[논문]산소동위원소 분석을 이용한 당진 가곡리 패총 굴 (Crassostrea gigas) 의 채집 계절 연구

안덕임; 이인성

doi:10.9710/kjm.2014.30.1.1

산소동위원소 분석을 이용한 당진 가곡리 패총 굴 (Crassostrea gigas) 의 채집 계절 연구
Seasonality of shellfish gathering using oxygen isotope analysis of Crassostrea gigas from the Gagok-ri shell midden site, Dangjin 원문보기

한국패류학회지 = The Korean journal of malacology, v.30 no.1, 2014년, pp.1 - 8

안덕임 (한서대학교 문화재보존학과) , 이인성 (서울대학교 지구환경과학부)

초록
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우리나라의 패총에 대한 이해를 위해서는 패총을 주로 구성하는 굴에 대한 연구가 중요하다. 그러나 굴은 패각이 약하고 부서지기 쉬운 특성으로 인해 완형의 패각 시료를 입수하는 것이 어렵기 때문에 산소동위원소 분석 및 고고학적 연구에 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 굴 채집 및 패총 유적 점유 계절성 연구를 위한 시론으로서, 패각 본체가 부서져도 비교적 단단한 조직을 갖고 있어 양호한 상태로 잘 보존되는 굴의 경첩 부위를 이용한 산소동위원소 분석을 시도하였다. 분석을 위한 시료는 당진 가곡리의 신석기시대 패총에서 출토된 굴을 이용하였다. 분석 결과 가곡리 굴 시료의 산소동위원소 값은 - 2.02- -6.05‰의 범위 안에서 주기성을 보이며 계절적 수온 변화 주기를 나타내었다. 탄소동위원소 값도 산소동위원소 값의 증감과 유사한 변화주기를 보이고 있어 산소동위원소와 더불어 서식환경의 계절적인 영향을 잘 반영하였다. 이러한 동위원소 분석을 바탕으로 가곡리 굴 시료는 최고 수온기를 지나 수온이 하강하는 시점 즉 가을철에 채집된 것으로 판단되며 이를 바탕으로 가곡리 패총은 가을철에 이용된 것으로 추정할 수 있다. 패총의 전반적인 점유계절에 관하여는 좀 더 많은 시료가 분석된다면 보다 상세히 알 수 있을 것이다. 따라서 굴의 경첩 부위를 이용한 산소동위원소 분석법은 고고학적인 계절성 연구에 적용 가능하고, 향후 고고학적인 문제의 해결에 기여할 것으로 기대된다. 또한 경첩은 크기가 작아 분석 비용을 절감할 수 있어 경제적이다. 경첩의 작은 크기로 인한 시료 채취상의 문제는 미세채취기 (micromill) 를 이용한 고해상 (high-resolution) 의 동위원소 분석 방법을 이용하면 극복될 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Oxygen isotope analysis was carried out on a oyster (Crassostrea gigas) from the neolithic age Gagok-ri shell midden site, Dangjin, Korea to determine the seasonality of shellfish gathering and site occupation. Isotope samples were taken from the hinge section of the left valve of the oyster. The isotope values of the shell range from -2.02‰ to -6.05‰ vs PDB. The isotope profile shows a seasonal temperature cycle, providing information related to seasonality of shellfish gathering. The isotope values towards the edge of the hinge are gradually increasing, suggesting progressively cooling and a fall period of shell gathering and site occupation. The result shows that the oxygen isotope analysis using oyster shell hinges can be used for archaeological seasonality studies.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 굴은 패각이 약하고 부서지기 쉬운 특성으로 인해 완형의 패각 시료를 입수하는 것이 어렵기 때문에 산소동위원소 분석 및 고고학적 연구에 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 굴 채집 및 패총 유적 점유 계절성 연구를 위한 시론으로서, 패각 본체가 부서져도 비교적 단단한 조직을 갖고 있어 양호한 상태로 잘 보존되는 굴의 경첩 부위를 이용한 산소동위원소 분석을 시도하였다. 분석을 위한 시료는 당진 가곡리의 신석기시대 패총에서 출토된 굴을 이용하였다.
이에 본 연구에서는 당진 가곡리의 신석기시대 패총 (Fig. 1) 에서 출토된 굴의 경첩 (hinge) 부위를 이용한 산소동위원소 분석을 시도하여 당시의 패류 채집 및 유적 점유 계절성을 밝히는 한편 향후 패총 연구에의 광범위한 적용 가능성을 검토해 보고자 한다.

제안 방법

가곡리 패총 굴 패각 시료의 경첩 단면상에서 앞의 방법에 따라 12개의 분말시료가 채취되었으며 (채취 순서대로 1-12의 시료 번호가 부여되었다), 이들 시료에 대해 산소와 탄소동위원소 분석이 진행되었다 (Fig. 2). 그러나 각정부 쪽의 10-12번 분말시료는 시료의 양이 충분치 않아 분석이 불가능하였다.
건조된 분말시료는 한국기초과학지원연구원 오창센터의 환경과학연구부에서 질량분석기 “Delta Ⅴ+” (Thermo 사) 를 이용하여 산소 및 탄소동위원소 측정이 이루어졌다.
본 연구에서는 당진 가곡리의 신석기시대 패총에서 출토된 굴의 경첩 부위를 이용하여 산소동위원소 분석을 시도하였다. 굴은 패각이 잘 부서지기 때문에 산소동위원소 분석에 적합한 고고학적 완형 시료를 확보하는데 어려움이 있으나 굴의 경첩은 산소동위원소 분석에도 적합할 뿐 아니라 단단한 조직을 갖고 있어 패각 본체가 부서져도 양호한 상태로 잘 보존되는 편이다.
질량분석기와 연결되어 있는 “Gas BenchⅡ”에서 분말시료를 인산 (H2PO4) 과 반응시켜 발생하는 CO2 기체를 추출하고 질량분석기를 통해 이 CO2 중의 산소 및 탄소동위원소를 측정하였다.

대상 데이터

가곡리 패총 유적은 신석기시대 패총 2기 (A와 B패총) 로 구성되었는데 분석용 시료는 A패총에서 출토되었다. 해발 15m 내외의 완만한 경사면에 형성된 A 패총은 이미 민가 조성 등으로 상당부분 훼손된 상태이다.
본 연구를 위한 굴 패각 시료는 충남 당진군 송산면 가곡리의 당진 송산 일반산업단지 조성사업부지 내에 위치하는 가곡리 패총에서 출토된 것이다 (백제문화재연구원 2013).
이에 본 연구에서는 굴 채집 및 패총 유적 점유 계절성 연구를 위한 시론으로서, 패각 본체가 부서져도 비교적 단단한 조직을 갖고 있어 양호한 상태로 잘 보존되는 굴의 경첩 부위를 이용한 산소동위원소 분석을 시도하였다. 분석을 위한 시료는 당진 가곡리의 신석기시대 패총에서 출토된 굴을 이용하였다.
질량분석기와 연결되어 있는 “Gas BenchⅡ”에서 분말시료를 인산 (H₂PO₄) 과 반응시켜 발생하는 CO₂ 기체를 추출하고 질량분석기를 통해 이 CO₂ 중의 산소 및 탄소동위원소를 측정하였다. 산소 및 탄소동위원소 측정에는 국제표준시료인 NBS-18과 NBS-19가 사용되었다. 국제표준시료의 산소동위원소와 탄소동위원소 분석 정밀도는 NBS-18의 경우 각각 ± 0.
건조된 패각 시료는 최대 성장축을 따라 반으로 자른 후 위의 세척작업을 다시 한 번 진행하였다. 직경 0.5 mm의 치과용 드릴을 이용하여 절단된 시료의 경첩 부위 단면상에서 동위원소 분석을 위한 분말시료를 하단부로부터 각정 쪽으로 가면서 약 1 mm 간격으로 채집하였다 (Fig. 2). 채집된 분말시료는 불순물을 제거하기 위하여 오븐에서 1시간 동안 건조되었다.

이론/모형

분석된 시료의 탄소 및 산소 동위원소 값은 각각 다음과 같은 δ 표기법을 이용하여 표현되었다.

성능/효과

결과적으로 산소동위원소와 탄소동위원소 값의 증감은 주기성을 보이며 계절적 수온 변화 주기를 잘 나타내고 있어, 이 굴시료가 채집된 계절을 추정하는 데는 무리가 없는 것으로 생각된다. 즉 패각 시료는 각각 두 번의 저수온기 (동절기) 와 고수온기 (하절기) 를 거친 상태로 굴의 주 산란기가 6-8월인 것(Seo 1997) 을 고려할 때 약 두 살이 조금 지난 연령의 개체로 추정된다.
분석 결과 가곡리 굴 시료의 산소동위원소 값은 – 2.02– – 6.05‰의 범위 안에서 주기성을 보이며 계절적 수온 변화 주기를 나타내었다.
분석 결과 패각 시료의 산소동위원소 값 (δ18O) 은 - 2.02 - - 6.05‰ 범위에서 주기성을 갖고 변화하는 양상을 보였다(Table 1, Fig. 3).
3). 패각의 산소동위원소 값은 수온이 낮을 때 높은 값을 보이고 수온이 높을 때 낮은 값을 보이는데, 패각 시료의 산소동위원소 값의 증감은 주기성을 보여 계절적인 수온의 변화 주기를 잘 반영하고 있는 것으로 판단된다. 즉 각정부로부터 저수온기 (동절기) 를 지나 고수온기(하절기) 와 저수온기를 거친 다음 마지막 고수온기를 지나 수온이 하강하는 양상을 보이고 있다.

후속연구

390‰ 낮아진다고 하였다. 국내에서는 아직 이러한 측면에서의 연구가 없으나 이와 같이 염도와 산소동위원소 값 사이의 상관관계가 밝혀진다면 과거의 수온이나 염도의 복원 연구가 가능할 것이다. 이러한 문제의 해결을 위해 지속적인 연구가 이루어져야 할 것이다.
따라서 굴의 경첩 부위를 이용한 산소동위원소 분석법은 고고학적인 계절성 연구에 적용 가능하고, 향후 고고학적인 문제의 해결에 기여할 것으로 기대된다. 또한 경첩은 크기가 작아 분석 비용을 절감할 수 있어 경제적이다.
2000) 패각이 약하여 잘 부서지기 때문에 분석에 적합한 고고학적 시료를 확보하는데 어려움이 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복하고 굴 패각 시료에 효과적으로 적용할 수 있는 새로운 분석법을 모색할 필요가 있다.
또한 굴의 경첩은 패각 본체에 비하여 크기가 작기 때문에 산소동위원소 분석 비용을 절감할 수 있는 장점도 갖는다. 반면 크기가 작기 때문에 동위원소 분석에 필요한 충분한 시료를 채취하는 것이 어려우나 이러한 문제는 미세채취기(micromill) 를 이용한 고해상 (high-resolution) 의 동위원소분석 방법을 이용하면 극복될 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 굴의 경첩 부위를 이용한 산소동위원소 분석을 적극적으로 시도할 필요가 있다.
국내에서는 아직 이러한 측면에서의 연구가 없으나 이와 같이 염도와 산소동위원소 값 사이의 상관관계가 밝혀진다면 과거의 수온이나 염도의 복원 연구가 가능할 것이다. 이러한 문제의 해결을 위해 지속적인 연구가 이루어져야 할 것이다.
패총 유적을 구성하는 다양한 인공유물과 자연유물은 이러한 정보의 보고로서 고고학적으로 활발한 연구의 대상이 되고 있다. 특히 자연유물을 이용한 계절성 연구는 다양한 방법을 통하여 이루어지며 (안덕임ㆍ류동기 2010) 비교적 정확한 결과를 제공해 준다.
이러한 동위원소 분석을 바탕으로 가곡리 굴 시료는 최고 수온기를 지나 수온이 하강하는 시점 즉 가을철에 채집된 것으로 판단되며 이를 바탕으로 가곡리 패총은 가을철에 이용된 것으로 추정할 수 있다. 패총의 전반적인 점유계절에 관하여는 좀 더 많은 시료가 분석된다면 보다 상세히 알 수 있을 것이다.
그러나 우리나라에서는 많은 패총 유적이 조사되었으나, 패각의 성장선 분석과 산소동위원소 분석을 이용한 계절성 및 고환경 연구는 제한적으로 이루어졌을 뿐 미미한 편이다. 향후 고고학적인 문제의 해결을 위해 풍부한 시료를 확보할 수 있고 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있는 패각에 대한 성장선 분석과 동위원소 분석을 활발하게 진행하여야 할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자연유물 가운데 패각을 이용한 계절성 연구는 어떻게 진행되고 있는가?	자연유물 가운데 패각을 이용한 계절성 연구는 패총 유적으로부터 풍부한 시료를 확보할 수 있는 장점이 있다. 패각을 이용한 계절성 연구는 패류에 대한 생태학적인 정보나 패류채집과 관련된 민족지적인 자료, 자연과학적인 패각의 성장선 분석(growth-line analysis) 이나 산소동위원소 분석 (oxygen isotope analysis) 등을 중심으로 진행되고 있다. 그러나 우리나라에서는 많은 패총 유적이 조사되었으나, 패각의 성장선 분석과 산소동위원소 분석을 이용한 계절성 및 고환경 연구는 제한적으로 이루어졌을 뿐 미미한 편이다.
	굴은 무엇인가?	굴 (Crassostrea gigas) 은 우리나라 패총을 구성하는 주요 패류이며 현재까지도 가장 많이 소비되고 있는 중요한 패류이다. 특히 넓은 간석지가 발달되어 굴의 서식과 채집에 좋은 조건을 갖추고 있는 서해안지역의 경우 패총을 구성하는 식용패류의 대부분을 차지하는 패류가 굴이다.
	패각을 이용한 계절성 연구의 장점은?	자연유물 가운데 패각을 이용한 계절성 연구는 패총 유적으로부터 풍부한 시료를 확보할 수 있는 장점이 있다. 패각을 이용한 계절성 연구는 패류에 대한 생태학적인 정보나 패류채집과 관련된 민족지적인 자료, 자연과학적인 패각의 성장선 분석(growth-line analysis) 이나 산소동위원소 분석 (oxygen isotope analysis) 등을 중심으로 진행되고 있다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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