당대 과학기술의 총체인 화약 무기는 처음 만들어지기 시작한 고려 말부터 임진왜란을 전후로 한 시기까지 많은 발전이 있었으나 기술체계의 변화 양상을 자세히 살펴볼 수 있는 문헌이 없어 기술의 발전 과정을 파악하기 힘든 상황이다. 본 연구는 임진왜란기에 제작되거나 사용된 화약 무기에 대한 과학적 분석 사례를 통해 다양한 유물의 제작 기술체계를 살펴보았다. 청동을 소재로 제작된 화포는 구리-주석-납을 주성분으로 주조하였으며, 화포의 종류에 따라 함금 비율에서 차이를 보인다. 소형 화포인 승자총통에는 주석과 납이 적게 포함된 반면 중대형 화포인 불랑기자포에는 8%를 상회하는 많은 함량의 납이 포함되었다는 점에서 차이를 보인다. 하지만 이들 화포는 청동합금을 주조틀에 부은 이후에는 비교적 천천히 냉각시키는 방법에 의해 제작되었다는 점에서 공통점을 보인다. 철을 소재로 제작된 화포는 단조로 제작되었으며, 미세조직 내에 존재하는 많은 양의 비금속 개재물을 볼 때 철제 총통제작에 공급된 철 소재가 저온환원법으로 생산된 괴련철이나 해면철일 가능성이 높다. 철을 소재로 중대형 화포를 제작할 경우 총신이 두꺼워 화약 폭발에 의한 고압의 영향을 크게 받지 않기 때문에 주조방법이 용이할 것이다. 하지만 총신이 가는 소형 철제 총통은 파열되기 쉬우므로 강한 인성을 부여할 수 있는 단조 기술이 필요했을 것으로 판단된다. 금속 발사체의 경우 철, 청동, 납 등 다양한 재질의 금속으로 제작되었다. 청동을 기본소재로 탄환을 제작할 경우 10% 내외의 납을 포함시켰으며, 이는 주조성을 용이하게 하거나 수입 의존도가 높았던 구리와 주석 함량을 상대적으로 낮추기 위한 것으로 추정된다. 연환의 경우 다른 금속이 섞이지 않은 순수한 납을 소재로 제작되었는데, 이는 납 특유의 가공성높은 무른 성질과 무게감을 극대화시키기 위한 것으로 판단된다. 한편 철제 탄환 제작에서는 철기의 대표적 기술체계인 단조와 주조 기술이 각각 다르게 나타났다. 즉 중대형에 속하는 철제 탄환은 주조로 만들어진 반면 소형 철제 탄환은 단조로 만들어졌는데, 이는 탄환의 크기나 용도에 따라 다른 공정의 기술체계가 적용되었음을 의미한다.
Although there was a great development on gunpowder weapons, which represent the advanced technologies of the time, from late Goryeo dynasty to after the Japanese invasions of Korea, its process of development has not been studied in depth due to the lack of literature. The purpose of the present study is to examine manufacturing techniques of various artefacts using analysis of the gunpowder weapons either used or made during the Japanese invasion of Korea. Bronze cannons are a ternary casting alloy of Cu-Sn-Pb with different alloy ratios, high lead ratio over 8% in Bulanggijapo(cannon) but low in Suengjachongtong(gun) depending on the gun types. However, there are similarities that they are cast bronze alloys produced by slow cooling and made using sulfide bearing copper ore. The high amount of impure inclusions in the weapons indicate underdeveloped refining technique at the time. The iron guns were forged and the large amount of non metallic inclusions suggest iron bloom or sponge iron obtained by low temperature reduction was used. In the case of large iron cannon, casting is appropriate because its thick gunbarrel is strong enough to stand gunpowder explosion. However, the small gunpowder weapons were so vulnerable to explosions that forging techniques was necessary. The Metal projectiles were made of various metals such as iron, bronze, and lead. It is believed that about 10% of lead in the bronze cannons was to increase the fluidity of molten alloy or to decrease the content of copper and tin, which had a high level of dependance on imports. Thus, very high purity of the lead balls was to maximize the machinability as well as weight. Two techniques, casting and forging for the large and small cannon balls respectively, indicate that the cannon balls were made by differently depending on the size and purpose.
Ⅰ. 머리말 Ⅱ. 성분분석 및 미세조직 분석 연구 현황 Ⅲ. 화약 무기의 제작기술 검토 Ⅳ. 고찰 및 맺음말
