한성백제기 흑색마연토기의 재료학적 특성 및 제작기술 연구

국문 초록 (Abstract)

한성백제기 흑색마연토기는 흑색발색에 광택이 있어 예술적 및 학술적 가치가 크며, 한성백제기의 왕성관련 유적에서 한정적으로 출토되고 있어 희소성까지 있는 중요한 문화유산이다. 또한 정선한 점토질 태토를 사용하였으며 얇은 기벽을 지니고 선각과 문양이 새겨진 우수한 기술력이 적용된 토기이다. 그러나 출토지가 한정되어 있고 수량이 적어 한성백제기 흑색마연토기의 자연과학적 및 고고과학적 연구는 시료에 대한 접근성 부족으로 인하여 매우 미진한 상태이다.
이 연구에서는 한성백제기 흑색마연토기의 체계적인 분류를 통해 재료학적 특성을 밝히고 제작기법을 규명하였다. 분석을 위해 풍납동 토성과 석촌동 고분군 및 몽촌토성에서 수습한 흑색마연토기를 대상으로 표면발색과 광택정도에 따라 세 그룹으로 분류하였다. Ⅰ그룹은 흑색발색과 광택이 우수하고, Ⅱ그룹은 흑색발색과 광택이 보통이며, Ⅲ그룹은 흑색발색이 불량하고 광택이 없는 시료들이다. 이들의 비교를 통해 한성백제기 흑색마연토기의 태토선택과 정선, 소성온도, 흑색의 발색메커니즘 등 종합적 제작기술을 검토하였다.
흑색의 색도를 정량적으로 분석한 결과, 한성백제기 흑색마연토기는 비교적 채도(a*, b*)가 낮아 전반적으로 적황색을 보인다. 명도(L*)는 28.06∼49.00의 범위로 대부분 비슷한 값을 나타내나, 일반적인 토기에 비해 다소 낮았다. 연구대상 토기들의 부피비중 및 흡수율은 매우 다양하며 동일시기의 다른 토기와 유사하다. 전암대자율 분포(0.02∼2.25×10-3 SI unit)도 거의 비슷하나 적색토기 및 고온소성 회색토기에 비하여 낮게 측정되었다.
광학 및 전자현미경적 특징으로 보아, 흑색의 발색층 단면은 토기그룹에 관계없이 얇은 흑색층 토기, 두껍고 불균일한 점이층 토기 및 전면 흑색층 토기로 세분된다. 이 토기들의 기질과 산출상태 및 미세조직에서는 현정질 입자가 거의 관찰되지 않는 은미정질 특징을 보여 태토의 정선도가 매우 우수한 것으로 나타났다. 재현실험 과정에서 수차례의 정선이 있었음에도 실제 흑색마연토기의 태토가 더욱 높은 정선정도를 보이는 것으로 보아 아주 높은 수준의 정선을 통해 태토를 구성한 것으로 판단된다.
또한 강한 마연정도를 보이며 광택이 높은 토기에서 흑색물질의 표면피복 밀도가 높은 것으로 관찰되었으며, 이는 두껍고 불균일한 점이층 토기와 전면 흑색층 토기에서 특징적으로 나타난다. 재현실험 결과, 마연은 토기를 제작하고 건조하는 과정에서 반건조 상태가 마연하기에 가장 적합하며 마연한 토기는 소성 후에 광택도도 높은 값을 보였다.
주사전자현미경, 라만분광 및 자동유기원소 분석 등의 결과를 종합할 때, 흑색마연토기의 흑색물질은 비정질 탄소인 연매로 확인되며, 투과전자현미분석 결과로 볼 때 콜로이드상 입자로 발색하는 것으로 나타난다. 또한 주성분 원소로 CaO 0.33∼1.13(평균 0.74) wt.%, P2O5 0.15∼4.23(평균 1.58) wt.%, LOI 1.3∼8.96(평균 5.99) wt.%의 함량을 보인다. 이는 흑색마연토기의 소성에 따른 연의 침착과정에서 식물재 또는 회분 등이 함께 작용하였기 때문으로 판단된다. 재현실험 결과, 연의 침착은 소성과정의 냉각단계에서 연료를 충분히 주입하고 승온시간을 포함하여 24시간의 환원환경을 조성하였을 때 탄소의 침투율을 증가함을 보였다.
한편 한성백제기 흑색마연토기에서는 흑색층을 보존하기 위해 표면에 칠한 것으로 판단되는 옻칠의 흔적이 나타나며, 이 옻칠은 단면의 최외각에서 투명한 갈색 또는 흑색으로 10∼250㎛의 층으로 관찰된다. 연구대상 흑색마연토기는 대부분 표면의 박리와 박락이 심하고 쉽게 분리되며 옻이 열에 약한 특징을 고려할 때 칠은 소성 이후에 있었던 것으로 판단된다.
또한 표면에서 얇은 흑색층을 갖는 토기에서는 흑칠이 관찰되며 두껍고 불균일한 토기 또는 전면 흑색층 토기에서는 광택을 유도하기 위해 투명칠과 흑칠을 적용한 것으로 확인되었다. 얇은 흑색층 토기 중에는 흑색층과 소지층 사이에 옻이 스며들어 칠의 흔적이 남아있기도 하다. 칠에 의한 광택도는 마연으로 표현할 수 없는 고광택(5.3 GU)을 띠며, 특히 석촌동 고분군 출토 토기에서 월등히 높은 광택을 보이는 것은 칠의 영향으로 해석된다.
태토의 광물조성 및 미세조직적 특징으로 보아, 흑색마연토기의 소성온도는 대부분 750∼850℃의 저온소성 토기이다. 일부 몽촌토성 및 석촌동 고분군 회색토기는 900℃ 이상의 고온소성 토기도 함께 확인되며 백제시대에 이미 고화도 소성기술을 보유하고 있음을 고려할 때, 이 흑색마연토기는 특별히 저온으로 소성한 것으로 해석할 수 있다. 특히 고온으로 소성한 토기에서는 흑색의 침투율이 떨어지는 것으로 나타나며 조직이 치밀해지면 탄소의 침투율도 떨어지고 탄소의 흑연화가 진행되기 때문으로 판단된다.
한성백제기 흑색마연토기는 유적지 및 형태적 분류와 관계없이 주성분, 미량 및 희토류 원소의 지구화학적 거동특성이 유사한 것으로 보아 생성과정이 거의 동일한 태토를 사용하여 제작한 것으로 판단된다. 그러나 태토의 정선과 마연과정, 침연 및 소성과정, 제작 후 옻을 칠하는 제작공정에서 다소의 차이가 있었을 것으로 해석된다.
전체적으로 연구대상 흑색마연토기는 석촌동 Ⅲ그룹 토기의 흑색발색이 다른 그룹에 비해 불량한 것으로 나타났다. 광택도는 풍납동 토성의 Ⅰ그룹과 Ⅱ그룹 및 석촌동 고분군의 Ⅰ그룹 토기에서 높았으며, 표면의 칠이 크게 기여한 것으로 해석되었다. 또한 그룹과 관계없이 다양한 형태의 흑색층이 관찰되며 전반적으로 태토의 정선도는 흑색마연토기가 현저하게 높으며, 특히 석촌동 Ⅰ그룹 토기의 정선정도가 매우 우수한 것으로 나타났다. 이 흑색마연토기의 대부분은 750∼850℃의 소성온도를 보이나, 석촌동 Ⅲ그룹과 몽촌토성 Ⅱ그룹 토기에서는 부분적으로 900∼950℃의 비교적 고온의 소성온도를 경험한 것으로 판단된다.
이를 종합할 때, 한성백제기 흑색마연토기는 반복적 정선과정을 거친 점토질 태토를 사용하여 기물을 제작하고 반건조 상태에서 마연을 했을 때 가장 효과적인 것으로 해석되었다. 흑색층은 비정질 탄소의 콜로이드상으로 발색하며 소성과정에서 침연기술이 적용된 것으로 확인되었다. 대부분 토기의 소성온도는 750∼850℃로 판단되며 최고온도에서 냉각하는 동안 연료량을 충분히 주입하고 24시간 이상의 침연환경을 유지하여 흑색발색을 유도한 것으로 판단된다. 또한 침연소성 이후에 표면의 흑색층을 보존하기 위해 옻을 칠하여 광택도를 높이고 예술성을 극대화한 토기인 것으로 해석할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The black-burnished pottery from the Hanseong Period of Baekje (BC 18 to AD 475) in ancient Korea has great artistic and academic values due to its black coloration and lusters, and has been excavated from king's palace-related archaeological sites on a limited basis, adding to its scarcity value. It also uses well elutriation of mud clay for raw materials, which is applied with excellent technical skill to form a thin wall and incised line patterns. The scientific research on this pottery in Hanseong Period of Baekje’s is not actively undertaken due to a lack of access to samples.
This study sought to highlight the material characteristics and investigate the making techniques of the black-burnished pottery in Hanseong Period Baekje through systematic classification. For analysis, a total of 27 specimens of the pottery, recovered from the sites of Pungnap-dong Fortress, Seokchon-dong Tombs and Mongchon Fortress, were classified into three groups according to surface color, luster and occurrences. Group I is those with excellent black saturation and luster, Group II is those with moderate black saturation and luster, and Group III is those with poor black saturation and no luster. Through a cross-group comparative study, the Hanseong Baekje black-burnished pottery was organized by careful selection for body clay, comprehension of making techniques, firing condition and black color mechanism.
As a result of associating the black saturation level with quantitative values, Hansung Baekje black-burnished pottery is found to have many samples with low chroma (a*, b*) saturation. The brightness (L*) is of a similar value between groups, and represents a rather low value of 28.06 to 49.00 compared to ordinary pottery. The saturation is generally illustrated in groups with a low reddish-yellow color. Black-burnished pottery’s apparent density and absorption rates vary widely and show a similar range compared to ordinary pottery. The magnetic susceptibility value (0.02 to 2.25×10-3 SI unit) of the Hanseong Baekje black-burnished pottery is similar among groups and has a lower value compared to red or high temperature fired gray pottery.
The pottery’s black coloration is divided by various microscopic observation into those with thin black layers, thick uneven black layers, and all-black surface layers, regardless of group. Observing the temperate and micro textural characteristics of the thin section of black-burnished pottery, It shows that the basal particles are rarely observed and show the textural characteristics of crypto crystalline, so it was clear that the clay was well elutriation. Although there were several clay purification processes in the reproduction experiment, the actual black-burnished pottery was observed to be of higher quality, as it was found to have undergone a higher level of refining than the reproduced pottery.
In the optical and electron microscopy, strongly burnished pottery is observed as having a dense volume of black matter on the surface. High density pottery under a microscope is observed to have thick, uneven layers and all-black surface layers. As a result of the pottery remaking experiment, the semi-dry condition of the pottery after its creation was suitable for abrasion and the burnished pottery was highly polished after burning.
On the basis of the results of electron microscopy, the Raman spectroscopy analysis and organic element analysis, the black substance on the black-burnished pottery can be identified as non-crystalline atypical combustion carbon, and the results of the permeable electron microscope analysis show that it is colloidal particles. In addition, the main compositions of CaO 0.33 to 1.13 (mean 0.74) wt.%, P2O5 0.15 to 4.23 (mena 1.58) wt.% and LOI 1.3 to 8.96 (mean 5.99) wt.% are high in frequency, which is believed to be due to the increase in plant material and ash in the deposition process during the formation of black-burnished pottery. As a result of the remaking experiment, the adhesion process was able to increase the penetration rate of carbon by injecting fuel during the cooling stage of the firing process by forming a 24-hour reduction environment, including the heating time.
As a result of microscopic examination of the Hanseong Period of Baekje black-burnished pottery, the outermost surface is observed to be coated with transparent brown or black lacquer, with layers of 10 to 250μm. The black-burnished pottery is considered to have been painted after burnishing because it exhibits the characteristics of severe peeling, exfoliation and is vulnerable to heat. Microscopic observations show thin black layers of paint on the pottery.
In thick and uneven pottery, or pottery with all-black surface layers, it is found that clear and black paint was used to induce luster. The luster of the paint is interpreted as an effect of surface coating from the Seokchon-dong Tombs, which has a higher luster value of 5.3 GU, which is significantly higher than that of other pottery. In some black-burnished pottery, it is found that a lime layer was formed to improve saturation of the black layer and the surface layer, and to improve adhesion between the two layers.
The firing temperature of the black-burnished pottery is largely low temperature at 750 to 850℃, given the absence of kaolinite and mica detection. Some portions of Mongchon Fortress pottery and gray pottery from Seokchon-dong Tombs are also found to have been fired at a high temperature of 900℃ or higher. Considering that the Baekje Kingdom already had high temperature firing technology, it is believed that the black-burnished pottery was specifically created at lower temperatures. Permeability was observed in high-temperature black-burnished pottery, which is believed to be due to the decrease in carbon permeability and the graphitization of carbon as the surface becomes dense.
Regardless of the site found and group classification, the Hanseong Baekje black-burnished pottery is believed to have been produced using mature homogeneous soil due to its similar behavior in the analysis of the geochemical characteristics of the major, trace and rare earth elements. However, it is believed that some differences in composition may occur during the clay firing conditions and the process of painting lacquer afterward.
When synthesized with the making techniques of black-burnished pottery, the black color of Seokchon-dong’s Group Ⅲ is not outstanding compared to other groups. The luster is high in Pungnap-dong Fortress Groups I and II, and Seokchon-dong Tombs Group I, where paint has been identified on the surface and judged to have been high-luster. In material characteristics and micro textures, various types of black layers are observed regardless of group. Overall, black-burnished pottery is well selected, but in microscopic observation, well elutriation of pottery is predominant in Group I of Seokchon-dong. It is believed that most of the other groups of black-burnished pottery had burning points of 750 to 850℃, while those in Group III of Seokchon-dong and Group II of Mongchon Fortress experienced high burning points of 900 to 950℃.
Combining the typical making techniques shown in Group I and Group II of the Hanseong Period of Baekje, it is interpretation to be the most effective when using coarse mud clay that has undergone a repetitive elutriation process, and when produced and burnished in semi-dry conditions. It is created by means of cross-sectional adhesion and forms an interface of all-black surface layers in the thin section. The temperature is estimated to be 750 to 850℃ at the time of burnishing. Fuel is sufficiently injected while cooling at its highest temperature, and the pottery is considered to induce its black color by maintaining a smoky environment of more than 24 hours. Its surface is thought to have been painted after burnishing to enhance its luster and maximize its artistic value.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 언 1
• Ⅰ-1. 연구대상 1
• Ⅰ-2. 연구배경 및 목적 4
• Ⅰ-3. 선행연구 분석 5
• Ⅰ-4. 고고학적 의미 6
• Ⅱ. 현황 및 사이트 환경 11
• Ⅱ-1. 위치 및 지형 11
• Ⅱ-2. 지질 및 토양분포 12
• Ⅱ-3. 유적의 역사적 배경 16
• Ⅱ-4. 연구대상 유적 현황 17
• Ⅲ. 시료선택 및 연구방법 22
• Ⅲ-1. 시료선택 22
• Ⅲ-1-1. 풍납동 토성 흑색마연토기 28
• Ⅲ-1-2. 석촌동 고분군 흑색마연토기 29
• Ⅲ-1-3. 몽촌토성 흑색마연토기 31
• Ⅲ-2. 연구방법 31
• Ⅳ. 재료학적 특성 분석 34
• Ⅳ-1. 물리적 특성 34
• Ⅳ-1-1. 색도분석 34
• Ⅳ-1-2. 전암대자율 36
• Ⅳ-1-3. 부피비중 및 흡수율 40
• Ⅳ-2. 조직적 특성 42
• Ⅳ-2-1. 산출상태 및 기재적 특징 42
• Ⅳ-2-2. 비짐과 기질의 특징 51
• Ⅳ-2-3. 미세조직적 특징 56
• Ⅳ-3. 광물학적 특성 62
• Ⅳ-3-1. 광물조성 분석 62
• Ⅳ-3-2. 투과전자현미 분석 69
• Ⅳ-3-3. 미세 라만분광 분석 72
• Ⅳ-3-4. 탄소함량 분석 82
• Ⅳ-3-5. 열적 특성 분석 85
• Ⅳ-4. 지구화학적 특성 87
• Ⅳ-4-1. 주성분원소와 거동특성 87
• Ⅳ-4-2. 미량원소와 거동특성 94
• Ⅴ. 재현토기 제작 및 분석 99
• Ⅴ-1. 재현실험 99
• Ⅴ-1-1. 재현실험 태토선정 99
• Ⅴ-1-2. 재현토기 소성실험 102
• Ⅴ-2. 분석결과 및 해석 105
• Ⅴ-2-1. 산출상태 및 기재적 특징 106
• Ⅴ-2-2. 미세조직 및 조성분석 108
• Ⅴ-2-3. 주성분원소 분석 110
• Ⅴ-2-4. 탄소함량 분석 112
• Ⅵ. 고고과학적 고찰 114
• Ⅵ-1. 지역 및 유형적 차별성 검토 114
• Ⅵ-1-1. 원삼국시대 흑색마연토기 114
• Ⅵ-1-2. 회색마연토기 및 적갈색연질토기 122
• Ⅵ-2. 제작기술 검토 129
• Ⅵ-2-1. 태토의 정선 129
• Ⅵ-2-2. 마연기술 130
• Ⅵ-2-3. 침연법 133
• Ⅵ-2-4. 소성온도 134
• Ⅵ-2-5. 옻 칠 135
• Ⅵ-3. 재료 및 제작특성 검토 145
• Ⅵ-3-1. 풍납동 토성 흑색마연토기 145
• Ⅵ-3-2. 석촌동 고분군 흑색마연토기 147
• Ⅵ-3-3. 몽촌토성 흑색마연토기 150
• Ⅵ-4. 흑색마연토기의 독창성 해석 150
• Ⅶ. 결 언 156
• 참고문헌 159
• 영문요약 164