나. 광석의 제련

가) 제련 설비

　산화물 광석인 적동석이나 탄산염 광물인 동광석과 황화 광물인 방연광은 숯과 섞어, 불을 피워 송풍하면 숯에서 나오는 일산화탄소로 환원되어 손쉽게 금속을 얻을 수 있다. 그러나 황동석은 유황을 배소하여 제거시키거나 또는 2차에 걸쳐 제련하여야 한다.

　최근 경주시 황남동 376호 유적에서 기원후 6세기 중엽의 것으로 추정되는 동제련 도가니가 발굴되었다.＜그림 1＞및＜사진 1＞과 같이 토기의 내경은 12cm, 깊이 4cm로서 조사 결과 그릇 안에 동광석 분말과 숯을 넣어 그릇 안에서 숯불로 동을 제련한 것이 밝혀졌다.0355) 한편 기원후 8세기의 경주시 동천동 7B/L유적에서는 크기가 70㎝×70㎝ 정방형 수혈 안에＜사진 2＞와 같이 내경 13㎝, 노벽 두께 3∼4㎝, 높이 15㎝의 작은 동제련로가 출토되었으며, 노의 안쪽 벽에는 약 0.5㎝ 두께로 동재가 덮여 있었다. 이 노 안에서는 좁쌀만한 구리 알갱이가 흙과 섞여 나왔으며 노 아래쪽에는 풀무 구멍이 있었다.0356)

　청동기시대에도 동제련은 주로 질흙 도가니나 움에서 동광석과 숯을 섞어 풀무질을 하여 동을 제련한 것으로 생각되며, 이런 예는 유럽이나0357) 중국에서도 볼 수 있다.0358) 동의 녹는점이 1,083℃나 되는 고온이어서 작은 도가니나 움에서 제련된 동은 일부만이 동입자로 되므로 채로 쳐서 골라내어 다시 도가니에 넣어 덩어리를 얻었다. 이것은 소규모의 동제련 방법이며, 그 후에는 질흙으로 노를 쌓아 제련하였다.0359)

　우리 나라에서는 19세기 초에 와서야 네모의 담을 쌓고, 가운데가 움푹한 바닥에 재를 깔고 그 위에 얇게 질흙을 발라 풀무질하여 대량으로 동광석을 숯과 섞어 숯불로 녹여 바닥에 괸 동을 수합하였다고 한다.0360)

나) 청동의 용해

　최초의 청동제품은 메소포타미아의 우르(Ur)에서 출토된 도끼로서 기원전 3500∼3200년으로, 주석이 8.1％ 및 11.1%가 들어 있다.0361) 한편 중국은 같은 시기에 甘肅省 東鄕의 馬家窯文化의 靑銅刀(주석 6∼10%)가 최초의 청동기이다.0362)

　우리 나라 최초의 청동기는 기원전 2000년기의 평북 용천군 신암리에서 출토된 청동칼과 청동단추 및 나진 초도의 청동가락지, 청동방울, 장식품 등이다.0363)

　청동은 처음에는 동광석과 주석광석 및 납광석을 숯과 섞거나 교대로 쌓아 송풍하면서 녹이고,0364) 그 후 금속 동·주석 및 납을 저울질하여 도가니에 넣어 청동을 제조하였다. 그러나 광석을 사용하면 조성의 조정이 어렵고, 또한 주석이나 납을 다량으로 넣기가 어렵다. 우리 나라의 청동기 조성을 보면 성분이 조정되었고, 주요 원소의 다량 첨가로 보아 금속을 써서 합금시킨 것이 확실하다.

　동은 녹는점이 고온이어서 용해하기가 어려우며, 주조성도 나쁜 반면, 청동은 주조성이 좋을 뿐만 아니라 주석의 함량이 높을수록 녹는점이 낮아져 용해하기가 쉽다. 즉 동에다 주석을 10% 첨가하면 994℃에서 녹고, 20%이면 875℃로 낮아진다.

　납을 첨가하면 합금의 녹는점이 더욱 낮아지고, 쇳물의 유동성이 좋아져 주조성이 좋아지며, 그 위에 수축공과 같은 주조 결함을 메우고 표면을 매끄럽게 하며 절삭성이 좋다. 무엇보다 값비싼 주석을 대체할 수 있어서 후기로 내려올수록 납의 첨가량이 증가하는 경향이 있다.

다) 청동기의 원료산지 추정

　청동기의 산지를 추정하는 방법으로 1970년대부터 납동위원소비법0365)을 이용한 이래,0366) 그 후 각국에서 이를 활발히 이용하기에 이르렀고, 우리 나라에서는 1980년대에 비롯되었다.0367)

　우리 나라 청동기 및 유리에 대하여 그 비를 측정한 결과는＜표 1＞이며, 이를 납광석과 함께 그림으로 나타낸 것이＜그림 2＞이다.

　＜그림 2＞에서 중국 遼寧省이나 吉林省의 납광석 측정치를 보면 대부분이 0.87 이상인 것으로 보아0368) 이 값을 경계로 그 이상의 값은 중국 북부산일 수 있으나 남한의 납광석이나 청동기에도 경계치를 넘는 것도 있어서 고고학적인 검토가 필요하다. 한편 북한의 자료는 얼마 되지 않으나 대체로 북위 37.5°를 경계로 하여 남한과 북한이 다르며, 북한의 비는 대체로 0.87 이상이고 208Pb/206Pb의 값이 비교적 높다.0369) 예컨대＜표 1＞의 미륵사 유리((22))는 그 값이 경계치를 넘고 있지만 중국 것이 아니라 경기도 富平産으로 추정된다.0370)

　이＜그림 2＞에서 특히 주목할 점은 경북 금릉 출토 비파형동검(＜표 1＞－①；＜그림 2＞－A)과 전남 여천의 비파형동검(＜표 1＞－②；＜그림 2＞－A) 및 비파형동모(＜표 1＞－③；＜그림 2＞－B)이다. 지금까지는 비파형동검은 요령성에서 한반도로 유입된 것으로 보고 있으나, 이들이 남한의 광석 및 청동기와 함께 일직선 위에 놓인 것을 보아 같은 계통의 납을 사용하였으며, 그 값이 경계치보다 훨씬 떨어져, 이들은 남한의 납을 사용하여 남한에서 주조된 것으로 나타난다.0371) 이 비파형동검은 슴베에 홈이 파여 있는 것으로, 한반도의 중서부와 남부에만 출토되는 것도 이를 뒷받침한다고 할 수 있다.0372)

　또한＜그림 2＞에서 경계치를 넘는 김해 양동리의 일괄유물도 남한산의 납이 사용되었다. 고고학적인 견지에서도＜표 1＞의 검병부((19))가 남한산인 것으로 밝혀졌다.0373)

　어느 청동기가 남한의 납을 사용하였다고 하면 여기에 쓰인 동이나 주석도 남한산임을 뜻한다. 동·주석광석에는 납을 동반한다. 따라서 중국의 동이나 주석을 사용하였다고 하면 그 속의 납이 동위원소비에 영향을 끼치게 된다. 따라서 당시 남한에서도 동과 주석을 생산한 것으로 추정할 수 있다.