상들이 외부환경에 의한 영향인지, 금 에 다른 금속을 합금하여 의도적으로 형성한 피막인지에 관한 의문과 논란이 있다. 따라서 연구자는 이에 관한 검증실험으로서 구리 아말감 도금을 시도하고 또한 다양한 비율의 금-구리합금 아말감을 제조・도금하여 기존 연구자들의 자 료와 비교・분석하고자 한다.

셋째, 고대에 아말감 도금과정에서 금속의 세척과 아말감을 소지금속에 적 용하기 전에 사용되었다고 하는 매실산(梅醋)에 관한 역할을 조사한다. 또한 오 늘날 고대 도금과정에서 매실산의 역할을 하고 있는¹⁶⁾(질산수은(Hg(NO³)²))에 관한 실험으로 소지금속에 수은하지도금(水銀下地鍍金)을 했을 때와 하지 않았 을 때의 차이점에 대하여 알아본다.

넷째, 실험에서 제작한 시편을 분석기기와 광학현미경을 이용하여 조사하고 각 도금시편에 따른 특성을 파악한다.

16) 고대에 매실산을 실제로 사용하였다는 전제 하에서 실험을 하였다.

다섯째, 실험의 모든 결과를 종합하여 기존 연구자들의 연구결과와 비교・

검토한다.

2. 실험조건

현재 실행되고 있는 아말감 도금법의 조사과정에서 밝혔듯이 도구와 조건 은 고대 도금방식과는 약간의 차이가 있을 것으로 판단된다. 조사한 바로는 가 열도구가 숯이 아닌 가스버너나 알콜램프로 대용되었고, 합금용기는 비이커나 도기가 쓰이며 수은하지도금은 과거에 어떠한 방법으로 적용했는지 알 수 없으 나 현재는 동서양 모두 질산수은을 사용하는 것이 일반적인 예이다. 그리고 연 구자가 답사하여 조사했던 경주 삼선방의 경우도 위의 방식을 따르고 있었다.

따라서 이번 실험에서는 경주 삼선방의 방식에 맞추어 실험을 진행하고자 하며 실험에 사용한 도구와 재료는 다음과 같다.

1) 실험도구 및 재료

사진12) 수은 사진13) 금

사진14) 가열도구와 도가니 사진15) 막자와 사발

사진16) 한지 사진17) 질산수은

사진18) 나무주걱

사진19) 구리시편

사진20) 광쇠 사진21) 가죽

2) 수은의 특성과 유해성

연구자는 실험에 앞서 아말감 도금과정에서 취급되는 수은(Hg)의 주요 특 성과 유해성을 밝혀 두고자 한다¹⁷⁾.

17) 문성명,「화학약품대사전」, 서울, 한국사전연구사, 1998, pp.188～191

① 비중은 13.55, 융점은 -38.85℃, 끓는점은 356.7℃이다.

② 은색이며 유동성이 있는 금속원소, 금속광택을 가진 액체, 상온(常溫)에서 다 소 증발하며 가열하면 심하게 증발한다.

③ 증발율은 대기온도 20℃에서 0.0013mmHg, 100℃에서 0.279mmHg, 융점 가 까이 오랜 시간 가열하면 HgO로 변한다.

④ 물, 알콜, 에테르, 포화염산, 포화황산에는 녹지 않으며, 질산에 녹는다.

⑤ 허용농도는 0.05㎎/㎥(無機), 0.01㎎/㎥(有機)이다.

⑥ 수은을 취급하는 사람은 만성중독에 걸릴 수 있고, 그 증상은 입안이나 잇몸 이 부어 오르며 치아가 들뜨고 얼굴이 창백해지며 소화불량을 일으킨다. 또 한 정신적으로 흥분되며 간혹 공포증을 느낀다.

⑦ 수은은 액체, 기체 모두 유독한데 염화제이수은 등 수은이온이 되면 한층 더 독성이 강하고 위험성이 크다.

⑧ 수은은 액체이면서도 기화하기 쉬워 상온에서도 실내에 방치하면 공기중의 증기농도가 허용농도의 200배까지 도달하여 매우 위험하다.

⑨ 수은의 미립자는 기도(氣道)를 통하여 또는 피부를 통하여 체내에 흡수되며 상습적으로 접촉하면 수은중독을 일으킨다.

3. 도금실험

1) 1차 실험

(1) 바탕금속 준비

시편은 구리판(순도: 99.9%, 두께: 2mm)을 가로 2cm X 세로 5cm로 잘라 서 사용하였으며, 아말감의 적용은 순금 2회, 그 밖의 시편들은 1회씩만을 적용 하였다.

(2) 아말감을 제조 할 금속의 종류와 성분비

이 실험에서는 구리, 금, 금-구리합금에 대한 도금을 진행하여 그 결과를 관찰하고자 아래와 같이 아말감을 제조하고 도금할 금속의 종류를 편성하였다.

금-구리합금 비율은 기존 연구결과를 참조하여 고대 금동유물의 도금층 성분 분석결과의 범위 내에서 합금비율을 선별적으로 정하였다. 금-구리합금은 합금 용 도가니에 금속을 용융시켜 제조하였으며 성분비율은 주사전자현미경/ 에너지

분산형 분석기(SEM/EDS)을 이용하여 정확성을 확인하였다. 그리고 덩어리 상 태의 합금을 박편으로 제작하고 세공줄(GLARDON VALLORBE NO.4; MADE IN SWITZLAND)로 갈아서 입자 크기를 약 25㎛～42㎛로 만들어 아말감 제조 에 적용하였다.

① Cu=100

② Au=100

③ Au:Cu=90 : 10, 80 : 20, 70 : 30

(3) 금속시편의 전처리

고대 도금에서는 매실산으로 수은을 녹여 소지금속에 수은하지도금을 하였 다는 문헌자료¹⁸⁾가 보이지만 실험에 의해서 과학적으로 검증된 사실이기 보다 는 미술사적인 조사자료로부터 인용된 내용이라고 판단된다. 본 연구자는 매실 산(즙)을 이용하여 수은하지도금을 시도하였으나 매실산의 산도(酸度; pH 4.5) 가 낮아 수은을 녹이지 못하였다¹⁹⁾. 따라서 이번 실험에서는 매실산을 사용하 지 않고, 현재 일반적으로 사용되고 있는 질산수은을 이용하여 수은하지도금 처 리를 하였다.

(4) 아말감에 따른 구리시편의 반응

① Cu=100

▲ 아말감 제조

상온(常溫)에서 약 50분 정도 흔들어서 교반시켰으나 수은과 반응하지 않으 며, 가온하면 구리가 계속해서 산화되어 수은과 전혀 반응하지 않는다. 아말 감 제조는 사실상 불가능하다.

18) 小林行雄,「古代の技術」, 東京都, 書房, 1998, pp.207～208

鄭永東,「皇南大 出土 金銅製遺物의 金屬工藝技術 硏究」,『皇南大 의 諸照 明』, 慶州, 國立慶州文化財硏究所, 2000, p.91

19) 금속표면 세척은 가능하나 수은은 녹이지 못하였다. 따라서 과연 고대 아말감 도금에서 매실산을 사용했다면 어떤 형태로 사용했는지에 대한 구체적인 검증 실험이 이루어져야 할 것이다.

▲ 아말감 적용과 가열 적용 불가능

② Au=100(시편에 수은하지도금 적용)

▲ 아말감 제조

수은과 매우 쉽게 반응하며 가열 전・후 혼합물의 색상이 같다. 반응시간 은 약 15분이 소요되었다.

▲ 아말감 적용과 가열

수은이 서서히 날아가면서 무광의 노란색을 띄는 금색이 드러난다. 실체현 미경으로 확대하여 도금층을 관찰하면 고대 금동유물에서는 관찰되지 않는 회색의 얼룩반점이 보이는데 큰 것은 육안으로도 관찰된다. 이것은 소지금속 에 수은하지도금했던 수은과 아말감에 섞인 수은이 완전히 날아가지 못해서 생긴 것으로 판단된다.

▲ 광쇠질

광쇠로 문지르면 금 알갱이 층이 밀리면서 바탕금속에 밀착되어 광이 난다.

회색의 얼룩은 광쇠질하면 더욱 확연하게 드러나며 현미경으로 관찰하면 종 이 위에 물감이 번져있는 형태와 비슷하다. 그리고 아말감을 2회 적용하고 광 쇠질을 하면 회색의 얼룩은 1차 도금시 보다 적게 관찰된다.

③ Au=100(수은하지도금을 하지 않음)

▲ 아말감 적용 및 가열

아말감이 구리시편이 서로 반발하기 때문에 적용하기 힘들고, 겨우 바를 수 는 있으나 아말감이 두껍게 부착된다.

▲ 광쇠질

도금층이 두껍게 형성되었으며 육안으로 관찰해도 각 부위에 따라서 두 께는 현저한 차이를 보였다. 또한 메스로 도금층을 벗겨내면 수은하지도금 을 한 경우는 소지금속과 밀착력이 강하여 쉽게 피막이 벗겨지지 않으나 수 은하지 도금을 하지 않았을 경우는 비교적 쉽게 떨어져 나갔다. 그리고 수은 하지 도금을 적용한 부분과 하지 않은 부분을 동시에 가열하여 산화정도를

관찰하면 수은하지도금 한 부분이 산화도가 낮음을 알 수 있다. 따라서 수은 하지도금의 역활은 도금층과 바탕금속간의 밀착력을 증가시키고, 동시에 가열 과정에서 소지금속의 산화도를 낮추는데 있는 것으로 판단된다.

④ Au : Cu = 90 : 10

▲ 아말감 제조

수은과 완전히 반응하는데는 약 20분 정도 소요되고 금에서는 나타나지 않 았던 산화물이 조금씩 발생하였으며 제조된 아말감의 색상은 순금보다 검은 빛을 띈다.

▲ 아말감 적용 및 가열

도금이 가능하며 색상은 순금보다 더 노란색이며 부분적으로는 갈색을 띈 다. 이것은 합금의 내부에 포함된 구리성분 때문에 나타나는 현상으로 생각된 다. 그리고 Au100에서 보였던 수은에 의한 얼룩 반점은 거의 관찰되지 않았 다.

▲ 광쇠질

광쇠로 도금층을 문지르면 밀착되고 힘을 주어 문지르면 도금층이 박락된 다. 따라서 80:20 합금 아말감은 도금층 형성은 가능하나 불안한 도금층을 형 성하였다. 이것은 구리합금으로 인해서 도금층의 전성과 연성이 저하되어 있 고 또한 순금보다 바탕금속과의 밀착력이 약하기 때문인 것으로 판단된다.

⑤ Au : Cu = 80 : 20

▲ 아말감 제조

수은과 반응하지만 쉽지 않으며 90 : 10의 합금보다 더 많은 산화물이 생성 되어 검은빛을 낸다. 이것은 산화물이 생성되어 그 부유물이 표면에 뜨기 때 문인 것으로 판단된다. 혼합물을 약 30분 동안 가열하고 식힌 후 한지에 부어 수은을 짜내었다. 최종적으로 제조된 아말감의 상태를 관찰한 결과 일부 금속 덩어리가 전혀 수은과 반응하지 않은 채 남아 있었다.

▲ 아말감 적용 및 가열

수은을 날려보내기 위하여 가열하면 전체적으로 산화된 검은색에 약간의

녹색기(綠色氣)를 띄는 검은색으로 변하며 일부 금으로 보이는 피막도 관찰된 다. 수은에 녹거나 산화되지 않았던 알갱이들이 소지금속에 부착되어 있다.

▲ 광쇠질

부착된 피막층(산화물과 금속알갱이가 섞여있음)은 접착력이 약하여 광쇠로 문지르면 대부분 떨어져 나가고 군데 군데에 알갱이 상태로 약간의 금속에 입자가 붙어 있다.

⑥ Au : Cu = 70 : 30

▲ 아말감 제조

수은과 거의 반응하지 않으며 가열하면 대부분이 산화되어 계속해서 검은 색의 산화물을 만들어 낸다. 산화된 상태의 혼합물을 식힌 다음 한지에 부어 수은을 짜내었다. 매우 소량의 아말감이 만들어져 이를 육안으로 조사한 결과 일부의 녹지 않은 원 상태의 박편과 무수한 작은 알갱이가 관찰되었다.

▲ 아말감 적용 및 가열

전체적으로 적갈색과 연한 검은색의 피막이 형성되었으며 피막층에서 미세 한 잔 균열이 관찰되었다. 그리고 아말감 제조과정에서 박편상태로 남아 있던 일부의 편이 표면에 드물게 부착되어 있었다.

▲광쇠질

광쇠로 문지르면 매우 약한 상태로 부착되어 있는 피막이 벗겨지고 연갈색 (거의 구리소지에 가까움)을 띄며 무수한 검정색 얼룩의 표면이 만들어진다.

군데 군데 남아있던 박편은 극히 일부만이 견고하게 고착되어 있었다.

(5) 실험시편 관찰

① Au =100

◉

아말감과 시편

사진22) 아말감

사진23) 시편

◉

광쇠질 전・후

사진24) Au=100 / x25.2 사진25) Au=100 / x50.4

사진26)Au=100 / x50.4 사진27) Au=100 / x50.4

◉ 아말감을 2회 적용/ 광쇠질 후

사진28) Au =100 / x5.04 사진29) Au=100 / x25.2

사진30) Au=100 / x 50.4 사진31) Au=100 / x5.04

◉ 질산수은을 적용하지 않고 도금

사진32) Au=100 / x 25.2 사진33) Au=100 / x25.2

② Au : Cu = 90 : 10

◉ 아말감과 시편

사진34) 아말감 사진35) 시편

◉ 광쇠질 전・후

사진36) Au :Cu=90:10 / x5.04 사진37) Au :Cu=90:10 / x25.2

사진38) Au :Cu=90:10 / x25.2 사진39) Au :Cu=90:10 / x50.4

③ Au : Cu = 80 : 20

◉ 아말감과 시편

사진40) 아말감

사진41) 시편

◉ 광쇠질 전・후

사진42) Au :Cu=80:20 / x25.2 사진43) Au :Cu=80:20 / x50.4

사진44) Au :Cu=80:20 / x50.4 사진45) Au :Cu=80:20 / x50.4

④ Au : Cu = 70 : 30

◉ 아말감과 시편

사진46) 아말감 사진47) 시편

◉ 광쇠질 전・후

사진48) Au :Cu=70:30 / x5.04 사진49) Au :Cu=70:30 / x25.2

사진50) Au :Cu=70:30 / x5.04 사진51) Au :Cu =70:30 / x 25.2

2) 2차 실험

(1) 실험조건

1차 실험결과 Au=100아말감만 완전하고 안정된 도금층을 형성하였으며 구 리와 금-구리합금은 불안한 도금층을 형성하거나 전혀 도금층을 형성하지 못하 였다. 따라서 2차 실험는 금-구리합금 아말감을 Au:Cu=92:8부터 구리의 함량비 율을 3% 간격으로 낮추어 95 : 5, 98 : 2 등 모두 세 종류로 설정하여 합금에 따른 물성의 변화를 관찰함과 동시에 도금층 형성이 가능한 최소 합금비를 찾 고자 하였다.

(2) 아말감에 따른 구리시편의 반응

① Au : Cu = 92 : 8

▲ 아말감 제조

수은과 비교적 쉽게 반응하며, 반응을 촉진시키기 위하여 가열해도 거의 산 화되지 않아 가열 전에 비해서 색상의 변화가 없다. 그리고 여분의 수은을 제 거한 아말감의 색상도 Au100과 비교하여 볼 때 차이점이 없었다.

▲ 아말감 적용 및 가열

아말감이 시편에 매우 수월하게 적용되며 Au100과 차이가 없다.

▲ 광쇠질

광쇠로 계속해서 문지르면 광이나는 피막을 형성하나 무리하게 문지르면 도금층이 박락되어 불완전한 도금층을 형성하였다.

② Au : Cu = 95 : 5

▲ 아말감 제조

흔들어서 교반시키지 않아도 수은이 서서히 합금을 적시며 매우 쉽게 반응 한다. 반응을 촉진시키기 위하여 가열해도 거의 산화되지 않으며 아말감의 색 상도 육안으로는 Au100아말감과 구분하기 힘들다.

▲ 아말감 적용 및 가열

아말감이 시편에 매우 수월하게 적용되고, 수은을 날려보내면 채도가 높은 노랑기가 섞인 연갈색을 띈다.

▲ 광쇠질

광쇠로 문질러도 도금층이 소지금속과 강하게 접착되어 있어 박락되지 않 는 양호한 도금층을 형성하였다. 또한 육안으로 관찰하면 Au100 도금층은 약 간의 녹색기을 띄지만 본 합금은 연 갈색기를 띄었다.

③ Au : Cu = 98 : 2

▲ 아말감 제조

수은과 매우 쉽게 반응하며 반응시간, 색상 등이 Au100의 상태와 비슷하 다.

▲ 아말감 적용 및 가열

수은이 서서히 날아가면 무광의 노란색을 띄는 금색이 드러난다. 가열하여 수은을 날려보낸 후 도금층을 현미경으로 확대하여 관찰하면 입자의 크기가 Au100과 거의 차이가 없으나 Au:Cu=95:5 등 이하의 합금보다는 입자가 현저 하게 작고 고르게 분포되어 있음을 알 수 있다. 그리고 도금층에서 무수한 작 은 구멍이 관찰되는데 수은을 날려 보내기 위해서 가열할 때 아말감 속에 갇 혀있던 공기가 빠져나가면서 형성된 것으로 판단된다.

▲ 광쇠질

광쇠로 문지르면 합금의 알갱이 층이 밀리면서 바탕금속에 밀착되고 광이 난다. 또한 도금층의 색상은 Au100과 유사하고, Au100 도금에서 보였던 회색 의 얼룩반점이 다시 관찰되지만 극히 드물다. 따라서 이 회색의 얼룩 반점은 금의 순도가 높을수록 증가함을 알 수 있었다.

(3) 2 차 실험시편 관찰

① Au : Cu = 92 : 8

◉ 아말감과 시편

사진52) 아말감

사진53) 시편

◉ 광쇠질 전・후

사진54) Au :Cu=92:8 / x50.4 사진55) Au :Cu=92:8 / x50.4

사진56) Au : Cu=92:8 / x5.04 사진57) Au : Cu=92:8 / x25.2

② Au : Cu = 95 : 5

◉ 아말감과 시편

사진58) 아말감

사진59) 시편

◉ 광쇠질 전・후

사진60) Au : Cu=95:5 / x5.04 사진61) Au :Cu=95:5 / x50.4

사진62) Au :Cu=95:5 / x5.04 사진63) Au :Cu=95:5 / x50.4

③ Au : Cu = 98 : 2

◉ 아말감과 시편

사진64) 아말감

사진65) 시편

◉ 광쇠질 전・후

사진66) Au :Cu=98:2 / x5.04 사진67) Au :Cu=98:2 / x50.4

사진68) Au : Cu=92:8 / x5.04 사진69) Au :Cu=98:2 / x25.2

4. 관찰 및 분석

1) 주사전자현미경/ 에너지분산형분석기(SEM- EDS)에 의한 성분분석

1, 2차 실험시편 중 안정한 도금피막을 형성했던 Au100, Au:Cu=98:2, Au:Cu=95:5의 도금층에 대하여 에너지분산형분석기(EDS)로 성분분석을 실시하 였다. 아래의 성분분석표는 한 개의 시편에 대하여 세 곳을 분석하고 그 평균값 을 낸 것이다.

T able 6. 도금층의 성분비율 번

호 실험시편 화 학 성 분 w t (% )

A u Cu H g

1 A u =100 81.17 0.81 18.02

2 A u :Cu =98 :2 80.91 1.24 17.85

3 A u :Cu =95 :5 80.45 2.49 17.05

2) 도금층 단면조사

실험시편 가운데 비교적 양호하게 도금층이 형성된 각 시편을 절단하여 Epoxy resin으로 고정하고 시료의 단면을 Sand paper와 Diamond paste(1㎛)로 연마한 후 광학현미경(OLYMPUS PMG3)을 이용하여 조사하였다.

(1) 도금층 단면상태

사진70) Au100(아말감 1회 적용) 사진71) Au100(아말감 2회 적용 )

사진72) Au 100(질산수은 적용안함 ) 사진73) Au:Cu=98:2

사진74) Au :Cu=95:5

(2) 도금층과 단면조사 결과

T able 7. 도금층 단면 관찰결과 번

호 실험시편 아말감

적 용 도금층 두 께 (㎛)

특 징

1 A u =100

(H g (N O³)²적용) 1회 1.7～

5.5

도금단면이 극히 얇고 균일하나 물리적인 충격과 긁힘에 약함.

2 A u =100

(H g (N O³)²적용) 2회 7.3 바탕금속과의 밀착력이 좋고 도금층의 두께 가 매우 균일하며 입자간의 밀도가 뛰어남.

3

A u =100 (H g (N O³)²적용 안함)

1회 14.2～

37.5

도금단면이 두껍고 매우 불균일하며 균열이 관찰됨. 2번에 비하여 밀착력이 떨어짐.

4 A u :Cu =98 :2

(H g (N O³)²적용) 1회 11.8 2번 Au=100 도금과 같이 균일하며 밀도와 밀착력이 뛰어남.

5 A u :Cu =95 :5

(H g (N O³)²적용) 1회 66.6～

85.7

도금층 두께는 비교적 균일하나 위의 합금 들보다 두껍게 형성되었으며 조직이 엉성 함. 미세한 균열과 허공층이 많이 관찰됨.

Ⅴ. 비교 및 고찰

1. 도금실험 결과

도금실험을 1, 2차 실험으로 나누어 진행하였다. 먼저 1차 실험은 아말감 제조시 수은에 첨가하는 금속을 Cu100과 Au100에서부터 10% 단위로 구리의 함량을 추가해 Au:Cu=90:10, Au:Cu=80:20, Au:Cu=70:30까지 모두 5종의 합금을 가루(약 25㎛～45㎛)로 만든 후 아말감을 제조하기 위하여 수은과 반응시켜 결 과를 관찰하였고, 제조된 각 아말감으로 시편을 제작하여 도금층 상태를 관찰하 였다.

첫째, Cu100는 상온(常溫)에서도 수은과 전혀 반응하지 않았으며 반응을 촉 진하기 위하여 가열해도 아말감 제조는 불가능하였다.

둘째, Au100은 상온(常溫)에서도 수은과 쉽게 결합하기 때문에 아말감 제 조가 매우 쉽다. 실체현미경(Leica WILD M10; SWISS MADE)으로 도금층 표 면을 관찰(x5.04; 큰 것은 육안으로도 관찰됨)하면 회색의 얼룩반점이 관찰되었 는데 이것은 소지금속에 아말감을 적용하고 가열하여 수은을 날려보내는 과정 에서 수은이 완벽하게 증발되지 않기 때문인 것으로 판단되며 특히 아말감을 1 회 적용했을 때 많이 관찰되었다. 이러한 회색 얼룩반점은 고대 금동제 유물에 서는 관찰되지 않는데 아마도 시간이 흐르면서 조금씩 소멸된 것으로 판단된다.

이는 수은이 상온 20℃ 이상이 되면 증발하는 성질과 관련이 있다²⁰⁾. 즉 아말 감 도금에 의한 금동제 유물의 도금층에서 수은의 잔존량은 매장 또는 보관 환 경의 온도편차와 밀접한 관계가 있음을 말한다. 또한 금 입자와 결합되어 남아 있는 수은이 오랜 시간에 걸쳐 서서히 증발하는 것은 도금층 열화작용에 영향 을 주는 것인지, 아니면 무관한지에 대한 구체적인 연구결과는 없지만 전자(前 者)의 가능성이 있을 것으로 본다. 그러므로 금동유물의 녹, 이물질 제거과정에 서 화학적 방법인 개미산(Formic Acid)의 사용은 도금층 내부의 수은을 용해시 킬 수 있으므로 최대한 절제하여 사용해야 한다.

한편 도금과정에서 시편에 질산수은으로 수은하지도금을 하지 않고 매실즙 (pH 4.5)²¹⁾을 바르고 아말감을 적용하였으나 아말감 접착이 쉽지 않았다²²⁾. 따

20) 문성명,「화학약품대사전」, 서울, 한국사전연구사, 1998, pp.188～191

라서 고대에 매실산(梅實酸)을 사용했다면 어떤 상태로 사용했는지에 대한 구 체적인 연구가 이루어져야 할 것이다.

또한 Au100 도금층 단면을 금속현미경(OLYMPUS PMG3)으로 관찰한 결 과 Au100 아말감을 1회만 도금했을 때는 도금층 두께가 1.7～5.5㎛로 매우 얇 고 밀착력이 좋았으나 불균일하였으며, 2회 도금했을 때는 7.3㎛정도로 밀착력 과 두께의 균일성이 뛰어났다. 그리고 질산수은((HgNO³)²⁾을 사용하지 않고 1회 만 도금²³⁾했을 때는 두께가 14.2～35.7㎛로 조사되었는데 도금단면의 관찰결과 도금층이 두껍게 형성되고 균일성과 밀착도가 불량하였다.

결국 금 아말감 도금층의 두께와 밀착력, 균일성은 금의 사용형태²⁴⁾, 도금 횟수, 질산수은(Hg(NO³)²)의 적용여부, 광쇠질 연마의 정도²⁵⁾와 관련이 있음을 확인 할 수 있었다.

셋째, Au- Cu합금에서 90:10, 80:20 합금은 수은과 반응하는 시간의 차이가 있으나 아말감 제조가 가능하였고 70:20 합금은 일부만 반응하였다. 그리고 시 편에 각 아말감을 적용했을 때 도금층 형성은 90:10 합금만이 가능하였다. 그러 나 90:10 합금도 광쇠질을 하면 도금층이 일어나거나 박락되어 완전한 도금층 을 형성하지 못하였다. 또한 80:20 합금은 극히 일부에서 금 도금층의 흔적이 관찰되지만 온전한 도금층이라고 보기엔 어려운 상태였고, 70:20 합금은 수은을 증발시키는 과정에서 산화되기 때문에 도금막을 형성하지 못하였다.

연구자는 구리의 비율이 증가할수록 도금층의 상태가 불량해짐을 알 수 있 었고 반면 아말감 도금은 금의 순도가 높을수록 양호한 도금층을 형성한다는 사실을 알 수 있었다.

2차 실험에서는 Au- Cu 합금 중 안정한 도금피막을 형성할 수 있는 Cu의 함량비가 어느 정도인가를 알기 위하여 98:2에서부터 3%단위로 구리를 추가시 켜 95:5, 92:8 까지 모두 3종의 합금을 제조하여 아말감 도금을 시도하였다. 결 국 98:2, 95:5 합금은 견고하고 안정한 도금층을 형성하였고 육안관찰로는 순금

21) 이온측정기(ORION ; m odel 920A )로 측정함

22) 매실산의 산도(酸度)가 질산(窒酸)처럼 충분히 수은을 녹일 수 있어야 가능하다 고 판단된다. 그러나 실험에서 수은은 매실산(pH 4.5)에 녹지 않았다.

23) 사실상 아말감 접착이 매우 어렵다.

24) 실험자는 도금실험 과정에서 금 입자가 작을수록 아말감 제조시간이 짧고, 얇고 양호한 도 금층을 형성한다는 사실을 알게 되었다.

25) 광쇠의 방향을 한 방향으로만 움직여야 빛의 굴절각이 일정하여 효과적인 광택을 얻을 수 있다. 또한 광을 내는 과정에서 광쇠를 누르는 힘의 정도에 따라서 두께가 변할 수 있다.

도금층과 구별하기 어려웠다. 그러나 92:8 합금은 광쇠질 과정에서 도금층이 박 락되어 안정한 도금층을 형성하지 못하였다. 한편 금속현미경에 의한 도금층 단 면관찰에서는 98:2 합금 도금층은 11.8㎛로 순금 1회 도금층(1.7～5.5㎛)보다 두 껍지만 도금층의 균일도와 밀착력은 순금과 유사하였으며, 95:5 합금 도금층은 두께 66.6～85.7㎛로 상당히 두껍고 도금층이 균일하지 않으며 무수한 기공과 균열이 발견되어 98:2 합금보다 불량한 상태로 조사되었다. 따라서 순금 아말감 도금처럼 소지금속과의 밀착도와 두께의 균일성을 보인 합금은 98:2 합금이며 따라서 Au-Cu 합금 아말감 도금은 구리함량 2%내외에서 가능함이 밝혀졌다.

2. 기존 국내 연구와 비교

여기에서는 논문의 서론 부분에서 제시했던 기존 연구결과와 본 연구자의 실험결과를 비교・검토하였다.

구리는 상온(常溫)에서 수은과 전혀 반응하지 않았으며, 수은과 구리의 반 응을 촉진하기 위하여 가온처리해도 열 때문에 구리가 산화되어 아말감 제조와 도금은 불가능하였다. 그러므로 우리나라 고대(古代)에는 구리 아말감 도금법이 란 존재하지 않았다.

또한 기존 연구자들이 주장하고 있는 Au-Cu합금 아말감 도금의 가능성 여 부는 연구자의 실험결과 98:2 내외의 합금부터 순금처럼 안정된 도금피막을 형 성하였다. 따라서 기존 연구자들이 주장하는 바대로 고대의 아말감 도금과정에 서 Au-Cu를 합금하여 도금했다면 구리의 함량비율이 2%내외에서 이루어졌을 것이다. 그러나 실험결과 구리의 비율이 증가함에 따라 도금층의 상태도 점점 더 불량해짐을 알 수 있었다. 그러므로 우리나라 고대 아말감 도금에 사용했던 금의 순도는 매우 높았을 것으로 추정되며 도금층을 불량하게 하는 구리를 인 위적으로 합금하지 않았을 것으로 본다.

한편 연구자가 제작한 실험시편 중 Au100 아말감 도금층의 성분분석결과 금과 수은 외에 다른 원소는 발견되지 않았으며 금과 수은의 비율은 대략 80:2 0²⁶⁾을 보였다. 이 결과를 고대 금동유물 해석에 적용하여 보면 도금층 분석결

26) 기존 연구자들은 11개의 원소를 분석하였으나 연구자의 실험시편을 주사전 자현미경/ 에너지분산형분석기(SEM- EDS)로 정성분석한 결과 금(Au), 구리(Cu), 수 은(Hg) 외의 원소들은 나타나지 않았다. 따라서 연구자는 금(Au), 구리(Cu), 수은(Hg) 세 가지 원소 비율만을 나타내었다. 또한 금과 수은의 비율 80:20인

과에서 금이나 수은의 비율이 낮고 Cu, Pb, Zn, Sn 등의 원소 함량비율이 높을 수록 바탕금속으로부터 부식물의 전이・개입 또는 외부인자에 의한 오염도가 높음을 뜻한다. 따라서 금동유물의 도금층이 위의 상태에 속한다면 추후 밀착력 약화나 박락으로 인해 잠재적 파손 가능성이 정상적인 비율(약 80:20)의 유물보 다 높다고 판단해야 할 것이다.

따라서 위의 사실을 토대로 하여 경주 황남대총 출토 유물과 익산 미륵사 지 출토 유물의 상태를 비교하면 경주 황남대총 출토 유물에서는 금의 평균 함 량이 64.63%이며 다른 원소들의 함량이 대체로 높음을 알 수 있고, 익산 미륵 사지 출토 유물에서는 금의 평균 함량이 68.90%이며 다른 원소들의 함량은 현 저히 낮음을 알 수 있다. 따라서 연구자는 경주 황남대총 도금층에 비하여 익산 미륵사지 유물의 도금층 상태가 양호하다고 판단한다²⁷⁾.

Ⅵ. 결론

그 동안 여러 연구자들의 노력으로 인하여 우리나라의 고대 금동제 유물에 대한 상당한 연구성과가 있었다. 그러나 이러한 유물의 제작기법에 대한 실체를 파악하기 위하여 과학적인 방법으로 연구한 사례는 근래의 일이며 연구자료 또 한 극히 소수에 불과한 실정이다. 따라서 아말감 도금법에 대한 실체를 좀 더 정확히 이해하고자 도금법에 대한 문서자료를 참고하고 또한 금속공예 전승장 인의 시연을 자세히 관찰한 다음 실험를 통하여 아래와 같은 결론을 얻었다.

① 아말감 도금에서 도금층의 두께와 밀착력, 균일성은 금의 순도, 사용형태 (입자의 크기), 도금횟수, 질산수은(Hg(NO³)²) 또는 매실산(梅實酸)의 적용 여부, 광쇠질 연마의 정도와 관련이 있음을 확인 할 수 있었다.

데 한 개의 시편에 대하여 세 곳을 분석한 평균값이다. 그러나 좀더 객관성을 갖기 위해서는 여러 개의 시편을 분석한 평균값이 요구되는데 추후 연구가 진 행되어야 한다고 본다.

27) T able 1, 2, 3, 4, 5 참조