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J. Conserv. Sci > Volume 33(2); 2017 > Article
매실산을 이용한 월지 출토 금동삼존판불의 금도금법 복원

초 록

경주 월지에서 출토된 금동삼존판불을 복원하고자 고문헌에 공통적으로 기록되어 있는 매실산을 도금 실험에 적용하였으며 도금 결과를 색도, SEM-EDS, XPS 등의 분석을 통해 알아보았다. 색도 분석결과 전체적으로 황색도가 높았으며 10분 이상 매실산 처리를 한 시편이 명도가 높았다. SEM으로 표면을 관찰한 결과 아말감을 도포하고 바로 소성한 경우 도금이 거의 되지 않았으며 36시간 방치 후 소성한 경우 도금층이 불균일하게 관찰되었으므로 도금시간은 12시간~24시간 이내가 적절함을 확인할 수 있었다. EDS로 도금층의 성분을 분석한 결과 산처리 시간이 20분인 시료의 경우 5 wt.% 내외로 수은의 비율이 다른 시료에 비해 낮았다. 또한 XPS로 표면상태를 분석한 결과 산처리시간은 20분이 고 24시간동안 아말감을 도포한 시료가 Au의 XPS peak 분해능이 높으며, Hg가 다른 시편들에 비해 거의 남아 있지 않음을 확인할 수 있었다. 즉, 매실산을 이용한 실험 및 분석결과 산처리 시간이 20분이고 아말감 도포시간이 24시간일 때 도금이 잘 되는 것으로 확인하였고, 이 결과를 토대로 금동삼존판불을 복원하였다.

ABSTRACT

This research involves a gilding experiment using plum acid that has previously been reported to restore Geumdongsamjonpanbul excavated from Wolji, Gyeongju. Chromaticity analysis revealed that the yellowness of the samples was high, and the samples treated with acid for more than 10 minutes showed high brightness. SEM studies revealed that the sample subjected to amalgam application and immediate heating was rarely gilded with gold. When the amalgam application time was longer than 36 h, the gold layer observed was uneven. Therefore, the optimum amalgam application time was 12–24 h. EDS analysis showed that mercury content was ~5 wt.% for samples with an acid treatment time of 20 min, lower than that in other samples. Gold gilding was successful for the sample with amalgam application time of 24 h and acid treatment time of 20 min. This sample showed the high-resolution XPS peak corresponding to Au and retains a little Hg compared with the other samples. In other words, experimental and analytical results using plum acid showed that gilding was successful when acid treatment time was 20 min and amalgam application time was 24 h. Based on these results, Geumdongsamjonpanbul excavated from Wolji, Gyeongju can be restored.

서 론

금동은 구리나 청동의 금속에 금도금을 하거나 금박을 입히는 것을 말한다. 금동을 제작하는데 필요한 금도금기 술법은 삼국시대에 중국으로부터 기술이 전해져 불상에서 부터 이용되기 시작하였다. 전통 도금은 금을 입히는 방법 에 따라 금·은 아말감을 칠하고 수은을 증발시키는 금아말 감도금법, 수은을 이용해 금박을 씌우는 수은금박도금법 등으로 나뉜다(Han, 2000). 현재 고대 전통 도금기술에 대 한 전승은 맥이 끊긴 상태이며, 구체적 기록 또한 소략한 상태이다. 이러한 자료의 부족을 극복하는 방법은 고문헌 속 도금에 관한 내용을 추려내어 이를 재구성하는 것이다.
『숙종인현왕후가례도감의궤(肅宗仁顯王后嘉禮都監儀 軌)』에서는 도금장이 매실(梅實)을 사용한다는 기록이 있 으며(Sukjong Queen Inhyun Garyedogamuigwe, 1681), 『 단경왕후복위부묘도감의궤(端敬王后復位祔廟都監儀軌)』 하권에는 도금장이 매실(梅實)과 오미자(五味子)를 사용한 다는 기록이 있다(Queen Dangyeong Bokwibumyodogamuigwe, 1739). 이규경의 『오주서종박물고변(五洲書種博物考辨)』 에는 ‘괭이밥’과 같은 산제즙(酸虀汁)에 며칠을 담갔다가 염매(鹽梅)로 한나절을 끓여 숯가루를 볶아 말리면서 (그 열을) 쬐어 말린다. 매실(梅實)과 12시간 삶은 물로 씻어 내 고 숯가루를 태운 불로 말린다. 수은을 조금씩 바른 연후에 금을 붙이면 금은 모두 하얗게 변하는데 불 위에서 열을 쪼 이면서 금색으로 돌아오기를 기다려 광주(光珠)로 갈아서 윤을 낸다. 구리 그릇에 금을 입히자면 부드러운 볏짚으로 문질러 닦은 후 매실초(梅醋)를 바르고 다시 짚으로 깨끗이 쓸고 난 다음 수은을 바른다. 이 위에 금박을 두어 불로 쬔다. 수은에 금을 섞어 은그릇에 바르면 흰색이 된다. 불에 넣으 면 수은은 없어지고 금만 남는다. 몇 차례 반복하면 황색이 된다.’ 고 기록되어있다(Lee, 2008).
또한 『확지신편(擴智新編)』에도 도금법에 대해 ‘구리나 주석에 어떤 기물(器物)을 도색하려는 사람은 먼저 초석용 해(硝石溶解)에 담갔다가 맑은 물로 깨끗이 씻어내고 다시 매화수(梅花水)에 담갔다가 숯가루(炭末)로 갈고 닦기를 서너 차례 하면 그 바탕이 때 없이 아주 깨끗해진다. 반드 시 이렇게 한 이후에 도금해야한다.’고 언급하였으며 ‘냉수 로 서너 차례 깨끗이 씻어 물이 담긴 대야(大冶)에 넣어 센 불에서 끓이다가 오매침채수(烏梅沉菜水) 한 보시기[甫兒] 를 함께 섞고 도금한 기물을 깨끗이 씻어서 담근다.’는 구 절 또한 확인 할 수 있다(Hwakjisinpyeon, 1863-1907).
『묵아소록(墨娥小錄)』에는 원나라 말의 도금법이 기록 되어 있으며 ‘산제즙(酸齏汁)에 며칠을 담갔다가 염상매 (鹽霜梅)로 한나절을 끓여 말린 뒤, 수은을 바른 후에 금을 붙이고 열을 쪼여 금빛이 나면 호박으로 갈아 윤을 낸다.’ 는 기록이 있다(Mukasorok, 1571). 이외에 다양한 고문헌 을 검토한 결과 빠지지 않는 재료는 매실(梅實)이었다.
선행 연구에서 수은하지도금을 하지 않고 매실즙(pH 4.5)을 바른 후 아말감을 적용하였으나 도금이 되지 않은 사례(Han, 2000)가 있었으며 그 외에는 매실을 이용하여 표면처리를 한 실험 및 연구가 시행되지 않았고 발표된 논 문이나 보고서 또한 없다.
따라서 본 연구에서는 고문헌 자료를 토대로 매실을 이 용한 도금법의 가능성을 실험해보고자 하였다. 고문헌을 기초자료로 활용하여 시편 실험을 통해 매실산을 사용한 금(Au)-수은(Hg) 아말감기법으로 고대 도금(鍍金)기술을 되살리고, 이를 토대로 경주 월지에서 출토된 금동삼존판 불을 복원하여 고대 전통 도금기술의 복원기법을 제시하고 자 한다. 복원을 진행하기에 앞서 시편 실험을 통해 금아말 감도금을 시행하여 최적의 방법을 찾고자 하였으며, 이를 토대로 경주 월지에서 출토된 금동삼존판불(안 1454)을 복 원하여 고대 전통 도금기술의 복원기법을 제시하고자 한다.

연구 방법

2.1. 실험방법

금동삼존판불을 복원하기에 앞서 가장 효과적인 금속표 면처리법을 선정하기 위해 시편을 이용한 사전실험을 실시 하였다. 선행 연구에 의하면 본 연구에서 복원하고자 하는 금동삼존판불(안 1454)의 소지는 구리가 평균 88.3%, 주석 이 10.7%이며 미량으로 납 0.49%, 은 0.94%, 철이 2% 미만 함유되어 있다(Yu et al., 2007). 이 분석을 토대로 구리와 주석을 89:11(Cu:6 kg, Su:750 g)의 비율로 합금하여 시편 (2.3 cm × 3.5 cm)을 제작하였다.
문헌 기록을 토대로 시편처리는 탈지-산 처리-도금-소 성 순으로 진행하였다. 표면에 묻은 때와 기름을 제거하기 위해 거치는 탈지과정은 숯가루와 숯물을 이용하였다. 숯 가루와 숯물로 세척하고 증류수로 헹구어 낸 다음 매실액 과 질산을 각각 시편 표면에 도포하여 산 처리 하였다. 산 처리가 끝난 시편에 아말감을 올려 소성한 뒤 도금 결과를 관찰하였다.

2.1.1. 산 선정

현대적 산 처리 방식에 사용되는 질산과 전통방식으로 사용되는 매실산으로 시편에 산 처리 한 후 각각 비교해 보 고, 금-수은아말감과 시편의 밀착정도 및 아말감도포상태 와 도금이 균질하고 원활하게 이루어지는지 확인해 보고자 하였다.
실험을 위해 전통적 방법으로 제조한 매실산이 필요하 였으나 현재 전통제조법으로 만드는 대부분의 매실식초는 당류를 많이 첨가해 적절하지 않다고 판단하였다. 예로부 터 매실은 신맛이 매우 강하여 매실즙 자체를 매실산이나 매실초라고도 불렀기에(Gil, 2004) 숙성 과정을 거친 식초 와 매실을 가열 농축한 액기스(매실농축액)를 측정 비교하 였다. 실험 대상으로 선정한 매실산은 그 제조과정을 확인 가능한 것으로만 선정하였으며 제조법이 서로 다른 매실농 축액인 dc, hc, gc와 당류가 가장 적게 첨가 된 매실식초인 gv를 선정하여 그것의 pH 수치를 비교하였다(Table 1). dc 는 매실을 수확한 뒤 바로 착즙하고 여과하여 농축하는 매 실농축액이며 hc는 매실을 수확한 후 착즙하고 여과하여 농축한 후 1년의 숙성과정을 거친 매실농축액이다. gc는 매실을 수확한 뒤 바로 착즙하지 않고 3~4개월 숙성시킨 후 착즙, 여과하여 농축시킨 것이고 gv는 매실원액에 정백 당을 약 0.3% 첨가하여 전통방식으로 제조한 매실식초이 다. 질산은 함께 작업한 금속유물 복원기술자가 기존에 사 용하던 방법대로 20%를 선정하였다.
Table 1.
Result of pH measurement
No. Sample no. Concentration pH
1st 2nd 3rd Aver
1 dc1 70% 2.26 2.23 2.20 2.23
2 dc2 50% 2.48 2.45 2.45 2.46
3 hc1 70% 2.21 2.16 2.30 2.22
4 hc2 50% 2.39 2.38 2.45 2.41
5 gc1 70% 1.99 1.93 1.90 1.94
6 gc2 50% 2.13 2.16 2.069 2.12
7 gv1 100% 3.43 3.45 3.44 3.44
8 nitric acid 20% -0.65 -0.67 -0.62 -0.65
매실 농축액의 경우 100% 원액은 점도가 매우 높아 pH 를 측정하기 어렵고 시편을 세척하기에 적절하지 않으므로 70%, 50%로 희석하여 실험에 적용하였다.
전통적 방식으로 생산한 양조식초는 평균 pH가 3~4정 도를 가지며 이는 gv1에서도 확인할 수 있다. 매실 식초보 다 매실농축액이 pH가 낮았고 이를 통해 식초보다 농축액 이 더 강한 산인 것을 확인할 수 있었다. 측정 결과 시료 중 에서 가장 강한 매실산인 gc1(pH 평균 1.94)로 실험을 진행 하였다.

2.1.2. 산 처리시간

현대적 금아말감도금 기법에 사용되는 질산 20%의 수 소이온농도는 gc1의 수소이온농도와 약 389.04배 차이가 난다. 그러므로 매실산이 시편에 노출되는 시간을 연장하 여 질산이 시편에 반응하는 효과를 대동소이하게 낼 수 있 어야 원활한 도금이 이루어 질 것으로 여겨져 매실산에 시 편을 10초 내외(즉시)부터 10분 단위로 최대 30분까지 노 출시켜 변화를 지켜보고 물로 세척 후 금도금하여 결과를 보았다. 이때 질산도 같은 시간 동안 시편에 노출시켜 매실 산으로 산 처리한 시편과 비교하였다. 실험한 시편의 목록 은 아래와 같으며 각각의 시편에 총 4회 아말감을 올려 결 과를 확인하였다(Table 2).
Table 2.
Acid treatment test of nitric acid and plum acid
No. Sample no. Number of amalgam gilding Time of acid treatment
1 gc1 4 10 s
2 10 min
3 20 min
4 30 min
5 nitric acid 4 10 s
6 10 min
7 20 min
8 30 min

2.1.3. 도금 시간

매실산으로 금속표면처리를 하고 금-수은아말감을 도 포하여 도금을 할 때, 산 처리 시간 및 아말감 도포시간에 따른 도금 상태를 알아보고자 했다. 금아말감도금을 시행 하는 도중, 복원방법에서 변수로 여기지 않았던 금 아말감 도포 시간에 따라 도금의 품질이 결정되는 것을 발견하였 다. 때문에 매실산 처리시간에 따른 도금 상태와 금-수은 아말감 도포시간에 따른 도금 상태를 비교하기 위해 산 처 리시간은 10초, 10분, 20분으로 설정하였으며 아말감 도포 시간은 즉시, 12시간, 24시간, 36시간으로 설정하고 시편에 실험하여 산 처리 시간과 도포시간에 따른 도금을 비교하 였다(Table 3).
Table 3.
Gilding effect experiment according to plum acid treatment time and gold amalgam application time
No. Acid Time of acid treatment Time of amalgam application Sample
1 gc1(70%) 10 s right off 10 s-ro
2 12 h later 10 s-12 h
3 24 h later 10 s-24 h
4 36 h later 10 s-36 h
5 10 min right off 10 min-ro
6 12 h later 10 min-12 h
7 24 h later 10 min-24 h
8 36 h later 10 min-36 h
9 20 min right off 20 min-ro
10 12 h later 20 min-12 h
11 24 h later 20 min-24 h
12 36 h later 20 min-36 h

2.2. 분석 대상 및 방법

2.2.1. 분석대상

매실산 처리 시간에 따른 도금 상태와 아말감 도포시간 에 따른 도금 상태를 비교(Table 3)하기 위해 실험한 시편 (Figure 1)을 분석하여 가장 도금에 적절한 산 처리 시간을 알아보았다.
Figure 1.
Analysis samples. (A:10 s-ro, B:10 s-12 h, C:10 s-24 h, D:10 s-36 h, E:10 min-ro, F:10 min-12 h, G:10 min-24 h, H:10 min-36 h, I:20 min-ro, J:20 min-12 h, K:20 min-24 h, L:20 min-36 h)
JCS-33-2-107_F1.jpg

2.2.2. 분석방법

시료 채취 전 시편의 도금색상을 비교하기 위해 분광측 색계(CM-2600d, MINOLTA, Japan)로 시편의 색도를 측정 하였다. 측정 조건은 측정경 3 mm, 광원 D65, UV 100%, 정반사광 포함, 관찰시야 10˚이고 3회 측정 후 평균값을 구 하였다. 도금층의 단면과 표면을 관찰하고 성분을 분석하 기 위해 SEM-EDS 분석을 실시하였으며 다이아몬드커터 로 시편의 일부를 채취하여 시료로 사용하였다. 채취한 시 료 중 일부는 표면관찰을 위해 그대로 두고, 일부는 단면관 찰을 위해 에폭시 수지로 마운팅(mounting)하여 SiC 연마 지의 조밀 순서에 따라 #220, 400, 800, 1000, 1200, 2000, 2400, 4000의 순서대로 연마한 후 물로 세척하였다. 그 후 마무리 미세연마는 3 μm, 1 μm(DP-Spray, Struers, Korea) 를 사용하여 스크래치가 없을 때 까지 실시하였다. 마운팅 된 시료는 SEM-EDS(SEM : MIRA3, TESCAN, Czech / EDS : QUANTA300, BRUKER, USA) 분석을 통해 도금층 의 두께와 성분을 분석․비교하였다. 분석시료들은 백금(Pt) 으로 코팅하여 시료의 전도도를 높이는 한편 조성비에 미 치는 영향을 최소화하였다. 마운팅하지 않은 시료는 그대 로 SEM-EDS를 이용해 도금층의 표면을 관찰하고 성분을 분석하였다. 시료 표면의 성분별 화학적 상태는 광전자분 광분석기(XPS, MultiLab ESCA 2000, Thermo, USA)를 이 용해 비교하였다. 전체 시료 중 재현실험에 적용하기에 적 절하다고 생각되는 시료 3점을 선정하여 분석을 실시하였 으며 매실산에 담근 후 즉시 꺼내 아말감을 24시간 한 시편 (3:10 s-24 h), 10분 산 처리 후 아말감을 24시간 한 시편 (7:10 min-24 h), 20분 산 처리 후 아말감을 24시간 한 시편 (11:20 min-24 h)까지 총 3점을 다이아몬드커터로 시편의 일부를 채취하여 분석에 사용하였다.

연구 결과

3.1. 산처리 시간에 따른 도금 상태

매실산과 질산으로 산 처리를 하고 금 아말감을 입힌 시 편에 도금이 모두 이루어졌다. 1차 도금이 완료된 시편을 육안 관찰한 결과, 매실산으로 산 처리를 한 시편이 질산으 로 산 처리를 한 시편보다 도금의 균질도가 다소 미흡한 것 으로 보이나 도금은 모든 시편에 이루어 진 것을 확인할 수 있었다. 그러나 4차 도금까지의 결과를 보았을 때, 전통적 방법인 매실산 산 처리로 도금을 한 시편은 현대적 방법인 질산처리로 도금을 한 시편과 큰 차이가 없으므로 주조 완 료된 청동삼존판불에 gc1로 산 처리를 하여 금도금하는 것 은 이상이 없을 것으로 보인다. 평균적으로 금아말감도금 법으로 도금을 시행 할 때에는 7차례 이상 아말감을 덧바 르는 것이 장인들의 공통된 작업이지만 시간 관계상 5차 도금 이상은 시행하지 못했다. 한편, 질산 산 처리한 시편 과 매실산 산 처리 한 시편 모두 20분정도 노출 시켰을 때 금도금이 가장 원활히 이루어 졌음을 육안관찰을 통해 확 인할 수 있었다. 추후 금도금을 할 때에는 시편을 10분에서 20분 내외로 매실산에 노출시키고 금도금을 하여야 균질 도와 밀착도가 좋은 금도금을 할 수 있을 것으로 보이며, 작업 공정 상 때가 반복하여 묻을 경우를 대비하여 매 회 금 아말감을 입히기를 반복하기 전에 매실산으로 금속 표 면을 닦아주며 도금을 하는 것이 효과적안 것으로 보인다.

3.2. 매실산처리 시간과 아말감 도포시간에 따른 도금 상태

3.2.1. 색도측정결과

시편의 분광측색계 측정값을 CIE LAB 색공간에 도시 하였다(Figure 2). 전체 시편을 살펴보면, 명도(L*)값은 38.62 ~ 62.92의 다양한 분포를 보였으며 a*는 0.01 ~ 4.6으 로 큰 편차가 없고 b*는 10.25 ~ 29.76으로 비교적 넓은 색 도 분포를 보였다. 시편 전체적으로 황색도가 높았으며 산 처리 시간이 10초일 때(No.1-4), 아말감 시간이 길수록 b* 값이 커지므로 황색도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 산 처리 시간이 10분 이상일 경우(No.5-12) 황색도 는 아말감 시간에 큰 영향을 받지 않는 것으로 확인되었다. 또한 산 처리 시간이 10분 이상인 시편의 경우(No.5-12) 산 처리 시간이 10초인 시편(No.1-4)보다 비교적 명도가 높게 나타나는 경향을 관찰할 수 있었다. 황색도가 높을수록 도 금이 잘 된 것이며 명도가 높게 나타날수록 도금이 균일하 게 되었다고 볼 수 있으므로 산 처리 시간은 10분 이상인 것이 좋을 것으로 판단하였다.
Figure 2.
Chromaticity analysis results.
JCS-33-2-107_F2.jpg

3.2.2. 도금층 관찰결과

도금층의 표면 관찰 결과(Figure 3) 아말감 처리 시간이 짧은 시료는 비교적 매끈하였으며 아말감 처리 시간이 길 어질수록 명암차가 두드러지는 것을 보아 도금층의 두께가 두꺼워 지는 것을 확인할 수 있었다. 낮은 바탕 층은 표면 이 불균일하고 높은 곳은 표면이 평평한 것은 광쇠질의 영 향이며, 두껍게 도금된 금이 광쇠질로 인해 압착되면서 생 기는 스크래치가 함께 관찰된다. 표면에서 까맣게 관찰되 는 부분은 도금이 되지 않은 영역이다. 아말감 도포시간이 즉시인 경우 도금이 거의 되지 않은 것을 확인할 수 있었고 36시간이 넘어갈 경우 금 도금층이 불균일하게 관찰되었 으므로 도금시간은 12시간~24시간 이내가 적절할 것으로 보인다.
Figure 3.
SEM image of sample surfaces. (A:10 s-ro, B:10 s-12 h, C:10 s-24 h, D:10 s-36 h, E:10 min-ro, F:10 min-12 h, G:10 min-24 h, H:10 min-36 h, I:20 min-ro, J:20 min-12 h, K:20 min-24 h, L:20 min-36 h)
JCS-33-2-107_F3.jpg
도금층의 단면 관찰결과 대체로 아말감 시간이 길어질 수록 도금층의 두께도 두꺼워지는 것을 확인 할 수 있었다. 사진 상에서 밝은 회색으로 보이는 부분이 도금층이고, 어 두운 회색으로 보이는 부분이 소지금속이다. 아말감 도포 시간이 즉시인 시료의 도금층 표면은 매우 불균일하였으며 도금층과 소지금속의 경계도 불분명하였는데, 이는 도금층 의 두께가 매우 얇아 상이 명확하게 맺히지 않았거나, 아말 감 후 가열 과정에서 고온을 겪어 일부 소지금속과 도금층 이 섞인 것으로 추정된다. 산 처리 시간이 20분이 넘어가면 아말감 시간은 도금층의 두께에는 큰 영향을 주지 않는 것 으로 보인다. 아말감도포시간이 즉시인 시료와 10분인 시 료에서 관찰되는 가로방향의 균열은 광쇠질로 인해 도금층 이 눌린 흔적으로 보인다. 도금층 표면을 EDS로 성분분석 을 실시한 결과 산 처리 시간이 10초인 시료(Figure 4)의 경 우 아말감 시간이 길어질수록 금의 비율이 높아지는 것을 관찰할 수 있었다(Table 4). 그러나 수은의 비율은 약 10 wt.% 내외로 비슷한 경향을 보인다. 산 처리 시간이 10분 이상인 경우(Figure 5)에는 아말감 시간에 따른 금의 비율 변화가 크지 않았으나 수은의 비율에 차이를 보인다. 산 처 리 시간이 10분인 시료(Figure 5)의 경우 수은의 비율이 10 wt.% 내외였으나(Table 5) 산 처리 시간이 20분인 시료 (Figure 6)의 경우 5 wt.% 내외로 수은의 비율이 다른 시료 에 비해 낮은 것을 확인할 수 있었다(Table 6). 그러나 Hg의 양은 산 처리 시간 이외에도 가열온도, 가열시간 등에도 영 향을 받을 수 있으므로 향후 이에 대한 연구가 필요할 것으 로 보인다.
Figure 4.
SEM image of cross section samples. (A:10 s-ro, B:10 s-12 h, C:10 s-24 h, D:10 s-36 h)
JCS-33-2-107_F4.jpg
Table 4.
EDS analysis results of cross section samples
Analysis point Element (wt.%)
Cu Sn Au Hg
1-01 25.39 1.55 68.71 4.35
2-01 8.35 0.64 77.14 13.87
3-01 6.78 0.32 75.70 17.20
4-01 3.43 0.80 78.93 16.85
Figure 5.
SEM image of cross section samples. (A:10 min-ro, B:10 min-12 h, C:10 min-24 h, D:10 min-36 h)
JCS-33-2-107_F5.jpg
Table 5.
EDS analysis results of cross section samples
Analysis point Element (wt.%)
Cu Sn Au Hg
5-01 41.82 4.53 50.09 3.56
6-01 2.87 0.59 76.79 19.75
7-01 5.48 0.49 82.73 11.30
8-01 27.82 1.92 64.08 6.17
Figure 6.
SEM image of cross section samples. (A:20 min-ro, B:20 min-12 h, C:20 min-24 h, D:20 min-36 h)
JCS-33-2-107_F6.jpg
Table 6.
EDS analysis results of cross section samples
Analysis point Element (wt.%)
Cu Sn Au Hg
9-01 31.11 5.67 59.04 4.19
10-01 4.39 0.64 81.01 13.96
11-01 15.85 1.23 72.98 9.93
12-01 2.64 0.23 81.52 15.61
도금층의 표면은 균일한 것이 좋으며 여러 번 중첩해서 도금하므로 1회에 입혀지는 도금의 두께보다는 도금층의 표면이 균일하면서 도금되지 않은 곳이 없고, 금의 순도가 높은 것이 복원에 적합할 것으로 보인다. 따라서 산 처리시 간은 20분, 아말감도포시간은 24시간이 적당할 것으로 판 단된다.

3.2.3. 화합물 분석결과

Figure 7은 분석 대상 시료인 No.3(10 s-24 h), No.7(10 min-24 h), No.11(20 min-24 h)의 표면을 분석한 결과이다. (A)는 Full scan 결과이며 C 1s, O 1s, Cu 2p, Sn 3d, Au 4f, Hg 4f 등의 피크가 검출됨을 확인할 수 있다. 분석 대상 시 료 세 점 모두 1회 도금을 실시하여 아말감 두께가 두껍지 않으므로 Cu 2p, Sn 3d 등의 피크가 검출됨을 알 수 있다. (B)는 Carbon 1s 피크만을 세부 scan한 결과이며, 세 시편 285 eV에 피크가 검출되는 것으로 보아 표면의 탄소 상태 는 큰 차이가 없어 보인다. (C)는 Oxygen 1s 피크들을 세부 scan한 결과이다. 세 시편 모두 O 1s 피크가 533 eV에서 검 출되어 표면 화합물 상태는 유사하나, 매실산에서 즉시 꺼 낸 것 보다는 산 처리 시간이 10분, 20분인 시료들에서 산 소화합물의 양이 큼을 볼 수 있다. (D)는 Copper 2p 피크만 을 세부 스캔한 결과이며 도금한 두께에 따라 검출되는 Cu 2p의 양을 상대적으로 알 수 있다. 즉, 10 min-24 h 도금한 시편이 가장 두껍게 도금되어 Cu의 양이 가장 적게 검출되 며, 10 s-24 h, 20 min-24 h 도금한 시편의 경우는 도금 두께 가 얇아 소지금속인 청동의 Cu가 높게 검출됨을 알 수 있 다. 이러한 결과는 (E)의 Sn 3d만을 세부 스캔한 결과와도 일치한다. (F)는 Au 4f만을 세 시료에서 세부 스캔한 결과 이다. 세 시료 모두 84 eV에서 검출되어 표면 화합물 상태 는 유사하나, 검출된 Au의 양은 10 s-24 h 시료에서 가장 많은 양이 검출되며, 20 min-24 h 시료의 경우가 가장 적게 검출됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 (G)의 Hg 4f만을 세 부 스캔한 결과와도 일치한다. XPS 분석을 한 세 개의 도금 시료의 경우 서로 다른 도금 상태를 보여주고 있다. No.3(10 s-24 h) 시료의 경우는 Cu, Sn의 함량이 높게 검출 되고, Au, Hg등도 높게 검출된 것으로 보아 도금 두께는 얇 으나 아말감 도금 상태는 양호해 보인다. 그러나 아말감도 금 내에 Hg이 많이 남아 있음을 알 수 있다. No.7(10 min-24 h) 시료의 경우는 소지 금속인 Cu, Sn 등이 가장 적 게 검출되고 Au, Hg 성분도 높게 검출되는 것으로 보아 도 금은 두껍게 아말감 되었고 표면 금도금 상태는 양호하나 Hg가 도금 내에 존재하고 있음을 확인할 수 있다. 마지막 으로 No.11(20 min-24 h) 시료는 소지금속인 Cu, Sn이 높 게 검출되나, Au의 XPS peak 분해능이 높으며, Hg가 다른 시편들에 비해 거의 남아 있지 않음을 확인할 수 있었다. 즉, No.11(20 min-24 h) 시료의 경우 아말감도금 이후 Hg 는 거의 기화되고 소지금속과 표면이 잘 밀착되어 도금된 것으로 보인다.
Figure 7.
XPS spectrums of No.3(10 s-24 h), No.7(10 min-24 h), No.11(20 min-24 h).
JCS-33-2-107_F7.jpg

금동삼존판불 복원

과학적 분석을 통하여 매실산으로 산 처리를 20분 동안 진행한 다음 금아말감을 도포하였으며 24시간 동안 아말 감과 바탕 소지가 잘 밀착되도록 한 뒤 380~400°C로 가열 하기 전에 한 번 더 아말감을 도포하여 표면을 균일하게 하 는 것이 최적의 도금 방법임을 실험 및 분석을 통해 확인할 수 있었다.
실험 결과를 바탕으로 가장 적합하다고 판단된 방법을 통해 경주 월지에서 출토된 금동삼존판불의 복원을 진행하 였다. 바탕 소지 제작은 금동삼존판불의 바탕금속인 청동 과 같이 구리 89% : 주석 11%로 합금하여 주물사 주조법으 로 청동삼존판불을 주조하였다(Figure 8). 바탕 소지인 청 동삼존판불의 표면 처리는 금과 소지금속의 밀착력을 좋게 하기 위해서 사포, 광쇠, 천을 이용하여 연마를 하고 그 표 면을 씻어내는 처리를 하였다(Figure 9, 10). 청동삼존판불 의 표면은 숯가루로 닦고 숯물로 씻어낸 뒤(Figure 11), 맑 은 물로 다시 씻어낸 다음 붓을 이용하여 매실산을 도포하 였다(Figure 12). 그 다음 20분 동안 두어 부식 및 세척을 진 행한 뒤 깨끗한 물로 다시 세척하고 건조하였다.
Figure 8.
Casting bronze Samjonpanbul.
JCS-33-2-107_F8.jpg
Figure 9.
Surface polishing.
JCS-33-2-107_F9.jpg
Figure 10.
After polishing.
JCS-33-2-107_F10.jpg
Figure 11.
Degreasing.
JCS-33-2-107_F11.jpg
Figure 12.
Acid treatment.
JCS-33-2-107_F12.jpg
청동삼존판불에 대한 금도금은 금아말감법으로 진행하 였다. 금아말감은 가온할 때 수은이 증발하는 양을 고려하 여 금1 : 수은10 비율로 합금하여 아말감을 완성하였다.
가온하여 충분히 아말감 상태가 된 금아말감을 한지에 옮겨 수은을 짜내고 청동삼존판불 표면 위에 바른 후, 손과 구리주걱을 이용하여 청동삼존판불에 금아말감을 전체적 으로 묻히고 붓으로 털어내어 균일하게 도포하였다(Figure 13, 14).
Figure 13.
Amalgam application.
JCS-33-2-107_F13.jpg
Figure 14.
After amalgam application.
JCS-33-2-107_F14.jpg
청동삼존판불에 금아말감을 도포하고 약 24시간 지난 다음, 같은 방법으로 재도포한 후 380~400°C로 가열하여 수은을 기화시켜 도금작업을 완성하였다(Figure 15, 16).
Figure 15.
Firing.
JCS-33-2-107_F15.jpg
Figure 16.
After firing.
JCS-33-2-107_F16.jpg
도금은 총 4회 진행되었으며 1차 도금과 2차 도금 시에 는 전체적으로 금-수은아말감을 도포하여 도금을 시행하 였고 3차 도금과 4차 도금 시에는 도금이 미흡하게 이루어 진 부분에 선택적으로 재도금을 시행하였다. 금아말감도금 을 완료 한 청동삼존판불을 도금이 이루어지지 않은 부분 은 검게 탄 자국(산화물로 추정)으로 나타난다. 이 부분은 부분적으로 매실산을 도포하여 닦아내면 약한 부식으로 인 한 세척이 이루어져 본래 청동이 다시 드러나므로 아말감 도포 시 도금이 이루어지지 않은 부분을 매실산으로 닦아 도금을 시행하였다. 금아말감을 도포하고 소성시키는 금도 금을 완료하고 도금의 품위를 확인하기 위해 도구를 이용 하여 표면에 광을 내는 광쇠질을 시행하였다(Figure 17). 광쇠를 양가죽에 문질러 머리 부분을 다듬고 넓은 부위부 터 표면처리를 시행한다. 광쇠질은 시간이 상당히 걸리는 표면처리법으로 광쇠에 힘을 주어 청동삼존판불 표면을 눌 러 문지르면 밀착이 완벽하게 되지 않은 부분이 밀려 벗겨 지기도 하나 금아말감 도포와 표면 처리하는 도금장인의 숙련도에 따라 달라질 수 있는 부분이다. 마지막으로 광쇠 질을 충분히 하여 금동삼존판불에 금 광택을 내어 도금과 정을 완료하였다(Figure 18).
Figure 17.
Polishing.
JCS-33-2-107_F17.jpg
Figure 18.
Replicating Geumdongsamjonpanbul.
JCS-33-2-107_F18.jpg

고찰 및 결론

『오주서종박물고변(五洲書種博物考辨)』, 『확지신편(擴 智新編)』, 조선시대 각종 의궤 등 고문헌에 기록된 도금 재 료와 도금법 등을 확인하고 이를 기초자료로 활용하여 매 실산을 사용한 금(Au)-수은(Hg) 아말감기법으로 고대 도 금(鍍金)기술을 되살리고, 이를 토대로 경주 월지에서 출토 된 금동삼존판불을 복원하였다. 고문헌에 공통적으로 등장 하는 재료가 매실임에 주목하여 매실산을 이용해 산 처리 를 하고 금아말감법을 수행하였다. 실험에 사용된 매실산 70%는 pH(수소이온농도)가 1.94로, 오늘날 산 처리에 사 용하고 있는 질산 20%의 pH와 차이가 있지만, 청동 시편 실험을 통해 매실산에 20분 정도 담근 뒤 금아말감을 도포 후 24시간 지나 가열(380~400°C) 했을 때 금도금이 잘 되 어, 현대적 방법인 질산처리로 도금을 한 시편과 큰 차이가 없는 것으로 관찰되었다. 사전실험으로 선정한 최적의 금 도금 조건(매실산 산 처리 후 금아말감 도포 후 24시간 후 가열)을 적용하여 경주 월지에서 출토된 금동삼존판불의 복원을 진행하였으며 기존 6~7회 수행했던 금도금 작업을 4차례의 도금만으로 완성시켰다. 지금껏 삼국시대부터 조 선시대까지 이용한 도금법에 표면을 세척하고 부식시키기 위해 사용한 물질은 고문헌을 통해서만 짐작할 수 있었지 만, 이번 실험을 통해 그 물질이 매실산임을 확인할 수 있 었다. 이러한 점에서 이 연구의 가장 큰 의미는 “전통 소재 와 기술을 복원했다”는 것이라 할 수 있다. 따라서 고대 전 통 금아말감도금법의 매커니즘과 제작과정을 규명하고자 한 이번 연구는 금도금기술의 전주기적인 연구체계를 구축 하고 금속 주조와 도금과정의 단계별 공정을 과학적 방법 으로 확인함으로써 향후 금도금기법과 관련한 연구에 있어 중요한 선행 자료로 활용될 것으로 기대된다.

사 사

본 연구는 한국연구재단 기초연구과제 일반연구자지원 사업(보호분야)“금속(청동․황동․오동․백동․금동) 전통 주조, 가공기술 및 응용기술연구(2015.11~2016.10)”의 지원을 받아 수행되었습니다.(과제번호 : NRF-2013R1A1A2058678)

REFERENCES

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Mukasorok, 1571.(in Chinese)

Queen Dangyeong Bokwibumyodogamuigwe, 1739.(in Chinese character)

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