방사성 탄소 연대측정법

1. 개요
2. 사용
3. 관련 문서

¹⁴C, C14[1]

Radiocarbon dating / Carbon dating

1. 개요

방사성 탄소를 이용한 연대측정법이다. 동위원소 연대측정법의 한 가지이다. 방법을 개발한 미국의 화학자 윌러드 리비는 이것으로 1960년 노벨화학상을 수상했다.

자연에서 탄소는 세 가지 동위원소 형태로 존재하는데, 그 중 약 99%로 압도적인 비율을 차지하는 탄소-12와 나머지의 대부분을 차지하는 탄소-13은 안정적인 동위원소이다. 하지만 다른 하나인 탄소-14는 약 5730년의 반감기를 지닌 방사성 원소이며, 탄소-14를 방사성 탄소(radiocarbon)이라고 부른다. 이러한 방사성 탄소는 시간이 지나면서 질소로 붕괴되어 사라지겠지만, 사실 대기 내에서 우주선이 질소에 부딪히며 꾸준히 생겨나기 때문에, 실제로 탄소-14의 비율은 대체로 일정하게 유지되어 온 것으로 알려져 있다.

위의 이유로 인해서 광합성 등을 통해 대기와 탄소를 꾸준히 교환하는 유기물[2] 내에 존재하는 탄소 중에서 탄소-14의 비율은 유기물이 살아있는 동안은 일정하게 유지된다. 하지만 유기물이 죽음으로 인해서 더 이상의 탄소 교환을 하지 않게 되면, 그 이후로는 안정적인 탄소의 수는 유지되지만 탄소-14는 방사성 붕괴를 거치면서 수가 감소하기 때문에 탄소 중에서 탄소-14가 차지하는 비율이 지속적으로 감소하게 된다. 이러한 사실을 이용하면, 포함되어 있는 탄소 중에서 탄소-14의 비율을 이용해 역으로 그 물체가 언제 죽었는지 역산할 수 있을 것이다.

당연하게도 나무 조각과 같이 유기물이거나 유기물의 흔적이 남아있는 대상에 대해서만 연대를 측정할 수 있다.[3] 또한, 오염이 되면 연대를 측정하는 데에 상당한 오차를 불러일으키고, 지나치게 오래된 대상에는 탄소-14의 수가 상당히 적기 때문에 측정하기도 어렵고 정밀도도 떨어지게 된다. 게다가 대기의 탄소 중에서 탄소-14가 차지하는 비율이 일정하다는 가정하에 성립하는 것이지만, 실제로는 약간의 변화는 있다는 것 역시도 오차를 일으키는 요인이다.

2. 사용

주로 고고학지질학 분야에서 주로 쓰인다. 고고학에서는 선사고고학, 역사고고학의 시대적 범위가 방사성 탄소 연대측정법의 분석 결과가 안정적인 1만년 이내의 범위에 해당하므로 신석기 시대를 포함하여 널리 활용되고 있다. 다만 구석기 시대까지는 방사성 탄소 연대측정법을 활용하기에는 무리가 있으며 다른 동위원소 연대측정법이나 다른 절대연대 측정법을 활용한다.

현대에는 AMS(Accelerator Mass Spectrometer, 가속질량분석기)를 통해서 미량의 시료만으로도 연대측정이 가능해졌다.

3. 관련 문서


  1. [1] 방사성 탄소 연대측정법이 탄소-14의 반감기를 이용하는 것으로 보통 씨 포틴(C14, 14C, ¹⁴C)으로 줄여서 말하기도 한다.
  2. [2] 동물 역시도 이러한 식물을 섭취하기 때문에 적용된다.
  3. [3] 탄소사슬인 석유화학제품에도 적용된다. 유기화학으로 만든 고체라면 전부.

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