도자기의 비가소성 원료와 융제

도자기의 주원료는 가소성 원료, 비가소성 원료, 융제로 사용되는 용매 원료로 크게 3가지로 나뉜다. 오늘은 비가소성 원료와 융제에 대해서 알아보겠다. 가소성 원료에 대해 알고 싶다면 바로 전 글에 있으니 참고 바란다. 비가소성 원료는 말 그대로 가소성이 전혀 없는 원료를 말한다. 비가소성 원료의 대표적인 것은 규산질 원료이며, 천연상으로 괴상, 입상, 분상의 형태로 산출된다. 괴상은 규석, 입상은 규사, 분상은 규조토라고 부른다. 그렇다면 규산질 원료는 어떤 역할을 하는지 살펴보자. 첫 번째로 도자기 소지에서 점토의 가소성을 적절히 조절하는 제점재로서 배합하고, 소지의 다공성을 증가시켜서 건조속도를 빠르게 한다. 두 번째로 도자기의 백색도를 높이고, 기계적 강도를 높여서 골격의 역할을 할 뿐 아니라 투광성을 좋게 하기도 한다. 비가소성 원료의 역할도 알았으니 규석, 규사, 규조토를 자세히 살펴보도록 하겠다.

1. 규석

규석은 높은 내화도를 갖고 있으며, 괴상의 형태로 산출된다. 도자기에 사용되는 좋은 품질의 규석은 용이하게 분쇄되고 소성 색상이 순백색인 규석이어야 한다. 규석은 유약 내에서 유동성을 조절하고 열팽창계수를 작게 할 뿐 아니라 광택을 좋게 하기 때문의 도자기의 소지 말고도 유약에도 많이 쓰이는 원료이기도 하다. 규석을 넣어 유약을 제조할 때 규산비를 적절하게 조합해야 한다. 규산비란 유약 성분 중의 규석 양과 염기성 성분의 양의 비율은 몰당량으로 1:1~1:3인데 이것을 규산비라고 한다. 규산비가 너무 적으면 과용성 유약이 되고, 반대로 너무 많으면 불용성 유약이 되기 때문에 적당한 규산비가 되게 하는 게 유약 조합의 기초이다.

2. 규사

규사는 일반적으로 강가나 해변에서 퇴적된 석영의 둥근 입자로 되어 있는데, 퇴적물이기에 규석에 비하여 불순물 함량이 많다. 그렇기에 입자의 크기나 형태 혹은 순도에 따라서 용도를 여러 가지로 분류하고 있다. 규사가 가장 많이 사용되는 분야는 판유리인데, 규사 전체 사용량의 70%나 차지한다. 규사에는 석영 말고도 운모, 장석, 철광, 지르콘, 유기물, 점토 등 많은 불순물이 포함되어 있고 그 중 철분이 크게 문제가 된다. 그렇기에 입도와 순도의 변화에 특별히 주의가 필요하다.

3. 규조토
규조토는 규조나 방산충 등의 유해가 집적된 연질의 암석 혹은 흙으로, 분말 형태로 산출되는 규산질 원료이다. 규조토는 다공질로 되어 있는데 이러한 특성으로 인해 다양한 용도로 쓰인다. 단열벽돌, 흡수제, 여과제, 시멘트 혼합제, 연마제, 촉매제 등에 쓰이고 있다. 규조토는 바다나 호수의 빝바닥에 침적해서 생성되었기에 불순물의 종류에 따라서 화학조성이나 물리적 성질에 차이가 있다. 이러한 불순물들은 하소, 수비, 풍비와 같은 방법으로 정제하여 사용하고 있다.

비가소성 원료인 괴상의 형태 규석, 석영의 둥근 입자인 규사, 분말 형태 규조토를 알아보았다. 이번엔 융제는 어떤 것인지 알아보자. 융제는 다양한 도자기 원료를 소성할 때 쉽게 용융할 수 있도록 도와주는 원료이다. 대표적인 융제 원료는 장석이지만, 석회석도 많이 사용되고 있다.

1. 장석

장석은 낮은 온도, 약 1200도에서 용융을 하기 때문에 점도가 높은 액상을 형성하는 특성이 있다. 이 특성을 이용하여 융제로 사용하고 있다. 또한, 장석은 화성암의 약 60%를 구성하고 있다. 많은 양이 산출되는 조암광물로 성분은 삼성분계에 속하는 규산염 광물이다. 칼리장석, 소다장석, 석회 장석, 바륨 장석 등이 산출되고 있는 장석이다. 도자기 원료에는 보통 소지에는 칼리장석과 석회 장석을 사용하고, 유약에는 소다장석을 많이 사용하고 있다. 장석질 자기는 경질자기에 속하는데 이러한 자기는 소지가 잘 소결되고 백색을 띠며, 흡수성이 없고, 투광성이 있다. 한마디로 장석은 용융온도를 낮출 뿐만 아니라 고온 소성 시에 점토나 규석을 용해하는 융제 역할을 하기 때문에 자기의 조직을 구성하는 면에서는 굉장히 중요한 원료이다.

2. 석회석

석회석은 지각을 형성하는 수성암이다. 조개껍질, 석회조, 산호 등의 화석으로 된 것들과 해수의 박테리아에 의해서 생기는 탄산암모늄이 칼슘의 염류와 작용하면서 탄산석회로 침전하여 생긴 것이 석회석이다. 석회석은 시멘트 조성의 90% 이상이 사용된다. 이뿐만 아니라 시멘트 공업, 유리공업, 석회 플라스틱 공업, 도자기 공업 등 모든 요업체에 사용되는 중요한 원료이기도 하다. 도자기용으로 사용될 때 석회석은 소지와 유약에 사용된다. 소지에 석회석을 첨가하면 기계적 강도가 높아지고 기공률을 감소시킬 뿐 아니라 약간의 투명성을 나타낸다. 유약에 석회석이 사용되면 유탁 작용과 온화하고 부드러운 느낌을 내준다. 도자기용으로 석회석을 사용할 때는 철분 함량이 0.5% 미만의 것을 사용하니 참고하자.

이렇게 도자기의 주체를 이루는 원료들을 알아보았다. 가소성 원료인 점토질 원료, 비가소성 원료인 규산질 원료, 융제로 사용되는 장석질 원료는 도자기의 주원료가 된다. 이 3가지의 원료 말고도 적은 양이지만 없어서는 안 되는 중요한 역할을 담당하는 원료들이 있다. 이런 원료들을 보조 원료라고 부른다. 보조 원료는 도자기를 만들 때 사용되는 주성분, 부성분과는 다르게 소성 후에는 소지 중에 남아 있지 않는다. 보조 원료의 종류에는 물, 해교제, 응교제, 접착제, 윤활제 등이 있다. 저번 글과 합해서 도자기의 원료들을 큼지막하게 모두 알아보았다. 이 원료들의 특성을 가지고 소지를 만들어 실험해 보는 것도 원료를 이해하는 데 더욱 도움이 될 것이다.