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FTIR과 XRD를 이용한 출토 동물뼈의 화학적 평가 적용

The application of a chemical assessment of archaeological animal bone by Fourier transform infrared spectroscopy and x-ray diffraction

분석과학 = Analytical science & technology, v.27 no.6, 2014년, pp.300 - 307  

강소영 (국립문화재연구소 보존과학연구실) ,  조은민 (국립문화재연구소 보존과학연구실) ,  김수훈 (국립문화재연구소 보존과학연구실) ,  김윤지 (국립문화재연구소 보존과학연구실) ,  이정원 (국립문화재연구소 보존과학연구실)

초록
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동물뼈의 속성작용 정도에 따른 화학적 평가 기준을 적용하기 위하여 고고유적지에서 출토된 3종의 동물뼈와 현대 동물뼈 1종을 대상으로 FTIR-ATR과 XRD 분석을 실시하였다. FTIR-ATR 분석을 통해 결정화지수(CI)와 탄산염과 인산염의 비(C/P), 탄산염과 탄산염의 비(C/C)를 비교한 결과 동물뼈의 보존 상태에 따라 CI와 C/P 값이 차이를 보였다. XRD 분석을 통해 결정화 정도를 비교한 결과 $30^{\circ}-35^{\circ}$ 범위에서 동물뼈의 보존 상태를 구분할 수 있었다. FTIR-ATR과 XRD 분석 결과, 몽골 대형포유류뼈의 보존 상태가 가장 양호하였고 나주 소뼈, 함안 소뼈의 순서로 보존 상태가 좋지 않았다. 이는 뼈 단면의 조직학 분석 결과와도 일치한다. 이를 통해 화학적 평가 기준은 우리나라에서 출토되는 동물뼈의 보존 상태를 파악하는데 적용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For the application of chemical assessment standards by the extent of diagenetic alteration, we investigated three archaeological animal bones and a modern animal bone using Fourier transform infrared-attenuated total reflection (FTIR-ATR) spectroscopy and x-ray diffraction (XRD) analysis. The calcu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 화학적 관점에서 뼈의 속성작용 정도를 평가하는 연구는 진행된 사례가 없다. 따라서 본 연구는 국내외에서 출토된 동물뼈의 보존 상태와 속성작용 정도에 따른 화학적 특징을 FTIR-ATR과 XRD 분석을 통해 규명한 것으로서 기존에 활용된 조직학 분석 결과와 화학적 분석 결과와의 상호 연관관계를 비교하였다. 이를 통해 국내 유적지에서 출토된 뼈의 보존 상태를 종합적으로 판단하기 위한 방법으로 FTIR-ATR과 XRD 분석이 실제 효과적으로 적용 가능한 여부에 대하여 탐색하였다.
  • 본 연구는 유적지에서 출토된 뼈의 보존 상태를 평가하기 위한 화학적 지표를 우리나라와 몽골서 출토된 동물뼈에 적용하기 위하여 FTIR-ATR과 XRD 분석을 수행하였다. 3 종의 동물뼈와 현대 말뼈 1종의 FTIR-ATR 스펙트럼 분석 결과 CI와 C/P 값을 통해 뼈의 보존 상태를 상대적으로 평가할 수 있었다.
  • 본 연구에 쓰인 방법은 우리나라에서 출토되는 동물뼈의 매장환경이나 조직학적 상태에 따른 화학적 평가 기준을 제시하기 위한 바탕이 될 것이다. 이러한 동물뼈의 보존 상태에 따른 화학적 평가 기준은 분자유전학적 분석 시 DNA의 잔존 여부를 확인하거나 안정동위원소 분석 과정에서 동물뼈의 상태 파악 및 분류를 통한 결과의 신뢰성을 예측하는데 활용될 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
FTIR 분석은 어떻게 활용되는가? 특히 FTIR 분석은 고고학적 시료의 특징을 파악하기 위하여 적용되었으며 특히 뼈에 남아있는 콜라겐이나 수산화인회석의 변화 양상을 평가하는데 활용된다.12 FTIR 분석을 통한 뼈의 보존 상태 평가 연구는 Weiner와 Bar-Yosef13에 의해 최초로 적용되었으며 수산화인회석의 속성작용 정도를 평가하거나14-15 뼈에 남아있는 콜라겐의 특징16-17이나 생체 조직 내에 증폭 가능한 DNA의 잔존 여부18를 파악할 수 있다.
속성작용 정도를 분석하기 위한 방법은 무엇인가? 속성작용 정도는 조직학 지수(histological index; HI), 단백질 함량(protein contents), 공극률(porosity)등의 기준으로 판단할 수 있다.1,8 이를 분석하기 위한 방법으로 레이저 절삭 유도 결합 플라즈마-질량 분석 측정법(laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry; LA-ICP-MS)과 핵자기 공명법(nuclear magnetic resonance; NMR), 수은압입법(mercury intrusion porosimetry), X선 회절분석(x-ray diffraction; XRD), 적외선 분광분석(Fourier transform infrared spectrometry; FTIR)등이 적용된 바 있다.8-11
뼈의 속성작용은 무엇인가? 뼈 조직을 구성하고 있는 주요 물질 중 콜라겐(collagen) 단백질과 핵산(nucleic acid)은 유기물 성분이며, 수산화인회석(hydroxyapatite)은 무기물 성분이다. 생물이 죽은 후 뼈의 조직은 온도, 습도, 토양의 조성, 산성도(pH), 산화환원 조건 등 물리·화학적 작용과 박테리아, 곰팡이, 곤충 등 생물학적 작용에 의해 생체 분자와 무기물 분자가 용탈, 치환, 분해되는 일련의 복잡한 과정을 거치게 되는데 이를 뼈의 속성작용(diagenesis)이라고 한다.1-3
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참고문헌 (39)

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