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임자도전장포새우젓 1.jpg
 
 
우리 민족의 신기술 '유기'와 그 '활용
15-07-07 17:21
유기(鍮器)란 구리에 주석을 합금한 청동, 아연을 합금한 황동의 일종으로 놋그릇이라고도 한다. 유기는 재료의 성분과 비율에 따라 차이가 있으나, 넓은 의미로는 구리를 기본으로 하는 비철금속계의 합금으로 그 시원은 청동기시대로 거슬러 올라간다. 삼국시대에는 백제금동대향로에서 상당한 수준의 청동합금기술을 엿볼 수 있으며, 8세기경 신라에는 유기제작을 전담하는 관서인 철유전(鐵鍮典)의 설치로 합금기술이 획기적으로 발전해, 중국에서 ‘신라동’이라 일컬을 정도로 널리 알려졌다. 이러한 청동합금기술은 일본 쇼소인(正倉院)에 소장된 신라의 유기 제품인 주발, 완, 숟가락 등에서도 확인할 수 있다. 고려와 조선시대에는 그 합금기술이 더욱 발전되어 화폐, 금속 활자, 각종 악기뿐 아니라 생활 용기가 제작되는 등 세계적으로도 독특한 비철합금기술을 이용한 유기가 완성되었다.

유기 제작기법에는 주조법과 단조법이 있다. 주조는 구리에 아연, 주석 합금의 쇳물을 해감모래 거푸집에 부어 촛대·향로·화로 등을 만드는 기법이다. 유기를 주조하여 만드는 곳을 ‘퉁점’, 여기서 생산되는 주물을 ‘붓배기’라 하였다. 단조는 구리에 주석 합금으로 바둑(괴)을 만든 다음 이 바둑을 불에 달구면서 망치나 메로 쳐서 모양을 잡아가며 징·꽹과리·대야·식기·수저 등을 만드는 기법이다. 단조로 만든 것은 인체에 해롭지 않아 식기류로 많이 애용되었으며, 소리가 좋아 타악기로도 널리 사용되었다. 유기를 단조하여 만드는 곳을 ‘놋점’, 여기서 만든 단조품을 ‘방짜’라 하였다. 특히 방짜란 용어에는 우리 고유의 과학기술이 숨어 있다. 대개 두드려 만드는 것을 방짜라고 알고 있지만, 과학적으로는 구리 78%에 주석 22%를 정확히 합금하여 만든 것이 바로 방짜인 것이다. 즉, 방짜는 가장 질 좋은 합금을 일컫는 합금기술 용어이며, 잡금속을 섞어 질이 떨어지는 합금은 퉁짜(쇠)라 일컬었다. 이는 우리말의 진짜, 가짜와 통하는 용어다. 방짜 유기를 통해 우리는 선조들이 개발한 독특한 합금기술과 과학기술을 엿볼 수 있다.

유기에 사용되는 주석의 함량은 22%인데, 현대 재료공학에서는 주석의 함량이 20%가 넘으면 재료가 매우 취약해져 사용이 불가능한 합금비율로 알려져 있다. 그러한 이유로 주석을 10% 이상 섞지 말라고 권장하고 있다. 깨지기 쉬운 주석의 성질 때문에 이를 넘으면 용기로서의 기능을 하지 못하기 때문이다. 그러나 우리의 방짜유기는 합금비율이 정확하지 않으면 잘 만들어지지 않으며, 22%의 주석 함량에도 잘 깨지지 않는 특성을 갖고 있다. 실제 유기의 산업화를 위해 현대 재료공학 이론에 따라 유기를 만들어보았으나 놋쇠가 너무 찐득하여 성공하지 못했던 사례가 있다. 또한 2003년도에 유기장의 도움으로 구리에 각기 주석 10%와 18% 이상을 합금하여 유기 제작을 실험한 적이 있다. 이때 주석의 함량이 10%의 경우 두드릴 때 쉽게 깨졌으나, 주석의 함량이 18% 이상의 경우 두드려도 깨지지 않고 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.





원래 구리에 대한 주석의 함량이 높아지면 경도가 커져 두드릴 수가 없으나, 주석의 함량이 18%에서 25%까지는 600℃ 안팎에서 단조, 즉 두드리는 것이 가능한 구역이 있는데 우리의 선조들은 경험적으로 이를 알아냈던 것이다. 다시 말해 금속이 가지고 있는 성질을 잘 파악하여 적재적소에 적용한 것으로, 두드림과 열처리에 따라 구리와 주석 두 조직이 하나가 되어 ‘유기(놋쇠)’라는 새로운 금속이 탄생한 것이다. 만일 처음부터 마지막 제품의 완성에 이르기까지 계속 두드려 만든다면 모두 깨지고 말 것이다. 이것은 바로 가공으로 재료 자체가 너무 단단해져 깨지는 가공경화현상 때문이다. 따라서 어느 정도 가공을 한 뒤 반드시 열 풀림을 해서 재료를 연하게 만든 다음 다시 가공을 해야 하는 것이다. 금속은 열을 가하면 열 풀림 현상으로 연해지는 성질과 두드리면 두드릴수록 단단해지는 가공 경화성을 가지고 있다. 이와 같이 지속적인 열처리로 주석의 취약한 성질을 극복한 후, 단조로 놋쇠를 열간 가공하여 잘 깨지지 않고 견고한 실용성 있는 용기로 거듭날 수 있었던 것이다.

방짜유기의 경우 각 단계별로 기계적 성질을 보면 가공을 거듭할수록 강도와 경도가 높아지는 것을 알 수 있다. 이것은 전자주사현미경 조직 사진에서 확인된다. 내부에 존재하는 α상(연한 조직)이 주석의 확산에 의해 β상(강한 조직)으로 변태되어 가공을 거듭할수록 β상의 석출량이 점점 많아져 최종 제품에서는 오히려 β상이 더 많이 존재하게 된다. 이러한 금속 조직학적인 변화를 선조들이 이미 터득하였기에 유기라는 우수한 제품을 만들 수 있게 된 것이다. 방짜는 현대과학으로도 이해할 수 없는 합금기술로, 이것은 세계적인 신기술인 것이다. 현대 과학자들이 세계적인 특허감으로 일컫는 유기에는 뛰어난 장점과 더불어 단점도 갖고 있다.

장점으로는 첫째, 유기는 황금색을 띠기 때문에 미학적으로 완전한 그릇이라는 점이다. 둘째, 살균 기능이 있다는 점이다. 유기는 2003년도에 경원대 박종현 교수의 분석으로 식중독을 일으키는 대장균의 하나인 O-157균을 죽이는 살균 효과가 있음이 밝혀졌으며, 2008년도엔 경기도 보건환경연구원 허정원 박사의 연구로 장염 비브리오, 비브리오 패혈증과 콜레라 등 병원성 비브리오균과 유해 미생물에 대한 살균 효과가 뛰어남을 입증하였다. 셋째, 농약이나 인체에 해로운 가스 등 독성 물질에 반응하고, 보온·보냉 효과가 좋아 음식의 맛을 살려주는 기능을 지니고 있다는 점을 들 수 있다. 이러한 장점과 달리 단점으로는 첫째, 자주 닦아야 하는 등 관리가 까다롭다는 점이다. 예전에는 유기의 녹을 닦아내기 위해 짚이나 천에 곱게 빻은 기와 가루를 묻혀 힘들게 닦아야 했던 기억이 떠오르는 독자도 있을 것이다. 둘째, 비철금속이기 때문에 열에 약하다. 때문에 불에 직접 사용하는 것을 피해야 한다. 이러한 단점 때문에 근래에는 스테인리스 제품으로 대체되는 이유가 되기도 하였다.

그러나 요즈음 새롭게 대두되고 있는 유기의 장점을 현대과학과 잘 접목시키면 여러 분야에서 새로운 활용 방안이 대두될 것으로 생각된다. 먼저, 중금속과 농약 등에 반응하는 점에 착안하여 검출기, 감지기, 정수기 등 실생활 용기를 개발할 수 있을 것이다. 둘째, 여름이면 창궐하는 장염 비브리오, 비브리오 패혈증을 억제하거나 사멸시키는 어족관이나 육류·야채 냉장고 등 고기능성 살균 냉장고를 개발할 수 있을 것이다. 셋째, 보온·보냉 기능과 쓸수록 은은한 황금 색상을 활용하여 명품 식기와 타악기를 만들면 세계적인 브랜드화가 가능할 것이다. 또한 유기에는 인간에게 꼭 필요한 미네랄 성분인 무기질의 구리, 아연과 나트륨, 칼륨, 마그네슘 등이 미량 검출되고 있다. 이런 점에 착안하여 규명된 유기의 메커니즘에 현대 첨단 과학기술을 접목하여 기능성 음료 용기와 저장고 등을 개발한다면 현대사회의 참살이(웰빙), 로하스(LOHAS) 열풍과 함께 국민 건강에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

      출처 : 한국문화재재단   글˚윤용현 (국립중앙과학관 교육문화과장)

   

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