김소진
(So Jin Kim)
1,*
한우림
(Woo Rim Han)
2
홍주현
(Ju Hyun Hong)
1
-
국립문화유산연구원 보존과학연구실
(Conservation Science Division, National Research Institute of Cultural Heritage, Daejeon,
34122, Republic of Korea)
-
국립문화유산연구원 연구기획과
(Planning and Coordination Division, National Research Institute of Cultural Heritage,
Daejeon, 34122, Republic of Korea)
Copyright © The Korean Institute of Metals and Materials
Keywords
Bronze mirror, Microstructure, Chemical composition, Materials, Non-metallic inclusion(NMI)
1. 서 론
빛의 반사를 통해 사물을 비추는 물건을 거울이라고 한다. 가장 이른 시기의 거울은 흑요석 거울이며, 이후 구리를 이용한 거울부터 구리와 주석을 합금한
청동으로 제작된 거울, 유리로 제작된 거울까지 다양한 소재로 제작되었다. 그 중 청동거울은 정밀한 청동 원료의 제련, 반사가 잘되는 합금 비율에 대한
지식, 정밀한 무늬를 새길 수 있는 도구와 기술, 거푸집의 제작과 주조기술 등 청동에 대한 높은 기술력과 전문지식이 바탕이 되어야 만들 수 있는 것으로,
시대와 지역에 따라 사용 용도와 기술이 변화되었다[1].
청동거울은 시간의 변천을 뚜렷하게 반영하고 있는 유물로, 발굴조사를 통해 약 500여점 가량이 발견되었다. 시기적으로도 청동기시대부터 근대에 이르기까지
오랜 기간 사용되었으며 출토된 거울의 종류 또한 다종다양하다[2]. 가장 이른 시기에 등장한 거울은 다뉴경으로, 중국 동북지역과 러시아 연해주부터 한반도를 거쳐 일본열도까지 분포한다[3]. 다뉴경은 거친 기하학적 무늬가 새겨진 조문경과 삼각형과 원형이 복잡하고 정교하게 배치된 세문경으로 구분된다. 청동거울은 다뉴조문경에서 다뉴세문경으로
변화하며 이후 다뉴경이 소멸하고 한경이 부장되기 시작한다[4].
한경은 기원전 1세기부터는 낙랑군을 통해 유입된 중국계 거울이며, 한반도 남부에서는 한경을 모방하여 만든 방제경이 나타난다. 삼국시대에는 청동거울을
포함한 금속제 거울의 제작 사례가 적으며 고분에서 출토되던 거울이 절터나 건물터에서 발견되는 사례가 확인된다. 발견되는 청동거울로는 중국 한나라 때의
양식을 본받은 한식경, 일본열도에서 들여온 왜경, 방제경 및 재가공품 등이 있으며[4], 그 예로 무령왕릉에서 출토된 연대가 확실한 방제경과 익산 미륵사지에서 출토된 청동거울이 있다. 통일신라에서는 7세기 경부터 고분이 아닌 사리 장엄구에서
청동거울이 발견되기 시작하며 고려시대가 되면서 삼국-통일신라시대보다 청동거울의 발견 사례가 증가한다. 고려시대 청동거울의 특징으로는 다채로운 제작양상을
들 수 있다. 장인의 제작수준에 따라 문양이 선명한 것에서부터 뭉개진 것까지 다양하고, 같은 문양이라 할지라도 형태를 달리하여 제작한 다채로운 거울을
볼 수 있다[5]. 조선시대는 고려와는 다른 양상으로 전개된다. 한정된 유형의 거울이 주요 부분을 차지하는데 범자문경 또는 일본경을 수입 또는 모방해 만든 일본계
동경이 그 예이다. 또한 손잡이가 달린 거울이 등장하는 데, 이는 동경이 제의용을 벗어나 생활공예품으로 활용이 확장되었음을 보여주는 사례이다[6].
이처럼 청동거울은 이른 시기부터 의례용, 대외 교역용, 장례 부장품 또는 생활용품 등, 다양한 용도로 사용되어 왔다. 지금까지 청동거울에 관한 연구는
거울의 형태와 문양을 형식분류하여 변천과정을 파악하거나[2-
6] 제의적인 성격이 강한 다뉴경과 삼한시대 방제경, 많은 전세품이 알려진 고려시대 청동거울을 중심으로 한정적인 연구가 수행되었다. 분석을 통한 자연과학적
연구의 경우, 거울의 제작에 사용된 합금의 화학성분 및 주조기법을 확인하는데 큰 비중을 두었으나[7-
15] 청동거울 제작 재료에 대한 종합적인 고찰이 미비하다. 따라서 본 연구는 초기철기시대부터 고려시대의 청동거울 31점을 분석하여 시대별 청동거울의 합금
조성과 미세조직의 특징을 확인하고 이를 기존 연구 자료와 비교하여 청동거울 제작에 사용된 재료의 변화 과정을 검증해 보고자 하였다.
2. 연구 방법
본 연구의 대상은 청동거울 31점으로, 시대 및 출토지별로 구분하여 표 1에 정리했다. 초기철기로 편년된 청동거울은 4점이며 경산 임상동과 조영동 고분, 부여 청송리 유적, 충주 호암동 유적, 경산 양지리 유적에서 출토되었다.
삼국 및 통일신라시대의 유적에서 출토된 청동거울은 5점이다. 이들은 광주 쌍압동 고분, 담양 제월리 백제 고분, 완도 청해진 유적에서 출토된 것들이다.
고려시대 청동거울은 총 17점으로 대다수를 차지한다. 고려시대 청동거울 16점 중 출토지가 확인된 것은 1점으로, 단양 현곡리 고려고분에서 출토되었다.
조선시대의 거울은 없으며 제작 시대를 알 수 없는 시대 미상의 거울은 6점이다. 시대 미상의 거울 6점 중 출토지를 알 수 없는 거울이 3점, 나머지
3점은 경주 왕경지구 및 황룡사지에서 출토되었다.
청동거울의 제작에 사용된 소재 및 기술을 확인하기 위해 미세조직 관찰과 성분 분석을 실시했다. 미세조직 관찰에 앞서 청동거울 시편을 세척한 다음 에폭시
수지로 마운팅하여 SiC 연마포(#1,200-#4,000)와 광택천 등으로 연마했다. 연마한 시편을 초음파세척기로 세척하여 건조한 후 염화철 부식액(FeCl3+HCl+H2O)으로 에칭했다. 미세조직 관찰에는 광학현미경(Carl Zeiss, Axiotech 100HD, DEU)과 주사전자현미경(JSM-IT300LV,
Jeol, JPN)을 사용했다. 합금 조성은 유도결합플라즈마 원자방출분광기(SPS1500R, Seiko, JP) 또는 전자현미분석(JXA8360,
Jeol, JP)을 이용했으며 주사전자현미경에 부착된 에너지분광분석기(X-MAXN, Oxford, UK)로 조직 및 비금속개재물의 성분을 확인했다.
Table 1. Summary of Bronze to analysis
|
Sample ID
|
Site
|
Period
|
Chemical composition (wt.%)
|
|
Cu
|
Sn
|
Pb
|
|
M0101
|
Imdang-dong and Joyeong-dong, Gyeongsan
|
Early iron age
|
65.3
|
20.9
|
6.9
|
|
M0102
|
Chongsong-ri, Buyeo
|
Early iron age
|
63.3
|
28.9
|
6.0
|
|
M0103
|
Hoam-dong, Chungju
|
Early iron age
|
68.2
|
28.8
|
5.8
|
|
M0104
|
Yangji-ri, Gyeongsan
|
Early iron age
|
69.8
|
25.9
|
5.26
|
|
M0201
|
Jewol-ri, Damyang
|
Three Kingdoms
|
80.3
|
16.2
|
2.1
|
|
M0202
|
Jewol-ri, Damyang
|
Three Kingdoms
|
78.9
|
16.8
|
4.1
|
|
M0203
|
Cheonghaejin Fort, Wando
|
Unified Silla
|
72.0
|
21.8
|
6.5
|
|
M0204
|
Hwangnyongsa Temple Site, Gyeongju
|
Unified Silla
|
65.4
|
29.0
|
5.3
|
|
M0205
|
Bunhwangsa Temple, Gyeongju
|
Unified Silla
|
75.4
|
11.5
|
3.0
|
|
M0301
|
Unknown
|
Goryeo
|
68.3
|
8.2
|
20.4
|
|
M0302
|
Unknown
|
Goryeo
|
66.2
|
8.2
|
22.7
|
|
M0303
|
Unknown
|
Goryeo
|
69.3
|
16.3
|
14.7
|
|
M0304
|
Unknown
|
Goryeo
|
65.7
|
7.7
|
23.6
|
|
M0305
|
Unknown
|
Goryeo
|
70.3
|
8.6
|
18.5
|
|
M0306
|
Unknown
|
Goryeo
|
78.0
|
14.7
|
5.8
|
|
M0307
|
Unknown
|
Goryeo
|
74.9
|
10.2
|
13.8
|
|
M0308
|
Unknown
|
Goryeo
|
76.7
|
9.4
|
12.2
|
|
M0309
|
Unknown
|
Goryeo
|
71.1
|
11.6
|
16.6
|
|
M0310
|
Unknown
|
Goryeo
|
71.7
|
8.3
|
17.5
|
|
M0311
|
Unknown
|
Goryeo
|
68.1
|
8.0
|
25.0
|
|
M0312
|
Unknown
|
Goryeo
|
63.4
|
6.6
|
29.5
|
|
M0313
|
Unknown
|
Goryeo
|
75.3
|
8.8
|
15.1
|
|
M0314
|
Unknown
|
Goryeo
|
73.5
|
9.0
|
17.9
|
|
M0315
|
Hyungok-ri, Danyang
|
Goryeo
|
74.0
|
17.0
|
6.6
|
|
M0316
|
Unknown
|
Goryeo
|
69.7
|
8.4
|
21.8
|
|
M0401
|
Silla Wanggyeong, Gyeongju
|
Unknown
|
67.4
|
23.5
|
5.6
|
|
M0402
|
Silla Wanggyeong, Gyeongju
|
Unknown
|
83.2
|
13.5
|
0.97
|
|
M0403
|
Unknown
|
Unknown
|
71.1
|
11.5
|
18.5
|
|
M0404
|
Unknown
|
Unknown
|
70.6
|
14.8
|
10.3
|
|
M0405
|
Unknown
|
Unknown
|
75.4
|
6.1
|
16.2
|
|
M0406
|
Hwangnyongsa Temple Site, Gyeongju
|
Unknown
|
65.0
|
24.4
|
5.1
|
3. 결과 및 고찰
3.1 연구 결과
초기철기시대의 유적지에서 출토된 청동거울은 4점으로, Sn의 함량이 21-29 wt.%의 범위이며 Pb는 7 wt.% 미만인 Cu-Sn-Pb의 삼원계
합금으로 제작되었다. 초기철기시대 청동거울의 미세조직은 α+δ의 공석상이 대부분을 차지하며 그 사이에 Sn의 함량이 26 wt.%인 δ상이 존재한다
(Fig 1). 미세조직 사진에서 보이는 크고 작은 원형의 조직은 납 편석물이다. 그림 1을 보면 경산 임당동과 조영동 고분군 출토 청동거울(M0101)의 미세조직(Fig 1-B)이 부여 청송리 유적(M0102), 충주 호암동 유적(M0103) 및 경산 양지리 유적(M0104)의 청동거울의 미세조직과는 다른 양상을 보이는
것을 알 수 있다. 이는 Sn의 함량이 30 wt.% 내외인 경산 양지리, 부여 청송리, 충주 호암동 유적의 청동거울에 비해 경산 임당동과 조영동
고분 출토 청동거울의 Sn 함량이 적기 때문으로, Sn 함량이 높은 청동거울은 α상이 아닌 δ상들이 우선 성장하였을 것이다. 또한 미세조직 관찰을
통해 주조 이후 추가적인 단조나 열처리를 하지 않았음을 알 수 있다.
Fig. 1. Microstructures of specimens taken from bronze mirrors in Early iron age and
phase diagram of Cu-Sn[16]; (A) M0104, (B) M0102, (C) M0103 and (D) M0104.
삼국 및 통일신라시대로 구분되는 청동거울은 5점으로, 모두 Cu-Sn-Pb의 삼원계 합금을 이용하여 제작되었다. Sn은 적게는 11 wt.%, 많게는
29 wt.% 포함되었다. Pb는 평균 4 wt.% 검출되며 미세조직이 구리의 함량이 높은 α상과 α+δ상의 공석상으로 구성된 것을 알 수 있다.
전형적인 dendrite 조직을 보이며 검은 원형의 hole은 납 편석이 부식으로 인해 제거된 공극이다(Fig 2). 동일 유적에서 출토된 청동거울 2점(M0201, M0202)은 미세조직과 합금의 조성이 유사하다. 경주 분황사에서 출토된 청동거울(M0205)의
경우 As가 2 wt.% 검출되었다. 비소 청동은 순 구리 보다는 단단하지만 함유량이 높아질수록 기계적 특성이 저하되며 백색도가 증가한다. 미얀마에서는
비소 청동 주화를 ‘은화’라고 부를 만큼 은과 유사한 외관을 보이고 있음을 알 수 있다[17]. 하지만 As는 친동원소로, 황과 화학적 친화력이 높으며 구리의 원광석 내 납, 아연 등과 수반되어 존재한다[18]. 구리 제련 시 동광석에 따라서 As는 4 wt.%, Sn은 3 wt.%까지 함입될 수 있으며 그 밖에 Pb, Sb, Bi 등도 포함되므로[19] 의도적인 첨가는 아닌 것으로 판단된다. 주조 외에 단조 또는 열처리 공정이 수행된 흔적은 관찰되지 않으며 Sn의 함량 범위가 11-29 wt.%로,
21-29 wt.%인 초기철기시대보다 넓은 것을 확인할 수 있다.
Fig. 2. Microstructures of specimens taken from bronze mirrors in Three Kingdoms and
Unified Silla ages and phase diagram of Cu-Sn[16]; (A) M0201, (B) M0202 and (C) M0205.
고려시대로 편년되는 청동거울 16점의 미세조직에서는 α상의 바탕에 공석조직인 α+δ상이 혼재해 있는 것을 관찰할 수 있다(Fig 3). 단양 현곡리 고려고분에서 출토된 청동거울(M0315)의 미세조직은 전형적인 주조 조직으로, 납 편석물과 다각형의 비금속개재물이 확인된다. 출토지
미상의 청동거울 3점(M0302, M0310, M0311) 역시 구리 함량이 높은 α상의 바탕에 α+δ상이 존재하며, α+δ상의 분율이 단양 현곡리
고려고분 출토 청동거울보다 적다. 고려시대 청동거울의 Sn 함량은 평균 10.1 wt.%이며 Pb는 17.6 wt.%로, 초기철기시대 및 삼국-통일신라시대보다
Sn의 함량이 낮아지고 Pb의 함량이 높아졌다. 또한 Sn 함량의 범위가 비교적 넓은 편이다. 고려시대 청동거울의 미세조직에서 크기가 큰 납 편석물도
관찰되는데 Pb 함량에 따른 청동거울의 납 편석 크기를 그림 4에 나타냈다. 이를 통해 Pb의 함량이 증가함에 따라 미세조직 내 납 편석물의 크기도 커지는 것을 확인할 수 있다. Pb 함량이 낮은 청동의 납 편석은
크기가 다양하고 잘 분포되어 있으나 높은 Pb 함량의 청동에서는 납 편석의 크기가 크고 불균일하게 분포된다[20]. Pb의 함량이 0.9 wt.%인 청동거울(M0402)의 미세조직에서 납 편석의 크기는 매우 작음을 알 수 있다. 반면 Pb의 함량이 29.5 wt.%인
청동거울(M0312)에서 관찰되는 납 편석은 150 μm 내외의 크기로, 매우 크다. 이러한 납 편석의 크기는 냉각속도와도 관련이 있다. 저 융점의
납 편석은 일반적으로 순수한 Pb로 구성되며 크기와 분포는 냉각속도에 크게 좌우된다. 서냉 시에는 청동의 dendrite 조직의 성장과 응집에 충분한
시간이 존재하여 큰 미세조직이 형성된다. 그래서 마지막 결정상인 Pb는 입자 간극에 국한된다. 급냉 시의 경우 Pb는 청동 합금의 α상, δ상의 고체
매트릭스 전체에 분산되어 droplet으로 갇히게 된다[21]. 이러한 납 편석은 합금 소재의 구조적 불균질을 야기하여 기계적 성질을 저하시킨다.
Fig. 3. Microstructures of specimens taken from bronze mirrors in Goryeo dynasty and
phase diagram of Cu-Sn[16]; (A) M3015, (B) M0302, (C) M0310 and (D) M0311.
Fig. 4. Size and morphology of lead segregation according to Pb content(wt.%); (A)
M0312(Unknown), (B) M0304(Unknown), (C) M0308(Unknown), (D) M0101(Early iron age),
(E) M0205(Unified Silla), (F) M0402(Unknown).
시대 미상의 청동거울은 8점으로, 미세조직은 크게 δ상의 바탕에 α+δ상의 공석상이 존재하는 것과 α상의 바탕에 α+δ상이 존재하는 것으로 구분된다(Fig. 5). 그림 5의 A와 B는 경주 왕경지구에서 출토된 청동거울(M0401, M0402)이다. 동일 유적임에도 불구하고 미세조직 양상이 다른 것을 알 수 있다. 시대
미상의 청동거울의 Sn 함량은 6-25 wt.%의 범위이며 Pb는 1-19 wt.%의 범위에 존재한다. 앞서 언급한 30점의 청동거울은 Cu-Sn-Pb의
삼원계 합금 소재로 제작되었으나 경주 왕경지구에서 출토된 시대 미상의 청동거울 1점(M0402)만이 Pb의 함량이 0.97 wt.%로, 납이 인위적으로
첨가되지 않은 이원계 합금으로 제작되었다.
Fig. 5. Microstructures of specimens taken from bronze mirrors in unknown age and
phase diagram of Cu-Sn[16]; (A) M0401, (B) M0402, (C) M0403 and (D) M0405.
청동거울의 미세조직에서는 비금속개재물도 관찰된다. 비금속개재물은 제련 등의 과정에서 형성되어 금속 내에 개재하는 고형체의 비금속성 불순물로, 산화물,
유화물, 규산염 등을 총칭하며 슬래그 개재물이라고도 한다. 청동에서는 주로 황화물 형태의 비금속개재물이 관찰되며 주로 1-5 μm 내외 크기에서 최대
20 μm에 이르는 미세한 크기로 존재한다. 청동거울 내 존재하는 비금속개재물은 후방산란전자 이미지 상에서 짙은 회색으로 나타나며 무정형, 원형,
다각형 및 장방형 등 다양한 형태와 크기를 보인다(Fig 6). 또한 비금속개재물은 미세조직 내 결정립계를 따라 분포하며 납 편석물의 주변에서 관찰된다. 초기철기시대 청동거울(M0102, M0103)에서는
10 μm 내외의 크기를 갖는 다각형 또는 무정형의 비금속개재물이 관찰된다. 삼국시대 청동거울(M0201)도 역시 10 μm 내외의 크기를 갖는 비금속개재물이
존재한다. 통일신라의 청동거울(M0203)에서 10 μm 내외의 다각형의 비금속개재물이 확인되는데, 초기철기시대와 삼국시대의 청동거울보다 많이 분포하는
것을 알 수 있다. 통일신라와 고려시대로 가면 비금속개재물의 크기도 커지고 양도 많아진다. 단양 현곡리 고려고분 출토 청동거울(M0315)의 경우
α상의 바탕에 10-20 μm 크기의 비금속개재물이 산포되어 있는 것을 확인할 수 있다. 출토지 미상의 청동거울(M0312) 역시 20 μm 내외의
크기를 가진 비금속개재물이 납 편석물 주변에 모여 있는 것이 확인된다.
Fig. 6. Backscattered scanning images of non-metallic inclusions; (A) M0102 (B) M0103,
(C) M0201, (D) M0203, (E) M0315 and (F) M0312.
비금속개재물의 성분을 EDS로 분석한 결과, 주로 Cu-S 또는 Cu-Fe-S의 황화물로 이루어져 있으며 크게 Se가 검출되는 것과 검출되지 않는
것으로 구분된다(Fig. 7). Fe 성분 없이 Se만 함유된 구리 황화물이 발견되는 사례도 있다. 초기철기시대의 청동거울에서는 Se가 검출되지 않지만, 삼국시대 이후의 청동거울에서는
Se가 검출된다. Se는 31점 중 6점의 청동거울에서 검출되었으며 이때 비금속개재물 내 평균 0.7 wt.% 미만으로 혼입된 것을 알 수 있다.
Fig. 7. Backscattered scanning images and spectrums of non-metallic inclusions; (A)
SEM micrograph of M0103, (B) EDS spectrum taken from (A), (C) SEM micrograph of M0205,
(D) EDS spectrum taken from (C)
3.2 고찰
앞서 청동거울 31점의 미세조직과 합금 성분을 통해 제작에 사용된 재료를 확인하였다. 재료와 제작기술의 변화를 확인하기 위해 청동거울 45점에 대한
연구자료를 추가하여 합금 조성과 미세조직을 재검토하였다. 추가한 연구자료는 유적지에서 출토된 청동거울 24점과 출토지 미상의 청동거울 21점으로 구분된다.
시대별로는 초기철기시대로 편년되는 청동거울이 15점, 삼국시대 7점, 통일신라시대 8점 및 고려시대 39점이며 시대 미상의 청동기는 7점이다[7-
15].
청동거울 76점의 합금 조성에 대한 특징을 살펴보면 후대로 갈수록 Sn의 함량이 낮아지며 Pb의 함량이 높아지는 것을 알 수 있다(Fig. 8). 초기철기시대의 청동거울의 합금 조성은 Cu 60-72 wt.%, Sn 20-32 wt.%, Pb 0-7 wt.%의 범위를 보인다. 연구대상인
부여 청송리 및 충주 호암동 유적 청동거울 외에 화순 백암리 및 대곡리, 논산 원북리 출토 청동거울 역시 유사한 경향을 보인다[7,
12]. 삼국과 통일신라시대의 청동거울은 Sn의 함량이 11-29 wt.%이며 Pb는 0-7 wt.% 내에서 존재한다. 익산 미륵사지 및 이천 설봉산성
등에서 출토된 청동거울이 합금 조성 범위에 속한다[8,
10]. 고려시대 청동거울은 Cu 63-91 wt.%, Sn 6-32 wt.% 및 Pb 0-30 wt.%의 범위 내의 합금 조성을 가진 재료로 제작되었다.
용인 마북리와 경기도박물관에서 소장하고 있는 출토지 미상의 청동거울의 합금 조성이 그 예이다[11]. 주석의 함량이 낮아지고 납의 함량이 높아지는 이러한 경향은 청동거울 뿐만 아니라 유적지에서 출토된 청동용기에서도 확인된다. 청동용기의 사용이 시작되는
통일신라시대에는 주석의 함량을 일정하게 조절하였으나 용기의 사용이 증가하는 고려시대부터는 주석의 함량이 낮아지고 납의 함량이 높아진다[22].
Fig. 8. Tin(Sn) and lead(Pb) content(wt.%) for the 76 bronze mirrors.
시대 미상의 청동거울의 Sn과 Pb 함량을 보면, 7점 중 4점은 고려시대의 범위에 위치하며 3점은 초기철기시대와 삼국-통일신라시대가 겹친 범위에
존재한다(Fig. 8). 시대별 Sn과 Pb 함량 범위를 고려할 때 고려시대의 범위 내 Pb의 함량이 높은 3점은 고려시대에 제작된 것으로 판단되며 Pb의 함량이 낮은
1점은 삼국-통일신라시대 혹은 고려시대에 제작된 것으로 추정된다.
또한 청동거울의 미세조직을 통해 시대적인 특징을 확인하였다. 초기철기시대의 청동거울은 Sn의 함량이 높아 δ상과 α+δ상이 공존하는 것이 확인된다.
이는 연구대상인 부여 청송리 및 충주 호암동 유적 뿐만 아니라 완주 신풍리 유적에서 출토된 청동거울 6점에서 확인할 수 있다[15]. 삼국 및 통일신라시대의 청동거울에서는 α상의 바탕조직에 α+δ상의 공석조직이 관찰된다. 익산 미륵사지에서 출토된 청동거울 역시 α상과 α+δ상으로
구성되어 있다[10]. 연구대상인 고려시대 청동거울을 제외하고 기존 연구자료에서 고려시대 청동거울의 미세조직을 확인할 수 없었지만, 합금 조성을 미루어보아 α상과 α+δ상으로
구성되었을 것으로 추정된다.
이처럼 청동거울의 제작에 사용된 소재의 합금 조성과 미세조직을 통해 제작 시기의 구분이 가능함을 알 수 있다. 물론 상세한 구분은 어려우나 청동거울의
제작이 시작된 초기철기시대와 그 이후에 제작된 청동거울은 구분할 수 있을 것으로 판단된다. 초기철기시대의 청동거울은 Sn의 함량이 20-32 wt.%로
비교적 일정하고 높으며 Pb의 함량이 낮다. 가장 큰 특징은 미세조직에서 확인된다. Sn 함량이 높기 때문에 δ상과 α+δ상으로 구성되어 있으며 비금속개재물의
크기가 작고 양이 적다. 후대에는 Sn의 함량이 감소하여 주석 함량이 높은 δ상 보다 α+δ상이 α상의 바탕에 존재하게 되며 납의 함량이 증가함에
따라 납 편석물의 크기가 커지고 비금속개재물의 크기와 양이 증가하게 된다. 또한 비금속개재물의 성분을 통해서도 구분이 가능하다. 초기철기시대 청동거울의
비금속개재물에서는 Se가 검출되지 않는다. 하지만 이후에 제작된 청동거울에서는 Se가 검출되어 지표면이 아닌 더 깊은 광맥을 채굴하여 제작했음을 알려준다[23]. Se의 검출 여부를 통해 청동거울의 시대적 구분의 가능성 또는 구리광석의 원료 산지 변화를 추정할 수 있다.
청동은 주석이 20-25 wt.% 범위일 때 매우 단단할 뿐만 아니라 광택이 있는 은백색을 띄게 된다. 사물을 비춰야 하는 거울의 용도에 맞게 합금
시 주석의 함량을 높여 제작했을 것이다. 하지만 삼국 및 통일신라시대 이후부터 납의 함량이 증가하여 납이 주석의 양을 능가할 정도로의 비중을 차지한다.
납은 앞서 언급한 바와 같이 합금의 용융점을 낮추고 주조성을 향상시키기 위해 첨가하나 납 편석이 생성되어 기계적 성질을 약화시킨다. 그럼에도 불구하고
납을 첨가한 이유는 경제성과 기술적 편의를 위함일 것이다. 납은 구리나 주석에 비해 매장량이 풍부하여 상대적으로 저렴한 광물이었다. 따라서 수입에
의존했던 주석보다 쉽게 구할 수 있었던 납의 함량을 의도적으로 높인 것으로 추정된다. 납의 함량을 높인 또 하나의 이유로는 주조성의 향상을 들 수
있다. 납을 넣으면 금속의 용융점이 낮아져 거울 배면의 복잡하고 섬세한 문양이나 글자를 수월하게 주조할 수 있다. 이러한 기술적 편의성을 바탕으로
고려시대에는 청동거울에 식물문, 화형과 같은 다양한 문양과 문자 등을 표현하였다[5]. 하지만 납 함량이 높아지면 청동의 표면색의 채도가 낮아져[24] 거울 배면의 반사율이 낮아지는 데, 이러한 단점을 주석아말감도금 등의 표면처리로 보완했다[11]. 이후 조선시대에는 주석을 대체하여 은을 첨가한 거울 등이 등장한다.
4. 결 론
초기철기부터 고려시대로 편년된 청동거울 31점을 대상으로 성분을 분석하고 미세조직을 관찰하여 제작에 사용된 재료와 기술의 변화에 대해 확인한 결과는
다음과 같다.
1. 청동거울 31점 중 30점이 Cu-Sn-Pb의 삼원계 합금 소재로 제작되었으며 시대별로 합금 조성의 차이를 보인다. 초기철기시대로 편년된 청동거울은
Sn이 평균 20.8 wt.% 이상 포함되어 있으며 Pb는 5-7 wt.%의 범위를 보인다. Sn의 함량이 높아 δ상이 우선 성장하여 δ상과 α+δ상으로
구성된 미세조직을 보인다.
2. 삼국 및 통일신라시대부터 청동거울의 제작에 사용된 합금 내 Sn의 함량이 낮아지고 Pb의 함량이 높아지는 경향을 보인다. 특히 고려시대 제작된
청동거울은 Sn의 함량이 평균 10.1 wt.%, Pb의 함량이 평균 17.6 wt.%로 확인되었다. 삼국 및 통일신라, 고려시대 청동거울의 미세조직은
α상의 바탕조직에 α+δ상의 공석조직으로 구성되어 있다.
3. 청동거울의 시대별 재료와 기술의 변화를 확인하기 위해 기존 연구자료를 포함하여 총 76점의 합금 조성을 확인한 결과, 대다수가 Cu-Sn-Pb의
삼원계 합금으로 제작된 것을 확인할 수 있다. 초기철기시대의 청동거울에는 Sn이 평균 27.5 wt.% 포함되어 고주석 청동 소재로 제작된 것을 알
수 있다. 삼국 및 통일신라시대로 편년된 청동거울 역시 Sn이 높고 Pb의 함량이 낮은 경향을 보이나 고려시대부터 Sn이 평균 12.5 wt.%,
Pb가 평균 11.3 wt.% 포함되어 납의 함량이 증가하는 것을 알 수 있다.
4. 기존 연구자료에서 확인된 초기철기시대 청동거울의 미세조직은 δ상과 α+δ상으로 구성되어 있으며 삼국-통일신라, 고려시대의 경우 α상과 α+δ상의
미세조직과 크기가 커진 납 편석물이 관찰된다.
청동거울을 분석하여 합금 조성과 미세조직에서 시대적인 특징을 확인하였다. 청동을 이용, 거울을 만들기 시작하는 초기철기시대와 이후에 제작된 청동거울의
차이점을 통해 시대적 구분이 가능함을 확인하였다. 다만 분석에 활용한 시료의 양이 너무 적어 일반화하기에는 어려움이 존재한다. 출토지와 시대가 명확한
동검, 용기 등의 다양한 유형의 청동유물 시료를 이용, 대상을 확대하여 합금 조성과 미세조직의 시대적인 공통점과 차이점을 확인하는 과정이 필요하다.
감사의 글
본 논문은 국가유산청 국립문화유산연구원 문화유산 조사연구(R&D) 사업의 지원을 받아 수행된 연구이며, 이에 감사드린다.
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