우주선 유발 동위 원소 연대 측정법(宇宙線誘發同位元素年代測定法)

기본 정보
시대	구석기 시대
관련 정보
유적	올두바이 유적, 시허우두 유적
키워드	절대 연대 측정법, 노출 연대, 수직 단면 연대 측정, 매몰 연대, 우주선, 현장 생성 우주선 유발 동위 원소, 등시선 방법, 베릴륨-10(10Be), 알루미늄-26(26Al), 염소-36(36Cl)
사전 정보
수록 사전	한국고고학전문사전(구석기 시대 편)
집필 연도	2023
집필자	최이레

설명

우주선 유발 동위 원소 연대 측정법은 암석 및 퇴적물과 같은 지질 물질의 연대를 결정하는 데 사용되는 절대 연대 측정 방법이다. 이는 우주로부터의 고에너지 입자인 우주선(cosmic ray)과의 상호 작용에 의해 물질에서 생성되는 우주선 기원 핵종으로 알려진 특정 동위 원소를 측정한다.

우주선이 지구 대기에 진입하면 대기 원자와 충돌하여 일련의 핵 반응을 통해 중성자, 양성자 및 뮤온(muon)을 포함한 2차 입자를 생성한다. 이러한 2차 입자 중 일부는 광물이나 암석 표면의 원자와 상호 작용 하여 우주선 기원 핵종(베릴륨-10, 알루미늄-26, 염소-36, 표 1 참고)을 생성하며, 이는 시간이 지남에 따라 광물이나 암석 표면에 축적된다. 시료에 있는 우주선 기원 핵종은 우주선에 노출된 시간에 대한 정보를 제공하므로 그 연대를 추정할 수 있다(수백 년~5백만 년 이내). 특정 우주 생성 핵종의 반감기(half-life)를 고려한 농도를 측정함으로써 연구자들은 암석이나 퇴적물이 우주 방사선에 마지막으로 노출된 이후의 노출 기간 또는 시간을 계산할 수 있는 것이다.

고고학 및 고인류학 분야에서는 석영 광물에서 발견되는 현장 생성 우주선 유발 동위 원소인 베릴륨-10(10Be)과 알루미늄-26(26Al)을 활용한다. 석영은 지질학적으로 풍화 및 마모에 강하고, 간단하고 균일한 화학 조성(SiO2)과 조밀한 결정 구조를 가지고 있어 비우주 생성 동위 원소로 인한 오염을 최소화한다. 이를 통해 낮은 수준에서도 우주 발생 알루미늄-26과 베릴륨-10을 검출할 수 있다. 또한 석영은 종종 퇴적물 또는 인간이 이동시킨 자연물(manuport), 인위적 도구 또는 유물의 형태로 고고학 유적지에 풍부하게 남아 있어 분석에 적합하다.

우주 생성 핵종을 이용한 표면 노출 연대(surface exposure dating) 측정과 매몰 연대(burial dating) 측정 방법이 중국, 아프리카, 인도 등을 포함하는 여러 지역에서 적용되고 있다. 특히 매몰 연대 측정 방법 중에서 일부 지질학적 불확실성을 제거할 수 있는 등시선(isochron) 방법은 아슐리안 석기에 직접 적용되어 연대를 산출하고 있다. 이 방법은 지난 500만 년 동안의 연대 측정이 가능하며, 고고학과 고인류학 연대 측정 구간의 중요한 틈새를 채우는 데 도움이 될 수 있다. 우리나라에서도 베릴륨-10과 알루미늄-26의 매몰 연대 방식을 이용하여 최근 연천 전곡리(85-12 일원) 공공주택 신축부지 유적에 대한 절대 연대 측정 연구가 진행되었다.