석고주형 진공주조법을 활용한 기물 제작 사례 연구

조성호 사단법인 한국조형디자인협회 2018 조형디자인연구 Vol.21 No.4

Investment Casting (Lost Wax Casting) is the most generally used casting method for jewelry and metal forming. Vacuum casting we are using, a kind of Investment Casting, is also classified as a plaster mold technique due to its molding materials. The production cost is lower than other casting methods but not suitable for the production of larger sized vessels due to the constraints arising from equipment issues. Therefore, other casting methods are chosen rather than using vacuum casting for various vessels beyond the appropriate scale. However, vacuum casting is suitable for obtaining precise and complicated results. Moreover, it can easily produce a single or even mass production. Above all, the distribution of vacuum casting equipment is remarkably superior to other casting; therefore if various vessels can be produced by vacuum casting, considerable gain can be expected. Accordingly, the technical characteristics and development aspect of vacuum casting have been proactively analyzed and the works and making process of two artists, Lizzy Yoo and Peter Bauhuis, who have expanded the limits and possibilities of vacuum casting have been studied. Lizzy Yoo uses stone from nature as her motif and overcame the technical limits of vacuum casting by managing her works without any splitting of her object which is a significant factor in this research. In the case of Peter Bauhuis, he has used various alloys in casting outstandingly showing the maximized surface effects. It is strongly believed that this research will contribute in expanding possibilities of vessel making through vacuum casting and to free the technical constraints of size in casting. 정밀주조법(精密鑄造, investment casting 혹은 탈납주조(脫蠟鑄造, lost wax casting))는 장신구와 금속조형 작업에 활용되는 주조법 가운데 가장 일반적으로 사용되는 기법이다. 우리가 사용하고 있는 진공주조(眞空鑄造, vacuum casting)도 정밀주조의 한 종류로서 주형 재료(molding material)에 따라 주조법을 분류하면 석고주형(plaster mold)법에 속한다. 진공주조는 다른 주조법에 비해 제작비가 저렴하나 설비와 관련해서 발생하는 제약이 많다. 그래서 일정 규모 이상의 기물의 제작에는 적합하지 않은 기법으로 알려져 있다. 그러므로 큰 형태의 기물 제작에는 대부분 진공주조가 아닌 여타 주조법을 채택한다. 그러나 정밀하고 복잡한 입체 형태의 주물에 적합하고 일품생산과 대량생산에 모두 적용 가능하며, 무엇보다 설비의 보급률이 다른 주조법과 비교해 월등히 뛰어난 진공주조로 다양한 기물을 제작할 수 있다면 여러모로 이득일 것이다. 이에 진공주조법의 기술적 특성과 발전 양상에 관해 선제적으로 분석하고 진공주조를 통한 기물 제작의 범위와 가능성을 확장시킨 두 작가인 유리지와 페터 바우휘스의 작품과 그 제작 과정을 연구하였다. 유리지는 돌이라는 자연물을 조형적 모티브로 하여 큰 크기의 기물을 쪼갬 없이 제작함으로써 진공주조법의 기술적인 한계를 극복하였고, 페터 바우휘스의 경우 다양한 합금(alloy)을 주조에 사용함으로써 표면효과를 극대화했다는 점에서 주목할 만한 성과를 보여준다. 이와 같은 연구를 통해 금속 기물 제작 시 진공주조의 활용 가능성을 확대하고, 나아가 주물의 크기에 대한 기술적 제약으로부터 보다 자유로울 수 있는 기법을 개발하는데 기여하고자 한다.

원심주조기를 이용한 백금 주조의 효율적 활용방안

박성모 ( Park Sung-mo ),안일훈 ( Ahn Il-hoon ) 한국디자인트렌드학회 2021 한국디자인포럼 Vol.26 No.3

연구배경 백금 장신구의 주조는 대량생산을 목적으로 1967년 일본에서 개발되었다. 일반적인 주조 방법으로는 백금 주조가 원활하지 않았기 때문에 원심주조 기계를 활용하였는데 당시에는 백금용 석고 매몰재가 고융점의 특성을 가진 백금합금의 주형재료로서 효율성이나 구현 능력이 좋지 않았고 주형 제작과정의 문제점이나 거친 표면상태 등 주조 후 마감 처리 등 아쉬운 부분이 많았다. 현대에 이르러서는 주형 주조 금속의 특성도 점차 밝혀지고 금속의 상태도 해명되고 있으며 주조 기기의 개발 기술과 주조 시행 기술도 발전하여 백금 등과 같은 고융점의 주조 금속도 주조가 가능해졌다. 그렇다고 해서 완전한 주조 제품이 바로 완성되기는 쉬운 일이 아니다. 우리나라에서는 아직까지 명확한 기술체계에 의한 이론적 시스템 기반이 미흡하고 주조 기술자의 경험적 추론과 그에 따른 구술, 경험에 의존하고 있는 실정이다. 또한 이론적 배경 역시 해외의 데이터를 기반으로 한 서적이 대부분이며 해외 환경과는 다른 국내의 습도, 온도, 기후 등은 정밀한 작업을 요구하는 귀금속 제품에서 항상 원하는 제품 결과를 얻을 수 없다. 따라서 국내 실정에 적합한 백금 주조의 효율적 방안을 모색하고자 한다. 연구방법 금속 주조 기법의 다양한 방법에 대해 현장 실무 작업 분석을 토대로 백금의 원심 주조기법의 공정별 기술을 이론적으로 정립하고자 하였다. 주조 공정에서 생길 수 있는 주조물 결함의 인과관계를 분석하여 주조기법, 주조기계, 보조기구, 석고재료, 금속 주조체 등 다양한 원인을 기록하고 해결방법에 대해 기술하였다. 금속 주조개체는 백금 주조에서 가장 일반적으로 많이 사용되고 있는 Pt900 (Platinum 90% + Palladium 10%)의 합금을 사용하여 실험하였으며 원심주조기의 단계별 주조 기술 공정을 정리하였다. 본 연구에서는 주조기 중에서도 원심주조기를 활용하여 연구하고자 한다. 백금 주조에 일반적으로 사용 중인 고주파 주조기는 값 비싼 고가의 주조기이다. 일반 영세 업체에서는 구입하기가 힘들기 때문에 백금 주조가 전문인 업체에 위탁하여 백금 주조 제품을 생산해야만 된다. 백금의 주문량 자체는 소량이기에 여러 업체의 주문을 혼합하여 주조가 시행된다. 이 경우 백금의 순도를 맞추기 힘들며 시간 일정이 제각각이라 제품 출고에 난항을 겪는다. 이러한 난항을 해결하기 위해 본 연구는 고주파 주조기에서 실행하기 어려운 소량생산이 가능하며, 원활한 작업시간과 원하는 순도(함량)를 얻을 수 있고 영세업체들도 사용 가능한 원심주조기를 활용하여 연구를 진행하였다. 연구결과 백금 주조 공정에 대한 실무적이고 체계적인 지식이나 데이터가 부족하여 주조 기계 제작소의 실무자에게 자문요청 후 실험을 진행하였다. 제조사의 기기 사용의 정확한 방법을 지도받았으며 주조 제품들의 결함이 발생하는 요인들을 조사하고 이를 해결하기 위한 연구 내용을 정리하였다. 백금의 원심주조기 연구 결과 정리한 내용은 다음으로 축약시킬 수 있다. 첫째, 백금 매몰제는 고운 분말, 거친 분말, 경화제 3가지를 섞어 사용해야 하는 복잡함이 있으며 오히려 경화제 변질로 인한 불량률이 높아지므로 고운 분말 1가지만 사용해도 무방하다. 둘째, 백금 주조 전 예열은 매우 중요하다. 예열 시간이 충분 할수록 깨끗한 표면의 결과물을 얻을 수 있고 개체의 두께 차이로 인한 최적의 적정온도의 데이터를 활용 할 수 있다. 셋째, 주조 시 적정 온도를 파악하고 유지하는 숙련도가 필요하다. 용융점 온도차이로 인한 한계점은 산소가스 불대 사용의 숙련된 경험이 필요하며 주조 온도 조절 관리 미숙은 결함 개체로 연결된다. 넷째, 원심 주조기는 활용성은 충분하다. 고가의 고주파 주조기의 단점을 상쇄할 원심주조기만의 장점은 소량 주조 가능, 저렴한 원가, 플라스크 별 백금 순도 품위 조절 가능, 작업 시간 조율 등의 효율성이 있다. 결론 본 연구는 백금 주조와 귀금속 가공에 대한 그동안의 경험과 노하우를 바탕으로 연구한 내용을 분석하고 실험을 통해 연구한 결과로 보다 더 개선된 백금 주조기술 공정을 정립하고자 하였다. 본 연구가 백금 주조를 희망하는 업체와 제품 개발자의 성과 향상과 고부가 가치를 추구하는 계기가 되었으면 한다. Background In the past, even in Korea, statues of Buddha and household items have been made with the casting technique for hundreds of years. Casting of platinum jewelry was developed in Japan in 1967 for mass production. At this time, centrifugal casting machine was used, but at that time, gypsum investment material for platinum was not sufficient as a casting material for platinum alloy with high melting point characteristics, and there were many disadvantages such as finishing treatment after casting, such as problems in the molding process and rough surface condition. In modern times, the characteristics of cast metals have been gradually revealed, the state of the metal has been elucidated, and technology has advanced, making it possible to cast high melting point cast metals such as platinum. However, it is not easy to produce a complete cast product immediately. In Korea, the theoretical system based on a clear technical system is still insufficient, and it is dependent on the empirical work and oral guessing of the casting engineer. Also, the theoretical background is mostly books based on overseas data, and the characteristics of domestic humidity, temperature, climate, etc., which are different from overseas environments, make it impossible to always obtain desired product results from precious metal products that require precise work. Methods This study tried to theoretically establish the technology for each process of the centrifugal casting technique of platinum based on the analysis of field work for various methods of precious metal casting. By analyzing the causal relationship of defects in castings that may occur in the casting process, various causes such as casting techniques, casting machines, auxiliary tools, gypsum materials, and metal castings were recorded and solutions were described. The metal casting body was tested using an alloy of Pt900 (Platinum 90% + Palladium 10%), which is most commonly used in platinum casting, and the step-by-step casting technology process of the centrifugal casting machine is summarized. In this study, among the casting machines, centrifugal casting machines are used for research. A high-frequency casting machine commonly used for platinum casting is an expensive and expensive casting machine. Since it is difficult to purchase at a general small company, it is necessary to entrust a company specializing in platinum casting to produce platinum casting products. Since the order quantity of platinum itself is small, casting is carried out by mixing orders from several companies. In this case, it is difficult to match the purity of platinum, and the time schedule is different, so it is difficult to release the product. In order to solve these difficulties, this study conducted research using a centrifugal casting machine that can produce a small amount that is difficult to implement in a high-frequency casting machine, obtain smooth working time and desired purity (content), and can be used by small companies. Result Due to the lack of practical and systematic knowledge or data on the platinum casting process, the experiment was conducted after requesting advice from a working person at a casting machine shop. The manufacturer was instructed on the correct method of using the equipment, and the factors that cause defects in casting products were investigated and research contents to solve the problems were summarized. The results of the centrifugal casting machine research for platinum can be summarized as follows. First, the platinum investment agent has the complexity of using a mixture of fine powder, coarse powder, and hardener, and it is okay to use only one fine powder because the defect rate due to deterioration of the hardener increases. Second, preheating before casting platinum is very important. The longer the preheating time, the better the result of a clean surface can be obtained, and the optimal temperature data can be utilized due to the difference in the thickness of the object. Third, proficiency in identifying and maintaining an appropriate temperature during casting is required. The limit due to the melting point temperature difference requires skilled experience in using an oxygen gas stove, and inexperience in casting temperature control management leads to defective objects. Fourth, the centrifugal casting machine has sufficient usability. The advantages of centrifugal casting only to offset the disadvantages of expensive high-frequency casting machines include the ability to cast small amounts, low cost, controllability of platinum purity for each flask, and efficiency such as adjustment of working hours. Conclusion This study analyzed the contents of research based on the experience and know-how of platinum casting and precious metal processing, and tried to establish a more improved platinum casting technology process as a result of research through experiments. It is hoped that this study will serve as an opportunity to improve performance and pursue high added value for companies and product developers wishing to cast platinum.

석고주형 진공주조법을 활용한 기물 제작 사례 연구

조성호(Cho, Sung–,ho) 한국조형디자인학회 2018 조형디자인연구 Vol.21 No.4

정밀주조법(精密鑄造, investment casting 혹은 탈납주조(脫蠟鑄造, lost wax casting))는 장신구와 금속조형 작업에 활용되는 주조법 가운데 가장 일반적으로 사용되는 기법이다. 우리가 사용하고 있는 진공주조(眞空鑄造, vacuum casting)도 정밀주조의 한 종류로서 주형 재료(molding material)에 따라 주조법을 분류하면 석고주형(plaster mold)법에 속한다. 진공주조는 다른 주조법에 비해 제작비가 저렴하나 설비와 관련해서 발생하는 제약이 많다. 그래서 일정 규모 이상의 기물의 제작에는 적합하지 않은 기법으로 알려져 있다. 그러므로 큰 형태의 기물 제작에는 대부분 진공주조가 아닌 여타 주조법을 채택한다. 그러나 정밀하고 복잡한 입체 형태의 주물에 적합하고 일품생산과 대량생산에 모두 적용 가능하며, 무엇보다 설비의 보급률이 다른 주조법과 비교해 월등히 뛰어난 진공주조로 다양한 기물을 제작할 수 있다면 여러모로 이득일 것이다. 이에 진공주조법의 기술적 특성과 발전 양상에 관해 선제적으로 분석하고 진공주조를 통한 기물 제작의 범위와 가능성을 확장시킨 두 작가인 유리지와 페터 바우휘스의 작품과 그 제작 과정을 연구하였다. 유리지는 돌이라는 자연물을 조형적 모티브로 하여 큰 크기의 기물을 쪼갬 없이 제작함으로써 진공주조법의 기술적인 한계를 극복하였고, 페터 바우휘스의 경우 다양한 합금(alloy)을 주조에 사용함으로써 표면효과를 극대화했다는 점에서 주목할 만한 성과를 보여준다. 이와 같은 연구를 통해 금속 기물 제작 시 진공주조의 활용 가능성을 확대하고, 나아가 주물의 크기에 대한 기술적 제약으로부터 보다 자유로울 수 있는 기법을 개발하는데 기여하고자 한다. Investment Casting (Lost Wax Casting) is the most generally used casting method for jewelry and metal forming. Vacuum casting we are using, a kind of Investment Casting, is also classified as a plaster mold technique due to its molding materials. The production cost is lower than other casting methods but not suitable for the production of larger sized vessels due to the constraints arising from equipment issues. Therefore, other casting methods are chosen rather than using vacuum casting for various vessels beyond the appropriate scale. However, vacuum casting is suitable for obtaining precise and complicated results. Moreover, it can easily produce a single or even mass production. Above all, the distribution of vacuum casting equipment is remarkably superior to other casting; therefore if various vessels can be produced by vacuum casting, considerable gain can be expected. Accordingly, the technical characteristics and development aspect of vacuum casting have been proactively analyzed and the works and making process of two artists, Lizzy Yoo and Peter Bauhuis, who have expanded the limits and possibilities of vacuum casting have been studied. Lizzy Yoo uses stone from nature as her motif and overcame the technical limits of vacuum casting by managing her works without any splitting of her object which is a significant factor in this research. In the case of Peter Bauhuis, he has used various alloys in casting outstandingly showing the maximized surface effects. It is strongly believed that this research will contribute in expanding possibilities of vessel making through vacuum casting and to free the technical constraints of size in casting.

만형법(挽型法)을 이용한 밀납형(蜜蠟型) 석고주조기법 연구

권주한(Ju Han Kwon) 한국디자인문화학회 2012 한국디자인문화학회지 Vol.18 No.3

주금(鑄金)은 금속을 용해하여 주형에 주입한 후 목적의 작품을 만드는 것을 의미하며 그 작업과정을 주조(鑄造), 완성된 작품을 주물(鑄物)이라 한다. 이 기법의 특징은 가공성이 매우 좋으며 단순한 형태로부터 복잡한 형태의 것 까지 불상과 같이 거대한 작품부터 장신구 까지 한두개의 단품으로부터 주화와 같은 대량생산이 필요한 것 까지 제작이 가능한 특징을 갖고 있으며 현대에는 여러 가지 다양한 주형의 성형법과 주조기법 및 합금, 용해기술이 개발되어 다양한 기법의 특징을 살려 주조되고 있으며 우리생활의 근간을 이룬다 하겠다. 그러나 브론즈의 주조기법에 관해 일반적으로 잘 알려지지 않은 것은 고등교육기관에서 정규 과정으로 습득 할 수 있는 환경이 이루어지지 않고 있으며 소수의 한정된 작가가 주물공장에 의뢰하여 제작하기 때문이라 사료 되며 다양한 조형예술가 들에게 브론즈 조형 주조기법을 보다 더 깊이 이해하였으면 하는데 본 연구를 하는 목적이 있다. 본 연구는 밀납형 석고주조기법을 연구하기 위하여 만형법을 이용한 밀납형 에 의한 주조기법에 대하여 정리하고 작품 제작 순서인 1)원형제작 2)주형제작 3) 주조 및 완성의 순서로 구체적 실험과정을 통하여 밀납형 회전체 주조의 제작기법과 기술을 정립하고 이를 논하였다. 또한 현재 유럽 각국에서 널리 활용되고 있는 미술 주조기법인 석고주조기법과 극동 아시아3국(중국, 한국, 일본)의 전통기법 중 하나이며 현재 중국, 한국에서는 전통의 맥이 끊어진 만형법에 의한 회전체 주조기법을 구사하여 현대에도 활용될 수 있는 새로운 기법으로 시도, 전통과 현대의 혼용기법을 제시하고자 하였다. 특히 전문 인력 양성기관을 위한 교육현장 이나 조형작가 사이에 보다 폭넓게 활용될 것으로 기대한다. Metal casting involves creating purpose-based artworks by injecting dissolved metal into a mold. This process is called casting and the completed artworks are called cast-Bronze product. One of the characteristics of casting is its good workability. Using this technique, it is possible to create artworks from simple forms to complex forms, from grand-size pieces such as statues of Buddha to small pieces like ornaments, and from one or two single items to items requiring mass production such as coins. In modern times, a wide variety of mold forming and casting techniques as well as alloys and melting techniques have been developed, so many items are molded with each technique`s dynamic original features, and these items form the bases of our lives. Especially, I believe the reason why the artistic casting among bronze casting techniques is generally unknown is that there is no environment for the public to acquire the knowledge and practices of such casting in the regular curriculum at higher education institutions. Instead, most artworks are created by a few, but limited number of artists by requesting and commissioning to foundries. Therefore, the purpose of this study is to provide a deeper understanding of bronze molding and casting techniques to various Art and Design artists. To research the beeswax plaster casting techniques, this study first focuses on arranging the rotating beeswax casting techniques, and then establishing and discussing the rotating beeswax casting production techniques and technologies through the concrete and thorough experimental process following the production sequences of: 1) prototyping, 2) Mold manufacturing, and 3) casting and completing. The study also attempts a new modern technique that makes use of a plaster casting technique that is currently a widely-utilized artistic casting technique in many European countries as well as the beeswax casting techniques using a revolving casting method that has currently lost its legacy in Korea, but is still a traditional technique in three Asian countries: China, Korea, and Japan. Furthermore, the study presents an integrated technique between the tradition and modern, which in particular is expected to be widely utilized in educational sites including professional training institutes and among casting artists.

합금 귀금속 주얼리 주조결함의 기술적 해결 방법에 관한 연구

정갑주 ( Kap-joo Jung ),안일훈 ( Il-hoon Ahn ) 한국디자인트렌드학회 2019 한국디자인포럼 Vol.24 No.2

연구배경 1980년대 이전의 한국의 귀금속 산업은 금과은을 장신구의 주재료로 제작하여 착용하였으며 부의개념으로 귀금속의 현물 화적, 물질적 가치를 최우선으로 여겼었다. 이러한 사회 인식은 판매점의 사업적 확장성과 마케팅 판촉의 영향으로 80년대 들어서면서 점차 인식이 바뀌게 되는데 그 이유는 경제성장으로 인한 국내 내수경기가 신장하였기 때문이다. 더욱이 80년대 초, 컬러 TV가 국내에 활성화되기 시작하면서 색상과 디자인의 조화로운 장신구들이 필요하게 되었다. 86년 아시안게임, 87년 익산 귀금속보석 사업 단지 조성, 88년 올림픽 개최, 보석 수입 자율화, 창업의 허가제에서 신고제로 전환, 해외여행 자율화 등으로 인해 소비자들의 안목이 글로벌화 되었기 때문이다(박지룡, 2013). 이러한 사회 환경 변화는 국내 귀금속 시장을 크게 활성화하여 귀금속 장신구뿐 아니라 액세서리가 포함된 주얼리 시장으로 확대되었다. 액세서리와 귀금속 장신구의 경계가 불분명해진 만큼 귀금속 장신구도 소품종 소량 생산을 할 수밖에 없는 핸드메이드 시대를 탈피하여 다품종 대량생산이 가능한 캐스팅 시대로 접어들게 되었다. 하지만 이러한 캐스팅 주조 시스템이 도입된 지 오랜 시간이 흘렀지만 아직 주조공법에서 최적의 주조를 할 수 있는 명확한 시스템의 데이터나 기준이 없는 실정이다. 그리고 주조공법에서 일어나는 다양한 결함들을 어떻게 보완해야 하는지에 대해 연구된 바가 없으며, 기술인들에 의해 구전이나 경험으로만 전해져 오고 있다. 따라서 본 연구는 현장에서 자주 발생하는 주조공법에 대한 다양한 결함들을 정리하고, 이러한 결함의 원인을 발견한 후 이들 결함을 보완하는 방법을 연구하고자 한다. 연구방법 주조공법에 대한 보편적인 표본과 형식을 정리하여 쉽게 접근할 수 있으며 완성도 높은 캐스팅 결과물을 얻을 수 있는 환경을 분석하고 결함의 종류와 이들 결함을 보완할 방법을 현장 경험을 토대로 진행하였다. 합금 귀금속 주얼리 주조 결함에 대한 내용으로 주조 실패 시 결함의 내용을 사진을 찍어 첨부 하였으며 주조에 실패한 결과물은 각자 고유의 패턴을 가지게 되는데 결함 원인을 해결하고 난 뒤의 결과물 사진과 비교하여 그에 해당하는 인과관계에 관해 정리하였다. 그리고 현장 업계 종사자들에게 설문 조사한 내용을 바탕으로 최적화된 주조 방식에 대한 내용을 데이터화 하여 가장 많았던 답변과 평균화된 내용을 가지고 실패율이 적고 안정화된 주조 방식에 대해 다루었다. 연구결과 연구에서 얻은 결함의 종류와 주요 결함에 대한 보완 방법 및 권장 사항은 다음과 같다. 첫째, 주조공법의 주요 결함 원인 중 왁스 사출 과정에서 일어나는 결함들로 왁스 사출 시의 결함, 왁스 압력 및 고무 금형 결합 부주의로 일어나는 결함, 왁스 사출후 검토·보완조치 미비로 인한 결함, 왁스 트리 접착 시 부주의로 인한 결함, 왁스 물줄기 결합 미숙으로 인한 결함 등을 실험을 통해 찾아내어 보완 방법을 연구하고 그 결함 해결을 위한 권장 사항을 제시하였다. 둘째, 두 번째 결함으로 석고 매몰 작업과정에서 일어나는 결함들로 석고와 물의 배합비율 오차로 인한 결함, 석고 매몰 과정의 진공 탈랍 과정 미숙으로 인한 결함, 석고 응고시간 조절에 따른 결함 등을 실험을 통해 찾아내어 보완 방법을 연구하고 그 결함 해결을 위한 권장 사항을 제시하였다. 셋째, 주조 온도 조절 실패로 인한 결함으로 전기로에서 왁스 탈랍(소성)을 위한 온도조절 미숙으로 인한 결함, 산소/가스 토치 온도조절 미숙으로 인한 용탕(도가니) 온도 결함, 주조물(개체)의 두께, 폭에 따른 차별화 등 실험을 통해 찾아내어 보완 방법을 연구하고 결함 해결을 위한 권장사항을 제시하였다. 결론 연구를 통해 더욱더 체계화된 최적의 주조 기법을 개발하고 성공적인 제품을 생산하는 것은 고가의 귀금속 특성을 고려할 때 손실률과 시간 절감 효과가 이점으로 부각되어 귀금속 관련 산업의 선순환적 역할에 기여할 것으로 보인다. Background Before 1980s, Korean jewelry industry used gold and silver as the main ingredient of jewelry and prioritized spot and material value of jewelry as the wealth. Such social perception gradually changed in 1980s through business expansion of jewelry shops and marketing promotion. Such change was brought by domestic business condition extended by economic growth. urthermore, in early 1980s, color television became popular in South Korea and various beautiful colors captivated consumers. As a result, jewelry in harmony with color and design became necessary. In addition, Asian Game in 1986, Iksan Jewelry Business Valley establishment in 1987, Olympic in 1988, liberalization of jewelry import, change from license system to report system for business foundation, and liberalization of overseas travel globalized eye of consumers. Such social environment change largely vitalized domestic jewelry market and domestic jewelry market expanded to include not only jewelry but also accessories. As boundary of accessories and jewelry was unclear, jewelry market broke away from handmade measures which is limited to small amount of type and production and entered casting generation which allows various kinds and mass production. However, although many years have passed since the introduction of such casting system, there is no clear data or standard for optimal casting methods. Also, there has been no research on supplementing method for various defects during casting and supplementing method is only passed by oral tradition or experience of technicians. Methods This study aims to organize various defects frequently occurred during casting, discover causes of such defects, and suggest supplementing methods for such defects. Furthermore, this study organized general example and form for casting and analyzed easily accessible environment for high-quality casting result. The study also conducted research on type of defect and supplement method for such defects through field experience. For alloy jewelry casting defect, the study took a picture of defect when casting failed. Then, the study attached the picture and solved the cause of defect since product failed on casting has unique pattern. After solving the cause, the study compared the pictures of defect picture and result picture and organized corresponding casual relationship. The study also created data on optimized casting method based on survey conducted on people involved in jewelry industry at field. Through the survey on the most frequent answer and averaged content, the study covered stable casting method with low failure rate. The study also referred to the fact that different casting data is used based on thickness of the product group. Result Following is the defect type, supplement method for major defect, and recommendation obtained from this study. First, among the causes of major defect on casting, defects occurred during wax injection process were identified. Defect during wax injection, defect due to was pressure and inadequate rubber mold bonding, defect due to insufficient review, supplement measures after wax injection, defect due to careless wax tree glueing, and defect due to unskilled wax stream bonding were found through test. The study researched on supplement method and suggested recommendation for solving such defects. Second, defects occurred during investment mold process were identified. The defect due to mixing ratio difference between gypsum and water, defect due to unskilled vacuum dewaxing during investment mold, and defect due to gypsum setting time control were identified through test. The study researched on supplement method and suggested recommendation for solving such defects. Third, defects occurring due to casting temperature control failure were identified. The defect due to unskilled temperature control for dewaxing(burning) at electric furnace, squeeze casting(melting pot) temperature defect due to unskilled control of oxygen/gas torch, differentiation based on thickness and width of cast(object) were identified through test. The study researched on supplement method and suggested recommendation for solving such defects. Conclusion The research shows that the development of a more systematic optimized casting technique and production of successful products will contribute to the virtuous cycle of the precious metal related industry by taking advantage of the loss rate and time saving effect considering the high precious metal characteristics.

수직 연속주조 공정으로 제조된 Al-8Zn-2Mg-2Cu 빌렛의 표면 결함 형성에 미치는 주조 온도와 주조 속도의 영향

이윤호 ( Yoon-ho Lee ),김용유 ( Yong-You Kim ),이상화 ( Sang-hwa Lee ),김민석 ( Min-seok Kim ),어광준 ( Kwangjun Euh ),이동근 ( Dong-geun Lee ) 한국주조공학회 2021 한국주조공학회지 Vol.41 No.3

7000계 알루미늄 합금은 다른 Al 합금에 비해 강도가 우수하여 주목을 받고있으며, 7000계 알루미늄 빌렛은 일반적으로 Direct-Chill (DC) 주조 공정을 통해 제조된다. DC 주조 공정으로 제조된 알루미늄 빌렛의 표면 결함은 주로 Exudation과 Meniscus freezing 현상과 관련이 있으며, 이는 합금 성분, 주조 속도 및 주조 온도의 영향을 받는다. 특히, 7000계 알루미늄 합금은 응고 과정에서 응고 온도 범위가 넓어 주조 결함이 발생하기 쉽다. 본 연구에서는 DC 주조 공정에 의해 제조된 Al-8Zn-2Mg-2Cu 합금 빌렛에 대한 표면 결함 변화에 대하여 조사하였다. 빌렛의 표면은 "Wavy" 또는 "Dot" 표면으로 관찰되었다. Wavy 표면은 낮은 주조 속도(200mm/min)와 온도(655℃)에서 Meniscus freezing 현상에 의해 형성되었으며, Concave 영역에서 Meniscus freezing 현상으로 인한 조성작 과냉으로 인해 미세한 수지상 조직이 관찰되었다. 반면에, 주조 온도가 높은 조건(675℃)에서는 Dot 표면이 기공 형성에 의해 형성되었으며, 높은 주조 속도(230mm/min)에서 제조된 Dot 표면을 갖는 빌렛에서는 높은 금속 수두압에 의해 Exudation 층이 형성되었다. Exudation 층의 Dot 영역과 Smooth 영역은 각각 미세한 수지상 형태와 주상정 형태의 조직이 관찰되었으며 이는 Dot 영역에서 가스 기공의 형성에 의한 결과이다. 7000-series aluminum alloys are noted for their superior strength compared with other Al alloys, and their billets are generally fabricated by direct-chill (DC) casting. Surface defects in a DC-cast aluminum billet are mainly related to exudation and the meniscus freezing phenomenon, which are influenced by alloy compositions, casting speed, and casting temperature. 7000-series aluminum alloys have a wide freezing range during solidification, which makes it easy for casting defects to occur. In this study, we investigated surface defect evolution in casting billets of Al-8Zn-2Mg-2Cu alloy fabricated by a DC casting process. The billets showed “wavy” or “dotted” surfaces. The wavy surface was formed by meniscus freezing at a lower casting speed (200 mm/min) and temperature (655 ℃). In the wavy surface, refined dendritic cells were observed in a concave region due to the constitutional supercooling caused by meniscus freezing. Meanwhile, at a higher casting temperature (675 ℃), the dotted surface was formed by pore formation. In the dotted surfaces in the billet formed at a high casting speed (230 mm/min), an exudation layer was formed by the high metallostatic head pressure. The dotted region and the smooth region had a refined dendritic morphology and a columnar morphology at the exudation layer, respectively. This is attributed to the formation of gas pores in the dotted region.

로스트 왁스에 의한 석고주조기법 연구 -회전체를 중심으로-

김병문 한국디자인문화학회 2019 한국디자인문화학회지 Vol.25 No.2

Metal casting has been made in the center of Europe and East Asia from the past and developed the characteristics of various techniques based on mold making method, metal casting method and melting techniques as industry is developed. It is widely used in various industrial fields including arts and architecture. In modern times, the development of new molds and the birth of 3D printers are being changed newly. Especially, the development of plaster metal casting method covers parting which was weak point of the metal casting. Therefore, connection line is disappeared and only a single shape remains. Although the changes of the metal casting, the precedent researches and professional books about metal casting law in the field of arts and metal arts have been broken and cannot be found in Korea. The reason is the absence of an educational environment to acquire production techniques and a lack of research due to complicated processes. Therefore, this study investigated the types and characteristics of metal casting methods which is mainly used in the field of arts and metalwork. Especially, we searched for a new method by applying wax pattern of metal casting method using Korean traditional metal casting method, ‘Jinto’ in order to simplify the complicated production process of plaster metal casting method based on the existing toast wax. We set up the technique in order of template production, severe sentence production, wax pattern production and mold production. We also discussed the differences with other casting methods. 예로부터 유럽과 동아시아를 중심으로 행해진 주조는 산업의 발달과 더불어 주형제작법과 주조법 및 용해기술을 바탕으로 한 다양한 기법의 특징을 살려 각종 산업분야에서부터 예술, 건축에 이르기까지 폭넓게사용되어 왔으며 현대에는 신 주형재의 개발과 3D 프린터의 탄생으로 새로운 변화를 불러일으키고 있다. 특히 로스트왁스 석고주조법의 발전으로 과거 주조의취약점이었던 분할 면이 극복되어 단일의 형을 얻을수 있게 되었다. 한편 이러한 주조법의 발달에도 불구하고 미술금속디자인분야에 있어 주조법에 관한 선행연구 및 전문 서적은 국내에서는 찾아볼 수 없을 정도로 그 맥은 끊어진 것이 현실이며, 그 원인으로는제작기법을 습득 할 수 있는 교육 환경의 부재와 복잡한 프로세스에 의한 연구부진이라 할 수 있다. 이에본 연구는 미술금속디자인분야에 주로 사용되는 주조법의 종류와 그 특징에 대해 고찰하고, 특히 기존의로스트왁스에 의한 석고주조법의 복잡한 제작 프로세스를 간소화하기 위해 우리나라의 전통주조법인 진토를 이용한 밀납형 주조법을 혼용하여 새로운 방안을모색하였다. 이를 통해 항아리, 병, 촛대 등과 같은종, 횡 대칭적 형태를 비교적 단시간에 생산 가능케되었으며, 또한 주조의 현실적 문제에 대한 해결방안을 도출하였다. 나아가 주조에 관한 깊은 이해와 동시에 보다 폭 넓은 분야에 확대 적용하고자 한다.

금동반가사유상의 제작 방법 연구 : 국보 78, 국보 83호 반가사유상을 중심으로

민병찬 국립중앙박물관 2016 미술자료 Vol.- No.89

Gilt-bronze Buddhist sculptures are first cast in bronze and then coated with a thin film of gold. They have been produced since the first century A.D. across all areas of Asia, including the countries of Central Asia and Southeast Asia, India, China, Korea, and Japan, where Buddhism flourished. One can, therefore, better understand the spatial and temporal characteristics of these Buddhist sculptures when their materials and production methods are carefully analyzed through employing scientific methods and identifying the stylistic conventions with the naked eye. The gilt-bronze pensive bodhisattva, also an example of a gilt-bronze Buddhist sculpture, was also produced by means of the conventional method, yet it required a more complex and elaborate method due to its unique posture. Two pensive bodhisattva images, respectively designated as National Treasures no. 78 and 83, are the finest examples of gilt-bronze Buddhist sculptures in Korea. They have been examined with nondestructive XRF, γ-ray imaging, and 3-D scanning, and revealed the specific production method, identifying their primary features. Two primary methods of bronze casting were used in ancient times: “piece-mold casting,” which originated in China and was used mainly in East Asia; and the “lost-wax casting,” which was developed in the Anatolian Plateau, Turkey, or in the Middle East, and spread across regions in North Africa, Europe, and Asia. National Treasures no. 78 and no. 83 were cast with the lost-wax casting method using core pins. However, the two demonstrate distinction in terms of the method of making the core, covering wax, and carving the surface. For National Treasure no. 78, a separate clay core was made for the head and body, and each was covered with a layer of wax, roughly carved to give the statue its basic form. The head and body were then joined into a single assemblage. Wax was additionally applied where necessary and details were carved to complete the wax mold. Two metal cores that have been hammered through the shell of the head and body indicate that they were separately made, and molten bronze permeated into the crevice of the neck created a rough protrusion on the inner neck. The use of a thin wax reduced the volume of the body of the drapery folds and ornamentation, thereby yielding an overall flat impression. For National Treasure no. 83, a clay core was formed in a single assemblage for the head and body. The core was covered with a thick wax layer, which was carved away little by little to complete the wax mold. A single metal core extends from the head to the body. The bronze shell of the statue is fairly thick and the drapery and ornamentation are voluminous. Extremely fine clay was used to construct the core for National Treasure no. 78, and thus the air trapped inside the wax was not effectively released when the molten bronze was poured in. This consequently resulted in a thin bronze shell, low liquidity of the molten bronze, and ultimately a number of cast defects. These flaws were remedied through an advanced technique that involved re-casting the flawed parts and attaching them to the body, or by pouring additional molten bronze to the defected area. Accordingly, National Treasure no. 78 appears to be impeccable on the surface. On the other hand, National Treasure no. 83 eliminated, from the beginning, the factors that could have led to cast defects, including securing a consistent thickness in its wax model so that the molten bronze could be poured in easily and using coarse clay for the core that allows for the efficient release of air. Although bronze alloy with less than five percent tin content was used for both statues, National Treasure no. 83 may thus be considered superior in terms of casting technique, given the efficient elimination of trapped air, the enhanced flow of molten metal, and the judicious placement of the core pins to securely stabilize the clay core. 금동불이란 청동으로 만들고자하는 像을 주조한 다음, 겉 표면을 금으로 도금한 불상을 말한다. 인도, 중앙아시아, 중국, 한국, 일본, 동남아시아 등 불교가 성행하였던 아시아 전 지역에서, 기원후 1세기경부터 현재에 이르기까지 꾸준히 만들어졌다. 따라서 육안을 통한 양식분별과 더불어 과학적 조사 방법을 통해 재료를 분석하고, 제작 방법을 파악해내면, 불상 연구의 기본이 되는 시공간의 특징을 객관적으로 얻어낼 수 있다. 금동반가사유상도 금동불의 하나로 동일한 제작방법으로 만들어졌으나, 반가사유라는 독특한 자세로 인하여 좀 더 복잡하고 정교한 제작방법을 필요로 했다. 고대 금동불을 대표하는 국보 78호와 83호 반가사유상을 비파괴성분분석(XRF), 감마선촬영, 3D스캔 등 현대의 과학 장비를 동원한 분석 방법을 통하여 구체적인 제작방법을 알아보면 좀 더 근원적인 특징을 파악할 수 있다. 고대 청동을 주조하는 방법은 크게 두 가지로, 중국에서 기원하여 동아시아에서 주로 사용되었던 分割鑄造法(piece-mould casting)과 터키 아나톨리아고원 혹은 중동지역에서 기원하여 북아프리카, 유럽, 아시아 등지로 넓게 퍼져나간 蜜蠟鑄造法(lost-wax casting, 혹은 실납법失蠟法이라고도 함)이 있다. 국보 78호와 83호 두 상은 모두 쇠못(core pin)을 사용한 밀납주조법을 기본 제작방법으로 하고 있다. 그러나 내형토를 만드는 방법과 밀납을 입히고 조각하는 방법에서는 서로 차이를 보이고 있다. 국보78호 상은 머리와 몸체 부분의 내형토를 각각 따로 만들고 그 위에 얇은 밀납판을 입힌 후 대강의 형태를 조각하였다. 분리되어 있던 머리와 몸체 부분을 하나로 연결한 다음, 필요한 부분에 밀납 판을 덧붙이고 세부를 조각하여 밀납 조각상을 완성하였다. 이는 머리와 몸체 부분에 철심이 각각 들어가 있는 것으로 증명되며, 이로 인해 이어붙인 목 부위 안쪽으로 청동쇳물이 침투해 들어가 거스러미가 생겼다. 얇은 밀납 판의 사용은 옷주름이나 장신구의 입체감을 떨어뜨리고 전체적으로 평면적인 느낌을 띄게 하였다. 국보83호 상은 몸체와 머리 부분의 내형토를 하나로 만들고 그 위에 밀납을 두껍게 입힌 다음, 조금씩 깎아내면서 밀납 조각상을 완성하였다. 철심이 머리부터 몸통까지 하나로 이어져 있고, 불상의 두께가 비교적 두꺼우며 옷주름, 장신구 등에서 입체감이 잘 살아있다. 국보78호 상은 매우 고운 진흙만을 내형토로 사용하였기에 청동 쇳물을 부어 넣을 때 틀 안에 들어 있던 공기가 외부로 원활하게 배출되지 못했다. 이것은 얇은 상의 두께와 더불어 청동 쇳물의 유동성을 크게 떨어뜨렸고, 수많은 주조결함으로 이어졌다. 그러나 결함이 생긴 곳에 쇳물을 부어 재주조하거나 필요한 부분만을 별도로 주조하여 접합하는 등 고도의 수리기술을 이용하여 외관상으론 완벽한 조각상을 만들어냈다. 반면에 국보83호 상은 청동 쇳물이 잘 흘러들어갈 수 있도록 일정한 두께를 확보하고, 공기 배출이 쉬운 모래가 많이 섞인 내형토를 사용하는 등 처음부터 주조 실패 요인을 제거하였다. 주석 함량이 5%내외로 거의 비슷한 청동을 사용하였음에도 불구하고, 쇳물의 유동성 확보, 내형토를 고정시키는 철심의 사용 방법, 쇠못(코어 핀)의 적절한 배치 등에 의해서 주조의 완성도는 큰 차이를 보였다. 국보 83호상에 훨씬 발전된 주조 기술이 사용되었다.

금속활자의 발명과 전래에 관한 동·서양 비교 연구

김성수,마승락 한국서지학회 2014 서지학연구 Vol.60 No.-

In this study, the invention and transmission of metal movable types in Korea and the West is compared. Major findings are summarized as follows:First, in Chapter 2 ‘The Casting Techniques of Gutenberg Types’, the assertion that the Gutenberg’s 42-Line Bible had been printed with movable types cast in the sand casting method of the Goryeo was confirmed. Second, in Chapter 3 ‘The Casting Techniques of Metal Movable Types in the Goryeo’, it is again verified and confirmed that 1) Jeungdoga-ja Types, ‘Goryeo Types with four legs’ found with those types, and Heungdoksa-ja Types were all cast with the sand casting method, and 2) especially Heungdoksa-ja Types were cast with the sand casting method used in ‘Goryeo Types with four legs’, which were produced with separate top-bottom parts. Third, in Chapter 4 ‘Issues regarding the Transmission of the Casting Technique of Metal Movable Types in the Goryeo’, the analysis of five perspectives, including Professor Hopson who tries to trace the origin of printing techniques of metal movable types in the Goryeo, strongly confirms the diffusion of the Goryeo casting technique to the West. Especially the analysis of historical facts asserted by Carter and Hudson, documents in Annals of the Joseon Dynasty, common features of Eastern and Western movable types, and various physical evidences (for example, Gutenberg’s portrait) shows the impact of the sand casting method of the Goryeo on the Gutenberg Types. 이 논문은 금속활자의 발명과 전래에 관한 한국(동양)과 서양의 경우를 비교한 연구이다. 본론을 요약하여 결론으로 삼으면 아래와 같다. 첫째, 제2장 ‘구텐베르크 활자의 주조법’에 관하여 특히 프랑스 올리비에 드로니용 박사의 주장을 주목하였다. 그 결과, 구텐베르크가 「42행 성서」를 간행한 활자의 주조법(鑄造法)은 바로 고려의 주물사주조법으로 주조한 활자임에 틀림없음을 파악하였다. 둘째, 제3장에서는 ‘고려 금속활자의 주조법’에 관하여 논술하였다. 그 결과, 1) ‘證道歌字’와 증도가자와 함께 발견된 ‘고려 네다리형 활자’ 및 「직지」를 인쇄한 興德寺字의 주조법은 모두 주물사주조법으로 주조되었음을 다시 확인하였다. 2) 특히 興德寺字의 주조법은 ‘상․하분리형 父字’에 의한 ‘고려 네다리형 활자’ 형태의 주물사주조법으로 주조되었음을 가장 확실하게 검증(檢證)하고 증명하였다. 셋째, 제4장 ‘고려 금속활자 주조법의 서양 전래에 관한 문제’들을 분석하여 보았다. 특히 ‘금속활자 인쇄술의 기원(起源)을 한국에서 찾고 있는 존 M. 홉슨 교수의 견해 등 5가지의 관점을 살펴본 결과, 고려 금속활자의 주조법이 서양에 전래되었을 개연성(蓋然性)은 농후(濃厚)하였다. 특히 카터와 허드슨 등이 주장하는 역사적 사실(事實) 및 「조선왕조실록」 등의 기록, 동․서양 활자 모양의 공통성 및 여러 물증(物證: 특히 구텐베르크의 초상화 내용)들을 분석한 결과, ‘구텐베르크 활자의 주조법은 한국(韓國: 高麗)의 주물사주조법의 영향을 받았다’고 보아야 할 개연성이 있음을 논술하였다.

밀랍을 이용한 금속활자의 대량주조법과 주형토의 물리적 특성에 대한 실험연구

이승철 한국서지학회 2007 서지학연구 Vol.37 No.-

This study, following the previous research on the test for the soil of mold in lost-wax casting method (published in June 2006), analyzed the method of mass production for casting metal movable types using beeswax and the physical characteristics of casting materials.It is too early to argue that the method of lost-wax casting is successfully restored, even though we find the casting materials. For instance, there are some questions to be answered regarding how much beeswax was required, and whether it is indeed economical to make types using beeswax. Even though the beeswax was easily available and used commonly for casting in those days, the huge amount of beeswax could have been needed for casting tens or dozens of thousands letters. Moreover, we have to find out the way for casting more movable metal types simultaneously rather than the casting method as presented in the previous experiments.In order to make the conditions of casting the types more objective, theorize the findings, and build the data more practically, all the conditions of the experiments such as the process of extracting beeswax and its required quantities, the quantity of types to be cast at once, the form of molds, and the physical characteristics of casting materials etc. are recorded and analyzed in this experiment.The conditions of this experiment are as follows: ① Letter types: more than 100 letters selected from Jikji ② Materials for making the mother letters & type-setting: natural beeswax ③ Mold materials: clay mixed with soft stone + yellow clay + sand ④ Metal materials: mixture-materials with bronze, tartar, lead ⑤ Used fuel: charcoal & boneblack ⑥ Experimental temperature and humidity: 20-30℃/40-70% ⑦ Place of experiment: Goesan-gun, Yeonpung-myeon. 본 연구는 이미 발표된 <밀랍주조법의 주물토에 관한 실험연구>(이승철, 서지학회, 2006.6.)에 이은 후속 실험연구로 밀랍을 이용한 금속활자의 대량주조 방법과 주형재료에 대한 물리적 특성을 분석한 것이다. 주형재료를 찾아낸 것만으로 밀랍주조법의 성공과 복원을 설명하기엔 아직 이르다. 예를 들면, 밀랍을 이용해 활자를 만들 때 밀랍의 소요량 정도와 그것이 과연 경제적이었냐 하는 것에 대한 문제를 생각해 볼 수 있다. 당시 밀랍을 쉽게 구할 수 있고 밀랍을 이용한 주물이 일반적이었다 하더라도 수만에서 수십만 자를 주조하기 위해 사용된 밀랍의 양은 엄청났을 것으로 추정되기 때문이다. 또한 책을 찍어내는 데 필요한 수십만 자의 활자를 주조하려면 기왕의 실험에서 제시한 주조법보다는 한 번에 더 많은 수의 활자를 주조할 수 있는 방법도 찾아져야 한다. 본 실험에서는 밀랍을 이용한 활자주조 조건을 보다 객관적이고 실제적으로 이론 및 자료화하기 위하여 밀랍추출 과정과 추출 및 소요량, 한 번에 주조 가능한 활자의 수량과 주형의 형태, 주형재료의 물리적 특성 등 각각의 조건들을 실험 과정별로 정리하고 분석한 것이다. 실험 환경과 조건은 다음과 같다.: ① 글자본: 직지에서 선정한 100여 字 ② 어미자 및 조판재료: 천연밀랍 ③ 주형재료: 석비레(이암)+황토+모래 ④ 금속재료: 청동, 주석, 납 등을 혼합한 母合金 ⑤ 사용연료: 숯 및 돌탄(곡수) ⑥ 실험온도 및 습도: 20-30℃/40-70% ⑦ 실험장소: 괴산군 연풍(임인호 작업실).