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용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토
도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

최재원, 한민수*

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 분석대상 및 방법
Ⅲ. 분석결과 및 고찰
Ⅳ. 결론

국문초록

용인 덕성리 지구에서 발굴된 토기와 도기

, 기와 등 5점에 대한 자연과학적 분석

을 통해 기물의 물리화학적 특성을 파악하고

, 출토 유구 간의 상관성을 파악하고자

하였다

. 색차는 소성온도의 차이로 인하여 시료 간에 차이를 보이며, 단면관찰에서

는 기벽의 두께로 인하여 내부와 외부의 색상 차이가 확실히 구분된다

. 흡수율은

YI-1번과 YI-3번은 5% 이하로 매우 낮았으며, 다른 시료들은 일반적인 토기의 흡수

율에 해당된다

. 구성 광물분석에서는 일부는 물라이트가 검출되었고, 스피넬군의

광물도 확인되어

1,100℃ 정도의 온도에서 소성되었을 것으로 보이며, YI-5번 시료

는 백운모가 검출되어

1,000℃ 이하에서 소성되었을 것으로 추정된다. 원료의 상관

성을 살펴본 결과

, 전암대자율 값은 0.16∼4.25까지 모든 시료에서 다양한 값을 보

였으나 값의 범위가 넓지 않았고

, 주요성분 원소와 미량원소 함량을 이용한 통계분

* 최재원(한국전통문화대학교 문화유산전문대학원 문화재수리기술학과 석사과정 학생)

한민수

(한국전통문화대학교 문화유산전문대학원 문화재수리기술학과 교수)

Corresponding Author : 한민수(E-mail : dormer@nuch.ac.kr, Tel: +82-41-830-7381)

제24호

석에서 시료 간의 구별이 어려웠다

. 이는 건물지나 가마 출토편들 간의 원재료적인

측면에서 모든 시료들이 서로 유사한 것으로 판단된다

주제어 용인

, 전암대자율, 물리화학적 특성, 소성온도, 상관성

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

I. 서론

점토로 만들어진 기물 중에서 토기는 고고유적에서 가장 많이 출토

되는 유물이며

, 이러한 토기는 기존에 형식분류나 편년연구가 주를 이

루었다

. 그러나 유물이 내포하고 있는 보다 많은 정보를 정확하게 파악

하기 위해서

1970년대 들어 자연과학적 분석방법을 적용하기 시작하

였다

.1 이러한 방법들의 적용을 통하여 토기나 도기 등 점토 소성 기물

에 대한 물리화학적 특성을 밝혀내고

, 원재료와의 상관성 분석을 통해

생산지와 소비지 간의 관계를 규명하는 연구가 활발하게 진행되어 오

고 있다

도기는 일반적으로 토기와 유사한 재료를 사용하나 보다 정제된 원

료를 사용하기도 하며

, 토기에 비해 소성온도가 상대적으로 높은 편이

고

, 이에 따라 흡수율이 낮다. 도기는 시유의 여부에 따라 분류하기도

하는데

, 자연유라고 하는 유층이 존재하는 도기는 원래 가마 내부에서

도기를 소성하는 과정에서 연료로 사용되는 나무의 재가 날려 표면에

부착되면서 발생한 것으로 보는 것이 일반적이다

.2 따라서 요지나 시

대적인 차이에 따라 다양한 재질적인 특성을 보인다

기와를 포함한 와전류에 대한 연구도 도․토기와 마찬가지로 이전

에는 형식학적 분류와 시대적 제작기법의 발달에 관한 연구가 주를 이

루었으나

1970년대 들어와서 우리나라 기와에 대한 자연과학적 연구

최몽룡․신숙정․이동영

, 뺷고고학과 자연과학－토기편뺸, 서울대 출판부, 1996, 3, 14쪽.

이병하

, 뺷나만의 유약 만들기뺸 3, 예경, 2008, 16∼19쪽.

제24호

가 시도되었고

, 이후 2000년대부터 보다 활발한 연구가 수행되고 있

다

.3,4,5,6,7

본 연구는 용인 덕성리(602-1번지 일원)

테크노밸리 조성사업부지 내

문화재 발굴조사에서 출토된 점토 소성물인 토기와 도기

, 기와에 대한

자연과학적 분석을 실시하여 물리화학적 특성을 알아보고 이들 기물

의 제작에 사용된 원료들의 상관성을 살펴보고자 하였다

김지영․이찬희․조선영․김란희․이호형

, ｢아산 탕정지구 외골유적 출토 고려 기와

의 재료과학적 특성과 제작기법｣

, 뺷보존과학회지뺸 25, 한국문화재보존과학회, 2009, 299

∼

316쪽.

김지영․박진영․박대순․이찬희

, ｢부여 쌍북리 유적 출토 백제 도가니의 재료학적 특

성과 원료의 산지해석｣

, 뺷보존과학회지뺸 26, 한국문화재보존과학회, 2010, 1∼12쪽.

김란희․이선명․장소영․이찬희

, ｢기흥 농서리유적 출토 토기의 재료과학적 특성과

소성온도 해석｣

, 뺷보존과학회지뺸 25, 한국문화재보존과학회, 2009, 255∼271쪽.

김란희․조미순․연웅․이찬희

, ｢나주 오량동 가마와 운곡동 분묘 유적 출토 대형전용

옹관의 재료학적 동질성과 제작기법 해석｣

, 뺷보존과학회지뺸 26, 한국문화재보존과학회,

2010, 229∼425쪽.

김란희․정해선․정상훈․이찬희

, ｢대전 원신흥동 유적 출토 고대 세라믹 유물의 재료

학적 특성과 원료의 산지해석｣

, 뺷보존과학회지뺸 27, 한국문화재보존과학회, 2011, 163∼

179쪽.

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II. 분석대상 및 방법

1. 분석대상

분석대상 시료는 가지구에 해당하는 석곽묘와 건물지

, 가마에서 발

굴된 토기

1점, 기와 1점, 도기 3점 총 5점을 대상으로 하였으며, 유물의

외형적 특징은 그림

1과 같고, 시료 목록은 <표 1>에 나타내었다.

출토 상태를 살펴보면

, YI-4가 출토된 2호 가마는 등고선과 직교하여

조영된 반지하식 등요이다

. 연소부, 소성부, 배연부가 확인되었으며,

연소부는 생토면을 굴착하여 조성되었고 바닥면은 흑색으로 소결되었

다

. YI-5가 출토된 3호 가마는 타원형 형태이며, 소성실, 연소실이 확인

된다

. 조선시대주거지의 고래와 유사하게 5열의 줄고래 형태로 시설되

었으며

, 요철의 높이차는 약 10cm이다. 연소실은 장방형이며, 벽면과

바닥면은 회청색으로 소결되었다

중앙문화재연구원

, 뺷용인 덕성리(602-1번지 일원) 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 발

굴조사 약식보고서

뺸, 2017, 19쪽.

제24호

시료번호

유구 명칭

성격

수량

YI-1

가지구－통일신라

1호 석곽묘

토기

YI-2

가지구－건물지

기와

YI-3

가지구－건물지

도기

YI-4

가지구－

2호 가마

도기

YI-5

가지구－

3호 가마

토기

<표 1> 출토 토기, 도기, 기와 시료의 출토 지점 및 성격

<그림 1> 출토 토기, 도기, 기와 시료의 외형적 상태

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2. 분석방법

분석대상 시료는 건조한 상태에서 솔을 이용하여 표면 오염물을 일

차적으로 제거한 후 흐르는 증류수로 세척하였다

. 이후 건조기를 사용

하여

100±5℃의 온도에서 24시간 완전 건조하여 시료를 준비하였다.

단면을 보기위한 마운팅 시료는 다이아몬드 휠을 이용하여 직사각형

으로 절단하였으며

, 광물분석과 성분분석을 위한 시료는 내부 조각을

수습한 뒤 분말화하여 준비하였다

시료의 분석은 색차와 흡수율을 측정하여 지점별 수습 토기편의 물

리적인 특성을 알아보았으며

, 구성광물의 종류와 소성온도를 추정하

기 위하여

X-선 회절분석을 실시하였다.

(1) 전암대자율 측정

전암대자율 측정에는

10-3 SI 단위의 측정 한계를 가진 대자율측정기

(Magnetic Susceptibility Meter, SM-20, GF Instruments, Czech)를 이용하였으며

10회 측정한 후 평균 값을 대자율의 단위인 10-3 SI unit로 표기하였다.

제24호

(2) 색차분석

토기의 색은 소성 온도

, 시간, 분위기, 태토의 화학조성 등에 영향을

받기 때문에 색차분석은 토기의 소성환경과 산지 연구에 유용하

다

.9,10 색차의 측정은 색채색차계(CR-400, Minolta, Japan)를 이용하였으

며

, 오차를 줄이기 위해 서로 다른 부분에 대해 총 3회를 측정하였다.

측정된 색차 값은 국제조명위원회에서 정한 색상으로 사람 눈이 감지

할 수 있는 색차와 색 공간에서 수치로 표현하여 일치시킬 수 있는 색

공간인

CIE L, a*, b*에 표시하였다.

(3) 흡수율, 겉기공률 측정

각 시료 편들을 건조기에 넣고

100±5℃에서 2일간 완전 건조한 후

정밀전자저울(CP224S, Sartorius, Germany)을 이용하여 무게를 달아서 건조

한 무게

W1을 구하고 이것을 증류수에서 2일간 침적시킨 후 무게 W2,

포수 후 공기 중 무게

W3를 측정하여 다음 식으로 흡수율과 겉기공률

을 구하였다

Christina, R., Panagiota, T.K., Christos, K., “Technology and composition of Roman
pottery in Northwestern Peloponnese, Greece”, Applied Clay Science 24, Amsterdam,
2004, pp.313∼326

Piero, M., Patrizia, D., “New developments in the study of ancient pottery by colour
measurement”, Journal of Archaeological Science 31, Amsterdam, 2004, pp.741∼751

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

흡수율과 겉기공률의 측정은 한국산업규격 도자기의 흡수율

, 부피비

중

, 겉보기비중 및 겉기공률 측정방법(KS L4008)을 근거로 수행하였다.

(4) 단면관찰

출토 유물의 단면 특성관찰은 시료의 일부를 에폭시 수지에 고착시

킨 후 시료연마기(Rotopol-11, Struers, Denmark)와 연마지

#500, #1200,

#2400, #4000을 순서대로 사용하여 단면을 연마하고, 연마천을 이용하

여 경면이 되게 가공한 다음 금속현미경(LV1000, Nikon, Japan)과 주사전

자현미경(Scanning Electron Microscope, EM-30AX, COXEM, Korea)으로 존재하

는 광물과 조직을 관찰하였다

(5) 광물 결정구조 분석

시료의 주요 구성 광물은

X-선 회절분석(SmartLab, Rigaku, Japan)을 통

해 실시하였으며

, 측정조건은 5°∼80°, 스캔 속도 4 deg/min, 스캔 단위

0.01로 광물결정구조를 분석하였다.

흡수율  



 

×

겉기공률  

 

 

× 

제24호

(6) 성분분석

시료의 주성분과 미량성분은 유도결합플라즈마질량분석기(OPTIMA

4300DV, PerkinElmer, USA)를 이용하여 분석하였다

. 주성분은 Si를 제외한

9개 원소를 분석하였으며, 미량성분 33개(Rb, Ba, Sr, Co, Cr, Cu, Ni, Sc, Zn,

Y, Cs, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Pb, Th, U, Mo, Ga, Li,

V, Zr)를 분석하였다

. 분석시 보정용 표준시료(BGR-1, SCO-1, SDC-1)로 측

정치를 검증한 후 분석하였으며

, 조건은 R.F. Frequency 40.68 MHz,

27.12 MHz, R.F. Power1300 W로 측정하였다.

III. 분석결과 및 고찰

1. 전암대자율 분석

전암대자율은 물질이 자화될 수 있는 정도를 나타내는 지수로서 자

화강도와 자기장의 세기의 비로 무차원의 값을 가진다

. 이는 야외에서

간편하게 측정하여 육안으로 판단하기 힘든 시료에 대해 동질성을 파

악하는데 유용한 방법이다

. 각 시료의 전암대자율 값을 그래프로 비교

한 결과

, <표 2>와 <그림 2>에서와 같이 0.16∼4.25(×10-3 SI)까지 다양

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하게 나타난다

. 특이한 것은 건물지에서 출토된 시료들(YI-2, YI-3)이나

가마에서 출토된 시료들(YI-4, YI-5)

간의 상관성이 적다는 것이다. 이는

재료적인 측면에서 석곽묘

, 건물지, 가마터 출토 시료들이 서로 일부

연관성을 가지고 있지만 정확히 동일한 것은 아닌 것으로 추정된다

시료 측정위치

1회

2회

3회

YI-1

0.34

0.35

0.44

YI-2

3.94

4.13

4.25

YI-3

0.75

0.99

0.95

YI-4

0.16

0.18

0.17

YI-5

4.22

4.12

4.08

<표 2> 출토 토기, 도기 및 와전 시료의 전암대자율 측정 결과

<그림 2> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 전암대자율 측정 결과그래프

제24호

2. 색차 분석

토기는 소성온도와 소성분위기에 따라 색상이 다양하게 나타난

다

.11 이는 태토를 구성하고 있는 물질의 화학성분이 서로 다르고 이들

이 소성의 과정에서 다양한 반응을 일으키기 때문이다

5개 시료의 색차를 측정한 결과, <표 3>과 <그림 3>에서 볼 수 있듯

이

YI-1이 가장 높고, YI-3가 가장 낮은 명도 값을 가진다. 또한 모든

도

·토기편은 내·외부의 차이가 크지 않았으나 YI-5의 경우에는 비교

적 큰 차이의 색차 값을 나타냈다

YI-2의 경우, 와전으로 육안 관찰에서는 부분적인 갈색, 회색부분의

차이를 보이고 있다

. 색차 측정도 두 부분으로 나누어 측정한 결과, 명

도의 차이는 크지 않으나 황색도와 적색도가 크게 차이남을 알 수 있다

11 권혁남 외

, 뺷문화재 과학적 분석 재질별 연구사례뺸, 국립문화재연구소, 2018, 19쪽.

시료 측정위치

YI-1 (외부)

52.01

1.30

12.40

YI-1 (내부)

52.08

-0.67

4.77

YI-2 (갈색부분)

30.08

7.34

12.44

YI-2 (회색부분)

27.30

0.98

5.69

YI-3 (외부)

35.81

0.41

1.35

YI-3 (내부)

37.24

1.31

5.77

<표 3> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 색차측정 결과 값

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

3. 흡수율, 겉기공률 측정

토기는 가소성의 점토물질과 석영 등 비가소성 물질이 혼합된 기물

로 제작과정에서 태토에 기공이 존재하며

, 소성 과정 중 태토가 자화되

시료 측정위치

YI-4 (외부)

48.59

0.79

6.24

YI-4 (내부)

40.05

-0.41

3.76

YI-5 (외부)

45.87

2.82

14.75

YI-5 (내부)

40.33

11.02

22.59

<그림 3> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 색차 측정 결과 값의 비교 그래프

제24호

면서 체적의 변화가 일어나므로 기공이 연결되거나 줄어들게 된다

. 용

인 덕성리 출토 시료의 흡수율과 겉기공률은 그림

4에 도시하였으며,

YI-3의 흡수율 4.1%, 겉기공률 8.9%가 확인되며, YI-5의 흡수율 21.4%,
35.5%로 넓은 범위의 분포의 흡수율과 겉기공률을 보이고 있다. 즉, 일

반적인 도토기 및 도자기의 흡수율과 비교해 보았을 때

, YI-1번과 YI-3

번은 경질도기의 흡수율에 가깝고

, 나머지 시료는 일반적인 토기의 흡

수율과 유사하다

. 특히 YI-5번은 낮은 온도에서 소성된 연질토기의 흡

수율과 유사한 것으로 판단된다

<그림 4> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 흡수율 및 겉기공률 측정 결과 그래프

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

4. 단면관찰

금속현미경을 통해 색의 차이로 인한 층을 쉽게 확인할 수 있으며

주사전자현미경은

BSE(Back Scattered Electron)모드로 촬영하여 성분의

차이에 따른 음영차

, 기공의 차를 확인하였다. 특히 단면이 두꺼운 YI-2

는 내

, 외면을 나누지 않고 표면과 심부, 중간부분으로 나누어 outside

를 표면

inside를 심부, middle을 중간부분으로 표기하였다. 관찰결과

외부부터 심부로 들어갈수록 회색

-갈색-회색의 색상 차이를 보인다.

YI-1과 YI-3, YI-4에서 색의 차이로 확실한 층을 보이고 있다. YI-4와

YI-5에서 일정하지 않은 크기의 석영이 다수 관찰되고 있으며, 특히
YI-3의 경우에는 외면과 내면에 기공이 크게 관찰되지 않으나 중간의

회색층에서 다수의 기공이 관찰되고 있다

. 이는 제작 당시 또는 소성

시 외면의 기공이 닫히게 되었거나 내부에 기공이 다량 분포하였을 가

능성이 있다

단면의 위치별 색상차이에 따른 성분 분석 차이를 알아보고자 그림

7 위치에서의 EDS 성분분석 결과를 <표 4>에 제시하였다. YI-1, YI-3,
YI-4의 경우 내면과 외면의 색차이가 분명함에도 불구하고 성분에서의

차이는 미비한 것으로 나타났다

. YI-2의 경우는 외부와 심부에서도 점

진적인 색 차이를 보이고 있어 그림

7에 제시한 위치 이외에 색 차이가

보이는 부분을 선정하여 성분분석을 실시하였으나 역시 큰 차이가 나

타나지 않았다

. 하지만 YI-5의 경우, 외면에서 국소적인 분석 위치의 차

이에도 불구하고 큰 성분 차이가 보이고 있는 것을 확인할 수 있었다(그

제24호

림

7 YI-5 SEM 단면 촬영 결과에 분석위치 표시)

. 다만, 내면과 외면의 성분 차

이는 크게 없는 것으로 보아 외면에서만 보이는 현상으로 추정되며 전

자현미경의 반사전자상 관찰 결과에서는 특이한 입자가 관찰되지 않

으나 음영의 차이가 고르지 않은 것으로 보아 외면의 성분이 균질하게

혼합되지 않은 것으로 추정된다

. 또한 YI-5에서는 금속현미경으로는

관찰되지 않는 부분에 대해 성분분석을 실시하여

<표 4> YI-5_mid-

dle_point(그림 7 YI-5 SEM 단면 촬영결과에 분석 위치 표시)에 그 성분을 표시

하였다

. 분석 결과에서 알 수 있듯이, 특히 K2O가 많이 관찰 되는 것으

로 보인다

<그림 5> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 전체 단면 실체 현미경 관찰

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

YI-1 outside

YI-1 middle

YI-1 inside

YI-2 outside

YI-2 middle

YI-2 inside

YI-3 outside

YI-3 middle

YI-3 inside

YI-4 outside

YI-4 middle

YI-4 inside

제24호

YI-5 outside

YI-5 middle

YI-5 inside

<그림 6> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 단면 광학현미경 미세조직 관찰

YI-1 outside

YI-1 middle

YI-1 inside

YI-2 outside

YI-2 middle

YI-2 inside

YI-3 outside

YI-3 middle

YI-3 inside

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

YI-4 outside

YI-4 middle

YI-4 inside

YI-5 outside

YI-5 middle

YI-5 inside

<그림 7> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 단면 전자현미경 미세조직 관찰

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

K2O

CaO

Ti2O

FeO

Total

YI-1_outside

0.22

0.36

17.79

73.72

2.56

0.21

1.25

4.17

100.27

YI-1_middle

0.84

0.43

17.60

73.12

2.75

0.55

0.87

3.85

100.00

YI-1_inside

0.81

0.46

20.11

70.16

2.68

0.52

0.97

4.28

100.00

YI-2_outside

1.46

19.94

64.06

3.01

0.49

1.26

9.72

99.94

YI-2_outside2

1.53

20.02

63.43

3.06

0.51

1.06

10.28

99.90

YI-2_middle

19.70

66.57

3.10

0.46

0.99

9.11

99.94

YI-2_inside

0.89

19.10

65.58

3.32

0.15

1.13

9.75

99.94

YI-2_inside2

0.94

19.55

65.08

3.12

0.44

1.19

9.66

99.97

YI-3_outside

18.80

71.25

2.58

0.41

1.01

5.90

99.95

YI-3_middle

19.71

72.00

2.50

0.47

0.88

4.45

100.00

YI-3_inside

19.20

69.96

3.16

0.63

1.21

5.80

99.96

YI-4_outside

1.50

19.09

67.01

3.24

0.52

1.03

7.57

99.96

<표 4> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 분석 위치별 SEM-EDS 성분분석 결과표

제24호

5. 광물 결정구조분석

출토 유물에 대해

X-선 회절 분석을 실시하고 매칭 프로그램을 이용

하여 구성광물을 확인하였다(<그림 8∼12>)

. 분석 결과, 공통적으로 석영

(Quartz)이 관찰되었으나

YI-1, YI-3에서 뮬라이트(Mul ite)가 검출되었고,

YI-3, YI-4에서 스피넬군의 광물이 검출되어 일부 구성광물의 유사성을

보이고 있다

. YI-3피크 역시 스피넬피크와 유사하나 주성분분석결과와

종합적으로 판단했을 때

, 철스피넬로 추정된다. 모든 시료에서 고온성

지시광물인 트리디마이트(Tridymite)나 크리스토발라이트(Cristobalite)는 검

출되지 않아

1100℃내외에서 소성되었을 것으로 판단된다. 그러나 YI-5

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

K2O

CaO

Ti2O

FeO

Total

YI-4_middle

1.57

21.44

62.49

3.94

0.68

1.16

8.68

99.95

YI-4_inside

1.53

19.76

67.02

3.02

0.61

1.07

6.95

99.97

YI-5_outside_point1

0.51

1.48

21.22

65.15

2.31

0.99

8.03

99.69

YI-5_outside_point2

15.74

72.82

2.03

0.32

0.91

7.86

99.68

YI-5_outside_point3

1.56

20.76

63.75

1.85

1.14

10.93

99.99

YI-5_outside_point4

10.54

82.98

2.21

0.35

3.91

99.99

YI-5_outside_point5

0.93

1.27

19.16

68.91

2.17

0.75

0.90

5.91

100.00

YI-5_outside_point6

1.79

19.78

66.76

1.71

0.32

1.27

8.37

100.00

YI-5_middle

0.60

1.59

22.53

62.08

3.28

0.80

1.20

7.92

100.00

YI-5_middle_point

18.00

65.10

16.71

0.19

100.00

YI-5_inside

0.23

1.84

21.31

64.91

2.40

0.11

1.28

7.93

100.00

ND : Not Detected

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

에서는

1,050℃정도에서 소멸되는 백운모(Muscovite)가 검출되어 다른 시

료들과 다르게

1000℃ 이하의 온도에서 소성되었을 것으로 추정된다.

<그림 9> YI-2번 기와 시료의 X-선 회절분석 결과 그래프

<그림 8> YI-1번 토기 시료의 X-선 회절분석 결과 그래프

제24호

<그림 11> YI-4번 도기 시료의 X-선 회절분석 결과 그래프

<그림 10> YI-3번 도기 시료의 X-선 회절분석 결과 그래프

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

6. 주요성분

각 시료의 주요 성분원소 함량은

<표 5>에 제시하였다. 또한 이들 기

물의 태토를 이루는

7개의 주요성분(Al, Fe, Ca, K, Mg, Ti, Na,) 함량을 사용

하여

<표 6>에 산화물 함량으로 변환하여 계산하였다. 이 때, Si 함량은

100에서 7개 주요 성분을 뺀 값으로 계산하였다.

<표 6>에서와 같이 환산된 주요성분의 함량 값을 살펴보면, 일부 철

산화물의 양이 약

2wt.% 정도 낮은 YI-1 시료를 제외하고는 전체적으

로 성분원소의 함량이 유사한 것을 알 수 있다

<그림 12> YI-5번 토기 시료의 X-선 회절분석 결과 그래프

제24호

7. 미량원소 분석

각 시료의 미량원소 함량은

<표 7>에 제시하였다. 광물 내에서 포함

되어 있는 희토류원소는 쉽게 치환되지 않기 때문에 암석의 유전자와

같은 역할을 하여 산지 추정에 적합한 원소로 이용되고 있다

.12,13

(단위 : wt.%)

Elements

YI-1

YI-2

YI-3

YI-4

YI-5

9.58

9.91

10.10

9.78

9.63

0.61

0.32

0.77

0.57

0.49

1.97

2.26

2.02

2.49

2.25

0.25

0.19

0.25

0.26

0.22

0.65

0.91

0.78

0.87

0.85

2.72

5.37

3.70

4.06

4.09

0.55

0.56

0.49

0.50

Total

16.32

19.54

18.18

18.52

18.02

<표 5> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 주요 성분원소 함량분석 결과표

(단위 : wt.%)

Elements

YI-1

YI-2

YI-3

YI-4

YI-5

Al2O3

15.62

16.00

16.36

15.86

15.64

Na2O

0.71

0.37

0.89

0.66

0.57

K2O

2.05

2.33

2.09

2.57

2.33

CaO

0.15

0.11

0.15

0.16

0.13

MgO

0.47

0.64

0.55

0.62

0.61

Fe2O3

3.36

6.56

4.53

4.98

5.03

TiO2

0.40

0.35

0.36

SiO2

77.25

73.58

75.03

74.80

75.35

Total

100.00

<표 6> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 주요 성분을 산화물로 환산한 값

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

토기 등 점토로 만들어진 기물의 미량원소에 의한 상관관계는 이들

의 제작에 사용된 점토 원료가 지역 간 또는 유적 간에 지질학적인 상

태가 서로 다르다는 것에서 출발한다

. 또한 분석된 미량원소 중에서 몇

개의 특성원소가 출토지 또는 지역 간 특성인자로 작용하게 되므로 원

소의 함량을 기준으로 평균값의 차이 크고

, 표준편차와 변동계수가 적

은 원소를 이용한다

. 여기에서는 분석된 12개 미량원소를 이용하였다.

미량원소를 이용한 주성분분석 결과를

<표 8>에 나타내었다. 여기

에서 볼 수 있듯이 주성분

1의 경우 기여율이 55.0%, 주성분 2는 26.4%

이므로 주성분

1, 2의 누적기여율은 81.4%로서 전체 데이터 분산의

81.4%를 사용하여 <그림 13>과 같은 분포도를 나타낼 수 있다. 여기에

서 주성분

1이 대부분 0.8을 넘고, 주성분 2가 Co를 제외하고 높은 값을

보이고 있지 않다

. 또한 <그림 14>의 원소별 경향성과 관련하여 출토

시료에서 바륨(Ba)을 제외하고 모든 성분들이 매우 비슷한 경향성을 보

이고 있어 재료적인 측면에서 차이점이 없음을 알 수 있다

. 또한 추가

적으로 판별분석을 이용한 정준판별함수를 나타낸

<그림 15>를 확인

하면 출토지별 뚜렷한 차이가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다

Mason, B., and Moore, C.B., “Principles of Geochemistry (4ed)”, New York, John Wiley
& sons, 1982, p.344.

LcLEnnan, S.M., “Rare earth elements in sedimentary rocks in influence of provenance
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The Mineralogical society of American, 1989, pp.169∼181.

제24호

<그림 13> 미량원소를 이용한 주성분 분석에서 성분 함량 분포도

(단위 : mg/kg)

Elements　

YI-1

YI-2

YI-3

YI-4

YI-5

50.54

57.31

56.12

72.18

59.53

1.13

1.06

1.28

1.36

1.14

8.16

8.62

9.39

10.80

9.08

3.01

2.96

3.32

3.40

3.10

1.67

1.56

1.99

2.09

1.85

0.45

0.44

0.48

0.50

0.46

16.5

17.2

16.2

18.5

10.3

21.5

11.9

13.4

12.5

103.8

122.4

106.2

103.5

105.8

562.2

667.6

568.8

825.5

772.3

150.7

164.5

149.4

170.2

142.7

10.45

9.23

10.46

8.78

6.86

<표 7> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 미량원소 함량분석 결과표

성분

초기 고유값

전체

% 분산

누적 %

6.599

54.992

3.163

26.361

81.352

1.863

15.527

96.880

0.374

3.120

100.000

<표 8> 주성분분석에 의한 미량원소의 고유 값과 분산비율, 누적비율의 결과표

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

<그림 14> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 미량원소 함량의 비교그래프

<그림 15> 출토 토기, 도기 및 기와 시료의 출토지별 미량원소 함량에 의한 판별분석 그래프

제24호

IV. 결론

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지에서 발굴된 도

·토기 및 와

전류를 대상으로 색상

, 전암대자율, 흡수율, 미세조직, 구성광물, 성분

특성을 분석하여 비교함으로써 제작에 사용된 원료의 상관성을 알아

본 결과

, 다음과 같은 결론을 얻었다.

첫째

, 전암대자율 분석결과, 모든 시료에서 다양한 값을 보였으나 값

의 범위는 크지 않았다

. 특히 주요성분의 함량에서 자화율에 영향을 많

이 미치는

FeO의 함량이 YI-2와 YI-5가 높게 나타났는데 이는 곧 전

암대자율값 역시 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다

. 하지만 건물지

또는 가마에서 출토된 시료들 간의 뚜렷하게 분류되지 않아 제작에 사

용된 원재료적인 측면에서 모든 시료들이 서로 일부 유사한 것으로 보

인다

둘째

, 색차 측정결과, YI-5번 시료를 제외하고 나머지 시료에서 내외

부의 차이가 크지 않았다

. 다만, 단면관찰 결과에서 볼 수 있듯이 소성

시 공기중에 노출된 면과 속심 부위에서는 층별 색상 차이가 확인되고

있어 두께에 따라 피열 특성이 다르다는 것을 알 수 있다

셋째

, 흡수율과 겉기공률 분석에서 흡수율은 4.1%∼21.4%, 겉기공

은

8.9∼35.5%까지 매우 넓은 범위를 보였으며, YI-5는 YI-1, 3, 4와 달

리 국소 부분에서의 성분 함량 차이

, 일정하지 않은 크기의 석영 관찰,

광물 구성의 백운모 검출 등의 특징을 고려할 때

, 비교적 낮은 온도와

성분의 불균질한 특성으로 인해

YI-2와 함께 높은 흡수율과 겉 기공율

용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

이 나타나는 것으로 보인다

넷째

, 단면 관찰 결과, YI-4와 YI-5에서 일정하지 않은 크기의 석영이

다수 관찰되고 있으며

, 내면과 외면에는 기공이 크게 관찰되지 않으나

중간의 회색층에서 다수의 기공이 관찰되고 있다

. YI-1, YI-2, YI-3, YI-4

모두 층위에 따른 성분 함량이 크게 다르지 않으나

YI-5는 외면에서 국

소적인 함량 변화 폭이 커 고르지 못한 입자 분포가 확인된다

. 다만 내

면과 외면 역시 성분의 함량이 크게 다르지 않는 것으로 확인되어 외면

에서만 나타나는 현상으로 확인된다

. 이를 통해 위치별 색의 차이는 성

분의 함량에서 기인하고 있지 않으며 에너지가 내부까지 고르게 전달

되지 않으면서 나타난 현상으로 확인된다

다섯째

, 구성광물을 분석한 결과, 공통적으로 석영이 관찰되며, 일부

는 물라이트가 검출되고

, 스피넬군의 광물도 확인되었다. 그러나 고온

성 지시광물이 검출되지 않은 것으로 보아

1,100℃ 정도의 온도에서 소

성되었을 것으로 보이며

, 특히 YI-5번 시료는 백운모가 검출되어 1,00

0℃ 이하에서 소성되었을 것으로 추정된다.

여섯째

, 통계분석을 통해 상관성을 분석한 결과, 주요성분 원소와 미

량원소 함량으로 시료 간의 구별은 어려웠으며

, 미량원소의 판별분석

결과도 유물 간 유사성이 확인되어

5개 시료 모두 유사한 원료를 이용

하여 제작된 것으로 판단된다

결과적으로 이러한 무기질 문화재의 과학적 분석연구는 동일 유적

에서 출토된 유물의 재료에 대한 상관성을 판단하는데 좋은 방법임을

알 수 있으며

, 본 연구결과는 향후 중부권 유적지의 도·토기 및 와전

류 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다

제24호

참고문헌

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용인 덕성리 테크노밸리 조성사업부지 내 유적 출토 도․토기 및 기와의 물리화학적 특성 분석

Abstract
Analysis for Physicochemical Characteristics of Potteries
Excavated from Deoksong-ri Techno Valley Project Site, Yongin

Choi, Jae Weon, Han, Min Su Student, Dept. of Heritage Conservation and Restauration, Korea National

University of Cultural Heritage, Graduate school of Cultural Heritage

Through the scientific analysis of the earthenware, pottery, and roof tile excavated

from this study site, it was tried to identify the physical and chemical properties of the

artifacts and the correlation between the excavated points. The color difference was dif-

ferent among samples due to the difference of firing temperature. In cross-sectional ob-

servation, the color difference between inside and outside was clearly distinguished due

to the thickness of the wall. Absorption rate was very low at less than 5% in YI-1 and

YI-3, and the other samples were higher than that, but these values are similar to those

of ordinary earthenware. In the mineral analysis, some of the mullite was detected, and

the minerals of the spinel group were also identified. Therefore, it is estimated that four

samples were fired at a temperature of about 1100

℃, but YI-5 was fired at 1000℃ or

less due to the detection of muscovite. As a result of examining the correlation between

the samples, the values of magnetic Susceptibility were varied in all samples, but the

ranges of values were not large. Additionally the statistical analysis using the principal

element and trace element content, it was difficult to distinguish between samples. In

conclusion, it is estimated that all the samples are similar to each other in terms of raw

materials between building and kiln points.

Keywords Yongin, Magnetic susceptibility, Physicochemical, Firing temperature,

Correlation

논문 투고일 : 2019.09.30 심사 완료일 : 2019.10.20 게재 확정일 : 2019.11.08