A Scientific Study of Roof Tiles in Joseon Dynasty from Dongdaemoon Stadium

동대문운동장유적 출토 조선시대 기와의 특성 연구

Roofing tile research conducted in Korea so far is mostly related to studies on roofing tile patterns excavation report on the roof tile klin site in the aspects of archeology architecture and history of art. There have been continuous studies on kiln ground and manufacture techniques of roofing tiles. However it is difficult to find roofing tiles research based on scientific experiments. The research on this paper performs physical and chemical experimental study to understand order, manufacturing techniques and other characteristics of Chosun Dynasty roofing tiles excavated in Dongdaemun stadium. As for physical experimental study water absorption, specific gravity, whole-rock Magnetic susceptibility rate and Differential Thermal Analysis are conducted. As for chemical experimental study, neutron activation analysis(NAA), microstructure observation, X-ray diffractometry(XRD) analysis are conducted. Result of neutron activation analysis and statistical analysis on piece of roof tile 22 samples clearly show that the roofing tile samples are from different time line and places. It also shows different composition when compare average value of rare earth resources per findspots. It means roofing tiles were manufactured from clay mineral from several places. Close inspection using XRD and polarization microscope reveals that main components of roofing tiles are quartz and felspar. Mica and Illite are found partially. XRD analysis shows mullite mineral composition which occurs when roofing tile is calcined around $1000^{\circ}C$. Differential thermal analysis shows gradual exothermic peak near $900^{\circ}C$. Based on these results, it is assumed that roofing tile is made at $900{\sim}1000^{\circ}C$. result of XRD analysis shows mullite were made near $1000^{\circ}C$. in Differential Thermal Analysis shows gradual exothermic peak near $900^{\circ}C$. this results shows that roof tiles were made near 900~1000 near $1000^{\circ}C$ mean value of whole-rock Magnetic susceptibility rate. When performed comparative analysis using whole-rock Magnetic susceptibility rate average value, findspots provided no certain classification to arrange. Nonetheless low whole-rock Magnetic susceptibility rate 0.2~0.78(${\times}103$ SI unit) is found when roofing tile patterns are Pasangmun, Taesangmun, Eosangmun, Kyukjamun, Heongsunmun. Overall absorptivity is 14~21%. It is similar to 14~18% of roofing tile from Chosun Dynasty. There is only 1.4~2.5g/cm3 of roof tile sample specific gravity. The analysis finds no difference in specific gravity by findspots.

본 연구는 동대문운동장에서 출토된 조선시대 기와의 선후관계, 유물제작기법 및 기술적 속성을 파악하기 위하여 기와의 물리적 화학적 특성 연구를 실시하였다. 기와의 물리적 특성 연구를 위해 흡수율, 비중, 전암대자율, 시차열분석을 실시하였으며, 화학적 특성 연구를 위해 중성자 방사화분석(NAA), 미세조직관찰, X-선 회절분석(XRD) 등을 실시하였다. 기와편 22점의 중성자방사화분석 및 통계분석결과 각각 기와시료는 다른 시대에 서로 다른 제작지에서 생산된 것으로 뚜렷하게 구분되었다. 또한 희토류원소의 출토지별 평균값을 비교해 보아도 각각 서로 다른 조성의 차이를 보이는데 이는 산지가 다른 점토광물을 이용하여 제작하였다는 것을 의미한다. XRD 및 편광현미경 관찰결과 기와의 주요 성분은 석영과 장석이었으며 부분적으로 운모와 일라이트(Illite)가 나타났다. XRD 분석결과 $1000^{\circ}C$의 부근에서 소성되었을 때 나타나는 뮬라이트(mullite)광물 조성이 나타났으며, 시차열분석에서는 $900^{\circ}C$ 부근에서 완만한 발열피크가 나타났다. 이를 토대로 기와의 소성온도를 추정한 결과, 기와는 $900{\sim}1000^{\circ}C$에서 소성이 이루어진 것으로 보인다. 전암대자율 평균값으로 비교분석하였을 때 출토지별 분류는 나타나지 않았지만 문양이 파상문, 태상문, 어골문, 격자문, 횡선문인 경우 0.2~0.78(${\times}103$ SI unit)의 낮은 전암 대자율이 나타나는 특징이 있다. 전체 흡수율은 대체적으로 14%~21% 범위를 보였으며 이는 조선시대 전통기와에서 나타나는 흡수율 14~18%와 유사한 범위를 보이고 있다. 기와시료의 비중은 대체적으로 1.4~2.5g/cm3의 범위를 보여 출토지에 따른 비중 차이가 나타나지 않았다.