글/사진 이병하 명지대학교 산업대학원 도자기기술학과 교수 지난 호의 요약 지난 호에서는 목절 점토, 부호 장석 및 부여 규석을 사용하여 점토 30%, 장석 25%, 규석 45%의 자기 소지를 조합하였습니다. 이때 사용한 목절 점토 광물의 분석을 계산 하였더니 점토류가 74.82%, 장석류가 10.01%, 규석류가 9.6%였으며, 부호 장석의 광물 분석 결과는 점토류가 2.58%, 장석류가 59.52%, 규석류가 37.8%이었습니다. 소지 조합 결과는 목절 점토 39.17g, 부호 장석 35.47g, 부여 규석 27.83g로 계산 되었습니다. 이번 호의 내용 이번 호에서는 나만의 소지 만들기를 총정리 하는 의미에서, 만들고자 하는 소지의 화학 성분 값만을 알고 있을 경우 원하는 소지를 조합하는 예입니다. 이것은 과거 우리 선조들이 만들었던 도자기를 재현하고 싶은데 소지에 관한 자료가 전혀 없는 경우나, 다른 사람이 만든 소지가 마음에 들어 나도 사용하고 싶은데 자료는 없고 소지만을 구입할 수 있는 경우에 주로 사용할 수 있습니다. 또한 서적에 소지에 관한 화학 조성 값만 제시되어 있을 경우나, 소지 조합비가 제시되어 있어도 똑같은 원료를 구입할 수 없는 경우에 각각의 원료의 화학 성분 값만으로 새로운 소지 조합비를 계산하는 방법입니다. 특히 과거에 만든 도자기 파편에서 유약을 제거한 소지만의 흡수율, 결정상 및 화학 성분 값을 분석함으로써 소지 조합 및 소성 온도를 예측할 수 있습니다. 소지의 화학 조성 값으로부터 광물 조성 계산 소지 조합은 모르고 소지의 화학 조성 값만 알고 있는 경우의 소지 조합 계산에 대한 예로서, 옛날 도자기를 분석하였더니 <표 1>과 같은 화학 조성 값을 나타내었습니다. 이것과 똑같은 도자기를 만들기 위하여 소지 조합을 계산하여 보도록 합시다. <표1>도자기 소지의 화학 조성(%) 산화물 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO K2O Na2O 백분율 74.87 19.02 0.60 0.74 1.54 3.21 소지 조합을 계산하기에 앞서 먼저 <표 1>의 화학 조성 값을 가지는 도자기 소지의 광물 조성을 계산하여야 합니다. 광물 조성 값을 계산하기 위하여 백분율로 표시한 <표 1>의 소지의 화학 조성 값을 몰비로 바꾸면 <표 2>와 같습니다. <표2> 도자기 소지의 화학 조성(몰) 산화물 SiO2 Al2O3 CaO K2O Na2O 몰수 1.215 0.186 0.013 0.016 0.052 이 경우 Fe2O3는 단독으로 존재하는 것으로 가정하여 몰수로 바꾸지 않아도 됩니다. 또한 이 소지는 소성을 한 것이기 때문에 강열 감량이 없습니다. <표3> 소지의 광물 조성 계산 방법 구성 산화물 K2O Na2O CaO Al2O3 SiO2 몰(mole)수 0.016 0.052 0.013 0.186 1.215 0.052몰 소다장석 0.052 0.052 0.312 (Na2O·Al2O3·6SiO2) 0.016몰 카리장석 0.016 0.016 0.096 (K2O·Al2O3·6SiO2) 0.013몰 회장석 0.013 0.013 0.026 (CaO·Al2O3·2SiO2) 나머지 0.105 0.781 0.105몰 점토 0.105 0.210 (Al2O3·2SiO2·2H2O) 나머지 0.571 0.571몰 규석 (SiO2) 0.571 나머지 2단계에서 점토 계산시 물(H2O)에 대한 계산은 무시 하여도 좋습니다. 따라서 이 소지는 0.052몰의 소다 장석 0.016몰의 카리 장석 0.013몰의 회장석 0.105몰의 점토 0.571몰의 규석 0.60%의 산화철로 구성되어 있음을 알 수 있습니다. 이 값을 사용하여 각 광물의 백분율을 계산하면 다음과 같습니다. 0.052몰의 소다 장석 : 0.052(몰)×524=27.25(%) 0.016몰의 카리 장석 : 0.016(몰)×556=8.90(%) 0.013몰의 회장석 : 0.013(몰)×279=3.63(%) 0.105몰의 점토 : 0.105(몰)×258=27.05(%) 0.571몰의 규석 : 0.571(몰)×60=34.26(%) 산화철 : 0.60% 즉, 이 소지는 점토류 광물이 27.05% 장석류 광물이 40.36% 규석류 광물이 34.26%로 구성되어 있습니다. 소지 조합 계산 <표 1>과 같은 화학 조성 값을 가지는 소지의 광물 조성을 계산 하였으므로, <표 4>와 같은 화학 조성 값을 가지는 목절 점토, 부호 장석 및 부여 규석을 사용하여 소지 조합을 계산하여 봅시다. <표4> 목절 점토와 부호 장석의 화학 조성(%) 원료명 SiO2 Al2O3 CaO K2O Na2O H2O 목절 점토 0.82 0.31 0.01 0.01 - 0.90 부호 장석 1.29 0.13 0.02 0.04 0.06 0.58 소지 조합의 계산에 앞서 이들 원료에 대한 광물 조성 값을 계산 하여야 하는데 이것은 지난 호를 참조하시면 됩니다. 그 결과 목절 점토는 점토 광물이 74.82% 장석 광물이 10.01% 규석 광물이 9.6%로 구성되어 있고 부호 장석은 점토 광물이 2.58% 장석 광물이 59.52% 규석 광물이 37.8%로 구성되어 있습니다. 부여 규석은 규석으로만 구성되어 있는 순수한 광물로 보아서 계산하면 됩니다. 새로이 만들려고 하는 <표 1> 소지에는 점토류 광물이 27.05%, 장석류 광물이 40.36%, 규석류 광물이 34.26% 들어있어야 하므로 목절 점토 χg, 부호 장석 yg, 부여 규석 zg 사용하여 만든다고 가정하면 점토 : 0.7482χ + 0.0258y = 27.05...① 장석 : 0.1001χ + 0.5952y = 40.36...② 규석 : 0.096χ + 0.378y + z =34.26...③ 식이 만들어 집니다. ①과 ②식을 사용하여 지난 호에 배운 계산법으로 χ, y 값을 계산하면 됩니다. = (27.05×0.5952) - (0.0258×40.36) (0.7482×0.5952) - (0.0258×0.1001) = 16.1002 - 1.0413 = 15.0585 0.4453 - 0.0026 0.4427 = 34.02 = (0.7481×40.36) - (27.05×0.1001) (0.7482×0.5952) - (0.0258×0.1001) = 30.1933 - 2.7077 = 27.4856 0.4453 - 0.0026 0.4427 = 62.09 χ, y 값을 식에 대입하면 0.096 × 34.02 + 0.378 × 62.09 + z = 34.26 3.27 + 23.47 + z = 34.26 z = 27.52 그러므로 <표 1>의 소지를 목절 점토, 부호 장석, 부여 규석을 사용하여 조합할 경우 목절 점토 34.02, 부호 장석 62.09, 부여 장석 7.52의 비율로 섞어 만들어 주면 됩니다. 이상으로 「나만의 소지」연재를 마치고자 합니다. 지금까지 기술한 방법대로만 계산을 하면 여러분들은 어떠한 소지이든지 그 화학 조성 값만 알면 주변에 있는 원료를 사용하여 손쉽게 만들 수 있습니다. 감사의 글 지금까지 「나만의 유약」과 「나만의 소지」를 애독하여 주신 독자들께 감사드리며 다음에는 더 좋은 주제로 여러분들과 만나도록 하겠습니다. 좋은 작품 많이 만드시길 바랍니다. 필자약력 공학박사 명지대학교 세라믹공학과 교수 명지대학교 산업대학원 도자기 기술학과 주임교수 명지대학교 한국도자기 연구센터 소장