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포타슘-아르곤 연대 측정법
기본 정보
시대	구석기 시대
관련 정보
유적	연천 전곡리 유적
키워드	절대 연대 측정법, 아르곤-아르곤 연대(40Ar-39Ar age)
사전 정보
수록 사전	한국고고학전문사전(구석기 시대 편)
집필 연도	2023
집필자	김주용

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시각위키텍스트

2026년 1월 21일 (수) 13:49 기준 최신판

설명

포타슘-아르곤 연대 측정법은 암석 또는 광물에서 포타슘(⁴⁰K)과 아르곤(⁴⁰Ar)을 추출하고 상대적 농도 비율을 계산하여 연대를 측정하는 방법이다.^[1]

이 연대 측정법으로 지구상의 거의 모든 지질 시료에 대하여 수십억~수만 년 기간의 지질 연대를 비교적 빠르고 쉽게 측정할 수 있다. 포타슘 동위 원소는 자연적, 자발적 방사성 분열 과정에서 베타 붕괴(β-decay)^[2]로 칼슘(⁴⁰Ca)이 생성되고 전자 포획으로 일정량의 아르곤 동위 원소는 감마(γ)선 방출을 통해 붕괴된 후 안정된 상태로 변한다. 포타슘은 반감기가 12억 5만 년이며, 일정한 시간의 경과(t)에 따른 붕괴율은 포타슘 원자량(N)과 비례 관계에 있다.

포타슘-아르곤 연대 측정법은 파리 장석(sanidine), 사장석(plagioclase)을 포함하는 장석류, 흑운모(biotite), 각섬석(amphibole) 등 다양한 지질 시료에 적용할 수 있다. 하지만 연대 결과를 지질 형성과정에 따라 해석하기는 상당히 어렵다. 또한 이 측정법은 화산암의 암석 전체를 시료 대상으로 측정하는 방법으로 알려져 있다. 최근에는 화산암 구성 광물에서 포타슘과 아르곤을 분리해서 광물 단위로 포타슘-아르곤 연대를 측정한다. 주로 현무암과 같은 염기성 화산암은 흑운모를 대상으로 하며 흑운모에 포함되어 있는 포타슘 원소 붕괴에 의해 생성된 방사성 원소인 아르곤을 정량화하여 연대를 측정한다.

국내에서는 연천 전곡리 유적의 문화층 하한 연대를 알기 위해 기반암인 제4기 말 현무암 용암의 포타슘-아르곤 연대를 측정한 사례가 많다. 현재까지 현무암 용암의 포타슘-아르곤 연대를 측정한 결과, 약 68~42만 년 전, 약 27~28만 년 전, 13~18만 년 전 등과 같이 서로 다른 K-Ar 연대 결과가 산출되었다. 최근에는 연천 은대리 일대 하식 절벽에 노출된 현무암에 대하여 아르곤-아르곤 연대(⁴⁰Ar-³⁹Ar age)를 측정한 결과, 약 50만 년 전과 약 12만 년 전으로 나타나 은대리 일대 용암 분출에서도 서로 다른 2개의 시기가 확인되었다. 이를 통해 전곡 현무암 위에 분포하며 구석기 유물이 출토되는 니질 고토양층의 하한 연대는 약 40만 년 전, 상한 연대는 최종 간빙기의 이른 시기인 약 13~10만 년 전으로 간주되는데, 이는 현무암 용암이 사로 다른 시기에 적어도 2회 분출했음을 의미한다.

참고문헌

김정민 외. (2014). 전곡 지역 제4기 현무암질 암석의 40Ar-39Ar 연대 측정. 암석학회지, 23(4), 385-391. https://doi.org/10.7854/JPSK.2014.23.4.385
Danhara, T. et al. (2002). What’s the real age of the Chongokni Paleolithic site? : A new approach by FT, K-Ar dating & tephra analysis. 연천군, 한양대학교 문화재연구소(편저), 동북아세아구석기연구(pp. 77-116).
Renfrew, C., Bahn, P. (2006). 현대고고학의 이해(4판)(이희준, 역). 사회평론.
Ryu, S. Y. et al. (2011). K-Ar ages of the Quaternary basalts in the Jeongok area, the central part of Korean Peninsula. Geosciences Journal, 15, 1-8. https://doi.org/10.1007/s12303-011-0008-x
Walker, M. J. C. (2016). 제4기 지질시대 연대측정방법: 과거를 측정하다(이관홍 외, 역). 문우사. https://www.riss.kr/link?id=M14065084
Yoo, Y. W. (2019). Examination of the chrono-technological features of the handaxes from the Imjin-Hantan River Area in Korea. Quaternary International, 503(A), 97-104. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.10.039

각주

↑ ⁴⁰K-⁴⁰Ar 연대(t) = (1/λ)‧ln[(⁴⁰Ar*/⁴⁰K)‧(λ/λε)+1] (단, λ는 ⁴⁰K 붕괴 상수, λε는 아르곤 붕괴 상수, ⁴⁰Ar*는 방사성 아르곤 농도) (Noller et al., 2000).
↑ 핵분열성 원소의 방사성 붕괴(radioactive decay)는 알파 붕괴, 베타 붕괴, 감마 붕괴, 양전자 붕괴, 전자 포획, 자발 핵분열 등을 포함한다. 베타 붕괴(β- decay)는 원자핵을 구성하는 중성자가 베타 입자를 배출하고 양성자로 바뀌거나, 양성자가 베타 입자를 배출하고 중성자로 바뀌는 것을 말한다.

[1] ⁴⁰K-⁴⁰Ar 연대(t) = (1/λ)‧ln[(⁴⁰Ar*/⁴⁰K)‧(λ/λε)+1] (단, λ는 ⁴⁰K 붕괴 상수, λε는 아르곤 붕괴 상수, ⁴⁰Ar*는 방사성 아르곤 농도) (Noller et al., 2000).

[2] 핵분열성 원소의 방사성 붕괴(radioactive decay)는 알파 붕괴, 베타 붕괴, 감마 붕괴, 양전자 붕괴, 전자 포획, 자발 핵분열 등을 포함한다. 베타 붕괴(β- decay)는 원자핵을 구성하는 중성자가 베타 입자를 배출하고 양성자로 바뀌거나, 양성자가 베타 입자를 배출하고 중성자로 바뀌는 것을 말한다.

[1]

[2]

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 {{개념정보
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+| 한글표제어=포타슘-아르곤 연대 측정법
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 ==설명==
-포타슘-아르곤 연대 측정법은 암석 또는 광물에서 포타슘(40K)과 아르곤(40Ar)을 추출하고 상대적 농도 비율을 계산하여 연대를 측정하는 방법이다.
+포타슘-아르곤 연대 측정법은 암석 또는 광물에서 포타슘(<sup>40</sup>K)과 아르곤(<sup>40</sup>Ar)을 추출하고 상대적 농도 비율을 계산하여 연대를 측정하는 방법이다.<ref><sup>40</sup>K-<sup>40</sup>Ar 연대(t) = (1/λ)‧ln[(<sup>40</sup>Ar*/<sup>40</sup>K)‧(λ/λε)+1] (단, λ는 <sup>40</sup>K 붕괴 상수,  λε는 아르곤 붕괴 상수, <sup>40</sup>Ar*는 방사성 아르곤 농도) (Noller et al., 2000). </ref>
-이 연대 측정법으로 지구상의 거의 모든 지질 시료에 대하여 수십억~수만 년 기간의 지질 연대를 비교적 빠르고 쉽게 측정할 수 있다. 포타슘 동위 원소는 자연적, 자발적 방사성 분열 과정에서 베타 붕괴(β-decay)로 칼슘(40Ca)이 생성되고 전자 포획으로 일정량의 아르곤 동위 원소는 감마(γ)선 방출을 통해 붕괴된 후 안정된 상태로 변한다. 포타슘은 반감기가 12억 5만 년이며, 일정한 시간의 경과(t)에 따른 붕괴율은 포타슘 원자량(N)과 비례 관계에 있다.
+이 연대 측정법으로 지구상의 거의 모든 지질 시료에 대하여 수십억~수만 년 기간의 지질 연대를 비교적 빠르고 쉽게 측정할 수 있다. 포타슘 동위 원소는 자연적, 자발적 방사성 분열 과정에서 베타 붕괴(β-decay)<ref>핵분열성 원소의 방사성 붕괴(radioactive decay)는 알파 붕괴, 베타 붕괴, 감마 붕괴, 양전자 붕괴, 전자 포획, 자발 핵분열 등을 포함한다. 베타 붕괴(β- decay)는 원자핵을 구성하는 중성자가 베타 입자를 배출하고 양성자로 바뀌거나, 양성자가 베타 입자를 배출하고 중성자로 바뀌는 것을 말한다. </ref>로 칼슘(<sup>40</sup>Ca)이 생성되고 전자 포획으로 일정량의 아르곤 동위 원소는 감마(γ)선 방출을 통해 붕괴된 후 안정된 상태로 변한다. 포타슘은 반감기가 12억 5만 년이며, 일정한 시간의 경과(t)에 따른 붕괴율은 포타슘 원자량(N)과 비례 관계에 있다.
 포타슘-아르곤 연대 측정법은 파리 장석(sanidine), 사장석(plagioclase)을 포함하는 장석류, 흑운모(biotite), 각섬석(amphibole) 등 다양한 지질 시료에 적용할 수 있다. 하지만 연대 결과를 지질 형성과정에 따라 해석하기는 상당히 어렵다. 또한 이 측정법은 화산암의 암석 전체를 시료 대상으로 측정하는 방법으로 알려져 있다. 최근에는 화산암 구성 광물에서 포타슘과 아르곤을 분리해서 광물 단위로 포타슘-아르곤 연대를 측정한다. 주로 [[현무암|현무암]]과 같은 염기성 화산암은 흑운모를 대상으로 하며 흑운모에 포함되어 있는 포타슘 원소 붕괴에 의해 생성된 방사성 원소인 아르곤을 정량화하여 연대를 측정한다.
-국내에서는 [[연천전곡리유적|연천 전곡리 유적]]의 문화층 하한 연대를 알기 위해 기반암인 [[제4기|제4기]] 말 현무암 용암의 포타슘-아르곤 연대를 측정한 사례가 많다. 현재까지 현무암 용암의 포타슘-아르곤 연대를 측정한 결과, 약 68~42만 년 전, 약 27~28만 년 전, 13~18만 년 전 등과 같이 서로 다른 K-Ar 연대 결과가 산출되었다. 최근에는 연천 은대리 일대 하식 절벽에 노출된 현무암에 대하여 아르곤-아르곤 연대(40Ar-39Ar age)를 측정한 결과, 약 50만 년 전과 약 12만 년 전으로 나타나 은대리 일대 용암 분출에서도 서로 다른 2개의 시기가 확인되었다. 이를 통해 전곡 현무암 위에 분포하며 구석기 유물이 출토되는 니질 고토양층의 하한 연대는 약 40만 년 전, 상한 연대는 최종 [[간빙기|간빙기]]의 이른 시기인 약 13~10만 년 전으로 간주되는데, 이는 현무암 용암이 사로 다른 시기에 적어도 2회 분출했음을 의미한다.
+국내에서는 [[연천전곡리유적|연천 전곡리 유적]]의 문화층 하한 연대를 알기 위해 기반암인 [[제4기|제4기]] 말 현무암 용암의 포타슘-아르곤 연대를 측정한 사례가 많다. 현재까지 현무암 용암의 포타슘-아르곤 연대를 측정한 결과, 약 68~42만 년 전, 약 27~28만 년 전, 13~18만 년 전 등과 같이 서로 다른 K-Ar 연대 결과가 산출되었다. 최근에는 연천 은대리 일대 하식 절벽에 노출된 현무암에 대하여 아르곤-아르곤 연대(<sup>40</sup>Ar-<sup>39</sup>Ar age)를 측정한 결과, 약 50만 년 전과 약 12만 년 전으로 나타나 은대리 일대 용암 분출에서도 서로 다른 2개의 시기가 확인되었다. 이를 통해 전곡 현무암 위에 분포하며 구석기 유물이 출토되는 니질 고토양층의 하한 연대는 약 40만 년 전, 상한 연대는 최종 [[간빙기|간빙기]]의 이른 시기인 약 13~10만 년 전으로 간주되는데, 이는 현무암 용암이 사로 다른 시기에 적어도 2회 분출했음을 의미한다.
 ==참고문헌==
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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
 * Yoo, Y. W. (2019). Examination of the chrono-technological features of the handaxes from the Imjin-Hantan River Area in Korea. <i>Quaternary International, 503</i>(A), 97-104. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.10.039
+==각주==
+<references/>
 [[분류:한국고고학사전]]
 [[분류:한국고고학전문사전(구석기 시대 편)]]