천연인산·칼슘(구아노)를 활용한 균열유 유면 특성

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to overcome the resource depletion and environmental limitations
of traditional ceramic glaze raw materials such as feldspar, silica, and limestone by
identifying sustainable and eco-friendly alternative materials. Specifically, this research
focuses on developing crackle glazes with unique textures by utilizing Guano, a
natural organic resource, as a primary glaze material and systematically identifying
its surface characteristics.
XRF analysis revealed that Guano contains exceptionally high levels of Calcium
(CaO, 41.36%) and Phosphate (P2O5, 29.04%), which are essential components for
glaze formulation. These components induce melting and cooling characteristics
distinct from conventional glazes and were identified as key variables in controlling
the internal tension necessary for crack formation.
The experimental process was conducted in four stages: Body Selection: Among
five commercial clays, White Porcelain clay (14.2%) and Buncheong clay (13.4%)
from "Company D" were selected for their high total shrinkage rates, which are
conducive to crack induction. Base Glaze Composition: Preliminary tests showed that
a combination of Nepheline Syenite, Dolomite, and Limestone produced the clearest
and most stable cracks.- 102
Optimization: Guano content was adjusted to 3%, 5%, and 7%, and all
specimens were fired at 1,250°C in an oxidizing atmosphere. Final Analysis: The
most stable and effective glaze combination was 60% Nepheline Syenite, 30%
Dolomite, and 10% Frit 3134, with an addition of 5% Guano.
The thermal expansion coefficient of the optimized glaze was measured at
11×10-6/ °C, proving that the tensile stress resulting from the thermal expansion
differential between the body and the glaze is the primary cause of crack formation.
To maximize the crackle effect, applying three or more thick layers was essential, as
it maximized the tension within the glaze layer to produce distinct, large cracks. The
addition of Guano effectively suppressed the yellowness of the glaze and shifted the
coloration toward a relatively bluish tone. Furthermore, the developed glaze
demonstrated high practical utility with excellent UV stability, maintaining a Delta E
value of less than 1.0 in UV tests.
XRD analysis identified the Cristobalite II (SiO2) phase as the primary crystal
structure crucial for crack formation. SEM analysis showed that while single-layered
specimens (thin layers) exhibited rounded particle shapes, triple-layered specimens
(thick layers) with distinct cracks showed angular forms and fractured particles. This
suggests that a thicker glaze layer promotes non-uniform crystallization and stress
concentration.
In conclusion, this study successfully implemented unique crackle patterns and
clear surface characteristics rarely seen in conventional glazes by utilizing Guano.
This research proves the potential for new crackle glaze development, contributes to
the field of eco-friendly ceramics, and suggests new directions for expanding the
formative expression of modern ceramic art.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 전통적인 도자 유약 원료(장석, 규석, 석회석 등)가 안고 있는 자원 고갈
및 환경적 한계를 극복하고, 지속 가능하며 친환경적인 대체 소재를 발굴하고자 천연
유기물 자원인 구아노(Guano)를 유약 원료로 활용하여 독특한 질감의 균열유를 개발
하고 그 유면 특성을 체계적으로 규명하는 것을 목표로 하였다. 구아노는 XRF 분석
결과 유약의 핵심 성분인 칼슘(CaO, 41.36%)과 인산염(P2O₅, 29.04%)의 함량이 매우
높다. 이 성분들은 기존 유약과는 차별화된 용융 및 냉각 특성을 유도하며 균열 형성
에 필수적인 내부 장력을 조절하는 핵심 변수임을 확인하였다.
실험은 네 단계로 진행되었다. 먼저 균열 유도에 적합한 소지를 선정하기 위해 5종
의 상용 흙을 비교한 결과, D사 백자토(14.2%)와 분청토(13.4%)가 가장 높은 총 수축
률을 보여 최종 실험 소지로 선정 하였다. 기초 조합 실험에서는 여러 장석 중 네플린
사이나이트–백운석-석회석 조합이 가장 선명하고 양호한 균열을 보여 기본 유약으로
채택하였다. 최적화 실험을 통해 구아노 첨가량을 3%, 5%, 7%로 조절하여 테스트했으
며, 모든 시편은 1250°C 산화 분위기에서 소성되었다.
균열 효과가 가장 우수하고 안정적인 유약 조합은 네플린사이나이트 60% - 백운석
30% - Frit 3134 10% 베이스에 구아노 5%를 첨가한 경우로 확인되었다. 이때 유약의
열팽창계수는 11× 10-6/ °C로 측정되어 소지와의 열팽창에 의한 인장 응력이 균열 형상
의 주요 원인임을 입증하였다.
균열 효과를 극대화하기 위해서는 3회 이상의 두꺼운 시유가 필수적이며, 이는 유
약 층의 장력을 극대화하여 뚜렷하고 큰 균열을 발생시켰다.
구아노 첨가 유약은 유약의 황색도를 효과적으로 억제하고 상대적으로 청색 계열- vii
로 발색시키는 데 기여했다. 또한, 개발된 유약은 UV 테스트에서 ΔE 값이 1.0 미만인
우수한 UV 안정성을 보여 실용성이 높음을 입증했다.
XRD 분석 결과, 균열 형성에 중요한 Cristobalite II (SiO2)상이 주요 결정 구조로
확인되었다. SEM 분석 결과, 1회 시유(얇은 층) 시편에서 둥근 입자 형태가 관찰된 반
면, 균열이 뚜렷한 3회 시유(두꺼운 층)시편에서는 각진 형태와 균열을 포함한 입자들
이 관찰되었으며, 이는 두꺼운 유약층이 불균일한 결정과 응력 집중을 촉진했음을 시
사한다.
본 연구는 천연인산칼슘인 구아노를 활용해 기존 유약에서 보기 힘든 독특한 빙렬
무늬와 맑은 유면 특성을 구현하였고 새로운 균열유 개발의 가능성을 입증하였다. 또
한 친환경 유약 개발에 기여하고, 현대 도자 예술의 조형적 표현 영역을 확장하는 새
로운 방향성을 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• 그림목차 ⅲ
• 표목차 ⅵ
• 국문초록ⅶ
• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구 목적 1
• 1.2 역사적 배경 3
• 1.2.1 균열유의 개념 3
• 1.2.2 균열의 형성원인 5
• 1.3 이론적 배경 6
• 1.3.1 균열유 역사적 배경 6
• 1.3.2 구아노의 이론적 배경 10
• 1.3.3 선행연구 11
• 제 2 장 본론 15
• 2.1 실험 방법 15
• 2.2 사용 원료 17
• 2.2.1 장석 17
• 2.2.2 납석, 석회석, 백운석, 활석, Frit 3134 20
• 2.2.3 구아노 성분 분석 22
• 2.3 시험편 제작 24
• 2.4 소지 수축률 26
• 2.5 열팽창계수 27
• 2.6 유약 조합 28
• 2.6.1 삼성 분계 실험 28
• 가. 1차 실험 : 장석을 활용한 실험 28
• 나. 2차 실험: 생 구아노와 하소 구아노를 활용한 실험 33
• 2.6.2 Guano, Frit 3134 첨가 실험 35
• 2.6.3 시편의 유약 두께 실험 37
• 2.6.4 발색 산화물 첨가 실험 38
• 2.7 시유 및 2차 소성 39
• 2.8 결과 및 고찰 41
• 2.8.1 소지의 수축률 결과 41
• 2.8.2 열팽창계수 결과 43
• 2.8.3 삼성분계 실험 결과 46
• 가. 장석과 Flux를 활용한 실험결과 46
• 나. 구아노와 하소구아노를 활용한 실험 결과 61
• 2.8.4 Guano, Frit 3134 첨가 실험결과 70
• 2.8.5 시편의 유약 두께 실험결과 74
• 2.8.6 발색 산화물 첨가 실험 결과 78
• 2.8.7 분광색차계 분석 결과 82
• 가. 두께에 따른 색차계 분석 결과 82
• 나. 원료 조합에 따른 색차계 분석 결과 84
• 2.8.8 XRD 분석 결과 87
• 2.8.9 SEM 분석 결과 90
• 제 3 장 결론 94
• 3.1 결론 94
• 참고문헌 96
• 부록 99
• Abstract 102