大田 元新興洞 遺蹟 出土 도가니, 土器 및 기와의 材質特性과 考古科學的 意味 = Archaeometric Implication and Material Characteristics of Crucibles, Potteries and Roof Tiles from the Wonshinheungdong Site in Daejeon, Korea

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This research was examined archaeometric implication and material characteristics of crucibles, melted materials inside them, potteries and roof tiles from the Wonshinheungdong site Yuseonggu in Daejeon, Korea. Also, excavated relics were analysed to identify manufacturing technologies and relationships with the crucibles.
Wonshinheungdong relic site in Daejeon is located in a sedimentary stratum by small basin. Geology of the area consists mainly of Jurassic two mica granite, intruded quartz porphyry of mesozoic and granophyre. This area has alluvium that is formed along the a small flowing water at the gapcheon stream.
The cover was excavated from No. 6 Well in study. It was carried out quantitative analysis using X-Ray Diffraction and EPMA for this cover. In result of it was found to be talc with SiO2 63.76 wt% and MgO 27.27wt%. The include crucible, pottery, and roof tiles from the Wonshinheungdong site include mostly quartz, orthoclase, plagioclase, and mica, but their size and roundness varied. Pottery had rather refined base soil, while roof tiles and crucibles had unrefined base soil. It is presumed that poettry used for dutable jar as compared with crucible and roof tiles.
The shape of crucibles excavated in this site is not clear and the thickness of its is not enough to assume its use. Most melted materials are gray in color and identified to be multiporous vitreous silicate compounds that mostly consist of SiO2-Al2O3. This composition is different from that of general glass. Some samples were contained pieces of copper, bronze, and segregation of tin and oxidized tin was detected by X-Ray Diffraction analysis. Thus they were classified into bronze crucible slag. However, some samples with reddish bluish glassy texture or were high in CaO content. Also, various materials had abnormally high CaO and Al2O3 contents. This result is high probable that these materials are sublinated amorphous compounds by calcination process of melted crucible.
All crucible, poettry and roof tile samples in the study were very similar patterns with physical nireralogial and geochemical evolution trend but various preparation were applied to pottery.
This study was examined provenance interpretation of raw materials base soil for the crucible, pottery and roof tiles. The result confirmed it through soil texture comparision of the soil around the wonshinheungdong site and the crucible, pottery and roof tiles. Therefore, all crucible, pottery and roof tile samples were produced using the same raw materials from the host rocks around of the site area.
It was assumed firing temperature from result of DTA/TG and XRD for crucible, pottery and roof tile. In result of all samples were presumed to be formed 900℃ to 1,000℃ based on phase transition of clay minerals. But hard pottery, mullite was detected and plagioclase was not detected which means this pottery had experienced firing between 1,050℃ to 1,150℃.

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 대전시 유성구 원신흥동 유적에서 출토된 토제 도가니와 도가니 내부 용융물질, 토기, 기와 및 토양을 대상으로 재질을 분석하여 고고과학적 특성을 규명하였다. 또한 출토유물을 비교 검토하여 제작환경을 해석하였다.
대전 원신흥동 유적은 소규모 분지 지형을 이루고 있는 풍화 퇴적층 위에 위치하고 있다. 원신흥동 유적 주변을 구성하는 주요 암석은 중생대 쥬라기기에 형성된 복운모화강암과 백악기 말기에 관입한 석영반암 및 그라노파이어이며, 유적주변으로 갑천의 소류가 만나는 충적대지가 분포한다.
유적내 6호 우물에서 밀랍감을 보이는 뚜껑이 출토되었으며, 활석제로 동정되었다. 이는 X-선 회절분석 및 EPMA를 이용한 정량분석을 통해 명확한 광물종을 감정하였으며, SiO2 63.76 wt%, MgO 27.27wt%를 갖는 활석(talc)으로 판명되었다.
원신흥동 유적에서 수습한 도가니, 토기 및 기와 태토의 구성광물은 석영, 정장석, 사장석과 운모류로 거의 일치하나 포함된 광물의 분급 및 원마도에서 차이를 보인다. 이 중 토기는 방향성을 갖는 상당히 정선된 태토 기질을 갖는 반면, 기와와 도가니 태토는 조질의 태토가 이용되어 차이를 보인다. 그래서 토기의 용도가 명확히 드러나지는 않았지만 제품의 이용에 있어 도가니와 기와가 토기에 비해 내구력을 요하는 용도로 사용되었을 것으로 해석된다.
원신흥동 유적에서 수습한 도가니는 형태가 명확하지 않아 기벽의 두께만으로는 용도 추정에 한계가 있다. 용융물은 대부분 회색을 띠며 다공성 유리질로 SiO2-Al2O3가 주성분인 규산염복합물로 확인되었다. 이는 일반적인 유리조성과는 차이가 있으며, 일부 시료에서 규산염 물질 사이로 구리와 청동 및 주석의 편석이 확인되고 X-선 회절분석에서 산화주석이 검출됨에 따라 청동 도가니 슬래그로 해석하였다. 그러나 치밀한 적색 및 청색 유리조직을 갖고 CaO 함량이 다소 높게 나타난 일부 시료의 경우, 유리 용융물질일 가능성도 충분하다. 또한 비정상적으로 CaO와 Al2O3가 높은 함량을 보이는 유리질 물질은 도가니 용융물의 배소과정에서 승화한 비정질 화합물일 가능성도 있다.
도가니, 토기 및 기와의 물리적, 광물학적 및 지구화학적 특성분석을 실시한 결과, 이들이 동일한 진화경로에 의해 생성된 원료를 이용하여 제작된 것으로 나타났다. 그러나 각각의 용도에 따라 풍화 및 정선정도가 다른 원료를 선택하여 제품의 제작에 이용한 것으로 판단되며, 토기의 제작시 가장 정선된 토양을 이용한 것으로 보인다.
원신흥동 유적지 토양은 도가니, 토기 및 기와와 광물조성이 유사하고 지구화학적 거동특성이 상당히 일치하여 유적지 토양이 원료로 이용되었을 가능성이 높다. 이들의 풍화 및 점토화 정도를 비교한 결과 도가니 및 기와는 토양과 유사한 반면, 토기는 토양보다 풍화 및 점토화 정도가 높은 경향을 보였다. 따라서 도가니와 기와는 유적지 토양이 거의 그대로 이용되었을 가능성이 높으며, 동일 기반암내에서 유적지 토양에 비해 풍화도가 높은 토양을 채취하였거나 유적지 토양을 정선하여 토기제작에 이용하였을 것으로 해석된다.
원신흥동 유적 토양의 광물조성을 기준으로 도가니, 토기 및 기와의 소성온도 범위를 추정하였다. 각 시료의 광물학적 및 열적 특성분석 결과를 종합하였으며, 뮬라이트가 동정된 경질 토기편을 제외한 모든 시료는 900～1,000℃ 범위의 소성온도를 경험하였을 것으로 해석된다. 또한 경질 토기는 장석류가 모두 확인되고 있지 않지만 시료의 특성상 1,150℃를 넘지는 않았을 것으로 판단하여 1,050～1,150℃의 소성온도 범위를 설정하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• I-1. 연구배경 및 목적 1
• I-2. 통일신라와 고려시대의 토기 4
• I-3. 기와의 역사 6
• Ⅱ. 유적의 현황 9
• Ⅱ-1. 위치 및 지형 9
• Ⅱ-2. 암석분포 11
• Ⅱ-3. 유적의 특징 14
• Ⅲ. 시료선택 및 연구방법 17
• Ⅲ-1. 시료선택 17
• Ⅲ-2. 시료의 특징 21
• Ⅲ-2-1. 육안관찰 21
• Ⅲ-2-2. 투과 X-선 관찰 30
• Ⅲ-3. 연구방법 35
• Ⅳ. 결과 및 해석 37
• Ⅳ-1. 물리적 특성 37
• Ⅳ-1-1. 색도분석 37
• Ⅳ-1-2. 전암대자율 43
• Ⅳ-1-3. 가비중과 흡수율 47
• Ⅳ-2. 재료과학적 특성 50
• Ⅳ-2-1. 현미경 관찰 50
• Ⅳ-2-2. 주사전자현미경 관찰 62
• Ⅳ-2-3. 전자현미분석 69
• Ⅳ-2-4. X-선 회절 분석 75
• Ⅳ-2-5. 열분석 83
• Ⅳ-3. 지구화학적 특성 89
• Ⅳ-3-1. 주성분원소와 거동특성 89
• Ⅳ-3-2. 미량 및 희토류원소와 거동특성 93
• Ⅴ. 고고과학적 고찰 99
• Ⅴ-1. 제작기법 및 태토의 원산지 해석 99
• Ⅴ-2. 소성온도 해석 107
• Ⅵ. 결 론 111
• 참고문헌 113
• Abstract 118
• 감사의 글 121