주조철기 생산기술

곽병문 한국고고학회 2022 한국고고학전국대회 발표문 Vol.- No.46

복원실험을 통한 철정(鐵鋌)의 제작과 공정별 생성물의 변화 양상 연구

곽병문,한지선,정락현,김영미 한국문화재보존과학회 2022 보존과학회지 Vol.38 No.6

The “smelting-smithing” system is the most frequently applied technology in the ancientiron-making sites of Korea for preparing iron tools via the smithing of the bloomery iron producedby smelting. In this study, using the smelting-smithing method, we conducted a restoration experimentto produce iron bars from iron ore. The characteristics of the iron materials and slag obtained fromeach process in the method were identified, and the possibility of applying these characteristics tothe interpretation of archaeological data was investigated. The shape and compositional hierarchy ofthe iron materials could be determined according to the progress of the method by analyzing thehammerscale obtained throughout the experiment. In the case of smithing artifacts within the sameruin, it would be helpful to understand the relative relationship. The effect of improvements in thephysical properties of the iron bar as folding proceeded was confirmed. However, a layered structurethat was not related to folding was also identified. Thus, checking not only the layered structure butalso the elongation or miniaturization of the non-metallic inclusions is necessary when observing themicrostructure of iron artifacts to determine their exact manufacturing technique. The lineararrangement of La and Ce, which are rare-earth elements, in the iron ore, iron bar, and slag wasconfirmed, but additional verification of the iron ore and flux from other sources is necessary. In futurework, we will examine the possibility of classifying the lineage of iron materials by obtaining moredata. 우리나라 제철유적에서 가장 많이 확인되는 조업 양상은 제련에서 생산된 괴련철을단조가공을 통해 철기를 만드는 ‘제련-단야’ 기술체계라고 할 수 있다. 본고는 이러한 제련-단야 방식을 통해 괴련철부터 반제품(半製品) 성격의 소재인 철정(덩이쇠)을 제작하는 복원실험을 진행하고 공정별 특징을 확인해 보고자 하였다. 또한 각 공정별 철소재와 슬래그의 특징을확인하고 이를 다시 고고학적 자료 해석에 적용할 수 있는 가능성에 대해 모색해 보았다. 실험결과 정련 공정은 대형의 철괴를 파쇄하는 ‘소분 공정’과 소분된 철괴를 눌러 불순물을 제거하는 ‘압착 공정’으로 분류하였으며, 단련 공정은 압착한 철괴를 적층하여 원하는 크기로 만드는‘단접 공정’과 철기의 물성을 개선하는 ‘겹침단조 공정’으로 분류할 수 있었다. 또한 실험을통해 확보된 단조박편의 분석을 통해서 공정 진행에 따른 형태적, 성분적 위계를 확인 할 수있었다. 이는 동일 유적 내 복수의 단야유구에 한정하여 상대적인 선후관계를 파악하는데 도움이 될 것으로 보인다. 철정의 경우 겹침단조가 진행됨에 따라 물성개선의 효과를 확인 할 수있었다. 철광석부터 철정, 슬래그까지 희토류원소인 La, Ce의 선형배열 패턴을 확인하였으나다른 산지의 철광석 및 조재제에 대한 추가적인 검증이 필요해 보이며, 앞으로 이와 같은 방식으로 데이터를 늘려 제철 원료의 계통을 분류할 수 있는 가능성에 대해 검토할 예정이다.

한방약침소재로써 속수자 초임계추출물의 항산화 및 항노화에 대한 연구

곽병문,김태준,김이화 경락경혈학회 2020 Korean Journal of Acupuncture Vol.37 No.2

. Objectives : The purpose of this study was to investigate the anti-oxidant and anti-aging effect of the seed of Euphorbia lathyris L. extracted by supercritical CO2. Methods : Human dermal fibroblast cells dosed with the extract from Euphorbia lathyris L. were harvested and the intracellular proteome was analyzed to examine the expression of proteins related collagen synthesis pathway, metalloproteinases (MMPs), extracellular matrix (ECM)-cell interaction, cytokines, and antioxidant enzymes by 2-dimensional gel electrophoresis. Results : Fatty acid analysis of the extract from Euphorbia lathyris L. showed oleic acid was 84% and linoleic acid was 4.1%. Antioxidative effect was about 53% by beta carotene bleaching assay. In 2-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2-D PAGE) analysis, fifteen protein changes in five mechanisms which were collagen synthesis pathway, MMPs, ECM-cell interaction, cytokines, and antioxidant enzymes were analyzed. Conclusions : This study suggests the supercritical extraction from the seed of Euphorbia lathyris L. could be used as anti-oxidant substances for pharmacopuncture.

하드 디스크 드라이브 회전축계의 진동해석

임승철,곽병문 明知大學校 産業技術硏究所 2000 産業技術硏究所論文集 Vol.19 No.-

This paper relates to the flexural vibration analysis of the hard disk drive (HDD) spindle systems by means of the finite element method. In contrast to previous researches. every system component is here analytically modelled taking into account its flexibility and also the centrifugal effect especially for the disk. To prove the effectiveness and accuracy of the proposed method. a commercial HDD spindle system with two identical disks is chosen as an example. Then, its major flexural natural modes are numerically computed with only a small number of total meshes as the shaft rotational speed is varied, and compared with the existing results.

충주 탑평리유적 출토 제철관련 부산물의 과학적 분석

조현경, 곽병문, 조남철, 김우현, 조용호 공주대 문화재보존과학연구소 2012 문화재과학기술 Vol.12 No.1/2

충주 탑평리유적의 백제와 통일신라 주거지에서 출토된 제철관련 부산물을 대상으로 과학적 분석을 실시하 였다. 슬래그 3점은 각각 노내재, 유리질슬래그, 유출재이며 2점은 철괴이다. 슬래그 3점의 전철량은 고대 제철조업 에서 나타나는 철 회수율의 범위를 벗어나며 이 중 노내재와 유리질슬래그는 석영과 맥석성분으로 이루어져있다. 유 출재는 wustite와 fayalite로 이루어진 전형적인 제련 슬래그이다. 철괴 중 하나는 과공석강의 덩어리로 확인되었으 며 다른 하나는 철광석을 제련하여 생산된 반환원괴로 확인되었다. 그러므로 이 지역에서는 철광석을 이용한 제련작 업을 시행하였으며, 당시의 제련 작업에는 숯과 함께 석회질물질을 첨가한 것으로 추정할 수 있다. 또한 과공석강의 철괴를 통해 제련 뿐 아니라 이후의 단야 혹은 제품의 가공까지도 이 지역에서 수행되었다는 것을 알 수 있었다.

한국 고대 주조기술 복원연구의 현황과 과제

김서진,곽병문,홍주현,김은지 한국고고학회 2020 한국고고학전국대회 발표문 Vol.- No.44

재현실험을 통한 중원지역 고대 제련-단야기술의 공정별 특성 연구

이은우,곽병문,김은지,한영우,박종력 한국문화재보존과학회 2017 보존과학회지 Vol.33 No.6

고대 제철기술에 대한 연구는 고고학적 조사와 자연과학적 분석 자료를 기본으로 하며 복원실험 결과와의 비교분 석을 통해 기술체계를 연구하게 된다. 현재까지의 고고학적 조사를 통한 고대 중원지역의 제철기술은 직접제련법을 통한 탄소량이 낮은 1차 철소재를 생산하고 이를 단타가공하여 철기를 제작하는 체계로 확인된다. 이에 본 연구에서는 제련에서 단야로 이어지는 철 생산기술의 연구를 목적으로 20여회의 제련실험과 4회의 단야실험을 실시하였으며 생산 한 철괴 및 부산물의 자연과학적 분석을 통해 제철유적에서 출토되는 유물과 비교하고자 하였다. 실험 및 분석의 종합적 연구결과 제련 및 단야공정에서 나타나는 물리화학적 성질의 변화 및 각 공정별 특징을 확인할 수 있었다. 제련의 경우 적절한 노 내 환원분위기 조성과 원활한 슬래그 분리를 통해 철의 회수율을 높이는 것이 중요하며 이러한 양질의 1차 철소재의 생산은 다음 공정의 효율성을 위해 중요한 것으로 확인된다. 직접제련을 통해 만들어진 철괴는 내부에 불순물 이 존재할 수밖에 없어 정련단야를 통해 추가적으로 불순물을 제거하는 공정이 불가피하며 실험을 통해 단야 공정별 효과적인 노의 구조와 온도를 확인 할 수 있었다. 또한 본 실험을 통해 제작된 철정의 자연과학적 분석 결과는 성분조성보 다 1차적으로는 비금속개재물이나 기공 등 물리적 결함요인의 감소를 통한 품질의 개선이 더 중요한 것으로 확인되었다. 이외에도 다양한 제철공정 부산물들의 비교연구 자료를 확보하였으며 추후 제철유적 출토유물 연구에 활용될 것으로 보인다. Studies on ancient ironmaking technologies are primarily based on archaeological surveys and scientific analysis data, and technological systems are examined by comparing the results of restorative experiments. In this study, to examine the ancient iron production technologies such as smelting and smithing in the Jungwon area, a restoration experiment was conducted based on archaeological data, and the iron and slag, etc. produced in the experiment were analyzed. Further, the changes in physicochemical properties due to the smelting of the raw material, specifically, iron ore were determined, and the smithing process, which involves fabrication of ironwares, was analyzed along with the characteristics of each step. In the case of smelting, increasing recovery rates and production of high-quality primary iron material were important for the following processes. For the iron bars produced through the smithing process, it was found that quality improvements made by reducing physical defects such as inclusions or gas holes were more important than the composition of the iron itself. The study also yielded comparative study data for various byproducts, such as smithing slag, which could be utilized in other ironmaking technology studies.

상황버섯 가수분해물의 피부 항노화 효능에 대한 연구

김태준,곽병문,김희택 대한한방안이비인후피부과학회 2021 한방안이비인후피부과학회지 Vol.34 No.2

Objective : The object of this study was to assess the efficacy of hydrolysate from Phellinus igniarius(HPI) on anti-aging activities in vitro measurement and mini clinical study performed on 5 subjects. Methods : To evaluate skin anti-aging efficacy of HPI, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) radical scavenging activity, type I collagen synthesis, inhibition of nitric oxide(NO) production, inhibiton of tyrosinase, hyaluronan synthase(HAS)2, 3 mRNA expression were measured in vitro. Also, mini clinical study of skin hydration was performed on 5 subjects using HPI in distilled water(DW) and 1,3-butylene glycol diluted solution(30% in DW). Results : 1. DPPH radical scavenging activity of HPI was increased in a dose-dependant. 2. TypeⅠ collagen synthesis was increased in 50, 100 and 500㎍/㎖ of HPI. 3. NO production was not inhibited in all concentrations of HPI. 4. Tyrosinase was inhibited in 500, 1000, 2500 and 5000㎍/㎖ of HPI. 5. HAS2 mRNA expression was increased in 50, 100, 150 and 200㎍/㎖ of HPI, HAS3 mRNA expression was increased in 100, 150, and 200㎍/㎖ of HPI. 6. In the mini clinical study of 5 subjects, there was a difference in skin hydration over time for each solutions, but it was not statistically siginificant. Conclusions : HPI increased DPPH radical scavenging activity, type I collagen synthesis, and HAS2, HAS3 mRNA expression. HPI also suppressed tyrosinase. The findings of this study suggest that HPI can be used as an skin anti-aging material.

고대 주조기술 복원실험의 성과와 전망

한지선,곽병문 한국전통문화대학교 전통문화연구소 2020 한국전통문화연구 Vol.26 No.-

Since its first experiment in 1998, the domestic casting technology restoration experiment has been rarely noticed, and since 2018, full-scale research and experiment have been started by Jungwon Research of Cultural Heritage. Restoration of casting technology is essential to understand the ruins and artifacts and how to operate. The former could improve understanding through the investigation of the ethnic sites through the ruins and artifacts. Especially, Jeju Bulmi Technology, which is a traditional casting technology in Korea, has been well handed down to date, giving many implications. Under these basic surveys, we conducted four casting technology restoration experiments in 2018 and two casting technology restoration experiments in 2019. The results of this study are as follows. First, the melting furnace melts the iron wire and the temperature in the furnace must rise to 1,400 ~ 1,500°C. Therefore, the use of charcoal should be used considering the heat capacity. Second, casting mold is difficult to discharge gas by iron when the soil is too high, and if the moisture is not completely removed, a large amount of bubbles caused by moisture are generated. Therefore, it was not until the present task such as the clay problem and the removal of moisture of the casting moid was solved that the cast iron part with little bubble could be produced. In the future, it is expected that these experimental results will help to find out the casting remains and interpret the casting related artifacts, and will continue to restore the ancient steelmaking technology through experiments. 국내 주조기술 복원실험은 1998년 처음 실시된 이래, 거의 주목받지 못하다가 국립중원문화재연구소에 의해 2018년부터 본격적인 연구와 실험이 시작되었다. 주조기술에 대한 복원은 유적과 유물에 대한 이해와 조업방법 등에 대한 이해가 필수적이며, 전자는 유적과 유물을 통해 후자는 민속 조사를 통해 이해도를 높여 나갈 수 있었다. 특히 국내 전통주조기술인 제주 불미기술 등은 현재까지도 잘 전수되고 있어 많은 시사점을 주었다. 이러한 기초조사 하에 2018년에 4차례, 2019년에 2차례의 주조기술 복원실험을 실시하였으며, 그 결과를 통해 몇 가지 성과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 용해로는 선철을 녹이는 것으로 노내 온도가 1,400~1,500℃까지 올라가야 한다. 따라서 목탄의 사용에 있어서 열용량을 고려해 대탄을 사용해야 하며, 노외로 유출되는 철물이 급냉하는 것을 방지하기 위해 반드시 고온의 유지 및 목탄물이 도포된 도가니의 예열과, 용범의 예열 등이 선작업이 필수적이었다. 둘째, 용범은 태토가 너무 고우면 철물에 의한 가스 배출이 어렵고, 자칫 수분을 완벽하게 제거하지 않으면 수분에 의한 기포가 다량 발생했다. 따라서 용범의 태토문제 및 수분제거 등의 당면 과제를 해결하고 나서야 기포가 거의 없는 주조철부를 생산할 수 있었다. 또한 용범과 범심의 결함에 있어서도 남양주 장현유적의 사례로 복원한 결과 상당히 철물의 주입이 원활하게 이루어져 당시 조업자들의 지혜를 엿볼 수 있었다. 향후 이러한 실험 성과는 주조유적 발굴조사와 주조관련 유물에 대한 해석에 많은 도움을 줄 것으로 기대되며, 앞으로도 지속적으로 실험을 통해 고대 제철기술을 복원해 나가고자 한다.

하드 디스크 드라이브 계의 진동해석

임승철,곽병문,전상복,Im, Seung-Cheol,Gwak, Byeong-Mun,Jeon, Sang-Bok 대한기계학회 2000 大韓機械學會論文集A Vol.24 No.5

This paper relates to the flexural vibration analysis of the hard disk drive (HDD) spindle systems by means of the finite element method. In contrast to previous researches, every system componebt is here analytically modeled taking into account its flexibility and also the centrifugal effect particularly for the disk. To prove the effectiveness and accuracy of the proposed method, commercial HDD spindle systems with two and three identical disks are chosen as examples. Then, their major flexural natural modes are computed employing only a small number of element meshes as the shaft rotaional speed is varied, and compared with the bumerical or experimental results.