유적/용어명 방사성탄소연대측정법 (放射性炭素年代測定法 / Radiocarbon dating)
설명 미국 시카고대학의 리비Willard Libby는 14C라는 방사성탄소동위원소를 대기 속에서 발견하고, 1949년에 방사선탄소측정연대표를 공표하였다. 이후 방사성탄소연대측정법은 고고학자에게 가장 유용한 연대측정법이 되었다. 14C은 보통의 안정 탄소 즉 12C나 13C과 화학적 성질은 같으나 더 무겁고 불안정하여 저절로 방사선을 방출하고 반감기 약 5568년(이후5730년으로 수정)으로 서서히 붕괴·소멸된다. 14C는 대기 중의 질소가 주로 태양풍의 고에너지 수소(우주선宇宙線이라고도 함)에 의해 야기된 2차 중성자와 핵반응을 일으켜 생성되며, 생성되는 비율과 붕괴되어 소멸되는 비율이 평형을 이루는 상태에서 농도는 대략 12C의 10-12 배 정도이다. 이 14C의 대기 중 평형 농도는 태양으로부터 지구의대기권으로 유입되는 우주선량이 일정하다면 늘 일정하게 유지된다. 대기 중의 탄소는 탄소동화작용炭素同化作用에 의하여 살아있는 생물체로 유입되어 세포, 즉 유기물을 이루고 따라서 세포 내의 탄소는 그 생물이 살아 숨 쉬며 신진대사가 이루어지고 있는 동안은 대기大氣 속의 탄소와 동일한 14C/12C 비율을 유지하게 된다. 그러나 생물이 죽어서 대사 작용을 멈추게 되면 대기 속의 탄소는 더 이상 유입되지 않으므로 사체 속의 14C는 시간이 흐름에 따라 점점 소멸하는 반면, 안정 탄소 12C는 변함없이 남아 있게 되어 14C/12C 비율은 감소한다. 죽은 지 약 5730년(14C의 반감기)이 지난 사체 내의 14C농도는 현재 공기 중의 14C 농도의 1/2밖에 되지 않는다. 유기물 시료 속에 들어있는 14C의 농도를 측정하는 방법은 두 가지가 있다. 그 하나는 14C이 방사성원소이므로 붕괴하면서 베타선을 방출하기 때문에 액체섬광계수기LSC 또는 비례계수기GPC 등과 같은 방사능계측기를 사용하여 이 방사능을 측정하는 방법이다. 이 방사능의 강도는 시료 속의 14C농도에 비례하기 때문에 강도를 측정하여 14C 의 정량이 가능하다. 최근 방사성탄소연대측정 기술의 비약적 발전으로 가속기질량분석법accelerator mass spectrometry, AMS이 탄생 되었다. 입자가속기가 동원된 이 방법은 질량분석법으로 14C원자들을 직접 계수하여 정량하기 때문에 미량의 시료로도 짧은 시간 내에 측정이 가능하다. 고고학에서 흔히 사용되는 목탄 시료의 경우 수십 그램의 시료를 필요로 하는 전자의 방법에 비해 가속질량분석법은 밀리그램 정도 또는 그이하의 시료만으로도 측정이 가능하다. 방사성탄소연대측정 시 연대는 ‘conventioanl radiocarbon age’라고 부르는 ‘BPbefore the present’ 값으로 보고되는데, 이를 위해 표준시료와 동위원소분할교정fractionation correction에 대한 방법 등이 1977년 국제적 규약에 의해 통일되었다. 표준시료는 주로 옥살산oxalic acid I·II 등이 사용되는데 이외에 몇 개의 표준시료가 국제원자력기구IAEA에 등록되어있다. 1950년을 BP의 원년으로 기준하는 이유는 리비의 발견과 관련될 뿐만 아니라 그 이후 대기의 상태는 원폭 실험으로 대기 중 14C의 농도가 교란되었기 때문이다. BP 값에 대한측정오차는 가속질량분석법의 경우 시료의 전처리 과정과 가속기 측정에서 발생되는 물리화학적 요인과, 계수의 통계적인 요인 등으로 30~40년 정도이다. BP 값은 14C 농도가 항상 일정하다는 것을 가정한 결과이기 때문에 유물의 실제역연대calendar age를 도출하기 위해서는 나이테 보정을 하여야 한다. 지자기의 변동 또는 태양 자기 활동 등은 대기 중에 유입되는 우주선량의 변동을 일으키고 14C 농도에 영년변화secular variation를 일으킨다. 나이테 보정이란 이러한 영년변화가 시료의 14C/12C 비율의 변화에 미치는 것을 교정하는 방법으로, 나이테의 값들과 비교하여 역연대를 도출하는 것이다. 나이테 보정을 거치면 역연대의 오차는 훨씬 커진다. 우리나라 구석기 유적에서 방사성탄소연대측정은 화덕자리 및 구석기 문화층, 동굴유적 등에서 수집된 목탄과 동물 뼈 를 중심으로 수행되었으며, 최근에는 구석기시대 고토양층 자체를 대상으로도 연대 측정이 이루어지고 있다. 구석기 유적의 방사성탄소연대측정 시 정확한 연대 산출을 위해서는 채취된 시료와 유물 및 유구 간의 고고학적 맥락archaeological context이 특히 일치해야 하며, 긴 시간 동안의 매장 상태로 인해 시료가 현재 탄소modern carbon 및 사멸탄소dead carbon의 영향을 받을 수 있으므로 주의가 필요하다. (김종찬)
참고문헌 Quaternary Dating Methods (Walker, M., John Wiley & Sons, 2005), 현대 고고학의 이해 (콜린 렌프류·폴 반 지음, 이희준 옮김, 사회평론, 2006)
구분 용어
사전명 한국고고학 전문사전(구석기시대편)

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