도토기의 태토(기원물질)산지를 추적하기 위한 지구화학적 응용연구: 지구화학연구기법의 고고학적 응용을 위한 기초연구 Geochemical Application for Clarifying the Source Material of the Earthenware: A Preliminary Study for Archaeological Application of Geochemical Tool원문보기
고대 도 토기와 같은 고고학 유물을 만든 원료(태토)의 기원지 규명에 적합한 지구과학적 인자를 도출하기위한 연구를 수행하였다. 연구방법은 경북 경주, 경산 및 경남 함안지역에서 생산되었거나 출토된 토기와 토기채취지역 주변에 분포하는 암석과 토양을 채취하여 이들의 광물조성 및 화학조성을 비교하였다. 연구결과에 의하면, 토기는 구워지면서 광물조성이 바뀌기 때문에 광물조성의 비교에 의한 태토 및 원암의 유추는 어려운 것으로 나타났다. 그리고 주성분조성을 이용한 일반적인 화학조성간의 상대적인 비교 또한 원암-태토(토양)-토기로 가면서 대부분의 화학조성비가 변하기 때문에 상호간의 상관성이 거의 없음을 확인하였다. 반면에 희토류원소 분포도는 암석-토양-토기로 진행되면서 상대적인 분포도가 주성분조성변화에 비해 거의 없고, 희토류원소의 하나인 Nd의 동위원소비에 의한 모델연대에서도 유사성을 보여주었다. 그리고 Nd 동위원소와 Sr 동위원소 또한 태토와 토기간에 연관성이 있음을 보여주었다. 이 연구결과 고고학적 유물의 재료를 밝혀내는데 있어서 희토류원소의 분포도와 Nd, Sr 동위원소의 지구화학적 특성이 다른 지구화학적 연구기법에 기법에 비해 더 유용하게 활용될 수 있음을 확인할 수가 있었다.
고대 도 토기와 같은 고고학 유물을 만든 원료(태토)의 기원지 규명에 적합한 지구과학적 인자를 도출하기위한 연구를 수행하였다. 연구방법은 경북 경주, 경산 및 경남 함안지역에서 생산되었거나 출토된 토기와 토기채취지역 주변에 분포하는 암석과 토양을 채취하여 이들의 광물조성 및 화학조성을 비교하였다. 연구결과에 의하면, 토기는 구워지면서 광물조성이 바뀌기 때문에 광물조성의 비교에 의한 태토 및 원암의 유추는 어려운 것으로 나타났다. 그리고 주성분조성을 이용한 일반적인 화학조성간의 상대적인 비교 또한 원암-태토(토양)-토기로 가면서 대부분의 화학조성비가 변하기 때문에 상호간의 상관성이 거의 없음을 확인하였다. 반면에 희토류원소 분포도는 암석-토양-토기로 진행되면서 상대적인 분포도가 주성분조성변화에 비해 거의 없고, 희토류원소의 하나인 Nd의 동위원소비에 의한 모델연대에서도 유사성을 보여주었다. 그리고 Nd 동위원소와 Sr 동위원소 또한 태토와 토기간에 연관성이 있음을 보여주었다. 이 연구결과 고고학적 유물의 재료를 밝혀내는데 있어서 희토류원소의 분포도와 Nd, Sr 동위원소의 지구화학적 특성이 다른 지구화학적 연구기법에 기법에 비해 더 유용하게 활용될 수 있음을 확인할 수가 있었다.
This study is for finding a geoscientific factor for clarifying the source soil of the ancient earthenware finding. The used samples were the earthenware, soil and rocks, which were collected at the Gyeongju, Gyeongsan and Haman area. The chemical and mineralogical study for the samples were carried...
This study is for finding a geoscientific factor for clarifying the source soil of the ancient earthenware finding. The used samples were the earthenware, soil and rocks, which were collected at the Gyeongju, Gyeongsan and Haman area. The chemical and mineralogical study for the samples were carried out for understanding the change of mineralogical and chemical composition among them. The mineralogical compositions of the earthenware are different from those of the soils from the surrounding area, which suggests that the mineralogical approach for clarifying the source soil of the earthenware should be difficult. Major element compositions of the earthenware also are different from those of the surrounding soils, which suggests that the comparison of the chemical composition using the major elements might be difficult for deducing the source soil of the earthenware. However, PAAS-normalized rare earth element (REE) patterns and Nd model ages among the rock, soils and earthenware from the same sampling sites show similar characteristics one another compared to those of the major element compositions. Nd-Sr isotopic systematics among the earthenware, soils and rocks also show a close relationship. Our results suggest that REE and Nd-Sr isotope geochemistry might be more useful than the other geochemical technique in clarifying the source soils of the ancient earthenware.
This study is for finding a geoscientific factor for clarifying the source soil of the ancient earthenware finding. The used samples were the earthenware, soil and rocks, which were collected at the Gyeongju, Gyeongsan and Haman area. The chemical and mineralogical study for the samples were carried out for understanding the change of mineralogical and chemical composition among them. The mineralogical compositions of the earthenware are different from those of the soils from the surrounding area, which suggests that the mineralogical approach for clarifying the source soil of the earthenware should be difficult. Major element compositions of the earthenware also are different from those of the surrounding soils, which suggests that the comparison of the chemical composition using the major elements might be difficult for deducing the source soil of the earthenware. However, PAAS-normalized rare earth element (REE) patterns and Nd model ages among the rock, soils and earthenware from the same sampling sites show similar characteristics one another compared to those of the major element compositions. Nd-Sr isotopic systematics among the earthenware, soils and rocks also show a close relationship. Our results suggest that REE and Nd-Sr isotope geochemistry might be more useful than the other geochemical technique in clarifying the source soils of the ancient earthenware.
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문제 정의
6억년을 지시해준다. 갑산리 1의 마이너스 연대와 같은 비정상적인 값은 시료자체의 독특한 특성에 의한 것으로 판단되지만, 여기서는 연구외의 사항이므로 무시하고자 한다.
그러므로 이 논문에서는 연구에 사용된 고대 도·토기의 생산지를 명확히 밝혀내는 것 보다는, 도·토기의 광물학적 화학적 조성과 발굴된 지역의 지질학적/지구화학적 특징과의 비교에 의한 상관성을 도출함으로써, 태토의 추적을 위한 지구과학적 방법을 제시하는데 주안점을 두고 토의하고자 한다.
도토기의 기원물질 즉 태토를 유추해내기 위한 지구과학적 연구기법을 도출하기 위해 경주지구, 경산지구 및 함안지구의 암석, 토양 및 이들 지역에서 생산된 토기를 토대로 시범연구를 수행하였다. 연구결과에 의하면, 비록 분석한 개체수가 적었지만 동일지역에서 산출된 토양과 암석이라 할지라도 주성분원소의 함량변화폭은 넓게 나타나, 주성분 조성을 이용한 상호연관성 유추는 어려운 것으로 나타났다.
즉 토양과 토기가 동일물질이라면 이론적으로는 태토와 토기의 상대적인 함량비교에서 동일한 양상을 보여줄 것이며, 이 때 이들을 구성하고 있는 화학조성의 비는 거의 1이 된다. 따라서 이 논문에서는 Fig. 5에서 Fig. 7과 같이, Taylor and McLennan (1985)에 의한 평균지각의 주성분 조성값을 기준으로 하여 연구지역인 경주, 경산, 함안 지역에 분포하는 암석 및 토양 그리고 이 지역들에서 산출된 토기의 화학조성 변화도를 비교하고자 하였다. Fig 5에서 Fig.
이 논문에서는 고대 도·토기의 기원물질을 규명하기 위한 지구화학적 연구기법의 보다 체계적인 수립을 위한 기초 단계로서 현재에도 토기를 생산하고 있는 경상북도 경주지구와 과거의 도토기가 발견된 경산지구 그리고 경상남도 함안지구의 암석과 토양, 토기에 대해 화학조성(주성분, 희토류원소 존재도, Sr 및 Nd 동위원소비)의 분포도를 상호 비교하고자 하였다. 따라서 이 논문의 목적은 상기의 지역에서 발굴된 신라시대의 토기를 중심으로 도토기와 출토지 주변의 토양 그리고 암석간의 화학조성을 상호 비교함으로써 지구화학적 연구기법이 토기를 만든 태토의 산지를 추정하는데 있어서 유용하게 활용될 수 있는지를 검토하는데 있다. 그러므로 이 논문에서는 연구에 사용된 고대 도·토기의 생산지를 명확히 밝혀내는 것 보다는, 도·토기의 광물학적 화학적 조성과 발굴된 지역의 지질학적/지구화학적 특징과의 비교에 의한 상관성을 도출함으로써, 태토의 추적을 위한 지구과학적 방법을 제시하는데 주안점을 두고 토의하고자 한다.
이 논문에서는 고대 도·토기의 기원물질을 규명하기 위한 지구화학적 연구기법의 보다 체계적인 수립을 위한 기초 단계로서 현재에도 토기를 생산하고 있는 경상북도 경주지구와 과거의 도토기가 발견된 경산지구 그리고 경상남도 함안지구의 암석과 토양, 토기에 대해 화학조성(주성분, 희토류원소 존재도, Sr 및 Nd 동위원소비)의 분포도를 상호 비교하고자 하였다.
이 논문에서는 도·토기의 생산지 혹은 토양을 추적하기 위한 지구과학적 연구기법의 도출을 위해 시범 지역으로 경남 함안지구, 경북 경주지구 및 경산지구를 선택한 후, 연구지역에서 발굴된 도·토기와 그 주변의 토양과 암석을 채취하여 이들의 광물조성, 화학조성을 토대로 비교하고자 하였다.
5배의 함량을 가지면서 수평값의 경향을 보인다. 이와 같은 경향은 경산 토기의 원재료가 안강점토를 만든 원재료(즉 암석)와 재료과학적 특성에 있어서 유사하였을 가능성을 지시해주는 것이다. 반면에 함안 토기 및 함안 토양은 안강점토와는 상관관계가 없음을 명확히 지시해주고 있다.
가설 설정
경주, 경산 및 함안지구내 암석, 토양, 토기의 Sr, Nd 동위원소비 특성비교: Nd 모델연대라 함은 과거에 형성된 모든 종류의 암석이나 광물은 형성초기시에는 143Nd/144Nd 값이 동일하였다는 가정하에 암석의 연대값을 계산한 값이다. 따라서 동일기원의 암석이라면, 거의 동일한 Nd 모델연대치를 보여줄 것이다.
그러므로 Table 3의 암석에서의 화학조성과 Table 4의 토양과 토기의 화학조성에서 볼 수 있는 바와 같이, 단순한 화학조성의 함량을 지시해주는 숫자비교만을 가지고는 서로간의 상관성을 유추하기가 매우 어렵다. 하지만, 기준물질을 설정한 후 토기와 토양 암석을 구성하고 있는 화학성분들의 상대적인 분포도를 작성하여 도시하면, 유사한 분포도를 갖고 있는 시료들의 존재유무에 따라 일차적으로 동일한 물질이라고 가정할 수가 있다고 본다. 즉 토양과 토기가 동일물질이라면 이론적으로는 태토와 토기의 상대적인 함량비교에서 동일한 양상을 보여줄 것이며, 이 때 이들을 구성하고 있는 화학조성의 비는 거의 1이 된다.
제안 방법
희토류 원소의 실험방법은 김건한과 음철헌 (2004)에 기재되어 있다. Sr 및 Nd 동위원소비는 대전소재의 한국기초과학지원연구원의 열이온화질량분석기(TIMS, IsoProbe-T, GV instrument사)를 사용하여 분석하였다. NBS987 Sr 동위원소 표준시료의 30회 반복측정한 87Sr/86Sr 값은 0.
경주지역의 경우 암석시료의 채취범위가 매우 광범위하므로 이 논문에서는 지질도를 생략하였다. 그리고, 경주지구 도예촌에서 생산하고 있는 도기와의 화학적 특성을 비교하고자 현재 도기의 원료로 삼고 있는 안강점토 ((주)동영 세라믹 제조, www.
토기와 토양의 광물조성은 X-선 회절분석기(Philips사, X'pert-MPD)를 사용하여 분석하였다. 그리고 각 시료의 주성분원소는 한국지질자원연구원의 XRF(Shimadzu MXF-2300), 희토류원소와 미량원소는 ICP-MS (Elan 6100, Perkin-Elmer Ltd.)를 이용하여 분석하였다. 주성분의 분석오차는 3% 이내이고 미량원소와 희토류원소의 경우 분석오차는 모두 10% 이내인 것으로 판단된다.
경주지역의 경우 암석시료의 채취범위가 매우 광범위하므로 이 논문에서는 지질도를 생략하였다. 그리고, 경주지구 도예촌에서 생산하고 있는 도기와의 화학적 특성을 비교하고자 현재 도기의 원료로 삼고 있는 안강점토 ((주)동영 세라믹 제조, www.dyceramic.co.kr)를 채취하여 화학조성 및 동위원소조성을 분석하였다.
경주시 도예촌 토기: 경주시 보문단지에는 현재에도 토기의 활발한 생산활동이 이어지고 있다. 이 논문에서는 경주 도예촌에서 유약을 바르지 않고 구운(소성) 토기시료(Fig. 2a)와 유약을 바른 후 구운 토기시료(Fig. 2b)를 구분하여 채취하였다. 그리고 현재의 경주 도예촌에서 생산되고 있는 굽기 전의 토기(Fig.
토기와 토양의 광물조성은 X-선 회절분석기(Philips사, X'pert-MPD)를 사용하여 분석하였다.
Table 1에는 이 논문에 사용된 암석, 토양, 토기의 종류 및 특징이 기재되어 있다. 토양시료의 분석에 있어서는 채취한 시료를 건조시킨 후, 입도 분류없이 그대로 파우더링(powdering)하여 이를 토대로 광물조성 및 화학조성을 분석하였다. 토기와 토양의 광물조성은 X-선 회절분석기(Philips사, X'pert-MPD)를 사용하여 분석하였다.
대상 데이터
경산지구에서의 시료는 Fig. 3에서 볼 수 있는 바와 같이 자인층에서 채취하였다. 이 자인층은 Fig.
2b)를 구분하여 채취하였다. 그리고 현재의 경주 도예촌에서 생산되고 있는 굽기 전의 토기(Fig. 2c)와 이를 제조하는데 사용된 태토 (Fig. 2d)를 채취하였다.
3의 경산지역 자인층과 마찬가지로 백악기에 퇴적된 셰일과 이암 그리고 사암 등으로 구성되어 있다. 이 논문에서의 함안지구의 암석과 토양 시료는 고토기가 발굴된 가마터 주변에서 채취하였다.
토기의 기원물질을 추적하기 위한 연구재료로서 경북 경주, 경산지역과 경남 함안지구에서 생산되고 있거나 발굴된 토기시료와 이 지역들 주변의 토양과 암석을 채취하였다. 토양시료는 절개면의 토양화된 부분 중 지표면으로부터 5-10 cm정도를 퍼낸 후 화학분석용 시료를 채취하였다.
토기의 기원물질을 추적하기 위한 연구재료로서 경북 경주, 경산지역과 경남 함안지구에서 생산되고 있거나 발굴된 토기시료와 이 지역들 주변의 토양과 암석을 채취하였다. 토양시료는 절개면의 토양화된 부분 중 지표면으로부터 5-10 cm정도를 퍼낸 후 화학분석용 시료를 채취하였다. Fig.
금번 연구에 사용된 채취된 토기편들은 모두 토양 내 굵은 입자들을 제거한 수비과정을 거쳐 구워진 것으로 판단된다. 특히 경주 도예촌의 경우, 태토(Angang-black, white, arti)로부터 굽기전의 토기(Gyeongju-dried) 및 구워진 후의 토기 (Gyeongju E-1, E-2)와 같이 3단계로 나누어 시료를 채취하였다.
함안군 법수면 우거리 토기: 경남 함안군 법수면 일대에 분포하는 토기요지 중에서 시료를 채취하였다(Fig. 1a). 육안관찰에 의해 토기 시편의 특징을 살펴보면, 첫째 태토에 비가소성입자의 혼입이 무척 적은 점질의 태토이며, 둘째, 도질토기이면서 함안식 소성이라고 하는 것처럼 표면이 암적색을 띄는 특징을 보인다.
함안지구의 시료는 Fig. 4에서 볼 수 있는 바와 같이 전지역에 걸쳐 광범위하게 분포하는 함안층에서 채취되었으며, 이 함안층은 Fig. 3의 경산지역 자인층과 마찬가지로 백악기에 퇴적된 셰일과 이암 그리고 사암 등으로 구성되어 있다. 이 논문에서의 함안지구의 암석과 토양 시료는 고토기가 발굴된 가마터 주변에서 채취하였다.
성능/효과
8에서 보면 경주지역의 셰일과 이암 모두 Eu의 현저한 부(-)의 이상을 갖고 있다. 그리고 셰일의 경우 크게 1) Sm과 Gd을 기점으로 경희토류 및 중 희토류가 약간 오목한 W형의 분포도 양상과2) 경희토류 혹은 중희토류의 분포도가 결핍된 양상의 2가지 희토류원소 분포도 특성을 보여준다. 이암의 경우 셰일의 W형과 유사하면서 함량은 셰일에 비해 약한 높다.
이는 전혀 다른 지역에서 각각 채취된 토기와 토양의 주성분 자료만을 사용했을 때에는 토기와 토양의 주성분 조성비가 유사한 경향을 보인다는 해석오류를 불러올 수 있음을 지시해주는 것이다. 결론적으로 Fig. 5에서 7의 주성분 도면은 주성분조성만을 이용한 지구화학적 비교방법은 태토와 토기간의 상호 연계성을 유추하기가 어렵다는 것을 제시해주고 있다.
그러나 일부 토양과 토기에서는 거의 일치되는 Sr, Nd 동위원소 값을 보여주는데, 이는 동일기원일 경우 단순한 가열작용에 의해 동위원소비가 변하지 않은 다는 것을 지시해주는 것으로 볼 수 있다. 암석, 토양, 토기의 선정에 있어서 비록 제한된 시료만을 이용하였지만, 이 연구결과 희토류원소 지구화학과 Nd, Sr 동위원소 지구화학의 연구기법이 고대토기와 같은 고고학적 유물의 기원물질 즉 생산토양 즉 생산지를 찾아내는 데 있어서 유용하다는 것을 확인할 수가 있었다.
도토기의 기원물질 즉 태토를 유추해내기 위한 지구과학적 연구기법을 도출하기 위해 경주지구, 경산지구 및 함안지구의 암석, 토양 및 이들 지역에서 생산된 토기를 토대로 시범연구를 수행하였다. 연구결과에 의하면, 비록 분석한 개체수가 적었지만 동일지역에서 산출된 토양과 암석이라 할지라도 주성분원소의 함량변화폭은 넓게 나타나, 주성분 조성을 이용한 상호연관성 유추는 어려운 것으로 나타났다. 반면에, 토기의 경우 암석이나 토양에 비해 지역에 관계없이 비교적 균질한 화학조성을 갖는데, 이는 이들 토기들의 주성분조성이 균질화된 점토로부터 만들어졌음을 지시해준다고 볼 수 있다.
희토류원소는 평균지각조성으로 규격화하였을 경우, 토기와 토양은 비교적 동일한 분포도를 갖고 있음을 확인할 수가 있었다. 특히 태토를 알고 있는 경주지역의 토기는 다른 지역의 태토 및 토기에 비해 태토와 토기간의 희토류원소 분포도에 있어서 일치성이 강하였다. Sr과 Nd 동위원소의 경우, 지역에 따라 암석내 두 동위원소비가 서로 다른 값을 가지면서 분포하였다.
반면에, 토기의 경우 암석이나 토양에 비해 지역에 관계없이 비교적 균질한 화학조성을 갖는데, 이는 이들 토기들의 주성분조성이 균질화된 점토로부터 만들어졌음을 지시해준다고 볼 수 있다. 희토류원소는 평균지각조성으로 규격화하였을 경우, 토기와 토양은 비교적 동일한 분포도를 갖고 있음을 확인할 수가 있었다. 특히 태토를 알고 있는 경주지역의 토기는 다른 지역의 태토 및 토기에 비해 태토와 토기간의 희토류원소 분포도에 있어서 일치성이 강하였다.
후속연구
이는 지질학적, 지구화학적 연구방법이 고고학의 연구영역에서도 유용하게 활용되어 질 수 있음을 지시해주는 것이라 볼 수 있다. 그러므로 고대 유물의 생산지를 정확히 추적해낼 수 있는 연구방법의 정립은 발굴된 유물의 유통경로를 밝혀낼 수 있는 근거뿐만 아니라 지역 간의 문화교류를 보다 명확히 설명할 수 있는 과학적 토대가 될 것이다.
그러므로 출토된 도·토기나 기와가 제조된 토양의 생산지를 알 수 있다면, 이들의 이동경로 뿐만 아니라 이들을 만든 제조기술을 이해할 수 있는 토대가 될 것이고, 따라서 고대유물을 복원하고자 할 때 매우 유용하게 활용되어 질 수 있을 것이다.
도·토기의 생산지 혹은 토양을 정확하게 추적하는 것은 토양의 조성이 기원암석의 종류나 채취위치에 따라 다양하게 변하기 때문에 실제에 있어서는 단순한 작업은 아니지만, 이 연구결과는 지구화학적 연구방법이 고대 도·토기의 기원물질을 밝혀내는데 어느 정도 유용하게 활용될 수 있는지를 검토해 볼 수 있는 초석이 될 수 있다고 본다.
반면에 경주와 같이 생산태토와 그 토기를 토대로 한 지구화학적 검토에서는 희토류원소 분포도에서 매우 밀접한 관계를 유추할 수가 있었다. 따라서 함안 및 경산지구의 토기에 대해 전혀 기원이 다른 안강점토를 토대로 규격화하였을 때의 희토류원소 분포도는 실제로 토기의 산지 추적에 희토류원소가 유용하게 사용되어질 수 있는지를 판단해 볼 수 있는 자료가 될 것이다. Fig.
경산과 함안의 셰일 또한 중희토류의 분포도에 있어서 많이 벗어나 있다. 이 자료만으로 판단해 볼 때, 갑산리에 분포하는 셰일 혹은 화산리의 이암이 안강점토의 원재료가 존재할 가능성이 크다고 판단된다. 그러나 동위원소 자료와 같이 비교해 볼 때, 이암의 경우 Nd 모델연대가 큰 차이가 있고 아울러 Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도·토기나 기와는 어떠한 과정을 거쳐 만들어진 것인가?
도·토기나 기와는 토양을 재료로 하여 수비, 성형, 건조와 소성과정을 거쳐 만들어진 것이며, 따라서 상기의 제조과정을 거치면서 도·토기나 기와는 본래의 토양과는 다른 물성을 갖게 되고, 일부 화학적 특성 또한 다르게 된다. 이는 부숴진 상태로 발굴된 도·토기를 기원이 다른 토양을 사용하여 복원하고자 할 경우 본래의 모습을 찾기가 매우 어렵다는 것을 의미하는 것이다.
도·토기나 기와는 무엇을 재료로 하는가?
도·토기나 기와는 토양을 재료로 하여 수비, 성형, 건조와 소성과정을 거쳐 만들어진 것이며, 따라서 상기의 제조과정을 거치면서 도·토기나 기와는 본래의 토양과는 다른 물성을 갖게 되고, 일부 화학적 특성 또한 다르게 된다. 이는 부숴진 상태로 발굴된 도·토기를 기원이 다른 토양을 사용하여 복원하고자 할 경우 본래의 모습을 찾기가 매우 어렵다는 것을 의미하는 것이다.
발굴된 도·토기의 원형을 복원시키기 위해서는 제조당시의 토양과 동일하거나 적어도 유사한 특성을 갖는 토양을 찾는 것이 필수적인 이유는 무엇인가?
도·토기나 기와는 토양을 재료로 하여 수비, 성형, 건조와 소성과정을 거쳐 만들어진 것이며, 따라서 상기의 제조과정을 거치면서 도·토기나 기와는 본래의 토양과는 다른 물성을 갖게 되고, 일부 화학적 특성 또한 다르게 된다. 이는 부숴진 상태로 발굴된 도·토기를 기원이 다른 토양을 사용하여 복원하고자 할 경우 본래의 모습을 찾기가 매우 어렵다는 것을 의미하는 것이다. 그러므로 발굴된 도·토기의 원형을 복원시키기 위해서는 제조당시의 토양과 동일하거나 적어도 유사한 특성을 갖는 토양을 찾는 것이 필수적이라 하겠다.
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