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문제 정의
- 한반도 중서부 지역은 청동기시대 유적이 밀집분포하며 다양한 재질의 석기가 다량 출토되어 이들의 정확한 동정과 산지가 밝혀진다면 선사시대 고고과학 분야의 새로운 가능성을 제시하게 될 것이다. 따라서 이 연구에서는 서산 신송리유적에서 출토된 청동기시대 석기의 재질분석과 재료의 산지를 추정하였다.
- 이 연구에서는 신송리 유적에서 출토된 청동기시대 석기 5점을 대상으로 지질학적, 암석학적, 광물학적 및 지구화학적 특성을 분석하였다. 또한 석기와 유사한 암석의 분포지역을 확인하기 위해 정밀 지표지질조사를 실시하여 추정산지 시료를 수습하였다.
가설 설정
- 6. 안산암질암 석기는 추정산지 암석과 대체로 유사한 특징을 보이지 않는다. 또한 유적 부근에서는 동일 종류의 암석이 확인되지 않는 것으로 보아 이 석기는 외부에서 유입되었을 가능성이 높다.
제안 방법
- 이 연구에서는 신송리 유적에서 출토된 청동기시대 석기 5점을 대상으로 지질학적, 암석학적, 광물학적 및 지구화학적 특성을 분석하였다. 또한 석기와 유사한 암석의 분포지역을 확인하기 위해 정밀 지표지질조사를 실시하여 추정산지 시료를 수습하였다. 각각의 시료에 대해서는 석기와 동일한 방법으로 정량분석하여 양자를 비교하였다.
- 또한 석기와 유사한 암석의 분포지역을 확인하기 위해 정밀 지표지질조사를 실시하여 추정산지 시료를 수습하였다. 각각의 시료에 대해서는 석기와 동일한 방법으로 정량분석하여 양자를 비교하였다. 이를 종합하여 석기와 추정산지 암석의 성인적 동질성을 검토하였다.
- 각각의 시료에 대해서는 석기와 동일한 방법으로 정량분석하여 양자를 비교하였다. 이를 종합하여 석기와 추정산지 암석의 성인적 동질성을 검토하였다. 이 결과는 석기의 생산과 수급과정을 추적하여 당시의 생활상을 유추할 수 있는 자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 연구대상은 신송리 유적의 청동기시대 2호 주거지, 12호 주거지 및 지표에서 수습된 석기 5점이다. 먼저 분석용 석기를 대상으로 정밀 육안감식을 통하여 산출상태를 확인하고 자화강도 분석을 위해 전암대자율을 측정하였다. 전암대자율 측정에는 10-5 SI 단위의 측정 한계를 가진 SM30(ZH Instruments) 모델을 이용하였으며, 대자율의 단위는 10-3 SI unit로 표기하였다.
- 또한 지질학적, 암석학적 및 지구화학적 정량분석을 위해 극미량 시료를 취하였다.
- 조암광물의 조성을 동정하기 위해 X-선 회절분석을 실시하였으며 여기에 사용된 기기는 Bruker D8 Advance로, 사용된 X-선은 CuKα에 양극의 가속전압 및 필라멘트의 전류는 각각 40kV와 100mA이다.
- 시료의 반정량적 광물조성, 상대적 함량, 광물학적 공생관계, 조직 및 풍화에 의한 변질광물의 생성을 관찰하기 위하여 편광현미경을 이용하였다. 편광현미경은 자동계수기가 장착된 Nikon사의 Eclipse E600W 편광/반사 겸용 현미경을 사용하였다.
- 조암광물의 조성을 동정하기 위해 X-선 회절분석을 실시하였으며 여기에 사용된 기기는 Bruker D8 Advance로, 사용된 X-선은 CuKα에 양극의 가속전압 및 필라멘트의 전류는 각각 40kV와 100mA이다. 또한 시료의 정량 화학분석을 위해 X-선 형광분석(XRF)를 이용하여 주성분 원소를 정량하였으며, 유도결합 아르곤 플라즈마 질량분석기(ICP-AES, ICP-MS)와 중성자방사화분석기(INNA)를 이용하여 일부 미량원소와 희토류 원소를 정량분석하였다.
- 석기 원암의 산지추정을 위해 유적 일대의 정밀 지표지질조사를 수행하였으며, 석기 구성암석과 동일한 시료 6점을 수습하였다. 채취한 추정산지 암석시료와 석기 구성암석과의 동질성을 규명하기 위해 석기와 동일하게 정밀 육안관찰, 전암 대자율측정, 편광현미경 관찰, X-선 회절분석 및 정량 화학분석 등을 실시하여 양자를 비교하였다.
- 석기 원암의 산지추정을 위해 유적 일대의 정밀 지표지질조사를 수행하였으며, 석기 구성암석과 동일한 시료 6점을 수습하였다. 채취한 추정산지 암석시료와 석기 구성암석과의 동질성을 규명하기 위해 석기와 동일하게 정밀 육안관찰, 전암 대자율측정, 편광현미경 관찰, X-선 회절분석 및 정량 화학분석 등을 실시하여 양자를 비교하였다.
- 신송리유적 석기의 전암대자율 측정은 암종에 따라 점판암과 안산암질암으로 나누어 실시하였다. 점판암제 석기는 0.
- 신송리유적에서 수습한 석기시료를 대상으로 박편을 제작하여 편광현미경을 통해 광물조성, 입자 크기, 모양, 배열상태 및 조직 등을 관찰하였다(Figure 4). 현미경 관찰만으로는 식별이 어려운 작은 광물입자와 풍화가 심한 광물들의 검출을 위해 X-선 회절분석이 병행되었다(Figure 5).
- 석기 구성암석과 동종암석의 산출지를 탐색하기 위해 암석학적 및 지질학적 특성에 근거하여 연구지역 주변의 광역적인 암석분포를 조사하였다. 점판암은 신송리유적 인근에서 쉽게 확인이 가능한 암석이다.
- 신송리유적 출토 석기의 구성암석과 각 추정산지 암석의 재질특성을 비교하기 위해 전암대자율을 측정하고 분포 범위를 검토하였다. 추정산지 암석에 대한 전암대자율 측정은 석기와 동일한 방법으로 수행하였다.
- 석기와 추정산지 암석의 암석학적 및 광물학적 유사성을 검토하기 위해 석기 구성암석과 동일하게 편광현미경 관찰 및 X-선 회절분석을 실시하였다. 편광현미경 관찰 결과, 점판암의 경우 석기와 동일한 광물조성이 확인되었으나 변성도의 차이에 따라 석영 입자의 크기 및 조직의 차이가 다소 관찰되었다(Figure 8A, 8B, 8C).
- 따라서 석조문화재 구성암석과 원산지 석재의 성인적 동질성을 밝히기 위해서는 암석학적 및 지구화학적 연구가 함께 수행되어야 한다. 따라서 석기와 암석시료를 대상으로 화학 조성과 변화를 해석하기 위해 주성분, 미량 및 회토류 원소의 정량분석 결과(Table 3)를 표준화하여 원소의 상대적인 증감과 진화경향에 따른 동질성을 검토하였다.
- 미량 및 희토류원소 중 일부 호정원소와 불호정원소에 대해 원시 맨틀조성(Pearce, 1983)으로 표준화하여 거동특성을 검토하였다. 이 결과, 점판암질 석기와 추정산지 암석은 주성분 및 희토류원소의 거동특성과 마찬가지로 시료 간 약간의 차이는 있으나 거의 동일한 패턴을 보인다.
- 석기의 원산지와 원료물질의 공급지를 추정하는 것은 문화재를 제작하는데 이용한 원료의 이동경로를 해석하는데 중요한 단서를 제공할 수 있다. 이와 같은 연구를 위해 신송리유적에서 출토된 석기시료를 대상으로 자연과학적 분석법을 통해 암석학적 분류, 구성광물의 종류와 함량, 조직과 조성 및 지구화학적 진화경향을 규명하였다. 분석 결과, 신송리유적의 석기는 대부분 점판암제이며 부분적으로 안산암질암이 사용되었음을 밝혔다.
- 분석 결과, 신송리유적의 석기는 대부분 점판암제이며 부분적으로 안산암질암이 사용되었음을 밝혔다. 또한 석기 원석의 산출지역을 파악하기 위해 주변지역에 대한 광역적인 지표지질조사를 실시하여 시료를 채취하고 석기와 비교하였다.
대상 데이터
- 신송리유적은 충남 서산시 고북면에 있으며 2008년에 실시된 갈산-해미 도로건설공사 구간 내에서 확인되었다. 서산시 주변은 대죽리 신석기시대 패총의 조사를 통해 일찍부터 인류의 거주가 이루어져 왔던 것으로 알려져 있다.
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2. 연구방법
연구대상은 신송리 유적의 청동기시대 2호 주거지, 12호 주거지 및 지표에서 수습된 석기 5점이다. 먼저 분석용 석기를 대상으로 정밀 육안감식을 통하여 산출상태를 확인하고 자화강도 분석을 위해 전암대자율을 측정하였다.
- 먼저 분석용 석기를 대상으로 정밀 육안감식을 통하여 산출상태를 확인하고 자화강도 분석을 위해 전암대자율을 측정하였다. 전암대자율 측정에는 10-5 SI 단위의 측정 한계를 가진 SM30(ZH Instruments) 모델을 이용하였으며, 대자율의 단위는 10-3 SI unit로 표기하였다. 또한 지질학적, 암석학적 및 지구화학적 정량분석을 위해 극미량 시료를 취하였다.
- 시료의 반정량적 광물조성, 상대적 함량, 광물학적 공생관계, 조직 및 풍화에 의한 변질광물의 생성을 관찰하기 위하여 편광현미경을 이용하였다. 편광현미경은 자동계수기가 장착된 Nikon사의 Eclipse E600W 편광/반사 겸용 현미경을 사용하였다. 조암광물의 조성을 동정하기 위해 X-선 회절분석을 실시하였으며 여기에 사용된 기기는 Bruker D8 Advance로, 사용된 X-선은 CuKα에 양극의 가속전압 및 필라멘트의 전류는 각각 40kV와 100mA이다.
- 신송리유적에서는 석기의 제작공정과 관련된 원석, 판상형 석재, 크고 작은 박편, 파쇄품, 지석 등 다양한 석기가 출토되었으며, 완성품보다는 미완성품 및 반제품 등이 주를 이루고 완성품은 석촉류가 대부분이었다. 연구대상 시료는 총 5점으로서 청동기시대 2호 주거지에서 3점(석재 및 석촉 반제품), 12호 주거지에서 1점(석촉 반제품)과 지표에서 수습한 1점(갈판)이다. 2호 주거지 및 지표에서 수습한 석기의 육안관찰 결과, 흑회색 셰일과 매우 유사하나 변성정도로 보아 점판암으로 동정하였다(Figure 2A~2D).
- 안산암질암은 유적주변에서 관찰이 어려운 암석으로 인근지역으로는 서산시 부석면 간월도와 태안군 안면읍 황도리 일대 노두 및 예산 대흥면 하탄방리에서 분포지를 확인하였다(Figure 6D, 6E, 6F). 추정산지 지역의 현장조사를 통해 분석용 시료를 채취하였으며, 채취한 암석은 총 6점으로 점판암 1점, 셰일질 점판암 2점, 안산암 1점 및 안산암질응회암 2점이다(Table 2).
- 안산암질암은 유적주변에서 관찰이 어려운 암석으로 인근지역으로는 서산시 부석면 간월도와 태안군 안면읍 황도리 일대 노두 및 예산 대흥면 하탄방리에서 분포지를 확인하였다(Figure 6D, 6E, 6F). 추정산지 지역의 현장조사를 통해 분석용 시료를 채취하였으며, 채취한 암석은 총 6점으로 점판암 1점, 셰일질 점판암 2점, 안산암 1점 및 안산암질응회암 2점이다(Table 2).
- 석기의 대부분은 점판암제이며 부분적으로 안산암질암이 있다. 연구대상 석기는 총 5점으로 점판암제 석재 1점, 갈돌 1점, 석촉 반제품 2점 및 안산암제 석촉 반제품 1점이다.
데이터처리
- 모든 시료의 주성분원소에 대하여 부화와 결핍 정도를 파악하기 위해 Nockolds(1954)의 기준치로 표준화하고 석기 구성암석과 추정산지 암석을 비교하였다. 이 결과, 점판암질 석기의 경우 전체적으로 Fe2O3, TiO2에서 부화되었으며 CaO, Na2O가 크게 결핍되는 경향이 보였다.
이론/모형
- 또한 대부분의 희토류원소는 광물 내에서 쉽게 치환하지 않기 때문에 산지 추정에 적합한 원소로 알려져 있다(Mason and Moore, 1982). 따라서 이를 근거로 각 시료의 희토류원소 분석결과를 운석의 초생치(Taylor and Mclennan, 1985)로 표준화하였다.
성능/효과
- 연구대상 시료는 총 5점으로서 청동기시대 2호 주거지에서 3점(석재 및 석촉 반제품), 12호 주거지에서 1점(석촉 반제품)과 지표에서 수습한 1점(갈판)이다. 2호 주거지 및 지표에서 수습한 석기의 육안관찰 결과, 흑회색 셰일과 매우 유사하나 변성정도로 보아 점판암으로 동정하였다(Figure 2A~2D). 12호 주거지에서 수습한 석기는 안산암질암으로 분류하였다(Figure 2E, 2F).
- 점판암은 셰일 및 이암의 광역변성작용에 의해 생성된 변성정도가 가장 낮은 암석으로 결정 입자가 매우 작아 육안으로는 광물의 식별이 어렵다. 점판암으로 구성된 석기 4점에 대한 편광현미경 관찰 결과, 은미정질의 석영, 장석, 운모 및 점토광물 등이 평행하게 배열된 엽리가 확인되었다.
- X-선 회절분석 결과, 5점의 석기 모두 편광현미경 관찰 결과와 동일한 광물이 확인되었으며, 점판암제 석기 SSI-3에서 파라고나이트(Pa)가 추가로 극미량 검출되었다. 파라고나이트(Pa)는 대개 점판암보다는 천매암 정도의 변성암에서 산출되는 광물로서 부분적으로 나타나는 변성정도의 차이를 반영하는 것으로 판단된다(Figure 5).
- 추정산지 암석이 점판암제 석기의 대자율 값에 비해 소폭 넓은 분포 범위를 보이나, 양자 모두 0.200(×10-3 SI unit) 미만의 범위에서 비슷한 평균값을 보여 대부분의 지역이 산지 가능성이 있는 것으로 나타났다.
- 781(×10-3 SI unit)로 산출되었다(Figure 7B). 이 중 부석면 간월도에서 채취한 SSR-4는 석기와 가장 유사한 대자율 값을 보였으며, 대흥면 하탄방리에서 채취한 SSR-6은 석기보다 부분적으로 높은 범위에 도시되었으나 대체로 일치하였다. 그러나 안면읍 황도리에서 채취한 SSR-5는 평균 2.
- 각 시료의 X-선 회절분석 결과, 점판암의 경우 석기 구성암석과 추정산지 암석에서 동일한 광물조성이 확인되었으며, 석기의 SSI-3에서 확인된 소다운모(Pa)가 SSR-1에서도 나타났다(Figure 9A). 안산암 추정산지 암석도 석기 구성암석과 동일하게 석영, 사장석 및 운모가 주로 확인되었으나, 안면읍 황도리에서 채취한 SSR-5는 방해석(Ca)과 엔스타타이트(E)가 추가로 확인되는 등 유적의 석기와는 차이를 보였다(Figure 9B).
- 화학분석 결과, 점판암질 석기의 SiO2 함량은 56.73∼64.89wt.
- %로 시료간 다소 차이를 보였다. 이 중 소다운모가 확인된 SSI-3은 Na2O 함량이 다른 시료에 비해 높게 나타났으며, SSI-4는 Fe2O3와 MgO가 다른 시료에 비해 높았다. 이러한 결과는 녹니석이 다량 포함되어 발생된 것으로, 원암석의 변성정도 차이에 의해 나타난 현상으로 판단된다.
- 모든 시료의 주성분원소에 대하여 부화와 결핍 정도를 파악하기 위해 Nockolds(1954)의 기준치로 표준화하고 석기 구성암석과 추정산지 암석을 비교하였다. 이 결과, 점판암질 석기의 경우 전체적으로 Fe2O3, TiO2에서 부화되었으며 CaO, Na2O가 크게 결핍되는 경향이 보였다. 추정산지 암석도 석기 구성암석에서 함량차이가 나타난 Fe2O3, MgO, CaO, Na2O에서 차이가 확인되었으며, 전체적인 부화와 결핍의 거동특성은 매우 유사하게 나타났다(Figure 10).
- 이 결과, 점판암질 석기의 경우 전체적으로 Fe2O3, TiO2에서 부화되었으며 CaO, Na2O가 크게 결핍되는 경향이 보였다. 추정산지 암석도 석기 구성암석에서 함량차이가 나타난 Fe2O3, MgO, CaO, Na2O에서 차이가 확인되었으며, 전체적인 부화와 결핍의 거동특성은 매우 유사하게 나타났다(Figure 10).
- 희토류원소는 석기와 추정산지 암석 모두 경희토류에서 중희토류로 갈수록 점진적으로 결핍되는 동일한 양상을 보였으나, 석기에 비해 추정산지 암석의 경희토류가 다소 결핍된 경향을 보였다.
- 안산암질암 석기의 각 원소를 표준화한 결과, 주성분원소에서는 Fe2O3, MnO, MgO, CaO, TiO2, P2O5가 부화되었으며 K2O가 크게 결핍되어 나타났다. 추정산지 암석은 석기에 비해 K2O가 평균조성에 가깝게 나타나 차이를 보였으며, 특히 안면읍 하탄방리에서 채취한 SSR-5는 MgO, CaO, Na2O에서 큰 차이를 보여 다소 다른 지구화학적 거동특성을 나타냈다.
- O가 크게 결핍되어 나타났다. 추정산지 암석은 석기에 비해 K2O가 평균조성에 가깝게 나타나 차이를 보였으며, 특히 안면읍 하탄방리에서 채취한 SSR-5는 MgO, CaO, Na2O에서 큰 차이를 보여 다소 다른 지구화학적 거동특성을 나타냈다. 희토류원소는 석기와 추정산지 암석 모두 경희토류에서 중희토류로 갈수록 점진적으로 결핍되는 동일한 양상을 보였으나, 석기에 비해 추정산지 암석의 경희토류가 다소 결핍된 경향을 보였다.
- 이와 같은 연구를 위해 신송리유적에서 출토된 석기시료를 대상으로 자연과학적 분석법을 통해 암석학적 분류, 구성광물의 종류와 함량, 조직과 조성 및 지구화학적 진화경향을 규명하였다. 분석 결과, 신송리유적의 석기는 대부분 점판암제이며 부분적으로 안산암질암이 사용되었음을 밝혔다. 또한 석기 원석의 산출지역을 파악하기 위해 주변지역에 대한 광역적인 지표지질조사를 실시하여 시료를 채취하고 석기와 비교하였다.
- 이를 근거로 신송리유적에서 출토된 석기와 이와 동일한 산출상태를 보이는 추정산지 암석의 전암대자율, 암석학적 및 광물학적 특성, 지구화학적 진화경향을 분석한 결과, 점판암제 석기는 양자간 특징이 매우 유사하여 추정산지 3곳 모두 원산지로서의 가능성을 제시하였다. 특히 미완성품, 파쇄품, 판상형 석재, 박편 등 석기 제작과 관련된 유물이 다량 확인되고 자급자족적으로 석기를 제작한 것으로 보아, 지형적으로 가장 근접해 있으며 현미경 관찰 결과에서 가장 유사한 특징을 보인 취생리 봉화산 점판암이 원산지일 가능성이 가장 높다.
- 이를 근거로 신송리유적에서 출토된 석기와 이와 동일한 산출상태를 보이는 추정산지 암석의 전암대자율, 암석학적 및 광물학적 특성, 지구화학적 진화경향을 분석한 결과, 점판암제 석기는 양자간 특징이 매우 유사하여 추정산지 3곳 모두 원산지로서의 가능성을 제시하였다. 특히 미완성품, 파쇄품, 판상형 석재, 박편 등 석기 제작과 관련된 유물이 다량 확인되고 자급자족적으로 석기를 제작한 것으로 보아, 지형적으로 가장 근접해 있으며 현미경 관찰 결과에서 가장 유사한 특징을 보인 취생리 봉화산 점판암이 원산지일 가능성이 가장 높다.
- 3. 점판암은 유적 인근에 분포하는 암석이며, 주요 산출지는 취생리 봉화산 일대이다. 또한 대리 보강지 및 백월탄광 주변에 넓게 분포한다.
- 4. 각 석기와 추정산지에서 수습한 암석의 분석 결과, 점판암제 석기와 추정산지 암석은 재질 및 광물학적 특징이 거의 동일하였으며, 지구화학적 진화경향도 매우 유사하게 나타났다. 그러나 안산암질암 석기와 추정산지 암석은 일부 다른 특징이 있고, 특히 지구화학적 진화경향이 다르게 나타났다.
- 5. 점판암제 석기는 유적 주변에 분포하는 암석을 원료로 제작하였을 가능성이 상당히 높다. 또한 석기를 직접 생산한 흔적이 있는 것으로 보아, 지형적으로 가장 근접해 있어 암석의 수급이 용이한 취생리 봉화산의 점판암이 원산지일 가능성이 가장 높다.
- 점판암제 석기는 유적 주변에 분포하는 암석을 원료로 제작하였을 가능성이 상당히 높다. 또한 석기를 직접 생산한 흔적이 있는 것으로 보아, 지형적으로 가장 근접해 있어 암석의 수급이 용이한 취생리 봉화산의 점판암이 원산지일 가능성이 가장 높다.
후속연구
- 선사시대 출토유물에 대한 재질분석과 산지추정은 당시 인류의 도구이용과 기술수준, 재료의 수급 및 조달, 기술전파, 교역관계 및 유통망 복원 등 사회상과 변동여부까지 해석할 수 있는 중요한 연구이다. 한반도 중서부 지역은 청동기시대 유적이 밀집분포하며 다양한 재질의 석기가 다량 출토되어 이들의 정확한 동정과 산지가 밝혀진다면 선사시대 고고과학 분야의 새로운 가능성을 제시하게 될 것이다. 따라서 이 연구에서는 서산 신송리유적에서 출토된 청동기시대 석기의 재질분석과 재료의 산지를 추정하였다.
- 이를 종합하여 석기와 추정산지 암석의 성인적 동질성을 검토하였다. 이 결과는 석기의 생산과 수급과정을 추적하여 당시의 생활상을 유추할 수 있는 자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 또한 유적 일대의 지질을 광역적으로 조사한 결과, 이와 유사한 화산암류가 확인되지도 않았다. 따라서 광역적 지질분포 조사를 비롯한 인근 유적에서 출토된 화산암질 석기에 대한 연구가 병행되어야 원산지를 명확히 해석할 수 있을 것이다. 향후 이와 같은 연구가 지속적으로 진행되어 동일시기의 석기에 대한 산지가 밝혀진다면 당시 인류의 생활상을 이해하는데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
- 따라서 광역적 지질분포 조사를 비롯한 인근 유적에서 출토된 화산암질 석기에 대한 연구가 병행되어야 원산지를 명확히 해석할 수 있을 것이다. 향후 이와 같은 연구가 지속적으로 진행되어 동일시기의 석기에 대한 산지가 밝혀진다면 당시 인류의 생활상을 이해하는데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
- 또한 유적 부근에서는 동일 종류의 암석이 확인되지 않는 것으로 보아 이 석기는 외부에서 유입되었을 가능성이 높다. 따라서 광역적 지질분포 조사와 함께 인근 유적에서 출토되는 화산암질 석기에 대한 연구가 병행된다면 당시의 사회상을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다.
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