고대 누금 세공기법 제작기술 연구The study of handiwork techniques of ancient granule

文煥晳·趙南哲·洪鍾郁

Whan Suk Moon, Nam Chul Cho, Jong Ouk Hong

81 고대 누금 세공기법 제작기술 연구

The replica experiment of golden bell excavated from the East Three-Story

Pagoda at the Gamunsa temple was carried out in order to know the handiwork

technique of ancient granule. The size of 0.3mm granule was attached to the

golden bell which was 3.4mm bell body by soldering. When we tried to attach

the granule by a modern metalwork, we could know that this technique was hard

to make the replica bell.

We could prove how to adhere strongly to the golden granule by tension

testing. First of all, we made the soldering of the same composition as the

golden bell excavated from the Gamunsa temple and then prepared specimens for

testing to measure the tension strength. It showed that the broken position

was not a soldering part. This result showed how the ancient granule could

maintain without a break for a long time.

ABSTRACT

Ⅰ. 서언

누금 세공기법은‘세금세공’, ‘filigree’, ‘granulation’등으로 불러져 왔으며,

‘금사나 금 알갱이를 얇은 금판에 장식하는 기술’을 말한다.1) 이 기술의 기원은

고대 문명의 발상지인 오리엔트 지역에 두고 있으며, 누금 세공기법을 사용한 최

초의 유물로는 메소포타미아 초기왕조시대 우루 왕묘(제580호분, BC 2600-

2500)에서 출토된 단검과 칼집으로 보고되고 있다.2) 또한 누금 세공기법의 동양

출현은 기원전 4세기 흑해 북안의 스키타이 무덤에서 출토된 대구장식이며, 중국

의 예는 南越王墓(BC 122년 사망추정)에서 출토된 金花泡라 불려지는 1cm 정도

의 금제장식 단추에 금사와 가늘고 긴 금편 4粒1 組의 장식이다.3)

한반도에서 출토된 누금 세공기법 유물은 낙랑고분인 석암리 9호분 출토 금제

대구 (국보 제89호, 국립중앙박물관 소장)이며, 얇은 금판에 일곱 마리의 용을 금

사와 누금 알갱이로 율동적으로 표현하고 있다.4) 또한 이 기법은 4∼6세기까지

약 200여년간 발전하였던 신라의 적석목곽분 출토 유물과 함께 삼국시대 고분출

토 유물을 중심으로 금속공예의 한 기법으로 등장하고 있다.5-6)

본 고는 누금 세공기법이 고대 서양과 동양의 금속공예 기법이자 동서 문화교

류의 좋은 예로 제시될 수 있다는 점에서 국립문화재연구소에서 수습하여 보존

처리 완료한 감은사지 동삼층석탑 출토 사리함 유물중 누금 세공기법이 적용된

금제풍탁의 재현실험을 통해 누금 알갱이 제작과 고착기술의 연구결과를 서술하

고자 한다.

Ⅱ. 풍탁재현 실험

1. 대상

감은사지 동삼층 석탑출토 금제풍탁은 약 0.1mm 두께의 금판을 사용하여 길이

5.6mm(종신 3.4mm, 종폭 2.4mm, 금선지름 0.3mm, 중량 0.04g)로 제작되었으

며, 종신을 사면으로 접고, 각 면에 0.3mm의 누금 알갱이를 땜하여 장식하고 있

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다. 표면 비파괴 분석결과 풍탁의 누금 알갱이는 97wt% 금과 1wt% 은의 함량을

나타내었으며, 소지는 94wt% 금과 5wt% 은으로 분석되었다.7)

2. 누금 알갱이 재현

현재 고대유물의 복제작업에서 장식되는 누금 알갱이는 일정한 간격으로 절단

한 금사를 열처리함으로써 제작되고 있다. 잘게 자른 금사는 용융점 이상으로 열

처리되었을 때 가장 작은 체적을 유지하려는 액체의 표면장력에 의해 원형 알갱

이를 만들게 된다. 이같은 누금 알갱이의 제작작업은 고대에는 어떤 기술을 사용

하였는지 그 기록이 없어 제작과정을 확인하기는 어려우나 현재의 몇몇 기록에서

제작방법이 일부 소개되고 있다.8-9)

재현실험용 누금 알갱이는 덩어리 상태의 순금을 도가니에 용융시켜 사용하였

다. 녹여진 덩어리는 압착기를 사용하여 금사를 만들었다. 어느 정도 얇아진 금선

(2mm 내외)은 열풀림 작업을 실시한 다음 인발판을 사용하여 직경 0.3mm의 가

는 금사를 제작하였다. 이 작업 동안에 금사는 절단되었으나, 이때마다 열풀림 작

업을 통해 연성을 주면서 작업해주었다. 0.3mm의 금사를 제작한 다음 균일한 크

기의 누금 알갱이를 제작하기 위해 금사에 일정간격을 표시한 후 절단하였으며,

토치로 열처리하여 제작하였다. 또한 실험실에서 숯불을 사용하여 재현실험을 실

시하였다. 이는 고대 누금 알갱이의 제작을 위해 사용된 열처리는 숯을 사용했을

것이므로 실제 제작기술을 비교하고자 실시하였다. 실험결과 자연적으로 연소하

도록 놓여진 숯불 위에서는 누금 알갱이가 만들어지지 않았으나, 인위적으로 송

풍을 가했을 때 알갱이가 만들어졌다(Photo 1). 이에 고온측정온도계(Kane-May

Instrumentation Infratrace 2000, U.K)를 사용하여, 자연상태로 놓아 가열한 숯

불과 강제적으로 공기를 주입하여 가열할 때의 온도를 비교하였다. 그 결과는 자

연상태에서 900℃ 이하로 나타났으며, 송풍시에는 1100℃ 정도 측정되었다. 이는

순금의 용융점인 1063℃ 이상이어야만 누금 알갱이가 만들어지기 때문에 고대에

숯불을 사용하여 누금 알갱이를 만들 경우, 충분한 온도를 얻기 위해서 인위적으

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로 공기를 주입했었다는 것을 알게 되었다.

3. 풍탁재현

약 6mm 크기의 풍탁 재현을 위해서는 누금 알갱이를 제작한 다음 알갱이 고착

용땜을 제작하는 것이다. 이같은 땜은 실제 감은사지 풍탁에서 누금 알갱이의 땜

부분에 대한 분석결과(땜부분 성분 : 85wt% Au, 10wt% Ag)를 참고하여 제작하였

다. 고착 실험을 위한 금과 은의 합금 땜은 ① Au 9 : Ag 1, ② Au 8 : Ag 2, ③

Au 5 : Ag 5와 ④ Au 1 : Ag 9의 4가지로 제작하였으며, 땜 제작 후 작업시 사용

할 수 있도록 0.5mm×0.5mm의 작은 조각으로 절단하였다. 이때 땜은 은의 양이

많아질수록 금색에서 은색으로 바뀌었다. 다음 풍탁 종신의 제작용 순금을 압착

기를 사용하여 0.1mm로 얇게 펴 금판을 제작하였다.

이상과 같이 준비된 재료를 이용하여 풍탁의 재현실험을 실시하였으며, 그 과

정은 다음과 같이 요약할 수 있다.

① 0.1mm 두께 금판을 풍탁의 실제크기 보다 크게 절단(1cm×2cm 정도)하였

다.

② 절단한 금판에 폭 2.4mm 간격으로 누금 알갱이를 고착할 위치에 송곳으로

점을 찍어 표시하였다.

③ 0.3mm 누금 알갱이를 붕사에 발라 표시된 점을 기준으로 3개씩 놓았다.

④ 0.5mm 크기로 자른 땜 조각을 누금 알갱이 밑에 위치시키고 가열하여 땜하

였다. (1차 실험 땜 Au 9 : Ag 1, 사용 땜 Au 8 : Ag 2)

⑤ 땜 작업 후 표면의 firescale은 20% 질산으로 제거하고, 물로 세척하였다.

⑥ 장식된 누금 알갱이를 기준으로 금판은 폭 3.4mm으로 절단하여 종신의 상

부와 하단을 오므려 벌어지지 않도록 처리하였다.

⑦ 2mm의 鐸舌을 제작하기 위해 같은 형태의 새김 정을 만든 후 금판을 펀칭

하여 만들고, 송곳으로 연결 구멍을 뚫어, 종신 안쪽의 금선에 연결하여 장

식하였다(Photo 2).

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위의 작업 과정은 현재의 복제작업에서 이루어지는 과정을 소개하였으며, 실제

고대에 사용했던 기술과 차이가 있을 것으로 생각된다. 이같은 제작과정을 재현

함으로써 0.3mm의 누금 알갱이를 종신에 어떻게 땜했는가를 고찰해보면, 먼저

종신을 제작한 다음 누금 알갱이를 땜하는 것이 아니라, 제작하고자 하는 종보다

더 큰 편평한 판에 누금 알갱이를 땜하고, 나중에 절단하여 풍탁을 완성해야 한다

는 것을 알 수 있었다. 이는 종신의 금판과 누금 알갱이를 땜할 때, 만약 종을 접

어 만들어 놓은 상태에서 열처리 작업을 할 경우 접은 각진 면에 열이 집중되어

그 부분이 먼저 용융되기 때문이다. 이는 누금 알갱이가 종신에 땜이 되기 전에

풍탁의 종신이 먼저 용융되어, 누금 알갱이를 사용하여 풍탁을 장식할 수 없다.

또한 합금 땜(90wt% Au, 10wt% Ag)의 용융점(1,050℃내외)은 순금의 용융점인

1,063℃와 비교하여 15℃ 내외의 온도차로 순간적으로 합금 땜이 먼저 용융된다

(Fig. 1. 금-은 상태도 참고).10) 이같은 합금 땜의 용융 시간은 가열작업동안 순간

적으로 일어나며, 이때 작업자도 즉시 가열작업을 중지하지 않으면 누금 알갱이

가 용융되거나 소지에 구멍이 일어나 버린다. 이를 통해 고대 누금 알갱이의 땜

작업은 오랜 숙련을 가진 기술자에 의해 제작되었을 것으로 생각된다.

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Photo 1. 숯불 사용 제작된 누금 알갱이 Photo 2. 재현 순금 풍탁(종신 3.4mm)

Ⅲ. 땜부분 인장강도 실험

1. 시료준비

풍탁 종신에 땜이 되었던 누금 알갱이가 오랜시간 동안 떨어지지 않고 고착되

어 질 수 있는가를 고찰해보고자 실제 분석된 땜 성분과 비슷한 땜을 만들어 인장

강도(만능재료시험기, Instron Model 4204, U.S.A)를 측정하였다. 먼저 시료준비

는 두께 0.3mm 순구리 판을 100mm×5mm로 절단하여, 땜하려는 절단면이 편평

하도록 연마하였다. 다음 시료는 20% 질산수용액에 침적시켜 표면의 이물질을

제거하고, 증류수로 세척하여 주었다.

작업은 땜부분의 틈이 없도록 고정하고 붕사를 바른 후 땜 조각을 위치시키고

토치를 사용하여 가열하였다. 열처리는 먼저 약한 불로 표면의 붕사를 건조시킨

후, 구리판의 틈으로 땜이 녹아 흘러 들어갈 때 가열 작업을 중지하였다. 땜 작업

후 표면에 남은 firescale은 20% 질산수용액에 넣어 제거하였다.

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Fig. 1. 금-은 상태도

2. 측정결과

시료의 인장강도는 만능재료시험기를 사용하여 측정길이(gauge length)를

10cm로 하고, 하중속도는 1mm/min로 측정하였다. 각 땜 종류별 5개 시료에 대

한 인장강도의 측정값을 Table 1에 보이고 있다. 이 값은 시료가 절단될 때 최대

하중 값이며, 땜 종류에 관계없이 약 30kg을 보이고 있다. 실험 과정에서 시료의

절단부분은 대부분 땜한 부분이 절단 된 것이 아니라 원 구리판이 절단되었다

(Photo 3). 이러한 결과를 관찰함으로써 합금을 사용하여 누금 알갱이를 땜한 기

술을 적용한 고대 유물이 지금까지 오랜 세월동안 떨어지지 않고 고착되어져 있

는지를 알 수 있게 해주었다. 즉 한번 누금 알갱이가 소지에 땜이 되었을 때 특별

한 충격이나 인위적으로 떼어내지 않는다면, 땜은 떨어지지 않는 충분한 강도를

유지할 수 있다는 점을 입증해 주는 것이다. 특히 감은사지 출토 풍탁에서 누금

알갱이의 땜 부분은 알갱이 크기가 0.3mm에 땜폭 0.2mm로 정교하게 고착하여

이제까지 떨어지지 않았던 것은 바로 합금 땜을 사용한 신라 장인들의 우수한 공

예기술이라 생각할 수 있다.

3. 조직관찰

인장강도 실험에 사용한 시편의 단면조직을 관찰하였다. 이는 땜부분의 단면조

직과 열처리된 구리판의 실험 전·후 조직변화를 관찰하고자 실시하였다.

인장강도 실험에 사용한 원 구리판의 단면조직은 균질한 α고용체를 이루고 있

으며, 불균질 편석물들이 산재해 있고, 주조시 나타나는 수지상 조직은 보이지 않

으며, 일부 쌍정 조직과 많은 작은 다면체 미소결정들로 이루어져 있다(Photo 4).

87 고대 누금 세공기법 제작기술 연구

Table 1.땜 종류별 인장강도측정 평균값

(단위 : kg)

땜 종류 90%Au+10%Ag 80%Au+20%Ag 90%Ag+10%Au 비 고

하중평균 30.7 (SD±1.2) 31.0 (SD±1.8) 31.1 (SD±2.9) 절단최대 값

또한 땜 작업을 위해 열처리한 구리판의 단면조직은 양 구리판의 틈 사이로 땜 조

각이 용융되어 채워지고, 높은 온도로 가열한 후 공기중에서 공냉하여 원 구리판

보다 입자들이 커져 있는 것을 볼 수 있으며, 내부는 균질한 α고용체를 이루고 있

다(Photo 5).

80wt% Au로 땜한 후 인장강도를 측정한 시료의 땜 부위 단면조직은 땜 조각이

용융되어 땜하려는 틈뿐만 아니라 윗면에도 땜이 용융되었음을 관찰할 수 있다.

이는 표면이 편평하지 못하여 용융 땜이 채워진 것으로 보여진다. 또한 땜의 단면

조직은 주조조직에서 보이는 수지상 조직들이 일부 희미하게 관찰되고 있다

(Photo 6).

90wt% Au로 땜한 후 인장강도를 측정한 시료의 땜 부위 단면조직은 주조조직

에서 보이는 수지상 조직들이 뚜렷하게 보이고 있으며, 불균질 편석물들이 시료

내부에 산재해 있다. 특히 구리판의 녹은 구리 알갱이들이 땜 내부에 편석물로 산

재해 있다. 또한 구리판 내부의 조직은 많은 다면체 결정들과 일부 쌍정들로 이루

어져 있으며, 균질한 α고용체를 이루고 있다(Photo 7, 8).

90wt% Ag로 땜한 후 인장강도를 측정한 시료의 단면조직도 땜한 후 높은 온도

에서 충분한 시간 annealing하지 못했으므로 주조조직에서 보이는 수지상 조직

들이 희미하게 보이고 있으며, 불균질 편석물들이 시료 내부에 산재해 있다

(Photo 9).

Ⅳ. 맺음말

이제까지 감은사지 동삼층 석탑에서 출토된 금제풍탁의 재현실험을 통해 밝혀

진 고대 누금 세공기법을 고찰하여 보았다. 이같은 재현실험은 현대의 원료와 도

구를 사용하여 고대의 제작기술을 완벽하게 규명하기는 어려우나, 출토 유물의

제작기술을 고찰 할 수 있는 새로운 시도였다.

약 6mm의 순금풍탁은 네면에 0.3mm의 누금 알갱이를 3개씩 땜하여 장식하

고, 2mm의 鐸舌(혀모양)에 구멍을 뚫어 매달아 재현하였다. 특히 누금 알갱이의

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Photo 4. 인장강도 실험용 구리판 조직 (대물렌즈 배율 20X)Photo 3. 인장강도 실험 후 절단 상태 (땜부분이 아닌 원 구리판이 절단됨)

Photo 5. 80wt% Au 땜상태 (대물렌즈 배율 10X) Photo 6. 80wt% Au땜 인장실험 후 상태 (대물렌즈 배율 10X)

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Photo 7.90wt% Au땜 인장실험 후상태(대물렌즈 배율 20X)

Photo 8.땜부분 세부상태

(대물렌즈 배율 50X)

Photo 9.90wt% Ag땜 인장실험 후상태(대물렌즈 배율 20X)

땜 성분은 실제 출토된 풍탁의 고착부분에서 분석되었던 땜 성분을 사용하여 실

험하였다. 이같은 제작기술은 현대의 금속공예에서도 숙련을 요하는 기술이라 생

각이 되었다.

출토된 누금 세공 유물의 누금 알갱이가 이제까지 고착될 수 있었던 기술은 분

석을 통해 밝혀진 같은 성분의 땜을 제작하여, 인장강도를 측정해봄으로써 접근

할 수 있었다. 이는 인장강도를 측정한 시료의 절단 부위가 금땜이나 은땜을 적용

했어도 땜 부분이 절단되지 않고, 원 소지가 절단됨으로써, 고대의 누금 알갱이가

소지에 떨어지지 않고 고착되었던 이유를 밝힐 수 있었다. 이는 고대에 땜을 사용

한 고착기술은 소지를 인위적으로 파손시키지 않는 한 땜이된 누금 알갱이는 그

위치에서 떨어지지 않고 고착될 수 있는 충분한 강도를 가질 수 있다는 것을 알

수 있었다.

<감사의 글>

이번 감은사지 출토 금제풍탁의 재현실험을 위해 공방에서 작업할 수 있도록

협조해 주신 경주 삼선방 김진배 사장님께 감사의 마음을 작은 글로 대신합니다.

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