제 5 회

전국 학생 과학 발명품 경진대회

생 활 과 학

새로운 2중막 개량 토기화분

출품자 : 서울기계공업고등학교

요업과 2학년 송 근 홍

지도교사 : 문 건 일

목 차

Ⅰ. 연 구 동 기 ·······················································································1

1. 작품의 개요 ·······························································································1

2. 제 작 동 기 ·······························································································1

3. 특 징 ·········································································································1

4. 연구의 주안점 ···························································································4

5. 시제품 적응 시험 결과 ···········································································5

6. 교육적 효과 ·······························································································6

7. 제작 경비 ···································································································7

Ⅱ. 연 구 내 용 ···············································································7

1. 토기 제조 공정 ·························································································7

Ⅲ. 사 용 도 ···················································································12

Ⅳ. 결 론 ·······················································································12

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과학 발명품 출품안

Ⅰ. 연 구 동 기

1. 작품의 개요

도자기 공업은 정부가 추진하고 있는 10대 수출전략산업으로 품질의 고급화와 신

제품 개발이 당면 문제이다. 국민 생활의 향상과 정서 생활의 일환으로 실내 공간

을 이용한 화초 재배가 국내외적으로 성행하고 있다.

그러나 종래 사용해 오고 있던 붉은 토기 화분은 통기성이 있어 식물 생장에는

적당하나 외적 질감이 거칠고 색상이 아름답지 못하여 실내 고급화분으로 각광을

받지 못하고 있는 실정이다.

본 연구에서는 이러한 결점을 개량하여 아름다운 색상(Engobe)과 음각법에 의한

문양을 넣어 바탕색이 아름다운 선의 조화를 이루며, 화분 안쪽 하부에 그중 토기

막을 만들고 공기 유통구멍 및 수분 조절 구멍을 2중막 옆에 뚫어 공기의 유통이

매우 좋고 물받이 접시와 자동수분 조절 작용을 하는 새로운 고급 2중막 화분을 연

구 개량하여 매우 실용적이고 간편한 화분을 개발하였다.

2. 제 작 동 기

화초를 실내나 식장등에 들여놓을 때 토기 화분을 예쁜 종이로 접어서 전면을 가

리거나 화분 접시를 받쳐 놓는 것을 우리 주변에서 자주 보게 되는데 요업을 하는

공학도로서 좀더 아름답고 간편한 화분을 만들 수 없을까? 평소부터 생각해 왔다.

그러나 요즈음 플라스틱 화분이나 자기질 화분 출현으로 토기 업계는 명맥을 유지

하기 힘들게 되었고, 가격면에서 매우 싸고 외형이 토기에 비해 매우 아름답고 색

상이 다양해 플라스틱 제품이 토기 제품과 대치되는 상황에 놓이게 되었다.

그러나 이러한 제품은 가공성이 없기 때문에 식물생장에도 나쁘고 국가적인 차원

에서 볼 때도 플라스틱원료는 기름이기 때문에 우리 나라에 무진장으로 매장되어

있는 적토를 이용하여 고급제품으로 개발하여 국내는 물론 수출품으로 개발하여 새

로운 상품을 만든다면 매우 보람있는 일이라 생각되어 본 요업과 선생님과 기술적

인 자문과 지도를 받아 토기 화분을 연구 개량하게 되었다.

3. 특 징

(1) 본 제품은 자기나 플라스틱 제품이 통기성을 갖지 못하여 식물생장에 나쁜데

반하여 토기의 특징인 통기성을 최대로 살렸다.

2

(2) 토기의 거친 질감과 붉은 색을 안보이게 하기 위해 토기 표면에 화장토(

Engobe )를 입혀 아름다운 배색처리를 한 다음 소성 했기 때문에 재질이 견

고하다.

(3) 화장토 색상에 맞추어 디자인을 개발했으므로 제품의 외형이 매우 아름답고

고급스러워 품위(상품 가치)가 있다

(4) 종래의 토기분은 화분 밑에 물 빠지는 구멍이 있어 밑받침 접시가 필요했으

나 개량 토기분은 그림 Ⅰ-1과 같이 구조가 되어 있으므로 물 받침 접시가 필

요 없어 운반 등 매우 편리하고 공간도 적게 차지한다.

(5) 위에서 물을 주면 종래의 화분은 물이 밖으로 새어 나갔으나 본 화분은 2중

막 아래 물 탱크실이 있어 화분에 수분이 마르면 토기분의 모세관 형상으로 물

이 위로 올라가고 밑에 수분이 증발되면 수분 조절 작용을 하므로 종래 화분과

같이 자주 물을 줄 필요가 없고 집을 비우는 경우 물을 자주 주지 않아도 되므

로 매우 편리하다.

(6) 물탱크에 해당되는 2중막 아래는 밖에 시유 또는 에폭시 수지로 코팅했으므

로 물이 밖으로 새지 않고 저장이 된다.

그림 Ⅰ-1 그림 Ⅰ-2

개량 토기분 종래의 토기분

(7) 특수 A형 화병 및 화분은 특수 토기 침봉장치가 설치되어 꽃이 쓰러지지 않

고 수분 조절도 겸함.

3

그림 Ⅰ-3 특수 A형 화분 및 화병 겸용기물

※ 사용방법

토기 내부에 설치된 토기 침봉 장치는 화초가 쓰러지지 않도록 상부와 하부에

구멍이 양쪽으로 뚫려 있어 침봉 역할을 하므로 화병으로 사용되며,

토기분으로 사용될 때는 상부에 구멍을 ①이 닫아 주어 일반화분으로 사용되며

특수 침봉은 수분 조절장치( 모세관 현상 )역할을 해냄.

그러므로 며칠씩 집을 비우는 경우에도 물탱크에 물이 담겨져 있으며 위에 흙

이 말랐을 때 모세관 현상에 의해 아래 물이 위로 올라가 수분을 자동으로 공급

해준다.

Ⅰ-4 밖에(실외) 심은 화초

4

- 보 충 설 명 -

① 플라스틱 화분이나 자기 화분은 외형은 아름다우나 기공이 (통풍성)없어 식물

의 뿌리가 질식하거나 썩는다.

② 토기질 화분은 기공이 (통풍성)있어 식물의 생장에는 좋으나 외형적인 품위가

떨어져 실내용으로는 알맞지 않다.

그림 Ⅰ-5 실내로 옮긴 화초

4. 연구의 주안점

(1) 문헌 조사, 현장답사, 선생님과 기술정보 교환

(2) 밖에 심은 화분이 실내로 들어옴에 따라 제품이 아름답고 식물 생장에 좋으

며 가격면에서는 저렴하여 누구나 싼값으로 좋은 화분을 구입하는데 주안점을

두었다.

(3) 무기 유약과 유기 수지에 특성과 제조과정을 양면에 장단점을 비교해 보았다.

(4) 토기와 화장토의 접착(코팅)법을 해결했다.

(5) 외형 디자인에 대한 연구결과 간단하면서도 보기가 아름다운 문양을 해결하

였다.

(6) 재료의 특성(토지질, 자기질, 플라스틱질)을 조사하여 화분에는 토기가 가장

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적합함을 알았다.

토기질의 특성

종 류 색 상 시유 유무 흡수상태 투명성 소성온도

토기분

자기분

플라스틱 분

적갈색

백 색

각종색

무

유

무

1급 20%이하

2급 23%이하

0～0.5%

0%

불투명

반투명

반투명

800～1100˚C

1300˚C이상

400˚C이하

5. 시제품 적응 시험 결과

(1) 그림 Ⅰ-6와 같이 물에 충분히 젖은 시편을 냉장고에서 -15˚C에서 1일 방치

(냉동)시킨 결과 동파가 없었다.

∴ 재질상 실내용으로는 가장 양호한 상태이었다.

(2) 그림 Ⅰ-6과 같이 3일간 관찰 결과 실제 화초를 심어서 관찰해 보니 푸른 이

끼가 끼므로 화분 둘레 테두리에 시유 또는 에폭시 수지를 발라 주는 것이 제

품에 완벽성을 부가시켜줌

(3) 벽에서 넘치는 물방울은 ( )화분에 골을 파서 물탱크에 빠져 들어가

게 함으로써 완벽성을 기할 수 있었음.

(4) 한 여름에는 물탱크가 적어서 물이 빨리 마르므로 물탱크를 임의로 크게 제

품을 다시 제작했음 (투명 플라스틱 수분 측정 장치 부착)

(5) 시제품 적응 시험결과 양호한 결과를 얻었으며 새로 제품제조에 참고가 많이

됐다.

(6) A형 특수 화분은 화병과 겸용으로 쓸 수 있도록 특수 설계하였음.

그림 Ⅰ-6 젖은 토기를 -15˚C에서 1일간

냉동시험 시킨 결과 양호함

6

그림 Ⅰ-8 이끼가 끼지 않도록 무기 유약 및 유기 수지를 발라 이끼가

끼지 않도록 보충하였다.

6. 교육적 효과

(1) 골동품이나 서구식 도자기의 모방에서 벗어나 값싼 토기를 이용해서 아름답

고 기능이 뛰어난 새로운 제품을 연구 개발하여 요 업계에 연구 발전시킬 요

소가 많음을 알게 되었다.

(2) 선생님과 상의하고 협동함으로서 큰 성과를 얻었다고 생각된다.

그림 Ⅰ-7 화초를 심어 관찰 결과 화분 안에 이끼가 끼었다.

(3) 항상 제품을 만들면 결함이 나오는데 이것을 고침으로써 새로운 창조와 전진

을 실감하였다.

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(4) 관련 교과 (도자기)에 많은 학습효과를 실험을 통해 얻었다.

(5) 값싸고 보 잘 것 없는 제품을 개량함으로서 무엇 보다고 아름답고 생활에

편리하고 필요한 화분을 개량했다. 경제적 가치도 있다고 생각된다.

그림 Ⅰ-9 개량된 토기분과 종래의 토기분의 비교

7. 제작 경비

원가 계산 약 2.000원 정도 (개량)

Ⅱ. 연 구 내 용

1. 토기 제조 공정

그림 Ⅱ-1 화장토 (Engobe) 제작

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그림 Ⅱ-2 토기 변속 물레 성형

그림 Ⅱ-3 정형 및 조각

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그림 Ⅱ-4 조각품 건조

그림 Ⅱ-5 전기로 시험 가동

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표 Ⅱ-2 소성 곡선도

- 전기로 토기 소성 -

Ⅱ-3. 본 연구 작품의 재질 특성

물 성

종 류소성온도 소성색상 흡수율 강도 수축율 냉 동 질감

토 기 850～100˚C 적 색 10～20% 중 5～20% 양 호따뜻함

적 색

화 장 토

(페리안 자기)“ 백 색 18.77% 중 6.5% 양 호

깨끗함

흰 색

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Ⅲ. 사 용 도

1. 실내 및 실외용 고급 토기 화분

2. 특수 화분 A는 화분 및 화병으로 겸용할 수 있다.

(내형 토기 조절 장치 구멍을 열면 화병, 닫고 흙을 부으면 화분이 됨)

Ⅳ. 결 론

1. 화분의 외형은 색상의 변화와 음각 조각에 의한 문양의 첨가로 종래의 거친 적

토분이 매우 아름답고 우아하게 변형되었다.

2. 2중막 설치로 물의 저장과 공기구멍이 종래의 밑에 있던 것이 옆으로 설치되어

환기, 습도, 습기 조정이 가능해 졌다.

3. 접시 받침등이 없어져 공간을 적게 차지하고 쾌적해졌으며 화분 운반이 간편해

졌다.

4. 수분 조절 장치로 종래 화분과 같이 물론 자주 주지 않아도 식물이 쉽게 말라

서 시들지 않는다.

5. 화분의 물탱크에 플라스틱 투명 수분측정 눈금장치가 부착되어 수분의 양을 쉽

게 파악할 수 있다.

6. A형 특수 화분은 화병과 화분겸용으로 사용이 가능하여 가격의 절감효과를 가져

온다.

7. 고급 화분으로 외형이 아름답고 실용성이 크고 편리하게 개량되어 국내 및 수출

품으로 개발하여 요업 산업에 일부로 성장할 수 있으리라 생각된다.

그림 Ⅱ-6 완제품 2중막 개량 화분