[논문 리뷰] Data-driven research on chemical features of Jingdezhen and Longquan celadon by energy dispersive X-ray fluorescence

Ziyang He, Maolin Zhang외 1명|arXiv (Cornell University)|2015. 11. 23.

Cultural Heritage Materials Analysis참고 문헌 7인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 북송, 남송, Yuan, 명 대에 걸쳐 장취안과 진덕진 화로에서 유물과 유약의 화학 조성을 분석하기 위해 에너지 분산형 X선 형광 분석(EDXRF)을 사용한다. 랜덤 포레스트 기계 학습을 적용하여 두 화로를 구분하는 데 핵심적인 원소를 규명하였으며, 진덕진 화로가 현지 원료를 사용하고 소성 기술을 조정함으로써 장취안 청자를 모방했음을 밝혀내었고, 유약 화학 조성은 기술적 유산의 정도에 따라 세 가지 명확한 유형으로 나뉘었다.

ABSTRACT

The energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) is used to determine the chemical composition of celadon body and glaze in Longquan kiln (at Dayao County) and Jingdezhen kiln. Forty typical shards in four cultural eras were selected to investigate the raw materials and firing technology. Random forests, a relatively new statistical technique, has been adopted to identify chemical elements that are strongest explanatory variables to classify samples into defferent cultural eras and kilns. The results indicated that the contents of Na2O, Fe2O3, TiO2, SiO2 and CaO vary in celadon bodies from Longquan and Jingdezhen, which implies that local clay was used to manufacture celadon bodies in Jingdezhen kiln. By comparing the chemical composition in glaze, we find that the chemical elements and firing technology of Jingdezhen kiln are very similar to those in Longquan kiln, especially for Ming dynasty. This study reveals the inheritance between Jingdezhen kiln and Longquan kiln, and explains the differences between those two kilns.

연구 동기 및 목표

• 북송, 남송, 원, 명 대에 걸쳐 장취안과 진덕진 화로의 청자 유물과 유약 간의 화학적 차이를 조사한다.
• 진덕진 청자 모조품이 현지 원료를 사용했는지 또는 수입된 장취안 공식을 그대로 복제했는지 규명한다.
• 소성 온도와 유약 조성의 역할이 장취안 청자 특유의 옥 같은 질감을 구현하는 데 어떤 영향을 미쳤는지 평가한다.
• 기계 학습을 통해 유물의 화로 및 문화 시대 분류에 가장 유의미한 화학적 원소를 식별한다.
• 데이터 기반 분석을 통해 장취안과 진덕진 청자 제조 기술의 유산과 분리 양상을 명확히 한다.

제안 방법

• 40개의 장취안과 진덕진 화로 유물에서의 주성분 및 미량 원소를 비파괴적으로 측정하기 위해 EDXRF 마이크로프로브 분석을 사용하였다.
• 표본을 화로 및 문화 시대로 분류하는 데 있어 원소 중요도를 순위 매기기 위해 랜덤 포레스트 기계 학습을 적용하여 고차원 데이터에서 효율적인 특성 선택을 가능하게 하였다.
• 성분이 알려진 SICCAS 기준 시료를 사용한 캘리브레이션 곡선을 통해 정량 분석을 수행하였다.
• 특히 멜리트와 크리스탈로사이트의 존재를 바탕으로 화학 조성과 상 분석을 통해 소성 온도를 추정하였다.
• 다변량 통계 시각화(예: 주성분 분석(PCA) 플롯)을 사용하여 장취안과 진덕진 유물 간의 원소 영역을 비교하였다.
• 알칼리 및 알칼리 earth 산화물 농도의 군집을 기반으로 유약 유형을 식별하였으며, 이는 명확한 기술적 전통을 반영하고 있었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 장취안과 진덕진 화로의 청자 유물과 유약이 각기 다른 시대에 걸쳐 가장 뚜렷하게 구분되는 화학 원소는 무엇인가?
• RQ2 진덕진 도자기 제조자가 모조품을 만들면서 얼마나 많은 현지 원료를 사용했으며, 장취안 공식을 그대로 복제했는가?
• RQ3 진덕진 청자의 소성 온도와 유약 조성이 진정한 장취안 청자와 비교해 어떻게 다를까?
• RQ4 알칼리 및 알칼리 earth 산화물은 모조 장취안 유약이 옥 같은 질감을 구현하는 데 어떤 역할을 했는가?
• RQ5 진덕진에서 모조 장취안 청자를 제조하는 데 있어 유약 화학 조성에서 구별되는 기술 유형은 몇 가지로 나뉠 수 있는가?

주요 결과

• 진덕진 청자 유물은 장취안 청자에 비해 SiO2 농도가 높고, Fe2O3와 TiO2 농도가 낮아 현지 점토를 원료로 사용한 것으로 나타났다.
• 장취안과 진덕진 청자 유물의 Na2O, Fe2O3, TiO2, SiO2, CaO 농도는 유의미하게 다름으로써 지역적 원료 공급원이 확인되었다.
• 진덕진 유약 조성은 장취안과 매우 유사하며, 특히 명대에 이르러서는 세 가지 명확한 화학적 유형이 확인되었다.
• 진덕진 청자의 소성 온도는 약 1140°C로 추정되었으며, 일반 진덕진 도자기(1250°C)보다 낮고, 장취안 청자(1174°C)보다 略低하여 질감을 위해 의도적으로 조정된 것으로 보인다.
• Na2O 함량이 높은 일부 진덕진 유물(예: FLQ-12)은 균열이 발생하였으며, 이는 뚜렷하게 높아진 Na2O 농도와 직접 연관되어 있었다.
• 진덕진에서 모조 장취안 유약은 칼슘-알칼리 유약으로의 전환 경향을 보였으며, 명대에 이르러 R2O는 최고 5.98%에 도달하고 CaO는 6.20%로 감소하였다.