KR20140004338A - 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 10^-12 eV 의 정확도를 가지는 뫼스바우어 분광법을 이용하여 도자기 유약 층의 정량적인 Fe이온의 이온가를 측정함으로써, 고온의 소성환원과정에서 도자기 유약 층에서 환원반응에 의해 생성되는 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 정확한 Fe금속의 이온 비를 결정할 수 있고, 소성 환원가스인 LPG 가스 량에 따른 환원도를 정량적으로 제시함으로써, 보다 정확한 청자의 환원도를 알 수 있으며, 도자기의 소성환원조건에 따라 유약 층의 색도(L*, a*, b*)를 데이터를 측정하여 Fe이온가와 색도와의 정량적인 소성 환원분위기를 제시함으로써, 청자의 비색에 따른 제조하는 소성환원분위기의 결정방법을 정량적으로 제시할 수 있고, 제조자가 소성환원분위기 조절을 통해 Fe이온가를 정량적으로 조절이 가능함은 물론 원하는 비색의 청자를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법{Manufacturing method of celadon according to plasticity atmosphere condition decision of pottery chromaticity using the mspectroscopy}

본 발명은 10^-12 eV 의 정확도를 가지는 뫼스바우어 분광법을 이용하여 도자기 유약 층의 정량적인 Fe이온의 이온가를 측정함으로써, 고온의 소성환원과정에서 도자기 유약 층에서 환원반응에 의해 생성되는 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 정확한 Fe금속의 이온 비를 결정할 수 있고, 소성 환원가스인 LPG 가스 량에 따른 환원도를 정량적으로 제시함으로써, 보다 정확한 청자의 환원도를 알 수 있으며, 도자기의 소성환원조건에 따라 유약 층의 색도(L*, a*, b*)를 데이터를 측정하여 Fe이온가와 색도와의 정량적인 소성 환원분위기를 제시함으로써, 청자의 비색에 따른 제조하는 소성환원분위기의 결정방법을 정량적으로 제시할 수 있고, 제조자가 소성환원분위기 조절을 통해 Fe이온가를 정량적으로 조절이 가능함은 물론 원하는 비색의 청자를 제조할 수 있는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법에 관한 기술이다.

일반적인 청자는 고온의 환원소성분위기에서 금속이온이 산화됨에 따라 도자기의 색상이 변화하는 것으로 알려져 있다. 청자는 1200^oC 내지 1300^oC 의 고온의 환원소성과정을 거쳐 pea green -> powder green -> sky green으로 색상이 변화한다.

하지만 종래의 기술의 경우 제조된 청자내부의 금속이온의 함량이 미량이기 때문에 정확한 금속이온의 이온가를 제시하는 것이 어려웠다.

또한 제조하는 장인의 해석의 차이 때문에 정확한 청자 비색의 차이를 구분하기 어려웠고, 근본적인 장인의 노하우에 따른 제조 방법 등으로 청자를 제조하여 왔다. 이는 제조하는 장인의 숙년의 정도에 따라 같은 제조공법에도 규격화된 결과를 낼 수 없는 문제점이 있다.

따라서 도자기의 소성환원조건에 따라 유약 층의 색도(L*, a*, b*)를 데이터를 측정하여 Fe이온가와 색도와의 정량적인 소성 환원분위기를 제시함으로써, 청자의 비색에 따른 제조하는 소성환원분위기의 결정방법을 정량적으로 제시할 수 있고, 제조자가 소성환원분위기 조절을 통해 Fe이온가를 정량적으로 조절이 가능함은 물론 원하는 비색의 청자를 제조할 수 있는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 10^-12 eV 의 정확도를 가지는 뫼스바우어 분광법을 이용하여 도자기 유약 층의 정량적인 Fe이온의 이온가를 측정함으로써, 고온의 소성환원과정에서 도자기 유약 층에서 환원반응에 의해 생성되는 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 정확한 Fe금속의 이온 비를 결정할 수 있는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 목적은 소성 환원가스인 LPG 가스 량에 따른 환원도를 정량적으로 제시함으로써, 보다 정확한 청자의 환원도를 알 수 있는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 목적은 도자기의 소성환원조건에 따라 유약 층의 색도(L*, a*, b*)를 데이터를 측정하여 Fe이온가와 색도와의 정량적인 소성 환원분위기를 제시함으로써, 청자의 비색에 따른 제조하는 소성환원분위기의 결정방법을 정량적으로 제시할 수 있는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명의 목적은 제조자가 소성환원분위기 조절을 통해 Fe이온가를 정량적으로 조절이 가능함은 물론 원하는 비색의 청자를 제조할 수 있는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법은 전기로에서 백자 시편을 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 1차 열처리하는 단계와; 상기 1차 열처리된 백자 시편을 900^oC에서 1시간 유지시킨 후 900^oC에서 상온까지 냉각시키는 단계와; 상기 냉각된 백자 시편에 유약액을 혼합하여 1 내지 2g/cc의 밀도로 백자 시편에 유약액을 코팅하는 단계와; 상기 유약액이 코팅된 백자 시편을 전기로 내에서 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 2차 열처리하는 단계와; 상기 2차 열처리된 백자 시편을 환원 가스인 LPG 가스가 0 내지 3.5ℓ/min와 공기가 7ℓ/min로 공급되는 분위기의 전기로에서 분당 1^oC로 900^oC에서부터 1260^oC까지 상승시키면서 3차 열처리하는 단계와; 상기 3차 열처리된 백자 시편을 1260^oC에서 1시간 유지시킨 후 1260^oC에서 상온까지 냉각시키는 단계; 을 포함함을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 유약액은 Al₂O₃가 10.2 중량부, SiO₂가 56 중량부, Fe₂O₃가 1.41 중량부, MgO가 0.44 중량부, CaO가 13.8 중량부, K₂O가 2.68 중량부, Na₂O가 0.28 중량부, TiO₂가 0.08 중량부, P₂O₅가 0.05 중량부, MnO가 0.05 중량부, BaO가 0.69 중량부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 환원분위기가 증가하여 Pea green에서 Powder green로 다시 Powder green에서 Sky green으로 변화하는 비색의 변화를 색도분석기를 이용하여 비색의 변화에 따른 색도값(L*,a*,b*)을 측정을 통해 환원분위기에 따라 시편의 색도(a*,b*)층은 3사분면으로 변화하고, 청자색의 밝기(L*)값이 증가하는 것을 포함함을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 있어서, 잔류산소량과 뫼스바우어 분석결과 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 이온가의 비를 종합하여 정량적인 환원 가스량이 1.45 L/min과 1.6 L/min 사이에서 Pea green, Powder green, Sky green으로 변화되는 것을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법은 다음과 같은 효과를 나타낸다.

첫째, 본 발명은 10^-12 eV 의 정확도를 가지는 뫼스바우어 분광법을 이용하여 도자기 유약 층의 정량적인 Fe이온의 이온가를 측정함으로써, 고온의 소성환원과정에서 도자기 유약 층에서 환원반응에 의해 생성되는 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 정확한 Fe금속의 이온 비를 결정할 수 있다.

둘째, 본 발명은 소성 환원가스인 LPG 가스 량에 따른 환원도를 정량적으로 제시함으로써, 보다 정확한 청자의 환원도를 알 수 있다.

셋째, 본 발명은 도자기의 소성환원조건에 따라 유약 층의 색도(L*, a*, b*)를 데이터를 측정하여 Fe이온가와 색도와의 정량적인 소성 환원분위기를 제시함으로써, 청자의 비색에 따른 제조하는 소성환원분위기의 결정방법을 정량적으로 제시할 수 있다.

넷째, 본 발명은 제조자가 소성환원분위기 조절을 통해 Fe이온가를 정량적으로 조절이 가능함은 물론 원하는 비색의 청자를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자를 제조하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 환원 가스량에 따른 잔류산소량의 변화지표를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 환원 가스량에 따른 유약층의 색지표 CIE(L*,a*,b*)를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환원 가스량에 따른 Fe환원도(Fe^{2 +}/Fe^{3 +}이온) 지표를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잔류산소량에 따른 Fe환원도(Fe^{2 +}/Fe^{3 +}이온) 지표를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 색도 CIE(L*,a*,b*)에 따른 Fe환원도(Fe^{2 +}/Fe^{3 +}이온) 지표를 나타낸 도면.

이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자를 제조하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자를 제조하는 흐름도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법은 전기로에서 백자 시편을 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 1차 열처리하는 단계와; 상기 1차 열처리된 백자 시편을 900^oC에서 1시간 유지시킨 후 900^oC에서 상온까지 냉각시키는 단계와; 상기 냉각된 백자 시편에 유약액을 혼합하여 1 내지 2g/cc의 밀도로 백자 시편에 유약액을 코팅하는 단계와; 상기 유약액이 코팅된 백자 시편을 전기로 내에서 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 2차 열처리하는 단계와; 상기 2차 열처리된 백자 시편을 환원 가스인 LPG 가스가 0 내지 3.5ℓ/min와 공기가 7ℓ/min로 공급되는 분위기의 전기로에서 분당 1^oC로 900^oC에서부터 1260^oC까지 상승시키면서 3차 열처리하는 단계와; 상기 3차 열처리된 백자 시편을 1260^oC에서 1시간 유지시킨 후 1260^oC에서 상온까지 냉각시키는 단계; 로 구성된다.

상기 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법을 구성하는 기술적 단계들을 살펴보면 다음과 같다.

첫째로는, 백자 시편을 1차 열처리하는 단계로서, 전기로에서 백자 시편을 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 1차 열처리하는 것이다.

둘째로는, 1차 열처리된 백자 시편을 유지하고 냉각시키는 단계로서, 상기 1차 열처리된 백자 시편을 900^oC에서 1시간 유지시킨 후 900^oC에서 상온까지 냉각시키는 것이다. 여기서, 상기 900^oC에서 상온까지의 냉각시간은 10시간이 가장 바람직하다.

셋째로는, 백자 시편에 유약액을 코팅하는 단계로서, 상기 냉각된 백자 시편에 유약액을 혼합하여 1 내지 2g/cc의 밀도로 백자 시편에 유약액을 코팅하는 것이다. 여기서, 상기 유약액은 Al₂O₃가 10.2 중량부, SiO₂가 56 중량부, Fe₂O₃가 1.41 중량부, MgO가 0.44 중량부, CaO가 13.8 중량부, K₂O가 2.68 중량부, Na₂O가 0.28 중량부, TiO₂가 0.08 중량부, P₂O₅가 0.05 중량부, MnO가 0.05 중량부, BaO가 0.69 중량부를 포함하는 것이다.

넷째로는, 유약액이 코팅된 백자 시편을 2차 열처리하는 단계로서, 상기 유약액이 코팅된 백자 시편을 전기로 내에서 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 2차 열처리하는 것이다.

다섯째로는, 2차 열처리된 백자 시편을 환원 가스와 공기 분위기에서 3차 열처리하는 단계로서, 상기 2차 열처리된 백자 시편을 환원 가스인 LPG 가스가 0 내지 3.5ℓ/min와 공기가 7ℓ/min로 공급되는 분위기의 전기로에서 분당 1^oC로 900^oC에서부터 1260^oC까지 상승시키면서 3차 열처리하는 것이다.

여섯째로는, 3차 열처리된 백자 시편을 유지하고 냉각시키는 단계로서, 상기 3차 열처리된 백자 시편을 1260^oC에서 1시간 유지시킨 후 1260^oC에서 상온까지 냉각시키는 것이다. 여기서, 상기 1260^oC에서 상온까지의 냉각시간은 10시간이 가장 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 환원 가스량에 따른 잔류산소량의 변화지표를 나타낸 도면이다.

최종 열처리 시에 제조된 시편을 잔류산소량 분석기를 이용하여 측정하였으며, 도 2에 도시한 바와 같이, 환원가스가 증가함에 따라 잔류산소량은 감소하였으며 이는 환원조성이 진행되었음을 확인할 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 환원 가스량에 따른 유약층의 색지표 CIE(L*,a*,b*)를 나타낸 도면이다.

환원분위기가 증가하여 Pea green에서 Powder green로 다시 Powder green에서 Sky green으로 변화하는 비색의 변화를 색도분석기를 이용하여 비색의 변화에 따른 색도 값(L*,a*,b*)을 측정하였으며, 도 3에 도시한 바와 같이, 환원가스인 LPG 양에 따라 색도 값을 정량화시켰다. 정량화된 도 3에서 환원분위기에 따라 시편의 색도(a*,b*)층은 3사분면으로 변화하였고, 청자색의 밝기(L*)값이 증가하였다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환원 가스량에 따른 Fe환원도(Fe^{2 +}/Fe^{3 +}이온) 지표를 나타낸 도면이다.

Fe 환원표(Fe²⁺/Fe³⁺이온화 지표)를 이용하여 정량적인 Fe 이온의 조절과 가스량의 제어를 위하여, 제작한 시편을 뫼스바우어 분광기를 이용하여 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 정량적인 이온가 변화를 측정을 하였고, 도 4에 도시한 바와 같이, Fe^{3 +}에서 Fe^{2 +}로 이온가의 변화를 수치를 이용하여 환원 가스량에 따른 Fe 환원표를 만들었다. 도 2에서 제시한 잔류산소량과 뫼스바우어 분석결과 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 이온가의 비를 종합하여 정량적인 환원 가스량이 1.45 L/min과 1.6 L/min 사이에서 Pea green, Powder green, Sky green변화를 도 4에 도시된 지표와 같이 확인할 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잔류산소량에 따른 Fe환원도(Fe^{2 +}/Fe^{3 +}이온) 지표를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시한 바를 통하여 제조자는 잔류산소량과 Fe 이온가를 통하여 원하는 환원가스의 임계범위와 제조 범위를 결정할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 색도 CIE(L*,a*,b*)에 따른 Fe환원도(Fe^{2 +}/Fe^{3 +}이온) 지표를 나타낸 도면이다.

규격화된 색도 Fe 환원표를 이용하여 제조자가 원하는 청자를 제조하기 위하여, 상기 제조된 시편의 색도 데이터를 분석하여 환원 가스분위기에 따른 정량적인 색도데이터를 도 6에 도시하였으며, 이를 통하여 환원가스인 LPG 가스량과 Fe 금속이온의 환원표를 정량적으로 규격화하고 색도와의 관계를 연계하여 제조자가 정량적인 색도에 따른 Fe 환원표를 통하여 환원소성분위기를 조절하여 원하는 색도의 청자를 제조할 수 있는 것이다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이며, 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법에 있어서,
   전기로에서 백자 시편을 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 1차 열처리하는 단계와;
   상기 1차 열처리된 백자 시편을 900^oC에서 1시간 유지시킨 후 900^oC에서 상온까지 냉각시키는 단계와;
   상기 냉각된 백자 시편에 유약액을 혼합하여 1 내지 2g/cc의 밀도로 백자 시편에 유약액을 코팅하는 단계와;
   상기 유약액이 코팅된 백자 시편을 전기로 내에서 상온에서부터 900^oC까지 분당 3^oC로 상승시키면서 2차 열처리하는 단계와;
   상기 2차 열처리된 백자 시편을 환원 가스인 LPG 가스가 0 내지 3.5ℓ/min와 공기가 7ℓ/min로 공급되는 분위기의 전기로에서 분당 1^oC로 900^oC에서부터 1260^oC까지 상승시키면서 3차 열처리하는 단계와;
   상기 3차 열처리된 백자 시편을 1260^oC에서 1시간 유지시킨 후 1260^oC에서 상온까지 냉각시키는 단계; 을 포함함을 특징으로 하는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유약액은 Al₂O₃가 10.2 중량부, SiO₂가 56 중량부, Fe₂O₃가 1.41 중량부, MgO가 0.44 중량부, CaO가 13.8 중량부, K₂O가 2.68 중량부, Na₂O가 0.28 중량부, TiO₂가 0.08 중량부, P₂O₅가 0.05 중량부, MnO가 0.05 중량부, BaO가 0.69 중량부를 포함함을 특징으로 하는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,
   환원분위기가 증가하여 Pea green에서 Powder green로 다시 Powder green에서 Sky green으로 변화하는 비색의 변화를 색도분석기를 이용하여 비색의 변화에 따른 색도값(L*,a*,b*)을 측정을 통해 환원분위기에 따라 시편의 색도(a*,b*)층은 3사분면으로 변화하고, 청자색의 밝기(L*)값이 증가하는 것을 포함함을 특징으로 하는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,
   잔류산소량과 뫼스바우어 분석결과 Fe^{2 +}와 Fe^{3 +}의 이온가의 비를 종합하여 정량적인 환원 가스량이 1.45 L/min과 1.6 L/min 사이에서 Pea green, Powder green, Sky green으로 변화되는 것을 포함함을 특징으로 하는 뫼스바우어 분광법을 이용한 도자기 색도의 소성분위기 조건결정에 따른 청자 제조방법.

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