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윌라드 리비, 방사성 탄소연대 측정법을 알아내다!

  • 2014.06.25.
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세계에서 현존하는 가장 오래된 바지가 몇 살인지 아시나요?

그것은 얼마 전 중국 신장 위구르 서부의 타림분지에서 발견된 3300살짜리 바지입니다.

고고학계에 따르면 이 바지가 채찍이나 전투용 도끼와 함께 발견된 것으로 보아 고대 유목민들이 말을 탈 때 입었던 것으로 추정된다고 합니다.

바지의 형태는 세 종류의 천 조각을 이어 붙인 것이 특징인데, 상당히 오랜 시간이 지났음에도 보존 상태가 우수해 발굴자들을 놀라게 했다고 합니다.

이처럼 고대 유물 및 유적의 연대를 측정하는 데는 ‘방사성 탄소연대측정법’이라는 방법을 씁니다.

1949년 고고학에 대변혁을 가져온 이 측정법은 미국의 화학자 ‘윌라드 프랭크 리비(Willard F. Libby)’에 의해서 처음 개발되었습니다.

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리비는 농부의 아들입니다. 농장일을 하며 성장한 리비는 190센티미터의 큰 키와 건장한 체구를 자랑했습니다.

고등학교 시절에는 미식축구 선수로 활동해 ‘와일드 빌’이라는 별명으로 불리기도 했습니다. 1926년 고등학교를 졸업한 리비는 캘리포니아 버클리대학에 입학, 영국역사와 문학을 전공합니다.

그러던 중 리비는 화학과 대학원생이었던 룸메이트의 영향으로 화학, 물리, 수학에도 관심을 갖게 됩니다.

대학을 졸업한 뒤에는 물리학자인 루이스(Gillbert Newton Lewis)와 라티머(Wendell M. Latimer) 밑에서 ‘가이거 뮐러(Geiger-Muller)를 만들어 냅니다.

가이거 뮐러란 기체방전을 이용해 방사선 검출이나 측정에 사용되는 계수관으로, 전리작용을 지닌 입자를 하나씩 세는 기기를 뜻합니다.

 

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박사학위 취득 후 강사활동을 시작한 리비는 1940년 리노어 히키(Lenor Lucinda Hickey)라는 여성과 결혼합니다.

이듬해인 1941년 일본의 진주만 공격으로 미국이 전시체제에 들어가자 리비는 1942년 원자탄을 만드는 맨해튼 프로젝트에 가담하게 됩니다.

이 프로젝트를 수행하던 중 리비는 우라늄 동위원소를 기체확산법으로 분리하는 방법을 개발했고, 1946년에는 여기서 한 발 더 나아가 삼중수소를 이용해 우물물이나 와인의 연대를 측정하는 방법도 개발하게 됩니다.

이후 리비는 시카고대학의 정교수가 됩니다.

이 대학에서 그는 고고학, 지질학, 지구물리학 등 다양한 과학 분야를 활용해 오늘날의 ‘방사성 탄소연대측정법’을 연구, 개발합니다.

1954년에는 미국의 원자력에너지위원회의 위원으로 임명돼, 사람이 마시는 공기는 어느 정도 자연방사선의 낙진에 노출되어 있으며, 신체의 자연방사선, 우주복사 방사선, 지구 표면에서 만들어지는 자연방사선 등이 핵실험으로 인한 방사능 낙진보다 더 위험하다고 주장하기도 했습니다.

그러나 핵무기 실험 후 대기의 C14량이 전 세계적으로 증가해 논란이 일면서 원자력에너지위원회에서 물러나게 되었죠.

 

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방사성 탄소연대측정법이란 자연적으로 발생하는 C14 양을 측정해 탄소를 함유하는 유물의 연대를 측정하는 방법입니다.

탄소의 주요 동위원소는 안정된 C12, C13, 불안정한 C14로 이루어져 있는데, 주로 1950년을 기준으로 거꾸로 올라가는 BP(before present) 단위를 통해 실제 나이를 측정하는 방식입니다.

 

방사성탄소는 대기권에서 이산화탄소를 형성하며, 모든 생물체는 호흡을 반복해 대기권의 방사성탄소의 농도와 평형을 이루게 됩니다.

하지만 죽은 생물체는 호흡을 멈추기 때문에 방사성탄소의 교환이 중단되고, 내부에 축적되었던 방사성탄소도 베타선을 방출하면서 그 수가 줄어들게 되는 것이죠.

리비는 이런 방사성탄소의 특징을 이용해 탄소연대측정법을 만든 것입니다.

참고로 C14의 양이 반으로 감소하는데 걸리는 시간은 5730년으로 이것을 반감기라 합니다.

 

불안정한 탄소의 농도로 유물의 나이를 추정한다니 흥미로운데요,

리비의 호기심 가득한 학문과 연구가 오늘날의 역사와 유물의 생성 연대를 정확히 알려준다니 무척 고맙고 대단한 일이 아닐 수 없습니다.

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코멘트(1)

  • 정안우 2 년 전에

    좋은 정보 감사드립니다. 이해하기 정말 쉽게 설명해주셨네요^^

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