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- 게시물제목 : 죽염로의 材質
4,794 - 조회
- 작성자이름 : koreasalt
09-04-03 16:29 - 등록
인산선생의 鐵性의 개념에 가장 적합한 爐의 재질은 과연 무엇일까요?
인산선생의 鐵性의 개념에 가장 적합한 爐의 재질은 과연 무엇일까요?

죽염 굽는 爐의 재질에 대한 여러 의견이 있습니다만 논리적이고 이치에 합당한 材質을 설명하기는 상당히 어렵다고 봅니다.

연구하는 後學들이 많이 모이고 스스로 공부하면서 실험과 경험을 통해 하나 둘 체계를 잡아갈 수 있다는 생각입니다.

죽염이 사람의 건강과 直結 된 것이니 만큼 주어진 조건에서 좋은 죽염을 만들기 위해 최선을 다하는 것은 당연하다는 생각입니다.

철의 재질을 공부하면서 이전에 내가 생각했었던 爐의 材質에 대한 見解를 다시 읽어 보고 정리할 필요가 있었습니다.

아래는 2년 전 7월에 카페에 竹鹽小考라는 제목으로 쓴 내용입니다.


『죽염은 어디에 어떻게 굽는 것이 좋을까?


죽염의 ORP(oxidation reduction potential)수치는 대부분 -400mV로 환원력을 가지고 그 환원력은 몸 안의 활성산소를 제거하는 능력이다. 환원력은 전기적 흐름을 의미한다. 전기적인 흐름은 물에 녹였을 때 특정한 화학적 변화를 거쳐 나타나는 전기적 에너지다. 그 에너지라는 것이 죽염 속에는 內在 되어 있다는 것이다.


내가 죽염은 ‘살아있는 물질’이라는 표현을 하기도 하는데, 에너지를 가지고 있기 때문에 그런 것이다.


죽염 속에는 50가지의 금속과 비금속류가 존재한다. 그냥 편하게 미네랄이라고 하자. 9홉 번을 굽는 과정에서 이런 미네랄들은 전자를 잃기도 하고 받기도 하면서 매우 불규칙한 상태가 되는 것이다. 열(온도)로서 화학적 반응이 일어날 수 있고, 그 열에 의해서 전자를 잃거나 받는 등 상호 결합력이 달라져서 새로운 개념의 물질이 생길수도 있다.


전기적인 에너지가 커지는 것은 ORP의 개념으로 이해해도 좋겠다. 즉 화학적 반응이 활발한 이온상태로 변한다.


철은 전기적인 흐름이 강하다. 그 안에는 떠돌아다니는 전자가 수도 없이 많다. 즉 전자의 이동이 굉장히 자유로운 금속이다.


화학반응에서 백금 같은 촉매제를 넣어주면 상당히 반응을 잘한다. 인간의 인체는 효소가 대부분 촉매제 같은 역할을 한다.


어떤 생성물이 필요할 때 그것을 반응시키는 매개체로서의 역할을 하는 것이다. 백금 같은 촉매제는 화학 반응을 빠르게 일어나도록 한다.


죽염을 굽는다고 가정할 때 전자의 흐름을 원활하게 받거나 줄 수 있는 자유전자를 많이 가진 금속이 空間과 죽염 사이에 놓여 있다면 그 교류가 훨씬 원활하게 일어난다고 볼 수 있다. 인산선생은 색소 이야기를 했지만 거기까지 설명 할 수 있는 길은 아직 묘연하고 전기적 흐름으로 한번 유추해 본 것이다.


空間과 죽염의 交流를 위해 인산선생은 죽염 굽는 것을 건물내부 보다 외부에 죽염 굽는 장치를 권한 까닭이 아닐까 싶다. 空間과 죽염사이에 철판만 존재하도록 한다. 철판 외부에 건물조차도 없도록 가려짐이 없게 시스템을 구성하라는 말이지 싶다.


고열에 의해 소금의 각 원소는 전자 位置에너지의 불규칙한 離脫 혹은 여러 가지 結合에너지를 생성시킨다고 볼 수 있다. 』


이전에 적은 글을 조금 수정하고 간추려 보았습니다.


“죽염을 굽는 것은 안에 있는 금속과 비금속류의 결합 에너지 및 전자 위치에너지 등의 변화를 가져 올 것이라는 것은 분명하지 않을까?” 이것이 제가 세운 하나의 假說입니다.

그렇다면 그러한 변화를 도와줄 수 있는 것은 열 이외에 爐의 材質이 아니겠는가 하는 결론에 다다를 수 있습니다.

로의 재질인 철판은 열로 인한 전자반발력 및 인력을 작용시켜 소금의 각종 반응이나 원소 結合에 관여 할 수 있다고 추정할 수 있습니다.


강(스테인레스 포함), 순철, 주철 모두 죽염의 좋은 재질로 사용 될 수 있다는 생각입니다. 스테인레스를 안 된다고 생각하는 분들이 계신데 ‘왜 안 되느냐’고 반문하면 논리적 설명을 잘 하지는 못하십니다.

고열처리 기술이 미비하다면 철통을 사용하는 것 보다는 차라리 SC 310계열의 耐熱性이 강한 스테인레스를 사용하는 것이 더 좋을 수 있습니다.


※ 철의 종류

『 1. 純鐵 : 단어의 뜻대로 순수한 철 100%라는 의미인데, 실제로는 정련과정에서 극소량의 불순물 (탄소, 규소, 망간, 인, 황 등)이 포함되어 있습니다. 공업적으로 생산되는 비교적 고순도의 철은 암코철(미국 롤링밀사 제품), 전해철, 카르보닐철 등이 있고, 용도로는 합금재료, 촉매, 전자기재료 등에 쓰이는데, 수요가 그다지 많지 않아 소량 생산하고 있습니다. 탄소의 함유량이 0.03% 이하.

2. 선철 : '철강을 만드는 원료'라고 생각하면 쉽겠습니다.

철광석을 고로나 용광로에서 녹인 쇳물이 노 밑에 고인 것을 쇳물목이란 용기로 받아내어로 제강공장에 보내어 굳기 전에 제강원료로 사용하는 경우와, 주선기라고 하는 작은 장치로 작게 구분한 덩어리, 즉 잉곳으로 하여 굳히고 이것을 주철제품을 만드는 주물공장이나 제강만 하는 공장에 보내어 다시 녹여서 사용하는 경우가 있습니다.

선철은 약 4%의 탄소 외에 규소, 망간, 인, 황 등을 함유하고 있으며, 이것들이 선철의 성질을 무르게 합니다.

* 탄소강, 합금강, 주철은 공업용 제품을 만드는데 가장 많이 쓰이는 재료입니다.

그런데 우리는 일반적으로 철강, 또는 강철이라고 부르는데 공업적으로는 철과 강을 구분해 두고 있습니다.

철과 강은 탄소의 함유량으로 구분하는데, 철(Iron)은 탄소의 함유량이 1.7% 이상이고 강(Steel)은 탄소의 함유량이 1.7% 미만입니다.

즉 강(Steel) < 1.7% C ≤ 철(Iron) 으로 표시하면 되겠네요.

3. 탄소강 : 탄소강이란 철과 탄소를 주성분으로 하는 합금강으로서, 탄소가 0.03%~1.7% 함유되어 있고, 제거되지 않은 극소량의 망간, 규소, 인 등이 포함되어 있으며, 나머지가 Fe(철) 인 제품을 이르는데요, 탄소의 함유량이 높아지면 경도와 강도가 증가하여 각종의 성질을 변화시킵니다. 따라서 탄소의 함유량에 따라 쓰임새가 달라져서 구조용강(0.6% 이하), 공구용강(0.6~1.5%), 기타 특수용도강으로 대별할 수가 있겠습니다.

KS 규격집을 찾아보면 그 쓰임새를 알 수가 있겠네요.

4. 합금강 : 위에서 보신 바와 같이 탄소강도 합금입니다만, 일반적으로 합금강이라면 특별한 용도로 사용하기 위해서 탄소 이외의 금속원소를 주성분으로 집어넣어 만든 것입니다.

우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 주요 합금강 제품으로는 스테인리스강이 있는데요, 이것은 니켈과 크롬을 주성분으로 한 것이어서 니켈크롬강이라고 부릅니다.

5. 주철 : 주철은 보통 탄소 함유량이 2% ~ 6% 주물 재료인데요, 끓인 쇳물을 주물모래(주물사)로 만든 틀(주형)에 부어서 원하는 모양으로 만드는 것입니다.

주철로 만든 주물제품은 우리 주변의 커다란 기계의 몸통이나 부속품 등에서 흔히 볼 수가 있습니다.』


쉽게 설명을 드리면 가공방법에 따라 여러 가지 형태의 성질을 지닌 철이 존재합니다. 그 중에 탄소의 양에 따라서 철의 성질이 가장 크게 변화되고 특성이 결정되는 것입니다.


가마솥을 만드는 원료가 주철입니다. 가마솥에 밥을 하면 맛있다들 하시죠.

그래서 가마솥에 약을 달이기도 하고 약재를 炒(초)하기도 하고 여러 용도로 많이 사용되고 있는 철이기도 합니다.

그런데 주철은 죽염로의 용도로는 적합지 않다는 생각입니다.

주철의 용융점은 1275℃로 죽염로의 일반적인 온도인 1300℃를 견디기 어렵습니다.

탄소의 함유량이 높으면 硬度(경도)는 증가하지만 용융점은 낮아집니다.

촉매제로서도 質(질)이 떨어집니다.


일반적으로 우리가 사용하는 철판은 탄소강이고 극소량의 Mn(망간), Si(규소), P(인), S(황) 입니다.

Ni(니켈), Cr(크롬) 합금강을 스테인레스스틸 즉 우리가 스텐이라고 부릅니다.


아래는 각 鋼의 용융점 및 특징을 기록했습니다만 각 책마다 조금씩 차이는 있을 수 있습니다. 평균적인 수치를 기입하도록 했습니다.



 

원소 및 합금명


용융점

(℃)

열전도도

Cal/(cm.sec)

열팽창율

(x 10-6)

비 열

(Cal/gr℃)

순철

(0.03c≤ )

1530

0.161

13.10

0.119

탄소강 0.05 C

1520

0.13

12.0

0.102

탄소강 0.2 C

1510

0.12

12.0

0.103

탄소강 0.4 C

1500

0.12

11.0

0.104

주철

1275

0.090

11.0

0.115

TYPE 303STS

(0.15C≤ )

1399~1421

0.038

17.3

0.118

TYPE 304STS

(0.08C≤ )

1399~1454

0.038

17.3

0.118

TYPE 316STS

(0.08C≤ )

1371~1399

0.038

16.7

0.118


탄소의 양이 적을수록 용융점은 높고 硬度는 약하며, 탄소의 양이 많을수록 용융점은 낮고 硬度는 높습니다. 경도가 높다는 것은 깨질 수 있다는 것이며 반대로 순철은 延伸率이 높다고 볼 수 있습니다.

우리가 무쇠라고 하는 것은 경도가 높은 가마솥 계통의 주물을 이야기 하는 겁니다. 그런데 무쇠라는 것은 무르쇠, 무른쇠라는 의미로 붙여진 것이기 때문에 가장 무른쇠인 순철이 진짜 무쇠가 맞지 않느냐고 생각해 봤습니다.

고도의 담금질과 연마를 통해 잡성분이 제거되는 굉장히 순수한 철이되고 그 순수한 철 안에서 名劍이 탄생하기도 합니다.

위의 도표에서 열전도도가 크다는 것은 그만큼 전자의 振動과 移動이 빠르다는 것이고 그것은 순철의 특징에서 잘 나타나 있습니다. 상대적으로 스텐이 열전도도가 낮지요.

※ 내가 세운 가설을 충족시켜 주는 純鐵

 

1. 純鐵이란?

순철(Pure Iron)은 상온에서 페라이트상으로 존재하는데 이는 체심입방격자(B.C.C. : body centered cubic)의 원자배열을 갖는다. 탄소(carbon)가 함유된 페라이트는 철의 체심입방격자 내에 탄소가 고용된 상태이며 탄소의 고용한도는 0.025%이다. 이는 철(Fe)원자 1,000개당 탄소 원자 1개까지 고용되는 상태이다.

- 99.9% Fe 이상

- 비중 7.876, 용융점 1539℃

- 매우 연함(HB60 정도), 항복점과 인장강도 낮음

- 연신율, 단면수축률, 충격값 높음

- 투자율 높고 항자력이 낮음

- 단접이 쉽고, 용접성 양호

- 용도 : 변압기, 발전기용 박판

- 강자성체, 상온에서 상자성체

순철(純鐵 ; Pure Iron)에는 미량의 C 및 기타 불순물원소가 혼입되어 있어서 엄밀하게 100%의 순철을 얻을 수는 없다. 대정제(zone refining) 방법을 통하여 99.99%이상의 순도를 가지는 순철을 제조할 수는 있으나, 공업용 순철은 보통 99.9% 순도 이하이다.

<공업용 순철의 화학적 조성>

조성 (%)

종류

C

Si

Mn

P

S

Cu

전 해 철

카아보닐철

Armco 철

연 철

0.008

0.01

0.015

0.02

거의 없음

0.02

0.015

0.13

0.036

0.02

0.07

0.10

0.005

0.01

0.015

0.24

0.004

0.007

0.02

0.002

0.01

-

-

0.06


2. 순철의 변태

순철은 1539℃에서 응고하며 상온까지 냉각되는 동안 A4, A3, A2라고 부르는 변태가 일어난다. A4변태는 1400℃에서 일어나며, δ-Fe가 γ-Fe로 변태하는 과정이다. 이때 결정구조는 체심입방격자(BCC)에서 면심입방격자(FCC)로 변화된다. A3변태는 910℃에서 일어나며, γ-Fe가 α-Fe로 변태하는 과정으로서, 이 때의 결정구조는 다시 면심입방격자에서 체심입방격자로 변화된다. 이와 같이 A4변태와 A3변태는 결정구조의 변화를 수반하므로 동소변태(同素變態 ; AllotropicTransformation)라고 한다. 그림 1.4는 α-Fe와 γ-Fe의 결정구조를 나타낸 것이다. FCC 격자인 γ-Fe의 충진율(atomic packing factor)은 0.74이고, BCC 격자인 α-Fe의 충진율은 0.68이므로 γ-Fe가 α-Fe보다 더욱 조밀한 원자배열을 갖는다는 것을 알 수 있다. A2변태는 768℃에서 일어나며, 결정구조의 변화를 수반하지는 않으나 자기적 성질이 변화되므로 자기변태(磁氣變態 ; Magnetic Transformation)라고 한다.

일반적으로 동소변태는 가열과 냉각 시에 변태온도가 틀려지게 되는데, 가열 시에는 위에서 나타낸 변태온도보다 높은 온도에서 일어나고, 냉각 시에는 반대로 낮은 온도에서 일어나게 된다. 따라서 가열 및 냉각 시에 변태온도를 다음과 같이 구별하여 표시한다. 즉 가열 시에는 c문자를 붙여서 Ac4, Ac3으로(c 문자는 불어에서 가열을 의미하는 chauffage의 첫 자이다.), 냉각 시에는 r문자를 붙여서 Ar4, Ar3으로(r 문자는 불어에서 냉각을 의미하는 refroidissement의 첫 자이다.) 표시한다. 이 두온도의 차이는 가열 및 냉각속도가 클수록 심해지고, 반대로 가열 및 냉각속도가 작을수록 그 차이는 없어진다. A2변태는 원자배열의 변화가 없으므로 Ac2, Ar2표 1.3은 순철의 변태와 변태온도를 나타낸 것이다.

<순철의 변태와 변태온도>

변태의 종류

변태의 내용

변태온도(℃)

A4

(동소변태)


가열

δ-Fe(BCC) ⇆ γ-Fe(FCC)

냉각

1400

A3

(동소변태)

γ-Fe(FCC) ⇆ α-Fe(BCC)

910

A2

(자기변태)

α-Fe(상자성) ⇆ α-Fe(강자성)


<순철의 기계적 성질>

응용점 1539℃

끓는점 2860℃

원자량 55.85

원자번호 26

비중(g/cm3) 7.87

비열(J/kg・K) 456(0~100℃)

열전도도(W/m・K) 78.2(0~100℃)

전기비저항(Ω・cm) 10.1×10-6

(상온)

용융잠열(cal/g) 64.38

기화잠열(cal/g) 1515

열팽창계수(K-1) 1.21×10-5

(0~100℃)



순철은 약 99.9% 이상이 Fe(철)로 이루어져 있으며 强磁性, 常磁性을 띠며, 觸媒劑나 電磁氣 材料로 사용된다는 것은 지금까지 내가 생각한 죽염의 원소상태 變化를 促進시키는 材質과 일맥상통한다고 하겠습니다.

인산선생이 鐵性의 개념을 단순히 철(Fe)의 개념으로만 본다는 것은 무리가 있다는 생각입니다만 간과 할 수 없는 부분이기도 합니다.


신약본초에 보면 이런 내용이 있습니다.

수생목(水生木)의 원리(原理)로 초목 중에는 왕죽(王竹)이니 왕죽(王竹)에는 백금(白金)과 순철(純鐵)이 함유되어 있다.

목생화(木生火)의 원리(原理)로 목중(木中)에는 송지화(松脂火)요

화생토(火生土)의 원리(原理)로 황토(黃土) 중에는 금철(金鐵)이요,

금생수(金生水)의 원리로 수중(水中)에는 염(鹽)이요, 염중에는 금철(金鐵)이다.


用語라는 것 자체가 그 기본적인 성질을 드러내는 것이기 때문에 철통에서 鐵精이 우러나온다는 말씀은 순수한 철 그 자체를 의미하는 것으로 연결해도 크게 틀리지는 않다고 봅니다. 더군다나 이렇게 죽염에 백금과 순철이라는 말과도 상응합니다..


온도에 따른 철의 變態가 이론적으로 순철에서 가장 정확히 일어나며 이러한 철의 변태로 인한 磁氣場의 변화가 죽염에 미치는 영향까지 考慮 할 수 있는 분이 계실 것이라 생각됩니다.

인산선생께서 죽염의 결정체는 온도와 죽염에서 오는 白金이라는 말씀을 하셨는데 공간과 죽염 사이에 전달을 容易하게 해 주는 物質이 좋지 않을까 하는 생각을 해 봤습니다.

인산선생께서는 신약본초에서 죽염의 상태를 雜鐵을 제거하여 자석에 붙지 않는 순수한 白金이라는 표현을 사용하셨는데 이 백금이라는 것이 Pt을 의미하는 것은 아니라고 봅니다. 다만 순수한 金을 얻기 위해서는 죽염이 용융되는 재질 또한 순수한 鐵을 사용하는 것이 무난하다고 생각됩니다.

스테인레스보다 鎔融點도 높고 용접성도 좋아서 상당히 적합한 材質이라고 봅니다.

제가 수입한 純鐵의 가격은 판재의 두께 10mm 인 철판 1800mm×2000mm 한 장이 140만원 정도 합니다. 지금은 환율이 많이 올라서 훨씬 비쌀 것 같기는 합니다.


이상 鋼의 성질을 개략적으로 살펴보면서 간략하게나마 몇 가지 자료를 첨부한 것은 보다 전문적인 지식과 풍부한 思考를 가지신 분이 계실 것이고 그 기초 자료를 제공한다는 생각으로 적었습니다.

각 철의 재질이 죽염에 미치는 영향은 檢證된 자료가 없기 때문에 섣불리 옳고 그름을 이야기 할 수 없습니다. 여기서 제시하는 저의 견해도 하나의 개인적 생각일 뿐이지 순철이 죽염의 재질로 옳다고 말하는 것은 아닙니다. 이 부분에 대해서 오해가 없으시기를 바랍니다.


꼭 짚고 넘어가고 싶은 것이 있습니다.

죽염을 굽는 데는 먼저 좋은 原料가 준비되어야 하고, 1번 ~ 8번까지의 과정을 충실하게 하는 것이 가장 중요합니다. 9회째 송진을 이용하여 溫度을 높이는 기술이 무엇보다 먼저 발전되어야 한다는 생각입니다.

국산송진을 사용할 수 있도록 해야 하고, 더 높은 온도와 완벽한 제어 기술을 가질 그 날을 위해 그저 오늘도 고민하고 노력해야 하는 것뿐입니다.


※ 순철을 용융로로 사용하면서 느낀 점

올 겨울은 순철을 수입해서 제작 한 후 9회 죽염 용융로로 사용해 봤습니다.


1. 용융점은 스텐보다 높지만 열에 견디는 정도는 좀 약한 것 같습니다. 원인은 스텐보다 열 전도율이 훨씬 높기 때문이겠죠. 구조물이 휘거나 녹는 경우가 발생했습니다.

2. 순수한 철이라 조금 녹아들어가도 안전하다는 생각이 들었습니다. 물론 용융하면 흙, 철, 이물질이 대부분 구분이 되지만 그래도 다른 재질보다 참 안전하겠다는 생각을 했습니다.

3. 용융하면서 열이 달아 있을 때는 투명하게 안에서 연소되는 모습이 보이기도 했습니다.(옹기처럼 숨을 쉬기에 좋은 재질이 아닐까하는 생각이 듭니다)
공통적으로 다른 재질에도 볼 수 있는 현상인지는 잘 모르겠습니다.

4. 나쁜 점은 껍질이 벗겨지고 쇠가 많이 날려서 관리와 미관이 좋지 않은 것 같습니다.

※ 5천도 죽염에서 쇠의 재질은?

인산선생의 두 가지 설명 중에 우리 나라에는 고열에 견디는 강철이 없다는 말씀과, 중심부를 녹이고 열이 완전히 통에 전달되기 전에 끄면 된다는 설명이 있습니다.

일전에도 한 번 설명을 드렸지만,

보조통은 강한 재질의 텅스텐이나 세라믹 같은 특수금속 사용하면 되고요, 죽염이 들어가는 로는 지금 우리가 쉽게 접할 수 있는 철을 사용하면 됩니다.

보조통은 1400~1500도가 되면 녹기 시작합니다. 그러면 그것을 물로 식히거나 바람으로 식히는 방법을 생각할 수 있겠습니다.


가령 보조통의 불이 2천도라고 가정하면 주통은 스텐이든 순철이든 모두 녹습니다. 가스불로 2천도를 올려놓고 2mm정도의 스텐을 녹이는 실험을 해 본 적이 있는데요. 2천도에서 1초 안에 녹아 떨어졌습니다.

2천도에서 스텐이나 철이 견딘다는 것은 초과학적 현상이 없으면 불가능한 일이지요.

그러면 어떻게 2천도 이상의 불에서 일반 철통을 사용할 수 있을까요?

의외로 원리는 간단할 것 같습니다.

불꽃을 소금에 닿게 하고 직접 로에 닿는 것을 피하면 됩니다. 온도를 만드는 것은 어렵지만 불꽃이 로에 닿지 않게 하는 부분은 큰 문제가 아닌것 같습니다.

이렇게 하면 5천도 고열이라고 해도 가능합니다.


가장 어려운 문제는 어떻게 송진불을 2천도 이상의 불꽃으로 만드느냐가 관건입니다.

냉정한 과학적 자료와 정보를 바탕으로 한 우리의 理想은 현실이 될 겁니다.


 


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