대장간
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1. 개요
대장간은 금속을 가열하고 단조하여 다양한 도구와 부품을 제작하는 작업장이자, 그 기술을 의미한다. 대장간은 연료의 종류에 따라 석탄/코크스/숯 화로, 가스 화로, 파이너리 포지 등으로 구분되며, 모루, 망치, 끌, 집게, 풀러, 하디, 슬랙 텁 등의 장비를 사용한다. 단조 방식에는 낙하 단조 등이 있다. 여러 신화에서 대장간은 기술, 창조, 불을 상징하는 신들과 연관되어 묘사된다.
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| 대장간 | |
|---|---|
| 지도 | |
| 대장간 | |
| 유형 | 작업장 |
| 설명 | |
| 주요 활동 | 금속 가공, 제조 |
| 주요 장비 | 모루, 망치, 풀무, 바이스, 모탕, 도가니, 집게, 물통 |
| 관련 직업 | 대장장이 |
| 관련 장소 | 공방, 작업장 |
| 추가 정보 | 때로는 제재소와 결합되기도 함 |
2. 대장간의 종류
대장간은 사용하는 연료와 작동 방식에 따라 여러 종류로 나뉜다. 크게 역청탄, 코크스, 숯 등을 연료로 사용하는 전통적인 화로와 프로페인, 천연 가스 등을 사용하는 가스 화로, 그리고 선철을 단철로 정련하는 데 사용되는 파이너리 포지로 구분할 수 있다.
2. 1. 석탄/코크스/숯 화로
전통적인 대장간에서는 역청탄, 산업용 코크스, 숯 등을 연료로 사용한다. 이러한 화로는 시간이 지남에 따라 디자인은 다양해졌지만, 기본적인 구조는 동일하게 유지되었다.[1]이 유형의 화로는 불을 조절하여 금속을 가공하기 좋은 상태로 만들거나, 경화, 풀림, 템퍼링과 같은 야금학적 효과를 낼 수 있도록 설계된 화실 또는 벽난로이다. 화로 불은 공기량, 연료량, 연료와 불의 모양을 조절하여 제어한다.
수천 년 동안 대장간에서 사용되면서 다음과 같은 필수적인 특징들이 발전했다.[2]
- 취관: 공기를 불 속으로 불어넣는 파이프
- 풀무 또는 송풍기: 취관으로 공기를 불어넣는 장치
- 화실: 취관 위나 맞은편에서 타는 연료를 담는 곳. 전통적으로 진흙 벽돌(어도비), 구운 벽돌, 돌로 만들어졌으며, 나중에는 철로 만들어졌다.
작업 시에는 연료를 화실에 넣고 불을 붙인다. 팬이나 풀무로 취관을 통해 불 속에 공기를 추가하면 불이 더 빠르게, 더 뜨겁게, 그리고 더 깨끗하게 탄다. 대장장이는 작업에 맞게 불 속의 연료와 공기의 균형을 맞추고, 불의 모양을 조정하고 유지한다.
일반적인 석탄 화로에서 화구는 평평한 화실 중앙에 있고, 취관은 화로 바닥으로 들어간다. 뜨거운 코크스 덩어리가 불의 중심이 되고, 그 주위를 타지 않는 코크스 층이 둘러싼다. 타지 않은 코크스 주위에는 불의 열에 의해 코크스로 변환되는 석탄 층이 있고, 그 바깥을 생석탄 층이 둘러싸 불의 모양을 유지하고 석탄이 바로 타지 않도록 한다.
더 큰 불이 필요하면 공기를 늘리고 코크스 중심부를 깊게 한다. 대장장이는 작업에 맞게 불의 길이와 너비를 조절할 수 있다. 화구 없이 취관이 뒷벽에서 수평으로 화실로 들어가는 '백드래프트' 방식도 있다.
코크스와 숯은 석탄 화로에서도 사용할 수 있지만, 석탄과 달리 불의 중심에서 연료를 변환할 필요가 없어 불을 다르게 처리한다. 개별 대장장이와 특수 용도에 따라 땅에 파이프가 연결된 구멍처럼 간단한 구조를 가진 화로도 사용되었다.
2. 2. 가스 화로
프로페인이나 천연 가스를 연료로 사용하는 방식으로, 현대적인 대장간에서 많이 사용된다. 버너, 내화물로 덮인 챔버 등으로 구성된다.가스 화로는 원통형 화로 챔버와 몸체에 직각으로 장착된 버너 튜브를 사용하는 흔하고 효율적인 디자인을 사용한다. 챔버는 단단한 캐스터블 내화 세라믹 또는 부드러운 세라믹 단열재(예: 카오울)와 같은 내화물로 덮여 있다. 버너는 연료와 공기를 혼합하여 팁에서 점화되는데, 이 팁은 챔버 라이닝 안으로 약간 돌출되어 있다. 공기 압력, 즉 열은 기계식 송풍기 또는 벤츄리 효과를 이용하여 증가시킬 수 있다.
가스 화로는 크기와 구조가 다양하다. 송풍기가 있는 큰 버너 또는 여러 개의 대기 버너를 사용하는 대형 화로부터, 프로페인 토치를 사용하는 커피 캔으로 만든 화로까지 다양하다. 작은 화로는 부드러운 내화 벽돌 하나를 깎아서 만들 수도 있다.
가스 화로의 주요 장점은 사용 편의성이 높고, 특히 초보자에게 적합하다는 것이다. 가스 화로는 석탄 화로에 비해 작동이 간단하며 생성되는 불은 깨끗하고 일정하다. 불을 대형 또는 특이한 모양의 부품에 맞게 재형성할 수 없으므로 덜 다재다능하다. 또한 부품의 작은 부분을 가열하기가 어렵다. 일반적인 오해는 가스 화로가 단조 용접을 가능하게 할 만큼 충분한 열을 생성할 수 없다는 것이지만, 잘 설계된 가스 화로는 어떤 작업에도 충분히 뜨겁다.[1]
2. 3. 파이너리 화로 (Finery Forge)
파이너리 포지는 선철을 단철로 정련하는 데 사용되는 수력 제철소이다.3. 대장간 장비
대장간에서는 금속을 가열하고 성형하기 위해 모루, 망치, 끌, 집게 외에도 다양한 장비가 사용된다.
- 풀러(Fuller): 금속에 홈을 파거나 오목하게 만들 때 사용하는 도구이다. 모루의 하디 홀에 맞는 사각형 생크가 있는 하단 풀러와 손잡이가 있는 상단 풀러 한 쌍으로 사용된다. 작업물을 하단 풀러 위에 놓고 상단 풀러를 댄 다음 망치로 쳐서 모양을 만든다. 상단 풀러는 둥근 모서리를 다듬거나 금속을 늘리고 펼치는 데도 사용된다.[1]
- 하디(Hardy): 모루의 하디 구멍에 끼워 사용하는 도구이다. 뜨거운 금속을 자르는 핫 컷 하디, 금속을 늘리고 홈을 만드는 풀러, 금속을 구부리는 벤딩 지그 등 다양한 종류가 있다.
- 슬랙 텁(Slack Tub): 대장장이가 뜨거운 금속을 담금질할 때 사용하는, 주로 물이 담긴 큰 용기이다. 슬랙 텁은 단조 작업 중 작업 부품을 냉각시키거나, 강철을 경화시키고, 석탄이나 숯 화로를 관리하며, 작업을 빠르게 냉각시켜 쉽게 검사할 수 있도록 하는 데 사용된다. 칼이나 도구를 만들 때는 기름이나 염수를 사용하기도 해서 '담금질 탱크'라고도 한다. '슬랙'이라는 용어는 'slake'(식히다)에서 유래된 것으로 추정된다.
3. 1. 모루 (Anvil)
모루는 대장장이가 금속을 단조할 때 쓰는 작업대이다. 모루는 투박하고 무거워 보이지만, 대장장이의 요구에 맞게 세심하게 다듬어진 고도로 정교한 도구이다. 주철이나 단철로 만들어지며, 공구강 면이 용접되어 있거나, 주조 또는 단조된 단일 공구강으로 만들어진다. 어떤 모루는 주철로만 만들어져 공구강 면이 없는데, 이는 실제 모루가 아니며 너무 물러서 대장장이에게 적합하지 않다. 주철 모루는 "ASO" 또는 "모루 모양 물체"라고도 불린다. 모루에 공구강 면을 사용하는 이유는 단단하고 빗나간 망치질에도 쉽게 찌그러지지 않도록 하기 위함이다. 좋은 모루는 망치질 에너지의 50~99%를 공작물로 되돌려 보낼 수 있다.
"면"이라고 불리는 평평한 상단은 고도로 연마되어 있으며, 보통 두 개의 구멍이 있다(디자인에 따라 더 많거나 적을 수 있음). 사각형 구멍은 하디 공구의 사각형 생크가 들어가는 하디 홀이다. 더 작은 구멍은 프리첼 홀이라고 불리며, 뜨거운 금속에 구멍을 뚫을 때 받침대로 사용되거나 하디 공구와 비슷하게 공구를 고정하는 데 쓰인다. 모루 앞쪽에는 강철을 구부리고 뽑아내는 등 다양한 작업에 사용되는 "뿔"이 있다. 뿔과 모루 면 사이에는 "스텝" 또는 "절단 테이블"이라고 불리는 작은 영역이 있는데, 이는 모루 면을 손상시키지 않고 끌과 열간 절단 공구를 사용하여 뜨겁거나 차가운 강철을 절단하는 데 사용된다. 모루 면에 자국이 있으면 대장장이 작업에 결함이 생긴다.
3. 2. 망치 (Hammer)
대장간 작업장에서는 다양한 종류의 망치가 사용되지만, 여기서는 몇 가지 흔한 망치만 언급한다. 망치는 작업 종류에 따라 무게가 약 14.17g에서 거의 약 13.61kg까지 다양하며 모양도 다르다.
- 손 망치 - 대장장이가 사용한다.
- * 볼핀 해머
- * 크로스핀 해머
- * 스트레이트핀 해머
- * 라운딩 해머
- 슬레지 해머 - 조수가 사용한다.
3. 3. 끌 (Chisel)
끌은 고탄소강으로 만들어진다. 절삭날은 경화 및 템퍼링 처리되고, 머리 부분은 망치질 시 갈라지지 않도록 무르게 남겨둔다. 끌은 열간 끌과 냉간 끌 두 종류가 있다.[3]냉간 끌은 차가운 금속을 절단하는 데 사용되고, 열간 끌은 뜨거운 금속에 사용된다. 일반적으로 열간 끌은 더 얇아서 냉간 끌로 대체할 수 없다. 또한, 많은 대장장이는 끌을 망치와 유사하게 간단한 비틀린 손잡이를 갖도록 모양을 만들어 뜨거운 금속에서 더 먼 거리에서 사용할 수 있도록 한다. 끌은 매우 유용하며 전 세계에서 찾아볼 수 있다.[3]
3. 4. 집게 (Tongs)
집게는 대장장이가 뜨거운 금속을 안전하게 잡는 데 사용되는 도구이다. 집게의 입구는 대장장이가 다양한 모양의 금속을 잡을 수 있도록 여러 형태로 맞춤 제작된다. 보통 대장장이는 20개 이상의 집게를 가지고 있으며, 전통적으로 견습 기간 동안 집게를 수집하기 시작했다.
주로 사용되는 집게의 종류는 다음과 같다.
- 평평한 집게
- 리벳 또는 링 집게
- 직선 립 플루티드 집게
- 가드 집게
3. 5. 풀러 (Fuller)
풀러는 금속에 홈이나 오목한 부분을 만드는 데 사용되는 성형 도구이다. 보통 한 쌍으로 사용되는데, 하단 풀러는 모루의 하디 홀에 맞는 사각형 생크를 가지고 있고, 상단 풀러는 손잡이를 가지고 있다. 작업물을 하단 풀러 위에 놓고 상단 풀러를 작업물에 댄 다음 망치로 친다. 상단 풀러는 둥근 모서리를 마무리하거나 금속을 늘리거나 펼치는 데에도 사용된다.[1]3. 6. 하디 (Hardy)
하디는 모루의 하디 구멍에 끼워 사용하는 다양한 기능의 도구이다. 모루 위에서 뜨거운 금속을 자르는 데 사용되는 핫 컷 하디, 금속을 늘리고 홈을 만드는 데 사용되는 풀러(fuller) 도구, 벤딩 지그 등 다양한 종류가 있다.3. 7. 슬랙 텁 (Slack Tub)
슬랙 텁은 대장장이가 뜨거운 금속을 담금질하는 데 사용하는, 보통 물이 가득 담긴 큰 용기이다. 슬랙 텁은 주로 단조 작업 중에 작업 부품을 냉각시키거나(예를 들어 부품을 보호하거나 금속이 한 영역에서 "퍼지는" 것을 방지하기 위해 근처의 망치질을 막는 등), 강철을 경화시키고, 석탄 또는 숯 화로를 관리하며, 간단하게 작업을 빠르게 냉각시켜 쉽게 검사할 수 있도록 하는 데 사용된다. 칼 제작 및 도구 제작에서는 오일 또는 염수를 사용하여 금속을 냉각시키기 때문에 일반적으로 "담금질 탱크"라는 용어로 변경된다. 슬랙이라는 용어는 열을 식히는 것처럼 "slake"라는 단어에서 유래된 것으로 여겨진다.4. 단조의 종류
단조는 금속을 가열하여 원하는 형태로 만드는 공정이다. 단조에는 여러 종류가 있는데, 그 중 하나로 금형 면이 있는 무거운 해머를 사용하여 복잡한 형태로 만드는 낙하 단조가 있다.
4. 1. 낙하 단조 (Drop Forging)
낙하 단조는 금속 가공물을 금형 면이 있는 무거운 해머로 떨어뜨려 복잡한 형태로 성형하는 공정이다.[4] 공작물은 대장간에 놓인다. 그런 다음 망치의 충격으로 인해 가열된 재료가 매우 유연해져 금형 및 금형 캐비티의 모양에 맞춰진다. 일반적으로 부품을 완전히 성형하는 데 하나의 금형만 필요하다. 금형 면 사이의 여유 공간은 재료의 일부가 측면으로 밀려나와 플래시를 형성하게 한다. 이는 금형 반쪽의 닫힘으로 인해 발생하는 극심한 압력에 대한 릴리프 밸브 역할을 하며, 나중에 완성된 부품에서 잘려나간다.낙하 단조 공정에 사용되는 장비는 일반적으로 동력 또는 드롭 해머라고 알려져 있다. 이들은 공기, 유압 또는 기계에 의해 작동될 수 있다. 기계가 어떻게 동력을 얻는지, 램의 질량, 낙하 높이에 따라 타격력은 약 4989.51kg에서 약 192776.60kg 사이가 될 수 있다.
사용되는 도구, 즉 다이와 펀치는 다양한 모양과 크기, 그리고 재료로 제공된다. 이러한 모양의 예로는 자유 단조에 사용되는 평면형과 V자형, 그리고 폐쇄형 다이 단조에 사용되는 단일 또는 다중 인상 다이가 있다. 다이는 적절하게 정렬되어야 하며, 금속과 플래시가 적절하게 흐르고 모든 홈을 채울 수 있도록 설계되어야 한다. 또한 지지 웹과 리브, 분할선 위치에 대한 특별한 고려가 이루어져야 한다. 재료도 신중하게 선택해야 하는데, 재료 선택에 영향을 미치는 몇 가지 요소는 비용, 경화 능력, 고압, 고온 마모, 열 크래킹 등을 견딜 수 있는 능력이다. 도구에 사용되는 가장 일반적인 재료는 탄소강이며, 경우에 따라 니켈 기반 합금이 사용된다.
낙하 단조에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같다.
- 알루미늄
- 구리
- 니켈
- 연강
- 스테인리스강
- 마그네슘
연강이 최선의 선택이며, 마그네슘은 일반적으로 낙하 단조 재료로 성능이 좋지 않다.
5. 신화 속의 대장간
다양한 신화에서 여러 신과 여신들이 대장간과 연관되어 있다. 예를 들어 아일랜드의 브리짓, 서아프리카의 오군, 그리스의 헤파이스토스, 로마의 불카누스 등이 있다.[5][6][7]
참조
[1]
웹사이트
The Blacksmith Forge Part 1 the Pit Forge : Anvilfire.com article
http://www.anvilfire[...]
2016-07-31
[2]
논문
Blacksmithing Technology and Forge Construction
1987-07
[3]
웹사이트
Peat Oberon's School of Blacksmithing: The cold chisel you will make on our 'Make your own tools' course
http://www.school-of[...]
2008-08-28
[4]
서적
Manufacturing Processes Reference Guide
[5]
웹사이트
Brigid: Triple Goddess of the Flame (Health, Hearth, & Forge)
https://www.mimosasp[...]
[6]
웹사이트
Ogun = God of Iron
https://yagbeonilu.c[...]
[7]
웹사이트
Hephaestus in Greek Mythology - The God of Fire and Forges
https://mythologyexp[...]
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