주철(鑄鐵), 가단주철(可鍛鑄鐵), 복동식(複動式) 피스톤 풀무

유럽에서 주철을 사용한 것은 1380년 이후의 일이다. 이와 비해 볼때 중국은 훨씬 이른 시기인 BC 4세기 이전에 벌써 주철을 사용했다.

중국인의 철기문명이 그만큼 탁월했던 이유는 무엇일까? 물론 여러가지 원인이 있다. 우선 중국에는 용광로의 벽을 만들기에 적당한 불에 견디는 내화성 점토가 있었다. 또 중국인은 비교적 낮은 온도에서 쇠를 녹이는 방법도 알고 있었으며 주철을 위해서는 인산철이 많이 포함된 '흑토(黑土)' 라는 것을 섞어야 한다는것도 알았다. (사진설명: 주철)

이런 방법으로 쇠 혼합물에 인을 6% 가까이 첨가하면 융해점이 보통 1,130도에서 950도로 내려 간다. 이 기술이 고대부터 6세기까지 사용되었으며, 그 이후에는 그런 매체가 필요하지 않은 본격적인 용광로가 사용되었다.

고온을 내는 석탄은 중국에서 4세기 혹은 그 이전부터 연료로써 사용되었을 것으로 추정된다.

석탄을 이용한 주철법에서 한 벙법은 광석을 일련의 가늘고 긴 통 형태의 도가니에 넣고, 그 주위에 불이 붙은 석탄을 많이 채워 넣는 것이다. 이 방법을 사용하면, 정련 과정에서 유황을 제거하는 부차적인 이점도 얻을 수 있었다.

한(漢) 왕조는 BC 119년에 모든 주철소를 국영화 했으며, 황제가 그 제조를 독점했다. 당시 전국에 46개소의 국영 주철소가 있었으며, 정부의 관리가 주철 제품의 대량 생산을 관리했다.

BC 3세기에 중국인은 불 넣기(즉 철이 1주일 정도 고온을 유지하도록 하는 것)에 의해 가단주철(可鍛鑄鐵)을 만드는 방법을 발견했다.

이 방법대로 하면 철이 무르지 않게 될뿐만 아니라 심한 충격을 받아도 부서지지 않는다. 바꿔말하면 이 기술을 이용해 만든 쟁기날과 같은 철기구들이 아주 큰 힘으로 커다란 바위에 부딪쳐도 부서지지 않는다는 것을 뜻한다.

주철은 어느 정도 연철의 유사성을 가지고 있기는 하지만 주조를 거치는 동안 훨씬 강하고 단단해졌다. 이는 거의 강철에 필적하는 것이었다.

당시 중국인들은 복동식(複動式) 피스톤 풀무를 이용할줄 알았다. 복동식 피스톤 풀무란 공기나 액체의 흐름을 연속적으로 내보내는 펌프를 말한다.

중국인은 이렇게 연속적으로 송풍하는 결정적인 기술에 힘입어 수 백년에 걸쳐 다른 나라보다 훨씬 앞선 야금 기술을 지닐 수 있었다.

이 풀무가 BC 4세기에 이미 널리 사용되었다고 전해지는 것으로 보아 적어도 BC 5세기에는 발명되었을 것으로 학자들은 추측한다.