도자기를 직접 제작하는 장인들은 물론 보존과학자들까지 고려청자의 비색을 규명하고자 수많은 시도와 연구를 하고 있다. 고려청자에 대한 과학적 분석은 색차 분석, 기공률 측정, X-선 회절 분석, 주사전자현미경을 이용한 미세구조 관찰 등 다각도로 진행되었다.
물체의 색은 빛을 받아 반사하거나 흡수, 투과하는 정도에 따라 다르게 나타나며 이러한 변화를 색차식을 이용하여 표현한다. 국제조면위원회 CIE 의 CIE L a b 값을 기준으로 고려시대 청자와 현대 청자의 유약을 비교하는 연구도 있었는데 고려청자와 현대청자 값이 유사했다. 현대에 생산되고 있는 청자가 옛 고려청자 색에 거의 근접해가고 있다는 결과가 흥미를 끈다.
태토에 대한 광물 조성에 대한 분석은 X-선 회질 분석을 이용한다. 유약을 벗겨내고 가루로 곱게 분쇄하여 분석하는데 1,200도 이상에서 생성되는 광물이 확인되어 청자는 1,200도 이상으로 구워졌다는 것을 알 수 있다.
주사 전자 현미경으로 도자기의 단면을 보면 태토의 색상이 밝은 회색을 띠는데 이는 철의 함량을 줄였기 때문이다. 청자를 만들 때 사용되는 흙과 유약은 철, 티타늄, 망간, 인의 함량이 색에 영향을 미치는데, 고령토의 경우 철의 함량이 1.5% 이내, 산화티타늄의 함량이 0.2% 이내로 조사되었다. 고려의 도공은 비색을 얻기 위해 철과 티타늄의 함량을 최대한 조절하여 흙을 준비했던 것이다.
중국 청자와 다르게 고려청자는 유리처럼 투명한 비색이 특징이다. 이것은 유약을 바르기 전에 초벌 하는 것이 그 비결로, 비색을 내기 위해 필요한 두께와 유약을 얻기 위한 것이라는 의견이 있다. 고려청자의 유약 두께는 시간이 지날수록 점차 두꺼워지는 경향을 보인다. 초기의 청자가 100~200 마이크로 미터 이었다면 비색청자를 제작한 강진 사당리나 부안 유천리 청자의 경우 400~800 마이크로 미터로 4배가 늘어났다. 또한 중국 청자와 달리 태토와 유약 사이의 중간층이 없는데 이는 고온이 유지되는 시간을 짧게 하고 빠르게 냉각했기 때문에 유약이 태토에 침투하지 않아 중간층 없이 더욱 투명하게 만들었다고 추측된다.
거기에 더해 번조 환경이 한몫하는데 가마 불을 때는 시간, 온도가 올라가는 속도, 고온을 유지하는 시간, 열기를 빼는 속도, 가마 안의 산소를 조절하는 환원 기법 등의 다양한 번도 기술이 고려청자의 색과 질감에 직접적인 영향을 미쳤다. 1,200도 이상으로 불의 온도를 높이고 가마 내 완전히 공기의 유입을 막아 내부의 산소까지 뽑아 내었기 때문에 천하 비색의 청자를 만들어낼 수 있었다.
질그릇을 처음 구우면 크기가 23% 작아진다. 초벌구이 흙에 다른 백토와 흑토를 채우는 상감기법으로 장식하고 다시 구우면 또 작아지면서 제대로 된 도자기가 완성되기 힘들다. 그러나 고려의 장인들은 이 어려운 일을 해냈다. 고려청자의 비색은 바로 이런 흙과 불과 유약의 황금비율이 잘 맞아떨어졌기 때문에 탄생할 수 있었다.
Not only ceramic artisans who recreate celadon but also conservation scientists have made numerous attempts and conducted extensive research to uncover the secret of the jade-green color, or bisaek, of Goryeo celadon.
Scientific analyses of Goryeo celadon have been carried out from multiple perspectives, including color-difference analysis, porosity measurement, X-ray diffraction analysis, and microstructural observation using scanning electron microscopy.
The color of an object appears differently depending on how it reflects, absorbs, or transmits light, and these variations can be expressed using color-difference formulas. One study compared the glaze colors of Goryeo celadon and modern celadon based on the CIE Lab* values established by the International Commission on Illumination (CIE). The results showed that the values of modern celadon were remarkably similar to those of Goryeo celadon. This suggests that celadon produced today is approaching the color of authentic Goryeo celadon.
The mineral composition of the clay body is analyzed through X-ray diffraction. After removing the glaze, the clay body is finely ground into powder for examination. Minerals formed at temperatures above 1,200°C were identified, indicating that Goryeo celadon was fired at temperatures exceeding 1,200°C.
When observing the cross-section of celadon through a scanning electron microscope, the clay body appears light gray in color, indicating reduced iron content. The clay and glaze used in celadon production are affected by the levels of iron, titanium, manganese, and phosphorus, all of which influence color. In the case of kaolin, the iron content was found to be within 1.5%, while titanium oxide remained below 0.2%. This suggests that Goryeo potters carefully controlled the levels of iron and titanium in preparing their clay to achieve the prized jade-green color.
Unlike Chinese celadon, Goryeo celadon is characterized by its transparent, glass-like jade-green glaze. One theory suggests that this distinctive quality comes from biscuit firing before glazing, which helped achieve the ideal glaze thickness necessary for producing bisaek. The thickness of Goryeo celadon glaze gradually increased over time. Early celadon had glaze layers measuring around 100–200 micrometers, whereas celadon from Sadang-ri in Gangjin and Yucheon-ri in Buan—both famous for producing jade-green celadon—had glaze layers measuring 400–800 micrometers, nearly four times thicker.
In addition, unlike Chinese celadon, Goryeo celadon lacks an intermediate layer between the clay body and glaze. This is believed to result from a shorter high-temperature holding period and rapid cooling, which prevented the glaze from penetrating into the clay body. As a result, the celadon became more transparent and clear.
The firing environment also played a crucial role. Factors such as firing duration, the speed at which the temperature rose, how long high temperatures were maintained, cooling speed, and reduction firing techniques that controlled oxygen levels inside the kiln all directly influenced the color and texture of Goryeo celadon. By raising kiln temperatures above 1,200°C and completely restricting airflow to remove oxygen from the kiln chamber, potters were able to produce the incomparable jade-green celadon known as bisaek.
When earthenware is fired for the first time, it shrinks by about 23%. After decoration with the inlay technique—filling carved patterns with white and black clay—and firing again, further shrinkage occurs, making it extremely difficult to produce a flawless ceramic piece. Yet Goryeo artisans mastered this demanding process.
The celebrated jade-green color of Goryeo celadon was ultimately made possible by the perfect harmony of clay, fire, and glaze—a remarkable balance achieved through extraordinary craftsmanship.
