가마 (열)
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1. 개요
가마는 흙으로 만든 기물 등을 고온으로 구워 제작하는 시설로, 숯, 기와, 철광석 제련, 세라믹 소성 등 다양한 목적으로 사용된다. 역사는 선사 시대부터 시작되어 노천 소성 방식에서 진화하여 현재는 전기, 가스 등을 활용한 다양한 형태가 존재한다. 가마는 사용 연료, 소성 방식, 화염 방향, 형태 등에 따라 분류되며, 비탈가마, 실내가마, 한뎃가마 등이 있다. 현대에는 컴퓨터 제어를 통해 소성 과정을 정밀하게 제어할 수 있으며, 산업 혁명 이후 다양한 연료와 기술이 적용되어 발전해왔다. 가마는 세라믹 제조에 필수적인 부분이며, 간헐식 가마와 연속식 가마로 나뉜다. 가마가 버려진 곳은 가마터로 불리며, 고고학적 연구에 중요한 자료로 활용된다.
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| 가마 (열) | |
|---|---|
| 지도 | |
| 유형 | |
| 종류 | 간헐 가마 연속 가마 |
| 구조 | |
| 형태 | 상자 가마 언덕 가마 병 가마 챔버 가마 터널 가마 로터리 가마 셔틀 가마 |
| 가열 | |
| 방법 | 직접 가열 가마 간접 가열 가마 |
| 연료 | 나무 석탄 가스 기름 전기 |
| 사용 | |
| 용도 | 도자기 제조 벽돌 제조 시멘트 제조 석회 제조 유리 제조 소각 크레메이션 |
2. 역사
가마는 선사 시대부터 점토로 만든 토우나 기물 등을 높은 온도로 구워 딱딱하고 오래 견딜 수 있게 만드는 데 사용되었다. 초기에는 성형한 기물을 노천에 쌓고 마른 풀이나 짐승의 똥으로 덮어 불을 피워 굽는 방식이었다. 이는 열이 많이 낭비되는 소성법으로, 현재도 나이지리아에서 사용하는 '노천소성(open firing)' 방법이다.[19]
이후에는 진흙이나 돌 등 천연재료로 밀폐된 공간을 만들고 아궁이와 굴뚝을 설치하여 장작으로 불을 때는 방식으로 발전했다. 현대에는 전기, 가스를 이용한 다양한 형태의 가마가 사용된다. 구덩이 소성 도기는 최초의 알려진 가마보다 수천 년 동안 생산되었으며, 기원전 6000년경 현대 이라크의 야림 테페 유적에서 발견되었다.[6] 신석기 시대 가마는 900°C 이상의 온도를 낼 수 있었다.[7]
기원전 6000년경 메소포타미아의 야림 테페 유적에서 구덩이 가마가 발견되었으며, 신석기 시대 가마는 900°C 이상의 온도를 낼 수 있었다.[6][7] 중국은 기원전 2000년경부터 발전된 가마 기술을 보유했으며, 용가마, 만토우 가마, 계란형 가마 등 다양한 형태의 가마를 개발했다. 특히 명나라 말기에 징더전에서 개발된 계란형 가마(진야오)는 다양한 소성 조건을 제공했다.[10]
동아시아에서는 용가마가 널리 사용되었으며, 한국을 거쳐 일본에 전파되어 아나 가마, 노보리가마 등으로 발전했다. 아나 가마는 한쪽 끝에는 화실이 있고 다른 쪽 끝에는 연도가 있는, 길고 하나의 소성 챔버로 구성되었다. 노보리가마는 아나 가마에서 진화한 여러 챔버 가마로, 더 효율적인 소성을 가능하게 했다.[10]
크메르 가마는 평평한 지붕을 가진 독특한 형태를 가졌다. 중국, 한국, 일본 가마가 아치형 지붕을 가진 것과 대조적이다.
유럽에서는 병 가마, 세브르 가마 등 다양한 형태의 가마가 개발되었다. 병 가마는 석탄으로 가동되는 간헐식 가마 유형으로, 도자기 소성에 사용되었다. 세브르 가마는 프랑스 세브르에서 발명되었으며, 1240°C의 고온을 효율적으로 생성할 수 있었다.
2. 1. 어원
옥스퍼드 영어 사전에 따르면, 가마(kiln)는 고대 영어의 cyline, cylene, cyln(e)에서 유래되었으며, 이는 다시 라틴어 ''culina'' ("부엌")에서 파생되었다.[1][2] 중세 영어에서는 kulne, kyllne, kilne, kiln, kylle, kyll, kil, kill, keele, kiele로 나타난다.[1][2]"kiln"이라는 단어는 원래 "kil"로 발음되었으며, "n"은 묵음이었다. 이는 ''1828년 웹스터 사전''(Webster's Dictionary of 1828) [3] 및 1900년 James A. Bowen의 저서 ''상급 학년을 위한 영어 단어 발음 및 표기''(English Words as Spoken and Written for Upper Grades)에서 언급되었다. "ln" 이중자, n은 묵음으로 kiln에서 나타난다. 가마에서 떨어지면 당신을 죽일 수 있다."[4] Bowen은 "kill"과 "kiln"이 동음이의어임을 언급했다.[5]
가마(요)는 연료 연소나 전열 등을 이용하여 가열 작업을 수행하는 장치로, 영어의 '''킬른'''(kiln) 등에 해당한다.[18]
가마(かま)의 음은 취사에 사용되는 부뚜막(가마도)에서 유래한다.[18] 옛날에는 숯 부뚜막이나 기와 부뚜막, 그리고 도예에서도 "가마"라는 글자가 통용되었으며, 속칭 "釜" 자가 사용되기도 했다.[18]
또한 "'''窯'''"라는 한자는 소리를 나타내는 "고"와 의미를 나타내는 "구멍 혈"로 이루어진 형성 문자이다.
2. 2. 한국의 전통 가마
한국의 전통 가마는 수렵, 채집 생활에서 농경을 바탕으로 하는 정착 생활로 전환하면서 식량을 저장하고 식수를 담아두는 용기가 필요하게 되면서 출현한 토기를 비롯하여, 옹기, 도자기 등을 굽는 데 사용되었다.[20] 경주 민속공예촌에는 옹기 가마가 보존되어 있다.
대옹은 일반적으로 대형 저장 용기로 사용되는데, 본래의 기능과 달리 일부 지역에서는 옹관으로 사용되기도 했다. 대옹은 한강 유역 및 중서부 지역에서 3세기 초 중반 무렵에 등장했다.
가마의 전체 길이는 보통 5 ~ 6 m이고, 너비는 1.4 ~ 1.8 m 정도이다. 가마의 길이와 너비는 열효율을 고려하여 서로 비례하도록 만들어졌다. 연소부 길이는 1 ~ 1.6 m, 너비는 0.9 ~ 1.3 m 정도이며, 소성부 길이는 3 ~ 4.8 m, 너비는 1.4 ~ 1.8 m 정도이다.[20]
가마의 경사도는 열효율과 관련이 있는데, 10 ~ 20도 정도의 경사도를 유지하는 것이 일반적이다. 경사도가 너무 높으면 온도가 급격히 상승하여 토기가 파손될 수 있고, 너무 완만하면 온도 상승이 제대로 이루어지지 않기 때문이다.[20]
2. 2. 1. 지형
토기가마 축조에 적합한 지형은 다음과 같다.| 조건 | 설명 |
|---|---|
| 점토 | 토기 생산에 필요한 점토가 있어야 한다. |
| 경사면 | 자연적인 경사면을 이용해 열효율을 높여야 한다. |
| 바람 | 바람의 영향을 적게 받는 지형이어야 한다. |
| 지반 | 단단한 지반이 필요하므로 풍화암반층이어야 한다. |
| 수원 | 중소 하천 인근에 인접하여 수원 확보가 용이한 구릉지 사면이어야 한다. |
| 연료 공급 | 연료 공급이 원활해야 하므로, 배후에 야산이 있어 연료림이 존재하는 곳이어야 한다. |
| 운송 | 생산된 기물의 운반을 위해 운송이 용이한 지역이어야 한다. |
2. 2. 2. 축조 위치와 방법에 따른 분류
지하식 구조는 위쪽의 제한된 공간을 통해 연료가 투입되기 때문에 타다 남은 재가 쌓여 기물을 덮고, 연소 과정에서 재 배출이 곤란하여 연속적인 연료 공급이 어려워지고 장시간 고화도 소성을 기대할 수 없다. 그러나 화구를 제외한 대부분이 지하에 있어 화구와 연도만 폐쇄하면 외부 공기를 완전히 차단할 수 있는 장점을 극대화하기 위한 구조이다. 반지하식 구조는 자료가 부족하여 추가적인 정보가 필요하다. 지상식 구조는 연료 공급이 편리하나 바깥 공기가 스며들어 산소 차단이 곤란하다.2. 2. 3. 구조
가마는 요전부, 아궁이, 소성부, 연도부, 폐기장 등으로 구성된다.- 요전부(窯前部)는 가마 전면에 형성된 평탄한 공간으로, 소성제품의 출납 및 임시 적재 등을 위해 확보된 작업 공간이다. 내부에는 폐기된 토기나 목탄, 소토 등이 퇴적되어 있다.
- 아궁이는 가마의 입구로 연료를 공급하고 기물의 출납이 이루어지기도 하는 통로에 해당한다. 연소부에 비해 폭을 좁게 만들어 밀폐에 용이하게 하였는데, 축조 재료에 따라 무시설형과 화구적석요(火口積石窯)로 구분할 수 있다. 화구적석요는 화구 양측에 석재를 놓아 화구를 마감한 요형으로 경주 손곡동·물천리, 부산 삼계동·구산동, 대구 도원동 등 주로 신라 시대 토기 가마에서 발굴되었다.
- 연도부(煙道部)는 생산 기물의 소성으로 인하여 생긴 연기가 밖으로 빠져나가는 공간으로, 벽의 형태와 경사도를 기준으로 수직 연도, 수평 연도, 경사 연도가 있다.
- 폐기장(廢棄場)은 보통 연소부 전면에 있는 공간으로 전체 구조 중 가장 낮은 곳에 있고, 생산 활동 중 생긴 각종 폐기물이 버려지는 공간으로 재, 토기편, 타고난 흙 등이 퇴적되어 있다.
전체 가마 길이는 5 ~ 6 m가 보편적이고, 가마 너비는 1.4 ~ 1.8 m 정도이며, 열효율을 고려하여 가마의 길이와 너비는 서로 비례한다. 연소부 길이는 1 ~ 1.6 m, 너비는 0.9 ~ 1.3 m 정도이며, 소성부 길이는 3 ~ 4.8 m, 너비는 1.4 ~ 1.8 m 정도이다.
가마의 경사도는 열효율과 관련이 있으며, 경사도가 너무 높으면 갑작스러운 온도 상승으로 토기가 파손되거나, 경사도가 너무 완만하면 온도 상승이 제대로 되지 않는 경우가 많아 적정한 경사도를 유지하는데, 10 ~ 20도 정도이다.
경기 남부 지역의 토기 가마는 대부분 연소부에서 소성부가 수평으로 연결되는 수평 연소부 구조로 연소부와 소성부의 정확한 구분은 어려우나, 연소부와 소성부가 완만한 경사의 단으로 구분되거나 목탄의 범위와 바닥의 소성 정도를 통해 연소부의 범위를 대략 추정한다.
2. 2. 4. 규모
가마의 전체 길이는 5 ~ 6 m가 보편적이고, 가마 너비는 1.4 ~ 1.8 m 정도이며, 열효율을 고려하여 가마의 길이와 너비는 서로 비례한다. 연소부 길이는 1 ~ 1.6 m, 너비는 0.9 ~ 1.3 m 정도이며, 소성부 길이는 3 ~ 4.8 m, 너비는 1.4 ~ 1.8 m 정도이다.[20]가마의 경사도는 열효율과 관련이 있으며, 경사도가 너무 높으면 갑작스러운 온도 상승으로 토기가 파손되거나, 경사도가 너무 완만하면 온도 상승이 제대로 되지 않는 경우가 많아 적정한 경사도를 유지하는데, 10 ~ 20도 정도이다.[20]
2. 3. 세계의 가마 역사
기원전 6000년경 메소포타미아의 야림 테페 유적에서 구덩이 가마가 발견되었으며, 신석기 시대 가마는 900°C 이상의 온도를 낼 수 있었다.[6][7] 중국은 기원전 2000년경부터 발전된 가마 기술을 보유했으며, 용가마, 만토우 가마, 계란형 가마 등 다양한 형태의 가마를 개발했다. 특히 명나라 말기에 징더전에서 개발된 계란형 가마(진야오)는 다양한 소성 조건을 제공했다.[10]동아시아에서는 용가마가 널리 사용되었으며, 한국을 거쳐 일본에 전파되어 아나 가마, 노보리가마 등으로 발전했다. 아나 가마는 일반적으로 한쪽 면에 작은 제품 적재 포트가 뚫린 길고 하나의 소성 챔버로 구성되며, 한쪽 끝에는 화실이 있고 다른 쪽 끝에는 연도가 있는 구조였다. 소성 시간은 하루에서 몇 주까지 다양했다. 노보리가마는 아나 가마 디자인에서 진화한 여러 챔버 가마로, 더 효율적인 소성을 가능하게 했다.[10]
크메르 가마는 평평한 지붕을 가진 독특한 형태를 가졌다. 중국, 한국, 일본 가마가 아치형 지붕을 가진 것과 대조적이다. 이러한 유형의 가마는 크기가 다양하며 수십 미터를 측정할 수 있다. 소성 시간도 다양하며 며칠이 걸릴 수 있었다.
유럽에서는 병 가마, 세브르 가마 등 다양한 형태의 가마가 개발되었다. 병 가마는 석탄으로 가동되는 간헐식 가마 유형으로, 도자기 소성에 사용되었다. 세브르 가마는 프랑스 세브르에서 발명되었으며, 1240°C의 고온을 효율적으로 생성하여 방수 세라믹 몸체와 쉽게 얻을 수 있는 유약을 생산할 수 있었다.
3. 목적
가마는 숯, 기와, 철광석 제련 등 다양한 목적에 따라 사용된다.
- '''숯가마'''는 숯을 구워내는 가마이며, 숯막(-幕)은 그 가마 옆에 지은 움막이다.[19]
- '''기왓가마'''는 기와를 구워내는 가마이다. 와요(瓦窯)라고도 한다.[19]
- '''제련가마'''는 철광석에서 선철을 만드는데 쓰는 가마이다. 제련요(製鍊窯)라고도 한다.[19]
이 외에도 가마는 다음과 같은 용도로 사용된다.
4. 종류
가마는 사용 연료, 소성 방식, 화염의 방향, 형태 등에 따라 다양하게 분류된다.
선사 시대부터 점토로 만든 토기 등을 높은 온도로 구워 사용했으며, 처음에는 모닥불 정도의 불에 구웠다. 이를 '노천소성(open firing)'이라고 부르며, 현재도 나이지리아에서 사용되는 방법이다.[19] 이후 진흙이나 돌 등으로 밀폐된 공간을 만들어 아궁이와 굴뚝을 설치했으나, 현대에는 전기, 가스를 이용한 가마도 사용된다.
- '''비탈가마'''(climbing kiln): 열 효율을 높이기 위해 경사진 구릉에 설치한 가마로, 산등성이 비탈길에 굴 모양으로 길게 만들었다.
- '''실내가마''': 밀폐된 공간을 실내에 만들어 고온으로 토기나 도자기 등을 구울 수 있게 만든 시설이다. 실요(室窯, closed kiln)라고도 한다.
- '''한뎃가마''': 땅에 얕은 구덩이를 파고 그 안에 불을 지펴서 토기를 굽던 선사 시대 토기 가마이다. 노천요(露天窯, open kiln)라고도 한다.
가마는 세라믹 제조에 필수적이다. 도자기의 경우, 점토 재료를 성형, 건조 후 가마에서 소성한다. 소성 과정에는 소결이 포함되는데, 이는 입자가 부분적으로 녹아 결합하여 강한 덩어리를 만드는 과정이다.
가마는 크게 간헐식 가마와 연속식 가마로 나뉜다.
- '''연속식 가마''' (터널 가마): 길고 중앙 부분만 직접 가열되며, 제품이 가마를 통과하면서 온도가 점차 변화한다. 에너지 효율이 높으며, 호프만 가마, 불 트렌치 가마, 하블라 (지그재그) 가마, 롤러 가마 등이 있다.
- '''간헐식 가마''': 제품을 가마 안에 넣고 가열, 냉각하는 과정을 거친다. 클램프 가마, 스코브 가마, 스코치 가마, 다운드래프트 가마, 셔틀 가마 등이 있다.[9]
중국 가마 기술은 중국 도자기 발전의 핵심 요소였으며, 용가마, 만토우 가마, 계란형 가마 등이 개발되었다. 고대 로마와 중세 중국에서는 산업 규모로 도자기를 생산했으며, 한 번에 수만 점을 소성하기도 했다.[11]
전통적인 가마에는 다음과 같은 것들이 있다.
- '''크메르 가마''': 아나 가마와 유사하지만 평평한 지붕을 가졌다.
- '''병 가마''': 석탄을 연료로 사용하는 간헐식 가마로, 병 모양의 구조를 가졌다.
- '''비스킷 가마''': 첫 번째 소성에 사용된다.
- '''글로스트 가마''': 유약을 바른 제품을 소성한다.
- '''만토우 가마''': 북부 중국에서 사용되었으며, 용가마보다 작고 콤팩트하다.
- '''머플 가마''': 낮은 온도에서 오버글레이즈 장식을 소성하는 데 사용된다.
- '''현수선 아치 가마''': 소금 유약을 사용한 도자기 소성에 사용되며, 형태가 현수선 모양이다.
- '''세브르 가마''': 프랑스 세브르에서 발명되었으며, 하향 기류 설계를 특징으로 한다.
가마(窯)는 연료 연소나 전열 등을 이용하여 가열하는 장치로, 부뚜막(가마도)에서 유래했다.[18] 주요 용도로는 목재 건조, 숯 제조, 유리 가공, 세라믹스 제조, 맥아 및 홉 건조, 식품 조리, 금속 추출, 석회석 가공 등이 있다.
4. 1. 사용 연료에 따른 분류
가마는 사용 연료에 따라 장작 가마, 석탄 가마, 가스 가마, 중유 가마, 전기가마 등으로 분류된다.[18]산업화가 진행됨에 따라 가마는 전기나 천연 가스, 프로판과 같이 효율적인 연료를 사용하게 되었다. 도자기의 공업 생산에서는 가마의 연료로 천연 가스 등을 사용하는 경우가 많다.
현대 가마는 컴퓨터 제어가 가능하여 소성의 정밀한 제어가 가능하다. 그 경우, 온도가 올라가는 기울기, 일정 온도를 유지하는 기간, 온도를 내리는 기울기를 설정할 수 있으며, 도중에 변경도 가능하다. 전기가마나 가스 가마는 소규모 공업 생산이나 예술로서의 도예에도 자주 사용된다.
전기가마는 20세기에 개발된 전기를 사용하는 가마이다. 학교나 취미 도예 등, 소규모 도예에 주로 사용된다. 일반적으로 내부의 산소를 연소에 사용하지 않으므로 산소 농도가 높은 채로 고온이 된다. 그러나 적절한 가스를 넣음으로써 산소 농도를 줄이는 것도 가능하다.
가스나 전기를 주요 열원으로 하면서, 마이크로파의 에너지를 병용하여 빠르게 필요한 고온으로 만드는 마이크로파 병용 가마도 있다.
4. 2. 소성 방식에 따른 분류
가마는 소성 작업에 따라 불연속 가마, 반연속 가마, 연속 가마로 분류된다.[18]; 불연속 가마
: 불연속 가마(Periodic kiln 또는 Uncontinous kiln)는 가마를 굽는 작업을 주기적으로 하는 형식의 가마이다.[18] 가장 오래되었으며, 소규모 생산에 적합하며, 평요, 수직 가마, 각요, 원요, 머플 가마 등의 형태가 있다.[18]
; 반연속 가마
: 반연속 가마(Semi continous kiln)는 불연속 가마와 연속 가마의 중간적인 가마로, 역사적으로는 연속 가마가 출현하는 과도기에 나타난 형식의 가마이다.[18] 오름가마나 벽돌 제조용의 철포 가마가 반연속 가마이다.[18]
; 연속 가마
: 연속 가마(Continous kiln)는 가마를 굽는 작업을 연속적으로 하는 형식의 가마이다.[18] 터널 가마, 호프만 윤요, 연속실 가마 등이 있다.[18] 식기나 타일의 생산에 자주 사용되는 가마로 "롤러 하스 킬른 (Roller-hearth Kiln)"이 있다. 롤러 하스 킬른은 제품을 받침대에 올려놓고, 그것을 롤러로 가마에 밀어 넣는 방식이다.
4. 3. 화염의 방향에 따른 분류
가마 내 화염의 방향에 따라 횡염식 가마, 승염식 가마, 도염식 가마가 있으며, 여러 방식을 조합한 가마도 있다.[18]4. 4. 화염의 접촉에 따른 분류
소성품에 화염이 직접 닿는지에 따라 직접 불꽃 가마, 세미 머플 가마, 머플 가마로 분류된다.[1]4. 5. 형태에 따른 분류
가마는 형태에 따라 다음과 같이 분류된다.[18]- 원형 가마
- 각형 가마
- 수직 가마
- 수평 가마
- 터널 가마
- 링 가마
또한, 다음과 같은 특수한 형태의 가마도 있다.[18]
- 보틀 킬른: 불연속 가마의 일종으로, 일반적으로 석탄을 연료로 사용하며, 과거 유럽에서 도예에 사용되었다. 벽돌로 쌓아 올린 병 모양의 원추형으로, 꼭대기에 굴뚝 입구가 있다.
- 카테너리 아치 킬른: 소금 유약을 사용한 도예용 가마로, 외형이 현수선 아치 형태이며, 가열과 냉각의 반복에 강하다.
- 톱햇 킬른: 불연속 가마의 일종으로 도예에도 가끔 사용된다. 내화성의 로상(爐床) 또는 받침대에 소성물을 놓고, 상자형 또는 종 모양의 로체(爐體)를 내려 실내를 좁혀 소성한다.
5. 현대의 가마
산업 혁명 이후, 전기, 천연 가스, 프로판 등 정제된 연료를 사용하는 가마가 개발되었다. 많은 대형 산업용 도자기 가마는 천연 가스를 사용하는데, 이는 깨끗하고 효율적이며 제어가 쉽기 때문이다. 최신 가마는 컴퓨터 제어 장치를 통해 소성 과정에서 미세한 조절이 가능하여, 온도 상승률, 유지 시간, 냉각 속도 등을 사용자가 원하는 대로 설정할 수 있다. 전기 가마와 가스 가마는 산업 현장뿐만 아니라 수공예, 조각 작업 등 소규모 생산에도 널리 사용된다.
현대 가마에는 다음과 같은 종류가 있다.
- '''전기 가마''': 전기를 사용하여 작동하는 가마로, 20세기에 개발되었다. 주로 학교, 대학교, 취미 센터 등에서 소규모로 사용된다. 대부분의 전기 가마는 산소가 풍부한 환경에서 작동하는데, 이는 산소 분자를 소비하는 불꽃이 없기 때문이다.
- '''펠러 가마''': 굴뚝에서 연소되지 않은 가스를 재활용하여 화실로 들어가기 전 흡입 공기를 데우는 방식으로, 목재 소성의 효율을 높인 현대적인 디자인이다. 짧은 소성 시간과 적은 목재 소비가 장점이다.
- '''마이크로파 보조 소성''': 마이크로파 에너지와 방사 가스 또는 전기 가열과 같은 일반적인 에너지원을 결합하여 세라믹 재료를 고온으로 처리하는 기술이다. 경제적인 이점이 있다.
- '''마이크로파 가마''': 표준 전자레인지에 넣어 사용할 수 있도록 설계된 소형 가마이다. 마이크로파 에너지를 흡수하는 코팅이 된 다공성 세라믹 재료로 만들어졌다.
5. 1. 목재 건조 가마
생목은 수분 함량이 높아 썩고 뒤틀리고 갈라지기 쉬우므로, 상업적으로 사용하기 위해서는 건조가 필요하다. 활엽수와 침엽수 모두 수분 함량을 18%에서 8% 사이로 낮추어야 하며, 이를 위해 목재 건조 가마가 사용된다.오늘날에는 다양한 가마 기술이 존재하는데, 주요 기술은 다음과 같다.
- 기존 방식: 패키지형(측면 적재기) 또는 트랙형(궤도) 구조를 가진다. 대부분의 활엽수 제재목 가마는 지게차를 사용하는 측면 적재기 방식이고, 침엽수 가마는 목재를 가마/트랙 차에 실어 싣는 트랙형이다. 열은 증기를 통해 공급되며, 습도는 통풍 시스템을 통해 제거된다. 활엽수 가마는 증기 분사 또는 냉수 미스트 시스템을 통해 습도를 조절한다.
- 제습 방식: 기본적인 구조는 기존 방식과 유사하며, 제습 장치를 통해 습도를 제거하고 열을 발생시킨다.
- 태양열 방식: 태양 복사열을 이용하며, 내부 공기 순환은 일반적으로 수동적이다.
- 진공 방식: 공기압을 낮춰 건조 과정을 가속화한다. 온수 플레이튼, 불연속 및 SSV(과열 증기), RF/V(고주파 + 진공) 등 다양한 방식이 있다.
- 고주파 방식: 진공 방식과 함께 사용되며 마이크로파 방사선을 사용하여 가마를 가열한다.
가마 건조 장작은 1980년대에 처음 개발되었으며 낮은 수분함량의 목재를 판매하는 경제적, 실용적 이점으로 유럽에서 널리 채택되었다.[13][14][15][16][17]
나무 가마에서 발생하는 총 (유해한) 공기 배출량은 상당할 수 있다. 가마 작동 온도가 높을수록 배출량이 많아지는 경향이 있다.
6. 도자기와 가마
가마는 거의 모든 종류의 세라믹 제조에 필수적인 부분이다. 세라믹은 높은 온도를 필요로 하므로, 소성되지 않은 몸체를 영구적으로 변화시키기 위해 화학적 및 물리적 반응이 발생한다. 도자기의 경우, 점토 재료는 성형, 건조된 후 가마에서 소성된다. 최종 특성은 점토 몸체의 구성과 준비, 그리고 소성 온도에 의해 결정된다. 첫 번째 소성 후, 유약을 사용할 수 있으며, 제품은 유약을 몸체에 융합시키기 위해 두 번째로 소성된다. 오버글레이즈 장식을 고정하기 위해 세 번째 소성이 낮은 온도에서 필요할 수 있다. 현대 가마는 종종 정교한 전자 제어 시스템을 갖추고 있지만, 열전대 장치도 자주 사용된다.[9]
점토는 상대적으로 약하고 다공성이 많은 미세 입자로 구성된다. 점토는 다른 광물과 결합하여 가공 가능한 점토 몸체를 만든다. 소성 과정에는 소결이 포함된다. 이는 입자가 부분적으로 녹아 함께 흐르도록 점토를 가열하여, 기공과 결정질 물질이 섞인 유리질 상으로 구성된 강하고 단일한 덩어리를 만든다. 소성을 통해 기공의 크기가 줄어들어 재료가 약간 수축된다.
가마의 종류는 크게 간헐식 가마와 연속식 가마 두 가지로 나뉜다.
- '''연속식 가마'''는 '''터널 가마'''라고도 불리며, 길고 중앙 부분만 직접 가열된다. 차가운 입구에서 제품은 가마를 통해 천천히 이동하며, 가마의 중앙, 가장 뜨거운 부분에 접근함에 따라 온도가 꾸준히 증가한다. 가마를 통과하면서 온도가 감소하여 제품이 거의 실온에서 가마를 빠져나온다. 연속식 가마는 냉각 중에 방출되는 열이 들어오는 제품을 예열하기 위해 재활용되기 때문에 에너지 효율적이다.
- '''간헐식 가마'''에서는 제품을 가마 안에 넣고 가마를 닫은 후 내부 온도가 일정에 따라 증가한다. 소성이 완료되면 가마와 제품 모두 냉각된다. 제품을 꺼내고 가마를 청소한 후 다음 사이클이 시작된다.[9]
가마 기술은 매우 오래되었다. 가마는 냄비와 연료가 채워진 단순한 흙 구덩이 구덩이 소성에서 현대적인 방법으로 발전했다. 한 가지 개선 사항은 냄비 주변에 격벽과 점화 구멍이 있는 소성 챔버를 건설하는 것이었다. 이것은 열을 절약했다. 굴뚝은 가마의 공기 흐름 또는 ''드로우''를 개선하여 연료를 더 완전하게 연소시켰다.
중국 도자기 발전의 핵심 요소였던 중국 가마 기술은 최근 몇 세기 동안 세계에서 가장 발전된 기술이었다. 중국은 기원전 2000년경에 약 1000°C에서 소성할 수 있는 가마를 개발하였다.
고대 로마 도자기와 중세 중국 도자기는 모두 산업 규모로 소성될 수 있었으며, 한 번의 소성에 수만 점의 조각이 소성되었다.[11]
전통적인 가마에는 다음이 포함된다.
- '''용가마''': 남부 중국에서 유래 되었으며 얇고 길며 언덕을 올라간다. 이 유형은 동아시아의 나머지 지역으로 퍼져 5세기에 한국을 통해 일본의 '''아나 가마'''를 만들었다.
- '''크메르 가마''': 아나 가마와 매우 유사하지만, 전통적인 크메르 가마는 평평한 지붕을 가지고 있었다.
- '''병 가마''': 일반적으로 석탄으로 가동되는 간헐식 가마 유형으로, 이전에 도자기 소성에 사용되었다.
- '''비스킷 가마''': 첫 번째 소성은 비스킷 가마에서 이루어진다.
- '''글로스트 가마''': 비스킷 제품은 유약을 바르고 글로스트 가마에서 두 번째 글로스트 소성을 한다.
- '''만토우 가마''': 북부 중국에서 사용되었으며 용가마보다 작고 콤팩트하다.
- '''머플 가마''': 이 가마는 800°C 미만의 온도에서 오버글레이즈 장식을 소성하는 데 사용되었다.
- '''현수선 아치 가마''': 일반적으로 소금을 사용하여 도자기를 소성하는 데 사용된다.
- '''세브르 가마''': 프랑스 세브르에서 발명되었으며, 1240°C의 고온을 효율적으로 생성했다.
7. 가마터
가마터는 과거에 가마가 있던 자리로, 고고학에서 말하는 유적(유구)의 일종이다. 발굴 조사를 통해 가마 구조와 도자기 조각을 분석하여 요업사·도자사 등 역사 연구에 활용할 수 있으므로 중요한 고고 자료가 된다.
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