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방사성 탄소 연대 측정법은 방사성 탄소( | 방사성 탄소 연대 측정법은 방사성 탄소(<sup>14</sup>C)의 질량을 측정하여 물질의 연대를 추정하는 방법이다. 1949년에 리비(Libby, W.)는 방사성 탄소의 생성 체계를 밝혀냈고, 최초로 방사성 탄소의 질량이 1/2로 감소하는 반감기를 5,568±30으로 설정하였다. 이후 저에너지 상태의 베타 붕괴(β-decay)<ref>핵분열성 원소의 방사성 붕괴(Radiocative decay)는 알파 붕괴, 베타 붕괴, 감마 붕괴, 양전자 붕괴, 전자 포획, 자발 핵분열 등을 포함하는데 베타 붕괴(β- decay)는 중성자가 과잉인 불안정한 상태의 핵분열성 원소에서 발생한다. 14C에서는 중성자 8개, 양성자 6개 상태에서 베타 붕괴를 통해 중성자가 양성자로 변화되면서 14N로 안정화되는데, 이때 질량수는 불변이지만 원자 번호가 1 증가한다.</ref>에 의한 입자 계측 기술 발달에 따라 1962년에는 방사성 탄소의 반감기를 5,730±40으로 재설정하였다. 이 연대 측정법을 개발한 리비는 고고학, 지질학 등에 획기적으로 이바지한 공로를 인정받아 1960년에 노벨 화학상을 받았다. | ||
방사성 탄소는 우주 에너지가 지구 대기권에서 성층권(stratosphere)과 대기권 최하층부인 대류권(troposphere)으로 진입하면서 열중성자(thermal neutrons)가 질소(<sup>14</sup>N)와 충돌하면서 만들어진다. 따라서 대기권에서는 일정한 비율로 방사성 탄소(<sup>14</sup>C)가 생성된다. 방사성 탄소는 지구상의 다른 탄소 동위 원소인 <sup>12</sup>C(98.89 %)와 <sup>13</sup>C(1.11 %)에 비하여 10<sup>12</sup> 비율로 아주 소량 존재하며, 매우 불안정하다. 대류권에서 이산화 탄소가 지구 표면의 해양권, 육지권, 생물권에 유입되면, 일차로 대기와 해양의 탄소 순환 시스템에 의하여 해양수와 대기의 방사성 탄소 농도는 변화하지 않는 평형 상태(equilibrium state)가 된다. 그러나 동·식물체가 죽으면 대기의 방사성 탄소 농도와 균형은 더 이상 유지되지 않고, 베타 붕괴를 통해 방사성 탄소(<sup>14</sup>C)가 질소(<sup>14</sup>N)로 변하며 결국 방사성 탄소 질량은 시간의 경과에 따라 점점 감소하게 된다. | |||
방사성 탄소 연대 측정법은 방사성 탄소가 시간 변화(temporal variation)와 공간 변화(spatial variation)에 좌우되지 않고 일정한 양을 유지한다는 가설에 기반을 두고 있다. 그러나 방사성 탄소 농도가 절대 불변은 아니며, 지구 과학적 자연 변화인 지자기장 변화, 태양 활동의 변화로 그 농도에 영향 받는다. 해양 상승류과 민물갑각류 방해석 용해 및 화산 분출물로 방사성 탄소의 농도가 저감될 수도 있다. 한편 핵 실험으로 인해 대기 중 <sup>14</sup>C 농도의 인위적 변화가 시작된 시기를 1950년으로 본다. 이전 연대 측정 시료에 대하여 1950년을 기준으로 삼아 BP로 나타나며, 1900년은 50 BP로 표시한다. 측정 시료의 BP 연대가 200년 이내이면 ‘현대(modern)’라고 기재하고, 측정 시료의 연대가 1950년 이후이면 ‘>현대’ 라고 기재한다. 이러한 자연적 인위적 방사성 탄소 농도 변화를 보정해 주기 위하여 PDB 표준 시료를 통한 δ<sup>13</sup>C와 <sup>14</sup>C/<sup>12</sup>C 분별 작용 영향 보정, [[나이테 연대|나이테 연대]]와 연층 연대 자료와 결합하여 보정 곡선을 통해 보정한다. 실제로 특정 시료의 방사성 탄소 연대 측정을 위하여 대기의 방사성 탄소 농도를 옥살산 1(oxalic acid 1)이라는 표준 시료로 함께 측정하여 시료의 오염 정도를 검토한다. 시간 변화에 따라 방사성 탄소 함량은 미세하게 변하고 있는데 연 단위의 독립적 [[항성연대|항성 연대(sidereal age)]]는 주로 나이테 연대 자료를 통하여 보정한다. | |||
방사성 탄소 연대 측정법은 방사성 탄소가 시간 변화(temporal variation)와 공간 변화(spatial variation)에 좌우되지 않고 일정한 양을 유지한다는 가설에 기반을 두고 있다. 그러나 방사성 탄소 농도가 절대 불변은 아니며, 지구 과학적 자연 변화인 지자기장 변화, 태양 활동의 변화로 그 농도에 영향 받는다. 해양 상승류과 민물갑각류 방해석 용해 및 화산 분출물로 방사성 탄소의 농도가 저감될 수도 있다. 한편 핵 실험으로 인해 대기 중 | |||
현재 가장 오래된 나이테 연대는 북미와 유럽에서 약 1만 2천 4백 년 전까지 보정이 가능하며, 과거 약 5만 년 전까지 연대 시료(나무, 씨앗, 목탄, 화분, 뼈, 이탄, 패각, 유기질 고토양)를 대상으로 하여 방사성 탄소 연대 측정 이후, 보정 곡선을 통해 [[보정연대|보정 연대(cal BP)]]를 산출한다. | 현재 가장 오래된 나이테 연대는 북미와 유럽에서 약 1만 2천 4백 년 전까지 보정이 가능하며, 과거 약 5만 년 전까지 연대 시료(나무, 씨앗, 목탄, 화분, 뼈, 이탄, 패각, 유기질 고토양)를 대상으로 하여 방사성 탄소 연대 측정 이후, 보정 곡선을 통해 [[보정연대|보정 연대(cal BP)]]를 산출한다. | ||
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* Walker, M. J. C. (2016). <i>제4기 지질시대 연대측정방법: 과거를 측정하다</i>(이관홍 외, 역). 문우사. https://www.riss.kr/link?id=M14065084 | * Walker, M. J. C. (2016). <i>제4기 지질시대 연대측정방법: 과거를 측정하다</i>(이관홍 외, 역). 문우사. https://www.riss.kr/link?id=M14065084 | ||
* Noller, J. S. et al. (2000). <i>Quaternary Geochronology: Methods and Applications</i>. American Geophysical Union. https://www.riss.kr/link?id=M7854744 | * Noller, J. S. et al. (2000). <i>Quaternary Geochronology: Methods and Applications</i>. American Geophysical Union. https://www.riss.kr/link?id=M7854744 | ||
==각주== | |||
<references/> | |||
[[분류:한국고고학사전]] | [[분류:한국고고학사전]] | ||
[[분류:한국고고학전문사전(구석기 시대 편)]] | [[분류:한국고고학전문사전(구석기 시대 편)]] | ||
2026년 1월 22일 (목) 09:18 기준 최신판
| 기본 정보 | |
|---|---|
| 동의어 | 탄소 14 연대 측정법 |
| 시대 | 구석기 시대 |
| 관련 정보 | |
| 키워드 | 나이테 연대, 항성 연대, 보정 연대 |
| 사전 정보 | |
| 수록 사전 | 한국고고학전문사전(구석기 시대 편) |
| 집필 연도 | 2023 |
| 집필자 | 김주용 |
설명
방사성 탄소 연대 측정법은 방사성 탄소(14C)의 질량을 측정하여 물질의 연대를 추정하는 방법이다. 1949년에 리비(Libby, W.)는 방사성 탄소의 생성 체계를 밝혀냈고, 최초로 방사성 탄소의 질량이 1/2로 감소하는 반감기를 5,568±30으로 설정하였다. 이후 저에너지 상태의 베타 붕괴(β-decay)[1]에 의한 입자 계측 기술 발달에 따라 1962년에는 방사성 탄소의 반감기를 5,730±40으로 재설정하였다. 이 연대 측정법을 개발한 리비는 고고학, 지질학 등에 획기적으로 이바지한 공로를 인정받아 1960년에 노벨 화학상을 받았다.
방사성 탄소는 우주 에너지가 지구 대기권에서 성층권(stratosphere)과 대기권 최하층부인 대류권(troposphere)으로 진입하면서 열중성자(thermal neutrons)가 질소(14N)와 충돌하면서 만들어진다. 따라서 대기권에서는 일정한 비율로 방사성 탄소(14C)가 생성된다. 방사성 탄소는 지구상의 다른 탄소 동위 원소인 12C(98.89 %)와 13C(1.11 %)에 비하여 1012 비율로 아주 소량 존재하며, 매우 불안정하다. 대류권에서 이산화 탄소가 지구 표면의 해양권, 육지권, 생물권에 유입되면, 일차로 대기와 해양의 탄소 순환 시스템에 의하여 해양수와 대기의 방사성 탄소 농도는 변화하지 않는 평형 상태(equilibrium state)가 된다. 그러나 동·식물체가 죽으면 대기의 방사성 탄소 농도와 균형은 더 이상 유지되지 않고, 베타 붕괴를 통해 방사성 탄소(14C)가 질소(14N)로 변하며 결국 방사성 탄소 질량은 시간의 경과에 따라 점점 감소하게 된다.
방사성 탄소 연대 측정법은 방사성 탄소가 시간 변화(temporal variation)와 공간 변화(spatial variation)에 좌우되지 않고 일정한 양을 유지한다는 가설에 기반을 두고 있다. 그러나 방사성 탄소 농도가 절대 불변은 아니며, 지구 과학적 자연 변화인 지자기장 변화, 태양 활동의 변화로 그 농도에 영향 받는다. 해양 상승류과 민물갑각류 방해석 용해 및 화산 분출물로 방사성 탄소의 농도가 저감될 수도 있다. 한편 핵 실험으로 인해 대기 중 14C 농도의 인위적 변화가 시작된 시기를 1950년으로 본다. 이전 연대 측정 시료에 대하여 1950년을 기준으로 삼아 BP로 나타나며, 1900년은 50 BP로 표시한다. 측정 시료의 BP 연대가 200년 이내이면 ‘현대(modern)’라고 기재하고, 측정 시료의 연대가 1950년 이후이면 ‘>현대’ 라고 기재한다. 이러한 자연적 인위적 방사성 탄소 농도 변화를 보정해 주기 위하여 PDB 표준 시료를 통한 δ13C와 14C/12C 분별 작용 영향 보정, 나이테 연대와 연층 연대 자료와 결합하여 보정 곡선을 통해 보정한다. 실제로 특정 시료의 방사성 탄소 연대 측정을 위하여 대기의 방사성 탄소 농도를 옥살산 1(oxalic acid 1)이라는 표준 시료로 함께 측정하여 시료의 오염 정도를 검토한다. 시간 변화에 따라 방사성 탄소 함량은 미세하게 변하고 있는데 연 단위의 독립적 항성 연대(sidereal age)는 주로 나이테 연대 자료를 통하여 보정한다.
현재 가장 오래된 나이테 연대는 북미와 유럽에서 약 1만 2천 4백 년 전까지 보정이 가능하며, 과거 약 5만 년 전까지 연대 시료(나무, 씨앗, 목탄, 화분, 뼈, 이탄, 패각, 유기질 고토양)를 대상으로 하여 방사성 탄소 연대 측정 이후, 보정 곡선을 통해 보정 연대(cal BP)를 산출한다.
이미지
참고문헌
- 이기길, 김명진. (2008). 장흥 신북유적의 연대에 대하여: 방사성탄소연대에 근거한 편년. 호남고고학보, 29, 5-24. https://www.riss.kr/link?id=A75118734
- Renfrew, C., Bahn, P. (2006). 현대고고학의 이해(4판)(이희준, 역). 사회평론.
- Walker, M. J. C. (2016). 제4기 지질시대 연대측정방법: 과거를 측정하다(이관홍 외, 역). 문우사. https://www.riss.kr/link?id=M14065084
- Noller, J. S. et al. (2000). Quaternary Geochronology: Methods and Applications. American Geophysical Union. https://www.riss.kr/link?id=M7854744
각주
- ↑ 핵분열성 원소의 방사성 붕괴(Radiocative decay)는 알파 붕괴, 베타 붕괴, 감마 붕괴, 양전자 붕괴, 전자 포획, 자발 핵분열 등을 포함하는데 베타 붕괴(β- decay)는 중성자가 과잉인 불안정한 상태의 핵분열성 원소에서 발생한다. 14C에서는 중성자 8개, 양성자 6개 상태에서 베타 붕괴를 통해 중성자가 양성자로 변화되면서 14N로 안정화되는데, 이때 질량수는 불변이지만 원자 번호가 1 증가한다.