조소이론

청동주조기법 Bronze Casting

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sculpture
Date
2016-08-06 16:00
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1442
%EC%A1%B0%EC%9A%A9%ED%98%B8%EC%B2%AD%EB%       김  성  회 2000. 6. 4

1. 주조란?

주조란 넓은 의미에서 점토로 모델링한 작품이나 기존의 형태를 기술적인 방법으로 더 단단하거나 영구적인 재료로 복제를 하는 것을 의미한다. 그러나 여기에서는 금속주조, 특히 청동주조에 초점을 맞추어서 설명하고자 한다. 금속주조는 주금, 주조, 또는 주물이라고도 하며, 용주熔鑄라고도 했다. 금속을 가열하여 녹인 다음 원하는 형태의 거푸집(주형鑄型, mold)에 부어 냉각 응고시켜서 작품을 만드는 방법으로서, 복잡하고 정교한 모양과 큰 형태도 제작이 가능하므로 미술작품에서 중요한 비중을 차지하는 기법이다.

조각의 분류는 덩어리에서 깎아내면서 형태를 만드는 마이너스 기법의 조각(carving)과, 하나하나 더해가면서 형태를 이루는 플러스 기법의 소조(modeling)로 대별된다. 이렇게 조각에서 소조가 중요한 위치를 차지하고 있는 이상, 주조의 기법과 재료에 대한 지식이 조각 관련 인들에게 매우 중요하게 요구된다. 즉 일반적인 소조 과정의 최종 마무리는 주조에 의한 기법으로 영구화시킬 수 있기 때문이다. 주조는 그 과정에서 불을 사용하여 재료를 아주 고온에서 녹여 식히는 인간 통제 밖의 신비한 과정을 거치므로 작품의 우연효과와 창작의 겸허함을 일깨우는 독특한 경험의 분야이다. 주물공장에서 중요한 작업을 위한 고사를 지내는 것이나, 서양에서 마녀를 등장시키고 도가니에 개구리 다리나 생쥐 귀를 넣었다는 등의 옛 이야기는 주조에 대한 인간의 정성과 집념, 그리고 도전을 보여주는 것이라 하겠다.

 

2. 주조의 역사

그리스나 이집트의 유적 발굴이나 남미의 아즈텍 문화, 그리고 아프리카 등 전 세계적으로 밝혀지는 고고학적 연구에 의하면, 청동은 선사시대부터 사용이 되었다. 물론 처음에는 미술적인 목적이 아니라 생활 도구를 위한 것이었다. 이는 이집트와 에트루리아 뿐만 아니라 동서양을 막론해서였다. 중국에서는 기원전 3000년에 이미 상당한 수준의 청동 작업을 하였고, 상시대 유적 발굴에서 청동기 주조소가 발굴이 되어 30내지 50 퍼센트의 주석을 합금한 청동기 제작이 번성했음을 보여주고 있다. 기원전 12세기에서 3세기에 걸친 주시대에는 몇 가지 글이 문헌이 있는데 합금의 구체적 성분 비율까지 명시하고 있다.

유럽에서 그리스 대리석 조각도 청동 동상을 모각한 것이 많다. 그리스의 폴리클리투스(Polyclitus), 미론(Myron), 리시푸스(Lysippus)는 청동조각을 주로 하였고, 다른 3대 조각가 프락시텔레스(Praxitles), 피디아스(Phidias), 스코파스(Scopas)는 대리석을 주로 사용하였으나 청동 작업도 하였다. 그러나 그리스 청동이 소수밖에 남아 있지 못한데, 이는 조각을 녹여서 동전을 만들고 무기를 만드는 역사를 거쳤기 때문이다. 우리는 일제시대에 일본이 무기를 만들기 위해 절의 종을 비롯한 쇠붙이를 공출하여 우리 문화재가 많이 사라졌음을 그 하나의 증거로 잘 알 수 있다. 또한 작은 그리스 청동 조각은 개인 소장가들의 손에 들어감으로 인해 결과적으로 겉으로 보기에 그리스 조각은 대리석이 주류이고 청동은 유행하지 못한 것 같은 그릇된 선입관을 갖게 되었다. 그 후 서양에서는 르네상스시기에 잠깐 성행하다가 19세기에 들어서 다시 중흥을 맞게 되고 현재는 가장 활발하게 제작이 되고 있다. 우리 나라에서는 청동기 시대의 동경과 향로에서부터 삼국시대의 불상을 통하여 기술이 많이 발달하였고 일명 에밀레종이라는 봉덕사 신종의 전설에서 보듯이 주조에 대한 정성과 연구가 국가적인 사업이었음을 알 수가 있다. 특히 7세기에 제작된 국보83호 금동미륵반가사유상의 X레이 촬영조사 결과 주조의 일정한 두께나 조직의 치밀함은 대단히 높은 수준이었다.

이렇게 동서양을 통 털어서, 물론 그 동기에 있어서 동양은 제사를 위한 의식용품에, 인도와 이집트는 신의 숭배에, 그리스에서는 신의 형상화를 위하여 주조에 관심을 쏟았지만, 결국은 영원한 것을 남기고 싶어하는 인간의 본능이 주조의 필요성을 낳게 했다.

 

3. 주조기법상 분류:

1) 진토眞土주조(loam mold)

점토와 규석분을 혼합하여 진토로 주형을 만든다. 실제 배합은 생형사 30에 갯모래 70을 가하거나, 한번 사용한 모래 80에 갯모래 20을 쓰고, 그 위에 공기의 유통을 위하여 여물, 쌀겨, 흑연가루를 혼합하기도 한다. 옛부터 조각 및 공예품에 많이 쓰여 왔으며, 900℃ 정도로 소성하여 주물을 붓는다.

2) 물형物型주조

고대의 무기나 연장을 위하여 사암과 같은 돌에 음각으로 파서 그 곳에 금속을 부어 주조한 기법으로 박물관에서 유물을 많이 볼 수 있다.

3) 모래형砂型주조(sand casting)

일반화 된 기법으로 모래(주물사)를 사용한다.

a. 생형生型주조 - 간단히 모래를 다지고 건조시켜 만드는 기법으로 주물을 붓는   주입구鑄入口와 들어가는 주입도鑄入道가 있다. 제작비가 싸므로 일반 간판, 메달 등 단순한 형태에 유용하다. 생형을 위한 모래는 약간의 습기를 부여해서 만들며, 배합은 개천고운모래 80, 고사(한번 사용한 모래) 20, 점토 8, 코크스 2, 당밀(설탕 성분의 유기점결재) 1, 톱밥 5의 비율이 일반적이다.

b. 소형 燒型주조 - 모래나 진토로 만든 형을 700℃ 이상에서 구어 수분을 제거하고 경화하여 주물을 붓는 기법으로 동상 등에 주로 쓴다.

c. 기타 건조형 주조 - 주물사에 경화제를 넣어 표면을 경화 건조시킨다.

4) 정밀주조

a. 실물주조(replica casting) - 가연성 물질을 주형에 묻은 채 태워서 주물을 붓는 기법이다.

b. 납형주조 - 밀납(beeswax), 송진(resin) 등을 섞은 납蠟으로 모형을 만들고 이를 점토로 묻은 후 밀납을 녹여 내고 주물을 붓는  기법으로 불상, 종 제작을 비롯한 아프리카에서도 사용한 기법이다.

africa casting 고대주물법


          c. 로스트 왁스주조 - 납형과 비슷하나 대량 제작이 가능하다.

o. 매몰주조 - 매몰재(investment)를 사용하여 통으로 된 형틀을 만들고 왁스를 녹여 낸 후(lost) 금속을 녹여 붓는 기법으로                      전 과정을 거치며 주조의 원리와 묘미를 습득 할 수 있는 방법이다.

o. 셸주조 - 2차 대전 중 독일의 크로닝이 완성하여 미국에서 급속히 공업화 한 기법으로 주물사에 열경화성 수지를 배합하여 원형 위에 뿌리고 가열 경화 시켜 주조한다. 장점은 대량 생산, 정확, 두께 5밀리미터의 내구성, 표면이 깨끗함 등을 들 수 있다.  주물사는 미세한 규사에 석탄산수지의 고운 가루를 섞고, 점결제는 페놀수지(phenolic resin)로서 열경화성의 특징이 있다.

 

4. 조각용 주조재료

1) 주조금속의 종류

조각에서 많이 사용하는 금속은 한정이 되어 있다. 이는 과학과 산업 분야와도 다르지만 공예분야와도 약간의 차이가 있다. 대체로 조각가들이 선호하는 금속의 요건은; 높은 경도, 구조적으로 강함, 다루기 쉬움, 표면의 광택과 반사효과, 다른 금속과 합금이 용이, 내후성과 내부식성이 좋음, 경제성이 있는 금속을 요구한다. 특히 순금속 보다 합금을 많이 쓰는 데 이유는 합금으로 인하여 강도를 높이고 가공하기에 용이하며 내구성을 얻기 위함이다.

a. 금속

탄소를 함유하는 주철과 스테인레스 스틸 등 특수강이 작품으로 쓰인다.

b. 비철금속

구리합금과 알루미늄합금이 경제성과 미적인 측면에서 주로 사용되고 있다.

c. 기타

공업과 공예용으로는 금, 은 수은, 백금 납, 마그네슘, 니켈, 등의 재료가 쓰이고  있으며 새로운 합금의 종류도 점점 늘어나고 있다.

 

2) 구리합금의 종류

a. 구리 (copper) - 기원전 4500년까지 거슬러 갈 수 있는 아주 오랜 옛날부터 사용한 금속임.  연한 재질이고, 부식에 잘 견디며 다른 금속과 쉽게 융합된다. 순구리는 용융과 응고시 산소를 일시에 흡수하고 방출하므로 주조에는 부적합하다 즉 녹은 액이 잘 흘러 들어가지 않는다. 그러므로 용융점을 낮추기 위해 납을, 강도를 높이고 색상을 위해서 아연과 주석을 섞는데, 합금을 함으로서 합금이 원래의 구리나 주석보다 더 강해지는 효과가 있다.

b. 청동 (bronze) - 조각가들이 많이 선호하여 온 재료로서 구리와 주석(tin)계의 합금이다. 특성은 구조적 견고함, 영구성이 있음, 기후에 강함, 강하고 단단함, 가공이 용이, 표면 질감이 좋음, 부식 색상 내기가 쉬움, 녹이 슬지 않는 내식성, 그리고 주조시 주물액이 잘 흘러 들어가는 특성을 지니고 있다. 청동기시대를 주도한 재료로서 고대로부터 가구, 장식, 무기, 화폐, 불상 등에 사용하였고, 오늘날에도 내식성과 내마모성이 좋으므로 조각과 공예품 뿐 만 아니라 기계의 부속에도 널리 사용된다. 아연이 구리를 황색으로 보이게 한다면 주석은 회백색이나 적황색으로 퇴색시키는 차이점이 있다.

종류에서 기계용, 화폐용, 종(bell)용, 베어링용 등으로 주석의 성분과 용도에 따라 구분 할 수 있으며, 조각용은 일반적으로 구리 80∼90%, 주석 2∼8%, 아연 1∼12%, 납 1∼3%의 합금인 청동을 사용한다. 주석은 용융점이 섭씨 231도로 낮고 전성과 내식성이 좋으며 인체에 무해하나 가격이 납의 12배 정도로 아연보다 비싸다.

c. 실리콘청동 - 실진silzin청동이라고도 하며, 일본 이시가와가 발명한 것으로 여러 가지 특수 청동 중에 하나이다. 규소 1.5∼3.5%, 주석 0.5∼1.5%의 구리합금으로 가격이 싸며, 강인하고 내해수성 및 내식성, 용접성, 그리고 주조성이 우수하며 청동보다 뛰어난 재료이다.

d. 황동 (brass) - 진유眞鍮, 놋쇠, 신쭈(일본어)라는 이름으로도 불리고 있으며, 구리와 아연(zinc)의 합금으로서 황동색을 띠고 있다. 특히 좋은 색상과 저렴한 이유로 장식용 공예품이나 간판과 명패, 그리고 산업용으로 많이 쓰이고 있다. 정확하게 언제발명이 되었는지는 알 수 없으나 유럽에서는 묘비용으로 많이 쓰였다. 색깔이 아름답고 주조가 용이하며 늘어나는 성질이 좋아서 철사나 얇은 박을 만들 수 있다. 황동계에는 아연의 비율에 따라 다양한 종류가 있는데, 주요한 것으로는 색깔이 금색에 가까워 모조금으로 사용하는 톰백(아연 5∼20%)계의 로우 브래스(low brass 아연 20%), 탄피에 쓰는 7:3 황동, 아연 30∼40%인 값이 싼 정밀 주조용 황동이 있다. 마감 색상은 화공약품으로 부식을 하여 색상을 내기보다는 주로 광택을 내어 황동색을 살린다.

최근의 연구에 의하면 우리나라에서 쓰이던 놋쇠는 황동 계열이 아니라, 구리와 주석이 약 8대 2의 비율로 함유된 청동제로 밝혀졌다. (한국과학사. 전상운, 2000, 사이언스 북스. p.179)

 

5. 주조실 도구와 그 관리:

furnace    야외 용광로      protection 보호장구

오늘날의 청동조각은 주로 상업주물공에 의하여 제작되고 있는데, 대형작품은 몰라도 소형과 중형의 크기는 작가가 직접 주조를 하는 것이 생각보다 그렇게 어려운 일이 아니다. 특히 상업주물공장에 의뢰 시 제작비가 만만하지 않으므로 해서 1950년대부터 조각가들이 자신의 시설을 마련하기 시작했다. 더구나 이제는 TIG용접 같은 편리한 방법으로 용접을 쉽게 할 수 있어서 한결 편하게 청동을 제작 할 수 있다.

주물공장(foundry)에서 쓰는 전문적인 기계시설과 대형 장비를 갖추기 위해서 많은 경비와 시설을 설치 할 넓은 공간이 필요하게 된다. 여기서는 중소 규모의 시설과 학교 혹은 개인적인 용도로 사용 할 수 있는 기본 장비만 알아보겠다. 주조 도구 하면 많은 경비와 엄청난 준비가 필요 할 것 같으나 의외로 간단히 기존의 공간에서 기본 시설을 만들어 조각을 즐길 수가 있다. 먼저 금속을 녹이는 용광로(furnace)와 녹일 때 금속을 담는 도가니(crucible)가 필요하다. 용광로의 벽은 내화 벽돌로 쌓을 수도 있고 내화시멘트와 내화벽돌 분말을 섞어서 만들 수도 있다. 도가니는 흙과 흑연(graphite)으로 된 것과 탄화규소(carborundum)로 된 다양한 크기의 것이 상품으로 나와 있다. 매우 고온에서도 잘 견디나 경우에 따라서 1400℃에서 녹기 시작한다. 도가니는 조심스럽게 다루어야 하며 갑자기 냉각시키는 것은 좋지 않으며, 하나의 도가니에는 가능한 한가지 종류의 금속만 사용하여야 합금의 성분이 변화되는 것을 방지 할 수 있다. 녹이는 불을 위해서는 최근에 가스와 액화천연가스를 사용하는 연소기(burner)를 많이 쓴다. 도가니 속의 온도를 측정 할 수 있는 온도계, 뜨거운 쇠를 집을 수 있는 각종 집게(tong), 도가니를 들어내고 옮길 때 쓰는 도가니 집게(crucible tong), 금속액의 찌꺼기를 걷어내는 국자, 열로부터 신체를 보호하기 위한 가죽옷과 보호마스크, 주형을 묻을 수 있는 모래, 금속의 덩어리인 금속괴(ingot)가 기본적으로 필요하다. 그 외 모래주물을 위해서는 주물용 모래, 주형을 위한 철재나 목재 플라스크, 모래를 다듬는 흙칼, 모래를 다지는 나무망치 등이 추가로 필요하다.

 

6. 로스트 왁스법  Lost Wax Bronze Casting

 

로스트 왁스 주조와 관련 도니 기법은 6000년의 역사를 지니고 있으면서도 동시에 가장 현대적인 주조기법의 하나이다. 물론 전기와 일부 현대적 재료가 개발이 되어 과정과 정밀도에서는 발전이 있었지만, 그 원리 자체는 큰 변화가 없이 계속 됨에도 늘 새롭고 지속적인 연구를 요구하는 흥미 있는 기법이다. 이 기법의 가장 큰 장점은 뭐니뭐니해도 원형이 무엇이든 있는 그대로 정밀하게 영구적인 재료로 재현 해 낼 수 있다는 점이다.

1) 작업 공정도

점토원형 ⇒ 석고형틀 ⇒ 석고원형 ⇒ 실리콘 형틀 ⇒ 석고외형 ⇒ 왁스원형 ⇒ 주입도부착 ⇒ 무게측정 ⇒ 매몰 ⇒ 탈납 ⇒ 소성 ⇒ 주조 ⇒ 형틀깨기 ⇒ 마감처리 ⇒ 부식색상내기 ⇒ 완성

plaster 석고원형   scilicon 실리콘 몰드   실리콘몰드 전개도    wax pouring 왁스채우기

 

wax form 왁스형태    gating 주입도 부착    concept 개념도    weigh  왁스 무게측정

burn out 탈납 소성

 

burying molds 주물틀 묻기     crucible 도가니 옮김     pouring 주입

 

cooling down 식히기         breaking mold 거푸집 깨기         cleaning 털어내기

 

finishing 표면마감

 

2) 단계별 설명

점토 원형은 소형의 작품일 경우에는 유토를 사용하는 것도 효과적이며 이후 석고와 왁스의 단계를 거치므로 특히 표면 질감과 세부 묘사는 나중에 가감을 할 수 있음을 고려한다. 점토 원형에서 고무형틀을 바로 제작 할 수도 있으나, 형태의 완벽함과 안전을 위하여 석고원형의 단계를 거친다. 실리콘은 석고형에 바르는 기법과 거푸집을 만들어 매몰 혹은 부어 만드는 방법이 있으며, 같은 형태를 대량 복제 할 수 있는 형틀이지만 복잡하고 정교한 형태의 조각은 실리콘 주형이 왁스 원형을 떠내기에 용이하다.

왁스원형은 소형의 작품일 경우 80℃에서 3-5밀리미터의 두께로 떠내다. 이 두께가 곧 완성된 청동의 두께가 되므로 일정한 두께를 유지를 한다. 왁스 주입구(sprue gate)와 주입도는 쇳물을 붓는 주입구와 흘러 들어가는 길이므로 크기와 숫자, 그리고 방향과 각도에 신경을 써야한다. 동시에 기포 방지를 위한 공기배출구(vent)를 부착한다. 이후 소형의 조각이 여러 개가 있으면 하나의 주입구와 함께 부착하여 왁스트리wax tree를 만들 수도 있다. 완성되면 구리못을 사용하여 내외부 형틀의 공정을 위한 핀을 박는다. 탈납시 불순물이 남아있으면 안되므로 왁스에 유토나 점토 등 불순물이 들어가지 않게 하여야 한다. 주입도 작업(gating)이 끝나면 주물 금속의 양을 측정하기 위하여 왁스의 총 무게를 달아야 한다. 보통 왁스 무게 10배 만큼의 청동을 준비한다. 매몰은 내부형틀(core)과 외부형틀(mold)이 있는데, 내부는 톱밥을 섞어서 가마에서 탈납시 톱밥이 타버림으로서 공기배출을 위한 기포제고 역할을 할 수가 있다. 이는 국보반가사유상 등 옛날에 주조시 공기제거를 위하여 점토에 소여물(짚)을 섞었던 것과 같다. 매몰재는 작품의 외형을 감싸서 표면 질감을 그대로 재현함으로 정밀하게 굳어야 하고, 소성과정에서 고열에 견딜 수 있는 혼합을 만들어야 한다. 그래서 고열에 견디고 소성시 갈라짐을 방지하기 위하여 규사(silica sand, 석영 성분의 모래)와 화산재를 쓰고 이미 소성된 폐주형(luto)이나 내화 벽돌을 분쇄한 그라그(grog)를 섞어서 입자를 성기게 만들므로 수축을 방지하고 공기의 유동을 좋게한다. 이것들의 결합재 역할을 위하여 석고를 일정 비율로 섞는다. 왁스형에 매몰재를 주입시 표면에는 고운 반죽을 발라서 기포가 생기지 않게 유의하고 2차 외부에는 보강재와 더불어 굵은 입자의 매몰재로 완성한다. 반죽시 혼수량은 매몰재 100에 물 35정도를 쓴다.

매몰이 된 주형은 가마 속에서 구워서 왁스를 녹여내고 습기를 완전히 제거하여야 청동에 가스에 의한 기포가 생기지 않는다. 굽는 온도와 시간은 주형의 크기에 따라 다르게 하여야 하는데, 처음에는 120℃에서 서서히 건조를 시킨 후 점진적으로 상승시켜 800℃ 이상에서 몇 시간을 유지하여 내부까지 충분한 온도가 이르게 하여야 한다. 왁스는 200-400℃에서 다 녹아 증발되지만 급격히 온도를 올리면 왁스가 끓어서 표면이 거칠어지고 주형 내부에 잔류하여 주조액의 흐름을 방해 할 수도 있다.

성신여대 가마 사용법

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주입은 공업용에서는 진공 주입이나 원심 주입으로 흐름을 강제 할 수 있으나 작품 주조에서는 자연적인 흐름으로 완성을 시키기 때문에 붓는 동안 멈춤이 있으면 중간에 공기가 유입되어 다 차지 않는 수가 있다. 용광로(crusible)에서 녹이는 온도는 그 금속의 용융점 보다 100℃ 정도 높은 온도롤 올려 주어야 주입시 감해지는 온도를 보충 할 수 있다.

주입이 끝나면 하루 정도 서서히 식힌 다음에 매몰재 형틀을 깨어내고 주입도를 잘라내고 고정 핀 자리를 수정한다. 표면의 질감이 완성되면 부식 색상을 내기 위한 준비 작업으로 샌드블라스팅을 하거나, 묽은 산 용액에 담가서 기름기와 불순물을 완전히 제거한다. 그 후 황산칼리, 질산 철, 질산구리, 암모니아 등의 수용액으로 색상을 내고 왁스처리를 하여 완성한다.

 7. 모래주조 Sand Casting

세운상가 옆 골목으로 들어가면 조그마한 주물 공장들이 많이 있다. 이곳을 한번 견학 할 것을 권하며,

 

1) 작업 공정도

석고나 목제원형 ⇒

 

 

8. 일반 재료 안내

1) 왁스의 종류

왁스는 부드러워서 수정과 작업이 편리하고 정밀재현이 가능하며, 금속을 부을 수 있게 쉽게 불에 녹아서 사라지므로 정밀주조의 중요한 재료이다. 종류에서는 식물성-카르노바 왁스(송진), 동물성-밀납,, 광물성-파라핀, 합성 왁스-할로왁스의 종류가 있다. 주로 두꺼운 덩어리 판으로 나오며, 주입도용으로 얇은 판과 여러 가지 굵기의 둥근 혹은 사각막대 모양으로도 공급이 된다.

a. 밀납(beeswax) - 벌집을 녹이고 정제하여 얻는 자연물로서 녹는점은 약 섭씨62-65도. 색상은 표백한 흰색에서부터 황갈색을 띤다. 자체로는 딱딱하기에 알콜과 아세톤 등에 약간 녹는다. 1kg=14,000원

b. 파라핀 - 양초의 재료이며 중유를 분유시킨 인공물. 연함. 녹는점은 약 섭씨48-62도 1kg=3,500원

c. 마이크로크리스탈린microcrystaline 왁스 - 밀납과 파라핀, 송진 등을 혼합하여 단단하므로 원형 제작에 적합. 1kg=4,500원

d. 카르노바 왁스 - 일명 브라질 왁스라고 하며, 매우 단단하나 수축이 심함. 1kg=27,000원

 

2) 실리콘silicones -실리콘의 주성분인 규소는 이형재, 윤활재, 의료용, 건축매립재, 건조제, 반도체 소자 등 다양한 용도에 쓰이나, 주형재로 쓸 수 있는 것은 탄성이 있는 실리콘 합성 고무이다. 국내에서는 거의 수입하며 다우 코닝사가 큰 생산자이다. 흔히 쓰는 #1300은 약간 단단하고 1kg=40,000원 정도 이며,  #1402는 부드럽다. 형틀 제작 기법은 실리콘 용액 속에 원형을 집어넣는 매몰식, 형틀의 두께만큼의 공간을 만들고 그 곳에 실리콘을 붓는 주입식, 그리고 원형의 표면에 붓으로 실리콘을 칠해서 층을 만드는 바름식의 크게 3가지 형틀 제작 기법이 있다.

참고로 실리콘에서 규소(silicon)와 실리콘(silicone)은 다르다. 규소는 원소기호 Si로 표시되는 암회색 금속이며 1823년에 원소로서 분리되었다. 이 규소는 늘 다른 물질과 결합하여 존재하며 실리카(silica)가 대표적이다. 실리카는 규석이라고 부르며 규소의 산화물인 산화규소 SiO2이다. 규석은 단순 성분으로는 지구 지각의 가장 많은 성분으로 약 60%나 차지한다. 실리카는 결정형에 따라서 석영, 수정, 아게이트, 수정유리 등이 있다. 화학실리콘(silicone)은 유기기를 함유한 규소와 산소의 결합체로서 유기성과 무기성을 겸비한 독특한 화학재료로 윤활유, 접착제, 고무, 이형제, 페인트 등 광범위하게 사용된다.

 

3) 유토 oil clay 제작법 - 유토는 공기에 건조되지 않고 상온에서 늘 부드러우면서도 일정한 굳기를 유지하는 인공점토를 일컬으며,주로 부드러움을 유지하는 왁스, 굳기를 견지하는 탈크나 점토분말, 건조를 방지하는 식용유와 같은 식물성 기름이나 석유류, 그리고 시각적인 효과를 위한 안료로 구성되어 있다. 특히 자동차 모형 제작용인 공업용 유토는 단단하며 수축이 없으나 일정한 온도를 유지하는 시설이 필요하다. 현재 상품화되어 나오는 유토는 쓰기에 최적의 상태를 유지하고 있으나 대량이 필요 할 때 가격이 만만하지가 않다.  유토의 다양한 제작법 중에서 한가지를 소개하면:

< 재료 : 3㎏의 마이크로크리스탈린 왁스, 1쿼터의 엔진오일, 10㎏의 탈크, 유성색소

< 제조 : 왁스를 끓기 직전의 온도까지 서서히 녹인다 - 엔진오일을 섞는다 - 필요시 색소 첨가 - 서서히 탈크를 넣으며 젓는다 - 수평의 깨끗한 젖은 시멘트 바닥에 붓는다 - 식은 후 잘라서 쓴다.

 

4) 점토 - 점토는 몇 가지 다른 경로에 의해 자연적으로 형성되며, 철분과 불순광물의 첨가에 따라 색상이 결정된다. 최근에는 자연 채취보다는 인공으로 분쇄 가공을 하여 점성과 연성 및 색상을 조절하여 상품화되어 나오고 있다. 가능한 모래가 없는 점토를 모형 제작용으로 쓰며, 주형용 점토는 일부러 모래와 내화벽돌 가루를 섞어서 고열에서 수축과 갈라짐이 적게 한다.

순수한 점토는 알루미나 1, 규소2, 물 2 (AL2O3·2SiO2·2H2O)로 구성되어 있다. 지각의 구성 성분 중 50% 이상이 규소이며, 15%는 산화알루미늄이다. 이 점토는 크게 두 그룹으로 나누어지는데,

a. 화성암계 점토는 고령토가 대표적이며, 바위가 풍화하여 남은 성분인 장석이 많이 포함되어 있고 불순물이 비교적 적다(Al2Si2O5(OH)4.

b. 퇴적암계 점토는 진흙과 같이 유기물이 포함되어 있으며, 바람과 물에 의해서 퇴적된 규산 알루미늄이 포함되어 있다. 이는 점성이 좋으므로 도자기용 점토에 10-20%배합하여 찰기를 높인다.

도자기용 점토는 규소와 산화알루미늄이 많이 함유되어 높은 온도에서 성형이 된다. 토기용 점토는 흔하게 채취됨으로서 옛날부터 조각가들이 많이 쓴 기본적인 흙이었고 산화철이 포함되어 황색과 적색을 띤다. 테라코타(terra cotta)는 낮은 등급의 입자 굵은 점토로서 대형 조각용으로 많이 쓰인다. 낮은 온도에서 소성이 되고 자연점토에 산화철이나 장석 등 다른 성분을 섞어서 점성과 온도를 조절한 배합 점토가 현대에는 더 많다.

 

5) 석고(gypsum) - 수산화 칼슘의 황산염CaSo4·2H2. 석고는 원래 모스 경도 2의 광물이다. 이는 탄산칼슘이 주성분으로 석회암이 황산의 영향으로 변한 것이며, 또 다른 형성은 해수의 증발에 의한 광산의 생성도 된 것으로 믿는다. 같은 계통의 광물로는 흰색의 고운 입자를 지니고 부드러워서 소형 조각이 가능한 설화석고(alabaster), 섬광석(spar), 그리고 셀레나이트(selenite)가 있다.

그러나 우리가 흔히 말하는 석고는 소燒석고(Plaster of Paris)를 의미한다. 석고를 약 190℃에서 가열하여 75% 정도의 수분을 제거 한 소석고가 만들어진다. 여기에 물(최소 18%)을 혼합하면 다시 입자의 결정이 결합하여 단단한 수산화 칼슘의 황산염 상태로 돌아가서 경화된다.

석고의 사용 그리스 시대에도 그 역사적 자취를 찾아 볼 수 있다.  그리스인 플리니는 그의 책 '자연사'에서 기원전 4세기 그리스 조각가 리스트라토스는 석고 사용에 대한 내용의 글을 썼다. 그 보다가 이집트에서는 기원전 1370년경에 제작한 인체석고 캐스팅이 발굴되었고, 기원전 2400년경에 죽은 제4왕조의 테티왕의 것으로 여겨지는 데스마스크도 발견이 되었다. 그러나 석고의 사용은 로마의 멸망과 함께 쇠퇴하여 15세기 중엽까지는 문헌에서도 언급이 없다.

석고의 사용에 관한 몇 가지 힌트가 있다. 먼저 경화 촉진을 위하여 1. 더운물을 사용한다. 2. 물을 적게 사용한다. 3. 사용한 석고를 갈아서 만든 분말을 소량 섞는다. 4. 물1리터에 소금, 명반, 혹은 황산칼륨(유화가리) 1티스푼을 혼합한다. 5. 10%의 석회를 혼합한다. 반대로 경화 지연을 위해서는 1, 찬물을 쓴다. 2. 10%의 붕사를 섞는다. 3. 설탕, 알콜, 식초, 혹은 아교를 혼합함으로써 석고의 굳는 시간을 조절 할 수가 있다. 4. 몇 방울의 레몬 주스도 훌륭한 경화 지연 효과가 있다.

상품화되어 나오는 석고에는 몇 가지가 있다. 도자기용 석고, 주물용 석고, 치과용 석고 건축용 염석고 등으로 나오나 때로는 석고의 성질을 변화시킬 필요성을 느낄 때가 있다. 특히 경도를 강하게 하기 위한 방법으로는 1. 물을 적게 써서 된 반죽을 한다. 2. 석회를 물에 녹인 석회수를 물에 섞는다. 3. 5%의 백시멘트를 혼합한다. 4. 아라비아 고무를 섞는다. 5. 털, 실, 마닐라 삼, 마포(burlap) 등의 섬유를 석고에 같이 섞는다. 그리고 이미 완성한 석고의 표면 강화를 위해서는 1. 2% 붕사 용액에 담가서 끓인다. 2. 탄산소다 용액에 담근다. 3. 석회수를 바른다. 4. 명반을 바른다. 5. 양초, 왁스, 그리고 린시드 오일을 적용시킨다. 그러나 이러한 방법은 표면의 질감과 색감을 변화시킬 수 있으므로 먼저 일부분을 시험하여 본 후에 사용하여야 한다.

 

6) 매몰첨가제

매몰재 배합시 주조용 석고에 갈라짐을 방지하기 위하여 첨가물을 함께 섞기도 한다.

a. 샤모트(shamotte) - 고령토 계열의 내화 점토를 고온에서 구운 다음에 분쇄 한 것으로 소분이라고도 함. 입자가 굵은 것은 샤모트 모래라고 한다.

b. 루토(luto) - 한번 사용한(구운) 석고 주형을 곱게 빻은 가루를 말하며, 이는 주형에 일정한 점결성을 주면서도 주조후 주형의 강도를 약화시켜 내부형틀 제거를 용이하게 한다.

c. 펄라이트(perlite) - 유리성분을 지닌 구멍이 많은 다공질의 화산쇄석으로 열에 잘 견디면 가벼우므로 주형의 무게를 줄이고 공기의 유동을 도우며 갈라짐을 방지하는 효과가 있다. 다른 용도로는 땅속의 공기 유통을 위해 원예용으로 많이 쓴다.

 

7) 분리제(이형제) - 비눗물(석고와 석고, 왁스와 석고기포방지), 왁스(석고와 실리콘, 합성수지), 실리콘스프레이(석고, 금속과 왁스), 셀락(석고와 수지, 왁스), 바셀린(인체와 석고,젤 라틴), 규산소다(석고, 점토와 석고), 윤활유 및 흙물(석고)

 

8) 인체를 뜰 수 있는 주형재료 - 석고가 일반적으로 편리한 재료이나 특수한 목적에 맞는 다양한 재료들이 있다. 그 중에서 몇 가지 재료를 언급하여 보겠다.

a. 물라지(moulage; agar) - 1차 대전 중 독일의 알폰스 폴러 박사가 처음으로 주형 재료로 개발한 사람 중 하나 이다. 물라지는 상품명화 하여 나온 것이며 원재료는 바다 해초에서 변화를 거친 식물성 젤라틴이다. 이는 부드럽고 무해함으로 얼굴과 인체의 몰딩을 만들 수 있다.

b. 알긴산염(alginic acid) - Alginate, Jeltrate 등으로 상품화되어 치과재료상에서 구입 할 수 있다. 이 재료는 해초가 석화 과정을 거쳐 조성된 물질을 사용한 천연 재료이므로 인체에 무해하고 부드러워서 즉석 인체 형틀 제작에 효과적이다. 특히 경화 시간이 1분 내외로 급속히 굳으므로 어린아이들 신체를 뜰 수도 있고 부드러우므로 나누는 면이 없이 하나로 된 주형도 형태에 따라 가능하다. 손을 뜨기 위해서는 종이나 스티로폴 컵에 물을 붓고 보통 빠르게 굳기 용 알긴산 분말을 잘 섞은 후 손을 집어넣고 1분 후 서서히 빼낸다. 재료가 부드러우므로 형틀을 깨트리지 않고도 손이 빠진다. 손이 나온 공간에 석고액을 부어 넣고 굳은 후 형틀을 가르면 완성이 된다.

 

9. 표면 처리 및 부식 착색 (Patination)

 

1) 표면 처리

△ 용구 :

그라인더, 핸드밀러, 아르곤 용접기, 샌딩기, 밀러용 텅스텐 팁, 줄(각종), 쇠톱, 연마제 각종, 탭(tap; 답뿌)과 다이스(die), 망치, 금속다듬정, 연마왁스, 부드러운 쇠솔(와이어 브러쉬)

△ 표면 다듬기 :

a. 주입이 끝난 후 하룻밤을 식히고 난 작품의 매몰재를 깨트리고 작품을 꺼낸다.

b. 주입도, 컵, 공기줄 등 필요 없는 부분을 잘라 낸다. 이때 그라인더와 쇠톱, 철근 절단기    등을 쓸 수 있으나 바이스에 단단히 고정을 시키고 작업하여야 불의의 실수를 피 할 수    있다. 특히 바이스에 물릴 때는 작품의 표면이 상하지 않도록 나무나 고무 등의 연한 완    충재를 작품과 바이스 사이에 끼운다.

c. 핸드밀러나 에어툴, 줄, 금속 다듬 정으로 비늘(flashing)과 티를 제거한다.

d. 못 구멍을 용접이나 나사로 메꾼다.

e. 필요한 조립이나 수정을 한다.

f. 사포로 다듬는다.

g. 필요하면 샌딩기로 최종 표면정리를 하여 부식착색 단계로 들어간다.

 

△ 표면 마감의 종류 :

표면 처리는 천연 녹 (즉, 자연 그대로 두기), 광택 처리, 부식착색이 있다.

천연 녹은 청동의 주재료인 구리의 녹인 청록색을 기대 할 수 있으나 시간이 많이 소요된다. 그리고 원하는 색상으로 조절을 할 수 없는 단점이 있다.

광택 처리의 과정은 a. 작품의 표면을 그라인더와 줄로 면을 정리하기, b. 사포(sand paper, 빼빠)처리를 손이나 에어툴(pneumatic tool)로 거친 단계에서 고운 단계로(#80, #120, #180, #220, #400, #600),  c. 광택 (버핑, buffing, 빠우), d. 왁스처리 혹은 코팅완성의 작업을 거친다.   왁스는 자동차용 왁스를 써도 좋으나 마른 후 구석에 찌꺼기가 남는지를 시험해 보고 써야 한다. 코팅제를 쓸 때 라카를 쓰면 금속성이 조금 사라지고 보호수명이 짧으므로 부득이한 경우에 한해서 써야한다. 특히 야외에는 적합하지 않다. 산업용으로는 수지계통의 코팅제를 발라서 적외선 처리로 건조시키는 상당히 효과가 있는 방법을 전화번호부에서 찾을 수 있다.

 

2) 부식착색 (patination)

 

△ 개념

청동에 부식 착색을 하는 이유는 크게 두 가지이다. 첫째는 미적인 효과를 위한 특정한 색상을 얻기 위함이며, 둘째는 인공적인 표면 부식을 시킴으로써 더 이상의 부식을 방지하기 위함이다. 청동은 표면의 부식(1차 부식)에 의한 녹이 더 이상 내면으로 금속이 썩어 들어가는 것을 막아서 반 영구적으로 보존이 되는 재료의 특성이 있기에 고대로부터 애용 되었다.

부식 착색이란 청동의 표면에 화공약품으로 얇은 녹의 막을 형성할 때, 특정한 색상을 동시에 만드는 것을 말한다. 이는 물감으로 바르는 것 보다가 색상이 중후하고 우아하며 영구적이다.

만약 청동을 그냥 두면 이론상으로는 구리의 녹인 청색으로 변해야하나, 사실은 손의 기름기에 의한 얼룩과, 도시의 공해에 의한 탁한 색상으로 변해 버린다. 즉, 서울에서는 공기 속의 아황산에 의해 검은 색으로 변질되고, 바닷가에서는 소금에 의해 녹색으로 변 할 수 있다.

가장 오래된 기법은 청동을 땅 속에 묻는 것이다. 따라서 골동품 사기꾼들은 한 때 빠른 효과를 위해서 퇴비 속에 묻기도 했었다.

 

△ 도구 및 재료

토치, 고무장갑, 입마개, 붓, 스프레이기 2개 이상, 저울, 약품, 플라스틱 양동이, 수세미 종류(인조 및 쇠),

 

△기법의 종류

· 가열기법 - 단순 가열, 붓으로 바르는 기법, 분사기법, 담금기법, 톱밥기법, 기름기법,

· 상온기법 - 붓으로 바르는 기법, 분사기법, 증기기법, 담금기법, 톱밥기법, 기름기법,

 

△ 처리

인공착색시 똑 같은 색상을 내기는 힘들다. 물 속의 불순물, 작업 온도, 용액의 농도, 합금의 비율, 작업시간의 길이, 용구들의 청결 상태 등 등의 요인이 모두 색상의 결정에 직접적 역할을 미친다.

a. 전처리 - 샌딩기로 표면의 불순물을 제거한다. 혹은 묽은 초산 용액에 담근다. 담근 후는 신속히 맑은 물로 충분히 행군다.

b. 본 처리는 위의 기법의 종류를 응용하되 너무 서두르거나 지나치게 두꺼운 처리를 피한다.

 

△ 색상의 주 약품

a. 갈색계통 --- 황산칼륨 (유화가리)

b. 청녹계통 --- 암모니아, 질산동

c. 적색계통 --- 질산철

d. 흑색계통 --- 황산칼륨 (유화가리)

 

실물주조를 위한 재료 무게 비율


1㎏의 wax = 10㎏의 청동,  9㎏의 쇠,   30㎏의 알루미늄

1㎏의 소나무 = 17㎏의 청동

1㎏의 참나무 = 11㎏의 청동

1㎏의 벗나무 = 13㎏의 청동




* 주요금속 성질


종류 원소기호 용융점(섭씨 도) 비등점(섭씨 도)
알루미늄 Al 660 2060
구 리 Cu 1083 2310
Fe 1530 2450
Pb 327 1540
주석 Sn 233 2270
아연 Zn 419.6 906
* 청동의 주조온도(단면 10- 30밀리미터 기준, 섭씨 도)
주석청동 : 1200
인청동 : 1080
실리콘청동 : 1160

문서출처 : http://sculpture.pe.kr/informbron.html
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