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ISSN : 1225-309X(Print)
ISSN : 2288-7172(Online)
Journal of the mineralogical society of korea Vol.27 No.2 pp.63-72
DOI : https://doi.org/10.9727/jmsk.2014.27.2.63

Petrological and Mineralogical Characteristics and Firing Temperature of Pottery in the 5-6th Century from Changnyeong, Gyeongsangnamdo

Hyeon Dong Woo1, Ok Soon Kim2, Yun Deuk Jang3*
1Korea Institute of Nuclear Safety, Daejeon, 305-338, Korea
2Gyeongsangbukdo Institute of Cultural Properties, Yeongcheon, 770-805, Korea
3Department of Geology, Kyungpook National University, Daegu, 702-701, Korea
Corresponding author: +82-53-950-5358, jangyd@knu.ac.kr
March 5, 2014 June 2, 2014 June 16, 2014

Abstract

This study is conducted to investigate mineralogical characteristics and estimate firing temperature and condition of earthenwares in the 5-6th Century which are found at ancient tombs in Gyo-dong, Gyo-ri, Changnyeong-eup, Changnyeong-gun, Gyeongsangnam-do, TKorea by applying petrological methods. For this study, mineralogical analysis, microtexture observation and chemical analysis were conducted. According to observations using a polarization microscope, the potshreds are mainly composed of quartz and feldspar and consist of some felsic volcanics, tempers, opaques and mullite, hematite and spinel were found under XRD and FTIR analysis. The flow pastes are observed in many potshreds, and it indicate that this textures made by the mixing process or the pottery made from the mixture of 2 sorts of clays at least. They dose not show the features of the potshreds firing under temperature of 1,200-1,300°C rather than the earthenware firing under relatively low temperature of 1,000°C approximately because of the existence of a number of pores and the crystals of the specific minerals. The growths mostly of mullite on the surface and into the cracks of the potshreds indicate that the firing condition was not uniform to make even temperature and oxidation. Most of the pottery shreds have felsic volcanic fragments and some of them have cristobalite which is formed at the temperature of more than 1,470°C. But considering the estimated firing temperature, these are not formed during firing but included in the original clay.


경상남도 창녕에서 출토된 5-6세기 토기의 암석광물학적 특성 연구 및 소성온도 추정

우 현동1, 김 옥순2, 장 윤득3*
1한국원자력안전기술원
2경상북도 문화재 연구원
3경북대학교 지질학과

초록

본 연구에서는 경상남도 창녕군 창녕읍 교리 고분군 일대에서 발견된 5세기∼6세기 초반 무렵 의 삼국시대 토기를 대상으로 암석학적 연구방법을 적용하여 광물학적 특징과 소성온도 및 환경을 추 정하였다. 이를 위하여 광물학적 동정과 미세조직관찰, 화학성분 분석 등의 다양한 기법을 적용하여 암석광물학적 분석을 시행하였다. 편광현미경 하에서 토기 시료들을 관찰한 결과 석영, 장석류가 주구 성 광물이었으며, 그 외에도 규장질 화산암(felsic volcanics), 비짐(temper), 저급점토에 주로 함유되는 불투명광물 등이 관찰되었다. XRD와 FTIR을 통해 현미경으로 볼 수 없었던 멀라이트, 적철석, 스피 넬 등이 관찰되었다. 조사된 토기시편에서 보이는 흐름선과 색이 다른 기질이 혼재는 두 가지 이상의 점토를 사용하였거나 반죽과정에서 생긴 것으로 보인다. 소성온도가 1,200-1,300°C로 제작된 토기에 서 관찰되는 일반적인 석기의 특징은 보이지 않으나 다소의 기공이 존재하고 석영을 비롯한 특정 광 물들의 결정이 남아 있는 것으로 보아 소성온도는 1,000°C 정도에서 소성되었을 것이라 추정된다. 고 온광물인 멀라이트가 토기의 내부보다는 외곽부나 균열 부근에서 주로 관찰되며 토기 내외부의 산화 정도가 다른 것은 균질한 소성환경이 조성되지 않았음을 의미한다. 대부분의 시료에서 규장질 화산암 편이 관찰되고 일부 시료에서 크리스토발라이트가 관찰되는데, 크리스토발라이트의 형성온도가 일반 적으로 1,470°C 이상임을 감안하면 소성 시 생성된 것이 아니라 원래의 태토 내에 포함되어 있던 것
으로 추정된다.


    서 론

    현재까지 국내에서 다양한 시대와 양식의 토기 가 발견되어왔다. 국외의 경우 토기의 암석기재학 적, 광물화학적 등의 연구가 활발하여 소성온도 및 환경 추정을 논하는 사례들이 많다. 하지만 국내의 토기 연구에 있어서 지질학적인 부분은 고고학적 성과에 비해 크게 부족하다. 지질학적 고찰이 어려 운 이유는 문화재의 특성상 훼손이 불가피한 과학 적 접근이 제한되기 때문이다. 그러나 분석기술의 발달로 근래에는 형태를 보존한 상태에서도 과학 적인 고찰이 어느 정도 가능해졌다(Schiffer and Skido, 1987). 우리나라에서 토기 제작기술에 대한 자연과학적 분석은 1930년대에 시작되었고(Choi et al., 1996; Choi and Shin, 1999; Park, 2011), 1980년대부터 주로 토기의 광물 조성 및 소성온도 추정 연구(Choi, 1981)가 행해졌다. 1990년대부터 는 토기의 광물조성과 소성온도 규명 외에서도 산 지분석(Abbott et al., 2008), 원산지 추정과 소성 온도 추정(Lee et al., 2005; Jang et al., 2009) 등 의 자연과학적 분석 예가 많아지고 있으나, 국외의 토기의 자연과학적인 연구에 비하여 우리나라의 암석광물학적 토기 연구와 해석에는 많은 연구가 필요하다(Lee et al., 2004).

    일반적으로 우리가 토기(pottery)라고 부르는 것 들은 소성온도에 따라서 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 토기(earthenware)는 보통 저급점토를 이용 하여 약 700-1000℃에서 소성되어 공극이 많고 강 도가 낮으며 짙은 색을 띠는 것이 특징이다. 석기 (stoneware)는 약 1200-1300℃에서 소성되므로 유 리질화가 상당히 진행되어 공극이 거의 없으며 단 단하다. 마지막으로 자기(porcelain)는 고급 고령토 에 용해를 촉진하기 위해 고품위의 장석을 첨가하 여 약 1200-1450℃에서 소성된다. 고온에서 장석 이 녹아 몸체가 매우 치밀하게 유리질화되므로 공 극이 거의 없고 강도가 높으며 반투명한 특성을 가 진다(Yu and Yun, 2001). 토기를 점토로만 제작하 면 건조되면서 수축이 심하게 일어나기 쉽고 소성 되면서 깨지기도 쉽다. 따라서 찰기를 줄여 성형을 용이하게 하고 수축률을 줄이기 위하여 조가비 가 루, 다른 토기 알갱이, 모래, 암편 등을 비짐 (temper)으로 첨가한다(Rice, 1996; Kim et al., 2010).

    창녕은 낙동강 동쪽에 위치하면서 가야양식의 토기가 발견되는 지역으로, 이러한 양식의 토기는 창녕 및 청도 이서에 걸친 넓은 분포범위를 보인 다. 또한 창녕지역에는 여초리, 일리 등지에서 가 마터가 발견되면서 4세기부터 도질토기가 생산되 었음이 확인되었다. 가야양식 토기는 원삼국시대의 와질토기로부터 이어진 것이며 무문토기의 특징을 흔히 보여준다(Park, 2011).

    본 연구에서는 창녕지역에서 출토된 경질 토기 편들을 대상으로 첫째, 토기의 구성광물과 산출지 에 관한 자연과학적인 분석기법을 적용하고 둘째, 구성광물과 조직의 분석특성을 기반으로 창녕토기 의 소성환경에 대한 특징을 연구하고자 한다.

    연구 지역 및 주변 지질

    연구 지역은 경상남도 창녕군 창녕읍 교리 교동 에 위치한 가야시대 고분군이다. 창녕은 삼국사기 에 나오는 진한의 12개 나라 중 하나인 불사국이 며, 창녕군 송현동 구릉에서부터 북쪽 교동에 이르 기까지 크고 작은 고분이 분포한다. 본래 사적 80 호의 창녕교동고분군과 사적 81호의 창녕송현동고 분군으로 분리되어 있었으나, 2011년 7월 28일 문 화재청이 역사성과 특성을 고려하여 인접 지역에 있는 두 고분군을 통합하고 사적 제514호로 재지 정하였다.

    창녕지역의 지질은 전체적으로 중생대 퇴적암과 이에 관입한 화성암으로 이루어져 있다. 연구 지역 은 경상남도 창녕군 창녕읍 교리 129에 위치한 고 분군 일대로 백악기 경상누층군에 속하는 암회색 및 회색 셰일과 회색 알코스 사암, 회록색의 혼펠 스를 포함하는 진동층과 회색 셰일 또는 붉은 셰일 을 주 구성암석으로 하는 함안층, 그리고 이들과 부정합적인 관계를 가지는 제4기 충적층으로 구성 된다(Kim and Lee, 1964; Kim and Lee, 1969). 고분군 일대의 서쪽 지역에는 불국사 화강암류가 관입하고 있으며 동쪽 지역은 안산암과 조면질 안 산암, 휘석 안산암으로 이루어져 있다(Fig. 1).

    연구 방법

    토기의 주구성 광물과 조직 및 기질 특성을 관

    찰하기 위해 고고학적 조사자료 검토 및 육안관찰 을 통해 대표시료 16개를 선별하고(Table 1), 표준 암석연마박편을 제작하였다. 강도가 약한 토기의 특성을 고려해서 연마제와 연마지를 단계적으로 사용하여 박편을 제작하였으며 산화알루미늄 현탁 액으로 고르게 연마하였다. 제작된 토기 박편은 편 광현미경을 이용하여 주요구성광물, 기질의 특성, 비짐의 포함 여부 등과 같은 특성을 관찰하였다.

    편광현미경을 통해 관찰할 수 없는 미세 광물들을 동정하기 위해 X-선 회절분석기(XRD, X-Ray Diffractometer)를 이용하였다. 토기 시편에 흙이나 불 순물 등이 남아있지 않도록 초음파 세척기로 세척하 고 상온에서 건조시킨 다음 볼밀 및 막자를 통해 분말 로 만들어 분석을 시행하였다. 분석기기는 한국기초과 학지원연구원 대구분소의 Philips X’ Pert-PRO/MRD 모델이며 5°-65°, 2세타의 조건으로 분석하였다.

    토기의 열적 특성을 파악하기 위해 적외선 분광 광도계(FT-IR, FT-Infrared Spectrophotometer)를 이용하였다. XRD에서와 마찬가지로 토기 시편을 분말화 한 후 분석을 시행하였다. 분석기기는 경북 대학교 공동실험 실습관의 PerkinElmer사의 Spectrum GX & AutoImage모델이며 Spectral range 4000 to 400 cm-1, Beam splitter Ge coated on KBr, Detector DTGS, Resolution 0.25 cm-1 (step selectable)로 분석하였다.

    토기의 미세조직과 광물의 산출상태를 보기 위해 주사전자현미경(SEM, Scanning Electron Microscope) 을 이용하여 관찰을 수행하였다. 토기 내에 기공이 많으므로 신선한 면을 보기 위해 절단시 부서진 토 기 조각들이 묻지 않도록 유의하였으며, 시료는 Os (osmium)로 코팅하였다. 토기의 외부와 내부는 색 뿐만 아니라 조직의 차이가 보이므로 외곽부와 내 부를 비교분석하며 관찰하였으며 구성 광물의 성 분을 알기 위해 주요 부분에 대해서는 내장된 EDAX로 분석하였다.

    결 과

    구성광물

    현미경하에서 토기는 주로 석영(Fig. 2a)과 K-장 석으로 구성되어 있으며 사장석(Fig. 2b)도 일부 관찰되었다. 장석들은 주로 변질되어 나타나는데 이는 소성 과정에서 열 변성을 받았거나 태토가 풍 화되어 있었기 때문으로 추측된다. 대부분의 석영 은 변질되고 깨진 상태로 관찰되며 흔히 파동소광 을 보인다. 불투명광물들(Fig. 2b)과 미립 내지 중 립의 석영과 장석들로 이루어져 있는 규장질 화산 암편(felsic volcanic fragments)이 다수의 시편에서 관찰되었다(Fig. 2c, 2d).

    토기와 일반 암석의 가장 큰 차이점은 비짐의 유무이다. 이것은 토기 소성과정에서 토기의 수축 률을 최소화하기 위해 첨가하는 물질이다. 본 시편 에서는 석영, 사장석 등의 광물 파편과 규장질 화 산암편 및 둥근형태로 산출되는 토기 혹은 자기의 파편이 비짐으로 관찰된다(Fig. 2a, 2b, 2e, 2f).

    X선 회절 및 미세현미분석 결과, 창녕토기에서 는 고령석(kaolinite)이나 메타캐올린(metakaoline) 이 관찰되지 않았다. 대부분의 시료에서 관찰되는 결정은 석영과 멀라이트(mullite)이고 간혹 적철석 (hematite)이 나타나기도 하였으며 일부 토기의 경 우 크리스토발라이트(cristobalite)와 스피넬(spinel) 이 관찰되었다(Table 2, Fig. 3).

    조직특성

    편광현미경과 SEM을 이용하여 조직분석을 수행 한 결과, 창녕읍 교리 교동 고분군 일대 토기의 기 질은 다공질이며(Fig. 4a), 전체적으로 적갈색의 토 기가 많으므로 기질이 어둡고 비짐의 크기는 매우 다양하게 나타났다. 일부 시료에서는 절단면의 색 상이 두 가지로 분리되어 존재하는데, 이를 현미경 을 통하여 서로 다른 점토가 혼합되거나 태토와 비 짐의 반죽과정에서 생성되는(Kim et al., 2009) 흐 름선(flow paste)도 관찰되며(Fig. 4b) 서로 다른 종류 혹은 물리적 치밀도에 의해 구분된 점토 간의 경계부도 뚜렷하게 관찰할 수 있다(Fig. 4c, 4d).

    시료의 광물조성 및 조직 관찰에서는 석영의 결 정 상태와 멀라이트의 생성, 그리고 둘 이상의 점 토가 혼합된 점을 집중적으로 살펴보았다. 먼저 시 료의 내부에 있는 석영은 대부분 본래의 결정형을 어느 정도 유지하고 있었으며 모서리 부분이 녹은 결정들과 그렇지 않은 결정들이 동시에 존재하였 다(Fig. 5a, 5b). 토기의 외부에서는 내부에서 볼 수 없었던 유리질의 기질과 침상의 멀라이트가 관찰 되었다. 외부는 소성에 의해 유리질화가 많이 진행 되어 있었으며 내부에 비해 기공이 적은 치밀한 조 직을 보였다. 특히 기공의 내부에 침상의 멀라이트 (3Al2O3⋅2SiO2) 결정들이 자라나 있는 것을 관찰 할 수 있었다(Fig. 5c, 5d, 5e, Fig. 6).

    회색과 검정색 기질이 교호하는 경계 부분의 미 세관찰결과 회색 기질에는 주로 신장된 기공들이 분포하는 반면 검은색 기질에는 둥근 기공이 분포 하는 대조를 보였다(Fig. 5f). 백색의 기질 부분을 관찰한 결과 다른 부분과는 다르게 많은 결정들이 완전히 용융되지 못하고 형태를 유지하고 있는 것 이 발견되었다. 정량분석결과 C의 함량이 다소 높 게 나타났는데 이는 태토의 유기물과 장작을 연소 시킨 영향이며, 또한 Al과 Fe 등의 함량이 다른 기 질부보다 적기 때문에 육안으로 볼 때 밝은 색을 띠는 것으로 추정된다.

    열적특성

    창녕토기의 FT-IR 분석결과, X선 회절 분석결과와 마찬가지로 석영, 장석, 적철석, 점토광물 등의 존 재를 확인할 수 있었다. Moenke(1962)에 의하면 600-70 cm-1 구간은 대칭적인 Si-O-Si stretch로, 950-1200 cm-1 구간은 반대칭의 Si-O-Si와 Si-O-(Al) stretch의 진동으로, 그리고 400-550 cm-1 구간에서 는 대체로 O-Si-O bend의 진동으로 특징지어진다. 본 연구의 분석 결과 대칭적인 Si-O-Si stretch의 구간은 나타나지 않으며 400-550 cm-1 구간과 950-1200 cm-1 구간이 나타나는 것으로 보아 O-Si-O bend와 반대칭인 Si-O-Si와 Si-O-(Al) stretch가 존재할 것이라 판단된다. Moenke(1962)의 석영 적외선 스펙트럼을 참고하여 462 cm-1, 512 cm-1, 697 cm-1, 780 cm-1, 798 cm-1, 1084 cm-1 peak가 본 연구의 피크와 유사함을 파악하였다. 마 찬가지로 장석류의 적외선 스펙트럼을 참고하면 463 cm-1, 475 cm-1, 624 cm-1, 633 cm-1, 1165 cm-1 등의 피크가 대체적으로 본 연구결과와 유사 함을 보인다. 또한 X선 회절 분석을 통하여 일부 시료에서 크리스토발라이트가 발견되었으므로 크 리스토발라이트의 적외선 스펙트럼을 참고하여 비 교해 보았으며 그 결과 795 cm-1, 1095 cm-1, 1160 cm-1 피크와 유사함을 알 수 있었다. 3445 cm-1에 서 보이는 O-H stretch bend는 소성온도 추정치로 미루어보아 토기가 소성되기 전에 함유하고 있던 구조수가 아니라 매장되어 있는 동안 주변의 물 분 자가 흡착되어 나타난 것으로 생각된다(Fig. 7).

    토 의

    창녕에서 산출된 토기 편들은 적갈색, 흑갈색, 회색 등 다양한 색상을 보인다. 이를 통해 같은 태 토일지라도 유기물의 함량과 기질의 성분 차이 및 소성조건에 의해 다양한 색을 보일 수 있음을 시사 하고 있다(Lee et al., 2005). 토기 내에 포함되어 있는 태토에 포함된 광물들 및 소성과정에서 형성 된 광물들의 종류와 조직 등을 분석하여 토기의 소 성환경을 추론해보았다.

    토기의 제작조건

    창녕토기의 주 구성광물은 석영, 장석 그리고 멀 라이트이다. 편광현미경 관찰결과 석영과 장석은 대체적으로 변질된 형태이며 석영이 장석보다 좀 더 높은 함량을 나타내고 있었다. X선 회절 분석 에서도 석영이 대다수의 함량을 차지하고 있었으 며 미세관찰에서도 고온으로 인해 각진 결정들과 모서리가 둥글게 변질된 석영이 모두 발견되었다.

    이는 소성온도는 높았으나 그 온도가 충분한 시간 동안 유지되지 않았기 때문에 반응시간이 부족하 였으며, 고온이 균질하게 유지되지 않았을 가능성 이 제기된다. 장석은 토기 내에서 다소 변질된 모 습으로 관찰되는데 원래 토기를 제작하는 원료가 점토이므로 장석이 풍화되어 있었던 점도 간과할 수 없으나 석영 등의 상태로 미루어보아 장석 또한 높은 소성온도의 영향을 배제할 수는 없다. 그 외 에도 토기의 내부에 비하여 외부의 유리질화 정도 가 더 심하고 기공률이 더 적은 점, 멀라이트 결정 들이 토기의 외부에 더 우세하게 관찰된다는 점이 가열시간이 충분하지 못하였으며 토기 내에서 불 균질한 열적 환경이 조성되었음을 지지한다(Jang et al., 2012).

    토기의 기질은 대체적으로 균질하나 일부 토기 의 경우 서로 다른 종류의 기질조직을 발견할 수 있다. 이처럼 좁은 범위 내에서 뚜렷한 조직의 차 이를 보이는 것은 토기를 빚는 단계에서 두 가지 이상의 토양을 혼합하여 사용하였거나 태토의 반 죽과정이 균질하지 못하였음을 의미한다(Kim et al., 2009).

    토기의 소성온도

    소성과정에서 토기는 온도가 높아짐에 따라 석 영과 장석 등의 광물들이 녹고 멀라이트 결정 등이 성장하며 유리질화가 진행된다. 500-700℃의 온도 범위에서는 적색발열상태로 점토 내 구조수가 증 발하고 1140℃로 온도가 상승하면서 유리가 형성 되고 장석이 녹기 시작한다. 이때 장석으로부터 알 칼리 이온들이 확산되어 빠져나오고 멀라이트 결 정들이 장석 입자 내의 유리 속에서 성장하는데, 약 1000℃에서는 고령석 입자 내에 멀라이트 결정 들이 생성되기도 한다. 고온생성 광물인 멀라이트 는 약 940℃에서 형성되기 시작하여 1200℃에서 결정성장이 두드러진다(Lee et al., 2007; Gim et al., 2009). 또한 유약이 칠해진 토기에서는 소성시 유약과 접하는 몸체의 일부가 선택적으로 녹아서 거친 표면이 형성되는데 대게 유약은 실리카와 알 루미나에 과포화되어 있는 상태이므로 냉각과 함께 멀라이트 결정들이 몸체에 붙어서 자라기도 한다. 석영의 녹는점은 1728℃이나 장석에서 생성된 유 리와 반응하면 훨씬 낮은 온도에서 녹는데, 1250℃ 에서 석영이 녹기 시작하여 1400℃에서는 모든 석 영들이 녹아 멀라이트와 유리만이 남는다. 또한 소 성과정에서 점토 내 가스가 빠져나가면서 기공을 생성하지만 1300℃ 이상이 되면 공극이 거의 없어 지고 강도도 높아지게 된다. 위와 같이 토기에서 멀라이트가 생성되는 원인으로는 크게 세 가지를 생각해볼 수 있다. 약 1000℃에서 고령석 입자 내 에 멀라이트 결정들이 생성되는 경우, 1140℃ 이 상에서 장석으로부터 알칼리 이온들이 확산되어 빠져나와 멀라이트 결정들이 장석 입자 내의 유리 속에서 성장하는 경우, 토기에 피복된 실리카와 알 루미나에 과포화된 유약이 냉각됨에 따라 멀라이 트 결정들이 토기의 몸체에 붙어서 자라는 경우이 다. 시료에서 멀라이트 결정들은 주로 토기의 외부 에서 우세하게 관찰되지만 기본적으로 토기의 주 성분을 이루고 있다. 따라서 토기의 소성온도가 적 어도 멀라이트가 결정화되는 최소조건인 1000℃ 이상이었다고 판단할 수 있다.

    한편 여러 토기시료에서 약 980℃에서 결정화되 는 스피넬이 소량으로 관찰되기도 한다. 온도가 상 승함에 따라 멀라이트가 형성되면서 스피넬은 사 라지게 되는데 본 연구의 토기시료들은 스피넬을 극소량 포함하고 있으며 멀라이트가 주성분을 이 루므로 광물상이 스피넬에서 멀라이트로 전환되는 과도기의 온도 즉, 약 1000℃에서 소성되었을 것 으로 추정된다(Fig. 8).

    철산화물은 소성환경에 따라 색이 다른데 산소 가 거의 부재한 환원환경에서는 검은색의 자철석 이, 산화환경에서는 붉은색의 적철석이 나타난다 (Ravisankar et al., 2010). 대부분의 시료는 내외부 의 색 차이를 보이는데 외면은 어두운 회색계열, 속심은 적색계열을 나타내고 있다(Table 1). 이는 태토 내에 포함되어있던 미량의 철이 산화되면서 속심은 갈색에서 적갈색의 색을 띠는 한편, 토기의 외면은 고온에서 환원환경의 영향을 받았다고 추 정할 수 있으며(Velraj et al., 2008; Palanivel and Kumar, 2009; Rutherford et al., 2012) 고온에서의 산화환경에서 환원환경으로 전환하는 과정에서 토 기 내외부의 소성환경에 다소 차이가 있었던 것으 로 해석된다.

    시료 중 일부는 크리스토발라이트를 포함하고 있었는데, 크리스토발라이트가 나오는 원인으로는 크게 두 가지를 생각해볼 수 있다. 먼저 석영이 약 867℃에서 고온형 트리디마이트로 변형되고 고온 형 트리디마이트가 약 1470℃에서 고온형 크리스 토발라이트로 변형되는 점을 감안하여(Gim et al., 2009), 소성온도가 1470℃ 이상이었다는 것이다. 1470℃ 이상의 온도에서 소성되었을 경우 모든 석 영이 녹으며 멀라이트와 유리만의 몸체를 이루는 석기 혹은 자기의 형태가 되어야 한다. 이 경우 유 리질화가 상당히 이루어져 있어야 하며 공극이 거 의 없고 강도가 높아야 하나 창녕토기의 경우 유리 질화는 초기 단계이며 공극 또한 많으므로 가능성 이 낮다. 다른 하나는 태토에 크리스토발라이트가 포함되어 있었다는 것이다. 앞서 편광현미경에서 규장질 화산암편이 관찰되었듯, 그와 유사한 성분 인 크리스토발라이트가 태토에 있었다는 것이다. 태토는 화산암 기원 토양으로 추정되는데 화산암 에는 석영과 다른 실리카광물들이 포함되어 있으 며 크리스토발라이트 또한 화산암 또는 화산쇄설 물에서 나타나므로 이 원인에 가능성을 두고 있으 나 인근 화산암에 대한 연구를 통하여 사실여부의 확인이 필요하다.

    한편 창녕토기에서는 물 분자의 H-O-H로 인한 1629 cm-1, 1632 cm-1, 1639 cm-1 등의 흡수밴드가 나타나는데 이는 시편 내에 존재하는 수분의 흡수 로 인해 나타나는 것으로 보인다. XRD 결과와 마 찬가지로 FT-IR에서도 고령석의 1034 cm-1, 1040 cm-1 주변의 피크가 나타나지 않는 것으로 보아 창 녕토기는 500-600℃ 이상의 온도에서 소성되었음 을 알 수 있다. 또한 1250℃에서 녹기 시작하는 석 영으로 인한 695 cm-1, 795 cm-1 등의 피크가 나타 나므로 1250℃ 이하에서 소성되었다고 추측된다 (Palanivel and Kumar, 2009; Palanivel and Kumar 2011; Rutherford et al., 2012).

    결 론

    창녕토기의 광물학적 특징을 연구한 결과 석영 과 장석이 주를 이루었으며 일부 적철석과 규장질 화산암편도 관찰되었다. 시편 내의 석영은 다소 변 질된 입자와 각진 결정형을 가진 입자로 동시에 존 재한다. 또한 토기의 내부에 비해 외부의 공극이 더 적고 유리질화가 더 많이 진행되었으며 침상의 멀라이트도 주로 토기의 외부에 우세하게 생성되 었음을 확인하였다. 또한 어두운 회색을 보이는 외 면과 대비하여 속심은 적색계열을 보이고 있다. 이 를 통하여 소성당시 가마 내에서 열적 평형이 이루 어지지 않았으며 토기는 내부와 외부의 불균질한 열에 의해 소성되었고 소성시간도 충분하지 않았 음을 알 수 있다.

    일부 시료들에서 스피넬이 관찰되고 토기의 외 곽부에서는 멀라이트도 생성되었음이 확인되어 창 녕토기의 소성온도는 스피넬이 멀라이트로 상전이 되는 약 1000℃임을 알 수 있다. 석영은 각진 형태 및 둥근 형태가 모두 나타나지만 석영의 용융을 지 시하는 피크가 발견되지 않는다는 점에서 이 결과 에 부합한다.

    시료 내에는 비교적 저온을 지시하는 각진 결정 형의 석영의 존재와 더불어 스피넬이 관찰되는 반 면 일부 시료에서는 고온광물인 크리스토발라이트 도 관찰된다. 그러나 창녕토기의 추정 소성온도를 고려하면 소성과정에서 크리스토발라이트가 성장 하였을 것이라 보기는 어렵다.

    Figure

    JMSK-27-63_F1.gif

    Geologic map and the location of the excavated area (after Kim and Lee, 1969).

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    Polarizing microscope images of the potshreds. (a) Cracked quartz with rounded rim. (b) Fragment of the plagioclase. (c, d) Lithic fragment of the felsic volcanics. (e, f) Added temper to reduce a contraction of the earthenware.

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    X-ray diffraction patterns of the each potshreds. (Q, quartz; C, crystobalite; M, mullite; H, hematite)

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    Microscopic features of the potshreds. (a) Elongated pores. (b) Reddish flow paste. (c, d) Boundaries between the two different clays.

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    Morphological features and indicative minerals of the potshreds. (a) Partial melted quartz. (b) Piece of broken quartz. (c) Mullites laths on the surface of pores. (d) Magnification of the (c). (e) Growth of the mullite. (f) Boundary between the two different clays.

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    Growth of the mullite laths in the potsherd sample (CG3) with their composition.

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    Thermal characteristics of the potshreds by the FT-IR.

    Table

    Summary of the potshred samples analysed

    Mineral composition of the each potshreds

    Q : Quartz; F : Feldspar; M : Mullite; H : Hematite; C : Christobalite; S : Spinel + : present; ± : few present; - : absent

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