중국과 다른 철 생산 기술

개마무사가 강력한 위력을 발휘했다면 중국은 왜 고구려와 같이 개마무사를 도입하지 않았는지 의아하지 않을 수 없다. 전쟁의 역학구조상 상대방이 우수한 장비를 갖고 있다면 그 장비를 재빨리 모방하거나 보다 개선하여 다음 전쟁에 활용하는 것이 상식이다.

물론 중국도 엄밀한 의미에서 기병 제도를 도입하지 않은 것은 아니다. 다만 중국이 도입한 기병제도는 중국인들로만 구성된 것이 아니라 대부분 중국에 복속한 이민족을 활용했다는 점이다. 그러나 이들은 용병이어서 고구려 군과 같은 결집력이 부족하여 전투력이 떨어졌다.

한편 중국이 고구려와 같은 개마무사를 본격적으로 활용하지 않은 이유를 중국 특유의 전술에 기인한다는 설명도 있지만 중국의 제철 능력의 한계 때문으로 인식하는 학자들이 많다. 쉽게 이야기해 보면 고구려는 개마무사로 무장할 수 있는 철 생산 능력이 있었는데 반하여 다른 국가에서는 철 생산 능력이 없었다는 것이다.




[사진설명] 강원도 철령에서 발굴된 3세기경의 철마군단(고구려연구회 제공).


세계적으로 볼 때 기원전 25세기경 수메르에서 철기를 만들었으며 이란, 팔레스티나 등지에서는 기원전 1200~1000년경에 연철을 열처리하여 강철을 만들었다는 것이 정설이다. 고대 유럽에서 생산된 철기는 전부 연철이고 주철은 그보다 늦어 14세기경 독일의 라인 지방에서 처음 대량으로 생산되었다.

철의 종류를 구분할 때는 탄소 함유량을 기준으로 한다. 탄소 함량에 따라 주철(선철이라고도 하며 탄소 함량은 1.7~4.5%), 강철(탄소 함량 0.035~1.7%), 함유량이 적은 연철(시우쇠, 단철이라고도 하며 탄소 함량은 0.035% 이하)로 나누어지는데 용도에 따라 적절한 것을 택한다. 이 중에서 강철이 가장 늦게 발견되었다.

산화철은 700~800도의 낮은 온도에서 환원되므로 철은 액체 상태로 되지 않고 절반 녹다 만 상태에서 굳는다. 이렇게 얻은 연철을 단조하면 철기를 만들 수 있다. 제련로의 온도를 높이는 방법이 간단한 것은 아니므로 대부분의 고대국가에서는 이러한 공정을 거쳐 철기를 제작했다.


백색주철 주조성좋고 강도높아

반면에 선철(주철)은 보통 백색주철과 회색주철로 나뉘는데, 백색주철은 탄소가 탄화물 형태로 결합되어 흰색을 띠므로 백색주철(철탄소합금계 가운데서 용융점이 가장 낮은데도(1,130도) 주조성이 좋으며 강도가 높고 내마모성이 좋다)이라고 부르며 회색주철은 탄소가 흑연형태로 포함되면서 겉면에 퍼져 회색빛을 띠기 때문에 붙인 이름이다.

한편 강철 제련은 선철의 경우 보다 높은 온도 즉 보통 1,500도 이상에서 가열하여 탄소와 그 밖의 원소들을 연소시키는 방법을 사용한다. 강철을 만드는 비법은 철의 용융점이 1,539도이므로 제련로 안의 온도를 1,500도 이상 올려야 한다.




[사진설명] 진천 석장리 제철용 송풍관, 한민족이 질 좋은 철을 생산할 수 있었던 것은 제련로의 완벽한 설계, 연료와 탄소 공급원으로서 숯의 사용, 효율적인 송풍관을 사용했기 때문으로 추정한다.


고고학사에 의하면 강철은 아르메니아 지역의 히타이트족이 기원전 2천 년경에 개발한 것이다. 하지만 그들은 강철을 용광로에서 직접 얻은 것이 아니라 연철의 표면을 침탄법으로 열처리하여 강철로 변화시킨, 질이 낮은 것이다. 이 기술도 히타이트족이 계속 주조법을 독점하다가 그들이 멸망하자 여러 지방으로 퍼져나갔다. 철이 생산된 지 거의 10세기가 지난 기원전 12~10세기가 되어서야 이란, 팔레스티나, 메소포타미아 및 지중해 동부 지역에서 강철이 제련된 것도 그 때문이다.

한편 중국에서의 철기 사용은 기원전 1100년경으로 올라가며 기원전 7세기인 춘추전국시대에 비로소 주철의 주조가 가능했다. 이는 춘추전국시대에 이르러서야 중국에서 진정한 철기시대가 시작되었음을 의미한다.

중국의 영향을 받아 우리나라의 문화가 진전되었다는 학설에 의하면 우리나라에서의 철기는 중국보다 당연히 늦어야 했다. 지금까지 한반도에서 철기시대가 언제 시작되었느냐는 문제는 대체로 두 가지 설로 나뉜다. 그 하나는 중국 전국시대(기원전 475~221년)에 ‘명도전(明刀錢)’과 함께 유민들이 한반도로 유입되면서 철기문화가 들어왔다는 설이며, 다른 하나는 기원전 108년 한무제가 고조선을 침략할 때 한나라의 금속문화가 도입되었다는 견해이다.

그런데 중국 전국시대의 유적지 가운데 철기가 출토된 지방은 20여 군데에 이르고 있는데 대부분의 지방들이 고조선 영역이다. 이것은 이들 유물이 중국인에 의해 만들어진 것이 아니라 그 지역에 살고 있던 고조선인들에 의해 개발되었다고 믿는 것이 자연스러운 추론이다. 즉, 중국과 완전히 다른 청동기술을 발전시킨 고조선에서 철기도 독자적으로 발전됐다는 뜻이다. 특히 고조선은 그 당시에 세계 어느 나라도 갖지 못한 첨단 기술인 강철을 주조하는 기술까지 갖고 있었다.

평양의 강동군 송석리 1호 석관 무덤에서 나온 직경 15센티미터, 두께 0.5센티미터 되는 쇠로 된 둥근 거울은 앞면이 매끈하고 뒷면에 1개의 꼭지가 붙어 있는데 절대 연도가 무려 3104±179년 전으로 거슬러 올라간다.

탄소 함량이 낮은 강철은 용광로에서 선철과 산화제를 작용시켜 얻는데 이 쇠거울의 화학 조성은 탄소가 0.06%, 규소 0.18%, 유황이 0.01%인 저탄소강이었다.

더구나 탄소가 적은 저탄소강임에도 불구하고 굳기가 연철보다 강하고 유황도 매우 적은 양이다. 일반적으로 탄소 함유량이 1.0% 미만인 저탄소강은 온도가 적어도 1,500도 이상 되는 용광로에서 직접 얻지 않으면 안 된다. 그러므로 쇠거울은 연철이나 선철을 두드려 만든 것이 아니고 용광로에서 직접 얻은 쇳물로 주조했다는 것을 알 수 있다.

평양시 강동군 항목리에서 출토된 쇠 줄칼은 연대가 다소 내려가는 기원전 7세기경의 탄소 공구강인데 겉면에 격자 문양이 나 있어 줄칼 형태를 모두 갖추고 있다. 재질은 탄소가 약 1.0%, 규소 0.15%, 유황이 0.0007%였으며 줄칼에 단접부가 없고 높은 온도에서만 형성되는 조직을 갖고 있는데 이 쇠줄칼도 쇠를 완전히 용융한 상태에서만 얻을 수 있는 것이다.


동시대 최고의 철 생산 능력

철은 온도에 따라 3가지로 구분되는데 기본 방식은 유사하다. 당시 철을 만드는데 필요한 재료는 두 가지이다. 바로 철광석과 숯이다.

선철생산 공정은 철광석을 일정한 덩어리로 만들어 숯을 여러 층으로 엇바꾸어 넣고(용재로 석회석을 소량 삽입) 밑에서 불을 지핀 다음 송풍관을 통해 바람을 불어 넣는다.

이때의 연로로도 질이 좋은 숯을 사용하는데 제련로 안의 온도가 올라가면 CO 가스가 형성된다. 로 안의 온도가 700~800도에 이르면 CO 가스에 의해 철산화물이 Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe 순으로 환원되며 환원된 철은 탄소와 접촉하여 Fe3C로 된다.


[사진설명] 개마무사와 방패, 고구려는 질 좋은 철제무기를 사용하여 적들과의 전투에서 기선을 제압할 수 있었다.


한편 제철로 안의 온도가 1,050~1,100도에 이르면 광석 중에 포함되어 있던 맥석 성분이 석회와 작용하여 광제로 되며 1,200도 이상의 온도에서는 액체 상태의 선철과 갈라진다. 따라서 제철로 안에서는 쇳물과 용융된 광재가 생기는데 광제는 쇳물보다 비중이 작으므로 쇳물 위로 뜰 때 이를 분리하여 쇳물을 뽑아낼 수 있다.

여기에서 선철을 다시 녹여 1,500도 정도로 온도를 높여 강철을 만드는데 과거의 제철 능력으로 볼 때 강철을 만들 수 있는 온도인 1,500도를 만드는 것은 매우 어려운 일이다.

물론 강철을 만드는데도 비밀이 있다. 숯(탄소)을 적절하게 배합시키면 제련로 안의 온도가 1,200도가 되어도 철의 용융점에 이를 수 있기 때문이다. 예를 들면 철 속에 탄소가 4.3퍼센트 정도 들어가면 철탄소합금의 용융점이 1,130도로 낮아지며 1,200도 정도에서도 탄소를 적절히 융합하면 철이 용융한다.

제련과정을 거쳐 뽑아낸 철을 괴련철(잡쇠덩이)이라 하는데 아직 불순물이 많이 남아있으므로 괴련철을 다시 불에 달구고 두드리기를 반복한다. 이 과정에서 불순물이 빠져나가고 단단한 철만 남는다.

학자들은 고조선 지역에서 발견되는 강철의 비율을 볼 때 고조선 장인들이 제련로 안의 온도를 적어도 1,400도 정도 유지한 상태에서 철을 14~16시간 정도 녹여냄으로써 질 좋은 강철을 생산할 수 있었다고 말한다. 고조선의 장인들이 이와 같은 철을 생산할 수 있었던 것은 제련로의 완벽한 설계, 연료와 탄소 공급원으로서 숯의 사용, 효율적인 송풍관을 사용했기 때문이다.

고조선 영역에서 철 생산지는 매우 광범위하다. 대표적인 것은 은률 일대 노천 철광상으로 철제 망치와 징들이 발견되었다. 또한 『고광록』에 의하면 요하 하류 지역(요동)인 안산과 철령(쌍성), 개주(개평), 요양, 승덕, 심양 등지에서 주로 자철광과 적철광을 채취하여 철을 생산했다고 적혀있다.


'고조선 강철' 최강국가 발돋움 원동력

고조선 지역에서 생산된 강철이 주목받는 이유는 간단하다. 당시에는 서아시아에서도 강철이 생산되기는 했지만 저급품이었다. 그런데 고조선에서 생산된 강철은 세계 어느 나라에서도 확보하지 못한 고온의 용광로에서 직접 얻은 질 좋은 것으로 그 연대도 무려 기원전 12세기로 거슬러 올라간다. 이것이 고조선이 강력한 국가로 발돋움할 수 있었다고 추론할 수 있는 근거이다.

한민족이 건설한 2번째 국가로 추정하는 부여의 경우도 철기 생산에 있어서는 선진국이었다. 『삼국지』〈위지동이전〉에는 부여의 군사들이 투구ㆍ활ㆍ화살ㆍ칼ㆍ창을 병기로 삼고 집집마다 갑옷과 휴대 가능한 무기를 갖추고 있었다고 적혀있는데 이것은 거의 다 철로 만든 것이다.

부여 영역에는 철 생산지가 많다. 오늘의 무산일대와 길림성, 흑룡강성, 러시아의 하바로프스크 일대가 철산지로 무산군 범의구석 유적에서 연철제품이 발굴되었고 이들은 기원전 7~5세기로 거슬러 올라가는데 곧바로 다음 단계인 선철 생산 단계로 이어진다.

기원전 2~1세기에는 강철을 제작했는데 무산군에서 발견된 강철 도끼는 탄소가 1.55퍼센트, 규소가 0.10퍼센트, 망간이 0.12퍼센트, 연이 0.07퍼센트, 유황이 0.08퍼센트였다. 이 도끼는 탄소의 함유량이 1퍼센트 이상인 매우 단단한 극경강으로 부여 사람들이 제품의 용도에 맞게 철을 자유자재로 만들었음을 보여준다.




[사진설명] 신성(고이산성) 입구, 고구려는 중요한 철광지를 지키기 위하여 요하 동쪽 평야지대와 산간지대의 경계선인 무순에 신성을 쌓았다.


고조선과 부여의 제철 기술이 고구려로 전승되어 각종 장비를 질 좋은 철로 만들었다는 것은 자연스러운 일이다. 고구려 동천왕이 철기병 즉 개마무사 5,000명을 동원했다는 것이 얼마나 대단한지는 그들을 무장시키기 위한 철의 양을 보아도 알 수 있다.

개마무사 1인 당 말 갑옷 최소한 40킬로그램, 장병의 갑옷 무게 20킬로그램, 기타 장비를 포함하여 10킬로그램을 휴대한다고 해도 최소한 70킬로그램의 철이 소요된다. 이를 5,000명에 적용한다고 단순하게 계산하더라도 350톤의 철이 필요하며 예비량을 가정한다면 최소한 500여 톤이 필요하다.

현대의 제철 기술로는 500여 톤이 그다지 크지 않다고 생각할지 모르지만 약 1800년 전에 이 정도로 많은 양의 철을 생산한다는 것이 얼마나 어려운지를 상상할 수 있을 것이다.

수ㆍ당은 현재의 무순 지역의 신성(고이산성)을 집요하게 공격했고 고구려가 이곳을 수성하기 위해 총력을 기울였는데 이것은 무순 지역이 철 생산지였기 때문이다.

신성은 동천왕 18년(244)에 관구검이 고구려를 침공한 이래 봉상왕 2년(293) 모용외(慕容廆)의 침입을 격퇴시킨 역사적인 장소로도 유명하다. 또한 영양왕 24년(613) 수양제의 침입이나 보장왕 4년(645) 당태종의 침략 때에도 신성부터 전투가 시작되었다. 신성은 중국의 동진에 있어 반드시 거쳐야 할 관문으로 신성의 중요성은 보장왕 26년(667) 고구려를 침입한 이적(李勣)의 말에서도 나타난다.

‘신성은 고구려 서변의 요새이니 먼저 이곳을 빼앗지 못하면 나머지 성도 쉽게 취하지 못할 것이다.’

고이산성은 70~140미터 전후의 3개 야산을 하나로 묶은 환성(環城)으로 최고봉인 장군 봉으로부터 세 줄기의 산등성이가 남으로 뻗어 있으며 산꼭대기에 넓은 평지가 있어 마을을 연상케 한다. 신성은 남으로는 혼하와 동쪽으로는 그 지류인 무서하를 천연의 해자로 하고 있으므로 천혜의 방어 조건을 갖추고 있으며 성곽은 서성의 서쪽 외곽인 서성지 일대와 남위성의 서남단과 동성의 동남쪽 산등성이 부분에 주로 남아 있으며, 그 외 많은 부분이 토성이다.

이 성은 산등성이를 따라 총 길이 4킬로미터에 이르며 성 안에 채소를 심을 수 있는 넓은 분지가 있어 고로봉식 산성의 특징을 엿볼 수 있으며 중안분지 안의 큰 초석을 중심으로 주거지의 흔적이 남아있다.




[사진설명] 쓰러져 있는 신성(고이산성) 표지석, 중국은 신성을 점령하기 위해 필사의 노력을 경주했으나 고구려에게 번번히 격퇴되었다.


현재는 고이산공원으로 개발되어 있으며 요나라 전탑이 정상에 보인다. 필자가 신성을 찾기 위해 현장을 방문했지만 과거에 혈투가 벌어졌던 흔적은 거의 잦아볼 수 없고 입구를 비롯하여 희미한 증거만 발견할 수 있었다. 더구나 고이산성을 가리키는 석비도 풀 속 흙구덩이에 쓰러진 채로 방치되어 있어 아쉬움을 더해주었다.


고구려의 청야전투

고구려가 사상 최강의 국가가 될 수 있었던 것은 앞에서 설명한 강력한 무기와 장비를 이용해 중국과의 수많은 전투에서 승리할 수 있었기 때문이지만 이것만으로 영광의 신화를 만들 수 있었던 것은 아니다.

고대사를 보면 고구려가 중국을 공격한 만큼 중국도 고구려를 공격해 왔다. 전반적으로 고구려는 중국의 막강한 공격에 몇 번의 좌절을 겪기도 했지만 연개소문의 아들이 나ㆍ당 연합군에게 국가를 내줄 때까지는 패배라는 것을 거의 몰랐다.

그런데 중국과 고구려의 전투를 보면 고구려가 마냥 강력한 전력으로 일대일 백병전을 벌려 이들을 격퇴한 것은 아니라는 것을 알 수 있다.


원래 다른 나라를 정복하기 위해 침공을 할 때는 월등한 전력을 확보해야 한다. 지리에 어두워 곳곳에서 함정에 빠질 우려도 있고 전투가 장기화될 경우 보급에 차질이 생길 수도 있다. 장기간의 원거리 원정을 떠날 때에는 특히 장병들이 먹어야 할 식량과 식수의 보급이 절대적이다.

반면 수비 측에서는 침공군에게 어떠한 방법으로든 막대한 피해를 줌으로써 스스로 철수하게 만들고 철수할 때 틈이 있으면 이들을 공격하여 다시는 침공할 수 없도록 만드는 것이 최선책이다.

여기에 고구려는 다른 국가들이 사용하지 못한 전술을 도입했다.

첫째는 잘 알려진 청야전투이고 둘째는 산성전투이다. 청야전투를 먼저 설명한다.

나라와 시대는 다르지만 나폴레옹과 히틀러가 막대한 인원과 장비를 동원하고도 러시아 원정에 실패한 요인은 여러 가지지만 그 중에서도 유달리 추웠던 러시아의 겨울 기후를 주범으로 들 수 있다. 공교롭게도 나폴레옹 원정 때도 그랬지만 히틀러의 러시아 침공 때에도 침공군은 날씨가 예년에 비해 유달리 추워 이런 돌발 변수에 적절히 대처하지 못하고 제물에 붕괴되었다.

그런데 러시아가 나폴레옹 또는 히틀러 군을 물리칠 수 있었던 것은 우연하게 찾아 온 혹한에 큰 덕을 보긴 했지만 반드시 그 때문만은 아니다.

우선 나폴레옹과 히틀러가 혹독한 러시아의 겨울 기후를 모르고 있었던 것은 아니다. 그들도 러시아를 공격할 때 광대한 영토로 진격하면 당연히 전선이 길어지고 보급에 문제가 생기며 여차하면 겨울의 덫에 걸릴 수도 있음을 사전에 파악하고 있었다.




[사진설명] 불타는 모스크바, 악전고투 끝에 러시아의 모스크바를 점령한 나폴레옹은 러시아의 청야작전에 휘말려 모스크바에서 철수했지만 러시아군의 추격과 농민의 게릴라 공격으로 포로 10만 명을 비롯, 55만 명을 잃었고 무사히 귀환한 군사는 겨우 2만 5000명에 지나지 않았다.


그러므로 나폴레옹과 히틀러는 잘 무장된 군인과 첨단 장비를 동원하여 전격 작전을 벌리면 겨울이 오기 전에 러시아의 항복받을 수 있다고 생각했다.

반면 러시아는 막강한 침략군에 대항하기 위해 유별나게 추운 날씨가 닥쳐오도록 기도만 하고 있었던 것은 아니다. 러시아는 침공군에게 최대의 타격을 줄 수 있는 러시아 특유의 전술을 알고 있었다. 그것은 러시아가 외적이 침공했을 때 전가의 보도처럼 사용한 ‘청야작전’이다.

원래 공격군은 신속한 진격을 위해 꼭 필요한 일정량의 식량과 무기만 휴대한다. 그러므로 적국으로 진격하여 전투를 벌여야 할 경우 전격작전을 구사하여 적을 패배시키고 그들이 갖고 있는 군수품을 확보하는데 총력을 기울인다.


청야작전: 후퇴시 적군 식량·물자 모두 파괴하는것

러시아가 구사한 청야작전이란 적군과 맞붙어서 승산이 없다고 판단할 경우 작전상 후퇴하면서 적군이 사용할 수 있는 모든 물자를 파괴하거나 불태우는 것을 말한다. 즉 공격군이 진입하더라도 그들에게 도움이 될 만한 식량과 물자는 모두 불태우므로 공격군은 모든 보급을 자체로 해결해야 하는 부담을 안게 된다.

더구나 러시아가 무작정 후퇴만 한 것은 아니다. 러시아는 광대한 영토에 진입한 공격군에게 보급품이 원활하게 공급되지 않도록 곳곳에서 산발적인 게릴라식 공격을 감행했다. 러시아사람들의 끈질긴 게릴라전은 효과를 보아 막강한 화력을 앞세운 프랑스군과 독일군은 후퇴하지 않을 수 없었다. 그 당시의 패배가 나폴레옹과 히틀러의 몰락을 재촉했음은 물론이다.

바로 고구려가 중국을 상대로 사용한 작전이 러시아가 사용한 것과 동일한 ‘청야(淸野)작전’이다.

중국이 고구려를 침공할 때 가장 먼저 신경을 쓴 것은 원활한 군수품의 보급이다. 사실 중국은 워낙 큰 나라이므로 기본 전력이 부족한 경우는 거의 없었다. 우선 인원이 상대국보다 압도적으로 많아 언제든지 소위 인해전술이 가능하며 농업국답게 충분한 식량을 확보할 수 있었다.

그런데 병력이 수십만이 될 경우 이들이 소비하는 물자는 상상을 할 수 없을 정도로 많아지며 또한 이들 군수품을 공급하는 지원군이 소비하는 것도 만만치 않다.

잘 알려져 있는 『손자병법』에서 속전속결을 강조한 이유도 알고 보면 지극히 당연한 일이다. 장기전이 되면 불가피하게 대량의 물자가 필요한데 적지에서 이를 도달한다는 것이 수월한 일이 아니기 때문이다.

그러므로 고구려는 중국과 전투가 벌어지면 침략군인 중국의 약점을 철저히 이용했다.

사실상 고구려는 중국의 침략을 격퇴하는 과정에서 중국의 주력부대와 정면 대결을 벌이지 않으면서도 승리하는 방법을 구사했다. 우선 고구려는 전략 거점이 되는 산성을 중심으로 버티면서 장기전을 유도했다. 즉 중국의 주력부대가 고구려 영토 깊숙이 진격할 경우 소규모 전투를 벌여 패하는 척하면서 유도 작전을 펼쳤다.

특히 고구려는 유인작전을 펼치는 동안 중국군이 유용하게 사용할 수 있는 식량이나 물자를 청야작전에 따라 철저하게 파괴했고 배후에서 보급을 차단하여 보다 큰 피해를 주었다.

중국도 이러한 사정을 잘 알고 있으므로 어떻게 해서든지 겨울이 닥치기 전에 전쟁을 끝내려고 서둘렀다. 그러나 고구려의 청야작전과 산성전투에 휘말리면서 번번이 시간을 놓쳤다. 중국의 역대왕조가 고구려를 침공했다가도 가을이 되도록 승리하지 못하면 곧바로 철수 작전에 들어갔다는 사실을 수많은 전투 기록에서 읽을 수 있다.

그러나 고구려 영토에서 퇴각한다는 것도 간단한 일은 아니다. 퇴각하는 적은 여러 가지 면에서 전력이 저하된 상태이므로 이때 고구려가 자랑하는 개마무사 등을 동원해 침공군을 섬멸했다. 수나라의 고구려 공격 실패와 그 피해는 국권마저 당나라에 빼앗기는 결과를 가져왔다.



이종호(과학저술가)

<이종호 님>은 1948년생. 프랑스 뻬르삐냥 대학교에서 건물에너지 공학박사학위 및 물리학(열역학 및 에너지) 과학국가박사로 88년부터 91년까지 한국에너지기술연구소 해외연구소소장(프랑스 소피아앤티폴리스)과 92년부터 이동에너지기술연구소장 등을 역임했다.
저서로는 <세계 최고의 우리 문화유산>, <신토불이 우리 문화유산>, <세계를 속인 거짓말>, <영화에서 만난 불가능의 과학>, <로마제국의 정복자 아틸라는 한민족>등 다수

< 출처 : 국정브리핑, 2005. 10. 5 > - 무단전재 및 재배포 금지 -