서 론
연구지역 및 연구방법
고고학적 유적(Archaeological Sites)
고고지자기 시료 채취 및 자료 처리(Sampling and Data Processing)
한반도 영년변화 모델(Korean paleosecular variation, KPSV)
결 과
고고지자기 방향 및 연대측정(Archaeomagnetic Directions and Dating)
토 의
결 론
서 론
지구자기장은 외핵의 지오다이나모(geodynamo) 작용에 의해 생성되며, 지질학적 시간 규모뿐만 아니라 인류 활동이 이루어진 역사 시대에도 지속적인 변화를 보여 왔다(Glatzmaiers and Roberts, 1995; Roberts and Glatzmaier, 2000). 이러한 지구자기장의 변화는 다양한 자화(magnetization) 획득 과정을 통해 자성광물(magnetic minerals)에 기록되며, 이를 분석함으로써 과거 지구자기장의 방향과 세기 변화를 복원할 수 있다(Néel, 1949). 특히 수년에서 수천 년의 주기를 갖는 영년변화(paleosecular variation, PSV)는 고기후 및 고환경 연구는 물론, 고고학적 연대 추정에서도 중요한 정보를 제공한다(Korte and Constable, 2011; Casas and Tema, 2019).
고고학적 유적 가운데 과거 인간 활동에 의해 가열되었다가 냉각된 구조물이나 퇴적층, 토양은 냉각 과정에서 봉쇄온도(blocking temperature)를 지나면서 당시의 지구자기장을 열잔류자화(thermoremanent magnetization, TRM) 형태로 기록한다(Néel, 1949; Dunlop, 1998). 이러한 원리를 이용한 고고지자기 연대측정(archaeomagnetic dating)은 유적이 마지막으로 사용된 시점을 추정할 수 있는 유효한 방법으로, 방사성탄소 연대측정 등 다른 연대측정 기법을 보완하는 역할을 수행해 왔다(Lanos, 2004).
고고지자기 연대측정은 유적에서 획득한 지구자기장의 방향 및 세기를 해당 지역의 영년변화 모델과 대비하여 연대를 산출하는 방법이다. 그러나 지구자기장의 변화는 시간에 따라 단조롭게 진행되지 않으며, 동일하거나 유사한 방향이 서로 다른 시기에 반복적으로 나타날 수 있다. 이로 인해 고고지자기 연대측정 결과는 측정된 자료의 품질뿐 아니라, 이를 해석하는 기준이 되는 지역 영년변화 모델의 정확도와 시간적 해상도에 크게 의존한다(Constable and Parker, 1988; Lanos, 2004).
한반도에서의 영년변화 연구는 고고지자기 방향 자료의 축적과 함께 단계적으로 발전해 왔다. 지구자기장은 전체 성분의 대부분(90%)을 차지하는 쌍극자기장(dipole field)과, 이에 의해 설명되지 않는 비쌍극자기장(non-dipole field)으로 구성되며, 쌍극자기장의 지배적인 영향으로 지리적으로 인접한 지역에서는 유사한 지구자기장 방향 변화가 관찰되는 경향이 있다. 이러한 특성을 바탕으로, 초기 한반도 고고지자기 연구에서는 가용 자료가 제한적인 상황에서 지리적으로 인접한 서남일본의 영년변화 모델(JPSV; Hirooka, 1971)을 한반도에 적용하였다. 그러나 JPSV 모델을 그대로 적용할 경우, 한반도 고유의 지역적 지구자기장 변화를 충분히 반영하지 못한다는 점이 인식되면서, JPSV를 한반도 중심부인 충북 충주(37°N, 128°E)를 기준으로 가상지자기극(virtual geomagnetic pole, VGP) 재배치(relocated) 방법으로 보정한 시험적 한반도 영년변화 모델(tentative Korean paleosecular variation, t-KPSV; Lee et al., 2001)이 제시되었다. 그러나 이 모델 역시 비쌍극자기장 성분의 영향을 충분히 고려하지 못한다 한계를 지니고 있었다.
이러한 문제의식 속에서 한반도 내 고고지자기 방향 자료가 점진적으로 축적됨에 따라, 비쌍극자기장 성분을 직접 반영한 지역 영년변화 모델의 필요성이 제기되었다. 이에 따라, 충북 충주를 기준으로 반경 1,000 km 이내의 한반도 및 일본의 고고지자기 자료를 종합하여 지난 2000년 동안의 지구자기장 방향 변화를 제시한 한반도 영년변화모델(KPSV_v1.0; Park, 2018)이 개발되었다. 더 나아가 최근에는 엄격한 자료 선별 기준과 모델링 기법의 발전을 바탕으로, 한반도 전역에서 획득한 고고지자기 방향 자료만을 이용하여 지난 3000년간의 지역적 지구자기장 방향 변화를 보다 정밀하게 반영한 새로운 한반도 영년변화 모델인 KPSV3K (Park and Park, under review)가 제시되었다.
그러나 이러한 모델의 발전에도 불구하고, 동일한 고고학적 유적에 대해 서로 다른 영년변화 모델을 적용했을 때 연대 추정 결과가 어떻게 달라지는지에 대한 체계적인 비교‧검토는 아직 충분히 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 한반도 내에서 발굴된 고고학적 유적에서 획득한 고고지자기 방향 자료를 대상으로, 기존의 한반도 영년변화 모델인 KPSV_v1.0과 새롭게 제시된 KPSV3K 모델을 이용하여 각각 고고지자기 연대측정에 적용하고 비교·분석하고자 한다. 이를 통해 동일한 유적에 대해 모델에 따라 연대 범위와 해석 양상 등이 어떻게 변화하는지 검토하고, 기존 모델에 비해 어떠한 점에서 개선 및 향상되었는지 평가하고자 한다. 이러한 분석은 한반도 고고지자기 연대측정에서 영년변화 모델의 발전이 연대 해석의 신뢰도와 해상도에 미치는 영향을 구체적으로 제시하는 데 목적이 있다.
연구지역 및 연구방법
고고학적 유적(Archaeological Sites)
본 연구에서는 열잔류자화를 획득했을 가능성이 높은 열적 사건(thermal heating events)에 의한 흔적이 명확한 고고학적 유적을 연구 대상으로 선정하였다. 연구 대상은 한반도 중·남부에 분포하는 총 4개 지역에서 확인된 6개의 고고학적 유적으로 구성된다.
해당 유적들의 고고학적 편년은 유적의 형태와 구조, 출토 유물, 층서 관계 등을 바탕으로 제시되었으며, 삼국시대(3–7세기)부터 고려시대(10–14세기)에 이르는 다양한 시기를 포함한다. 유적의 유형은 가마, 소성유구, 숯가마 등으로 이루어져 있으며, 고고지자기 방향 자료를 획득하기에 적합한 조건을 갖추고 있다.
삼국시대에 해당하는 유적으로는 충청북도 청주시 서원구 현도면 선동리(36.488°N, 127.427°E)의 가마 1기(SD2), 경상남도 기장군 장안읍 임량리(35.319°N, 129.249°E)의 측구식 숯가마 1기(JC1)와 소성유구 1기(JC2)가 포함된다. 고려시대 유적으로는 경기도 광명시 노온사동(37.450°N, 126.853°E)의 소성유구 1기(NO2)와 충청남도 천안시 서북구 입장면(35.904°N, 127.264°E)의 숯가마 2기(IJ2, IJ6)가 연구 대상에 포함된다(Fig. 1). 이들 유적은 시대적·지리적으로 분산되어 있어, 각 유적의 고고지자기 방향 자료를 서로 다른 영년변화 모델에 적용하여 연대측정 결과를 비교·검토하기에 적합하다.
Fig. 1.
Study area and archaeological sites investigated in this study; (a) Geographic distribution of the study are; (b)-(g) show representative archaeological features: (b) Charcoal kiln (IJ2); (c) charcoal kiln (IJ6); (d) firing feature (NO2); (e) side-flue type charcoal kiln (JC1); (f) firing feature (JC2), and (g) kiln (SD2).
고고지자기 시료 채취 및 자료 처리(Sampling and Data Processing)
고고학적 유적 내에서 과거 가열-냉각 과정을 경험한 것으로 판단되는 영역을 대상으로 고고지자기 시료를 채취하였다. 시료 채취 지점은 현장 관찰을 통해, 가열 과정에서 토양 내 철 성분의 산화로 인해 붉은색을 띠는 토양의 분포를 주요 지표로 선정하였으며, 주변 토양과의 명확한 색상 대비, 숯의 산출 여부 등 육안 관찰 결과와 고고학적 맥락을 종합적으로 고려하였다. 시료는 유적의 바닥면 또는 벽면 중 가열의 영향을 직·간접적으로 받은 것으로 판단되는 부분을 중심으로 채취하였으며, 시료의 고결 상태 물성에 따라 서로 다른 방법을 적용하였다.
고화되지 않은 미고결 토양의 경우, 표면을 정리한 뒤 8 cc의 비자성 플라스틱 큐브(non-magnetic plastic cube)를 지표면에 직교하도록 삽입하여 방위각(azimuth)과 경사(dip)를 측정하였다. 측정된 방향은 현장의 현재 지구자기장 편각을 기준으로 방향을 보정하였다. 반면, 가마벽이나 소성면과 같이 고결된 부분에서는 석고(plaster of Paris)를 이용하여 방향을 측정한 뒤 블록(block)의 형태로 시료를 채취하였으며, 이후 실험실에서 성형하여 분석에 사용하였다. 본 연구에서는 경상남도 기장군에 위치한 유적(JC1)에서 동일한 층서 내에 미고결 토양과 고결된 소성면이 함께 분포하여 두 종류의 시료를 동시에 확보할 수 있었다. 최종적으로 본 연구에서는 총 78개의 큐브 시료와 1개의 블록 시료를 확보하였다.
채취한 시료 보관, 소자 실험, 자료 처리 및 연대측정은 기존 고고지자기 연구에서 확립된 절차에 따라 수행하였다. 시료는 외부 자기장의 영향을 최소화하기 위해 µ-metal shield assemblage에 보관하였으며, AGICO사의 회반자력계(JR-6A)를 이용하여 자연잔류자화(natural remanent magnetization, NRM)를 측정하였다. 또한, Molspin사의 AF demagnetizer를 이용한 단계별 교류소자(alternating-field demagnetization) 실험을 수행하여 각 시료의 특성잔류자화(characteristic remanent magnetization, ChRM) 성분을 추출하였다. ChRM 성분은 자이더벨트도(Zijderveld diagram; Zijderveld, 2013)에 도시한 후, 주성분분석법(principal component analysis; Kirschvink, 1980)을 적용하여 결정하였다. 각 유적의 평균 고고지자기 방향은 Fisher 통계법(Fisher, 1955)을 이용해 계산하였다. 산출된 고고지자기 방향 자료는 ‘MATLAB tool for archaeomagnetic dating’ (Pavón-Carrasco et al., 2011)을 사용하여 영년변화 모델에 대비한 편각과 복각의 확률밀도함수를 계산하고 이를 종합하여 연대를 추정하였다. 이 과정에서 기존의 한반도 영년변화 모델인 KPSV_v1.0과 새롭게 제시된 KPSV3K를 각각 적용하여 유적의 최종 사용 연대를 산출하였다.
한반도 영년변화 모델(Korean paleosecular variation, KPSV)
한반도 영년변화 모델(KPSV)은 고고지자기 방향 자료를 기반으로 시간에 따른 지구자기장 방향 변화를 재구성한 지역적 영년변화 모델이다. 현재까지 제시된 한반도 영년변화 모델은 먼저 발표된 KPSV_v1.0과 최근 개발된 KPSV3K로, 두 모델은 사용 자료의 구성과 선별 기준, 시간 해상도 측면에서 뚜렷한 차이를 보인다.
KPSV_v1.0 모델은 기원후부터 현재까지 2000년간의 한반도 영년변화를 대상으로 하며, 한반도 112개와 일본 68개를 포함한 총 180개의 고고지자기 방향 자료를 이용하여 제작되었다(Park, 2018). 한반도에서 확보된 자료 수는 다른 지역의 영년변화 모델과 비교할 때 적지 않은 규모이나, 자료의 시간적 분포는 균등하지 않다. 특히 서기 600년 이후부터 1400년 이전까지의 일부 구간에서는 한반도 내 자료가 제한적이거나 결여되어, 연속적인 영년변화 곡선을 구성하는 데 한계가 존재하였다.
이러한 자료 공백을 보완하기 위해, 지구자기장의 쌍극자기장 성분이 지리적으로 인접한 지역에서 유사한 방향 변화를 보인다는 점에 근거하여, 한반도 중심인 충북 충주를 기준으로 반경 1,000 km 이내에 위치한 일본의 방향 자료가 함께 사용되었다. 인접 지역 자료를 활용하여 영년변화 모델을 보완하는 접근은 국제적으로도 널리 적용되어 온 방법이다. 또한, 당시 한반도에 대한 독립적인 영년변화 곡선이 부재하였기 때문에, 가능한 많은 자료를 확보하고자 비교적 완화된 선별 기준인 시료 수(N) ≥ 6, 신뢰구간() ≤ 8°, 연대 오차(σ_age) ≤ 300 yr)이 적용되었다. 선별된 자료를 바탕으로 100년의 창 범위와 50년의 간격을 갖는 이동창문(moving window) 기법을 사용하여, 시간에 따른 편각과 복각의 변화를 연속적인 곡선 형태로 제시하였다. 그 결과, 삼국시대(~600 CE) 구간에서는 한반도 자료의 비중이 높으나, 6001400 CE 구간에서는 일본 자료의 비중이 상대적으로 높은 특징을 보인다.
이후 한반도 전역에서 고고지자기 방향 자료가 지속적으로 축적됨에 따라, 한반도 자료만을 이용한 독립적인 영년변화 모델 구축이 가능해졌다. 이를 바탕으로 최근 제시된 KPSV3K 모델은 한반도 전역에서 획득한 고고지자기 방향 자료만을 선별하여 제작된 모델로, 기원전 1000년경부터 현재까지 약 3000년의 시간 범위를 포함한다(Park and Park, under review). 모델 구축에는 총 147개의 고고지자기 방향 자료가 사용되었으며, 시료 수(N) ≥ 6, 정확도 상수(k) ≥ 40, 신뢰구간() ≤ 8°, 연대 오차(σ_age) ≤ 200 yr의 보다 엄격한 통계적 자료 선별 기준이 적용되었다.
KPSV3K 모델은 이동창문 기법을 기반으로 1,000회의 bootstrap 분석(Efron, 1992; Thébault and Gallet, 2010)을 수행하여 통계적 안정성을 확보하였으며, 이후 10년 간격의 고해상도 곡선을 생성하고 Gaussian smoothing (Love and Constable, 2003)을 적용하여 시간에 따른 지구자기장 방향 변화의 추세를 연속적으로 표현하였다. 그러나 특정 구간(500 BCE40 CE, 12001300 CE)에서는 가용 자료의 부족으로 이동창문 기법이 적용되지 않았다. 그럼에도 불구하고 KPSV3K는 전 구간에서 한반도 자료만을 사용하여 구축된 최초의 지역적 영년변화 모델이라는 점에서 기존 KPSV_v1,0모델과 뚜렷이 구별되는 특징을 가진다.
결 과
고고지자기 방향 및 연대측정(Archaeomagnetic Directions and Dating)
본 연구에서는 블록 시료를 성형한 6개 시료를 포함하여 총 84개의 정향 시료를 분석에 사용하였다. 모든 시료에서 5–15 mT 구간에서 낮은 안정도의 2차 자화 성분이 제거되었으며, 이후 약 50 mT 단계까지 원점으로 수렴하는 단일한 특성잔류자화(ChRM) 성분이 관찰되었다(Fig. 2). 자화의 세기 또한 초기 소자 단계(≤20 mT)에서 크게 감소한 후, 소자 단계가 증가함에 따라 전체 자화의 85% 이상이 제거되는 양상을 보였다(Fig. 2). 모든 시료로부터 ChRM 성분이 추출되었으며, 각 시료의 소자 시 자화 성분의 선형성과 최대각편차(maximum angular deviation, MAD)를 기준(MAD < 7°)으로 자료의 신뢰도를 평가하였다. 이후 Fisher 통계법을 적용하여 각 유적의 평균 고고지자기 방향을 계산하였다(Table 1, Fig. 3). 이 과정에서 평균 방향에서 현저히 벗어나거나 통계적 신뢰도가 낮은 시료는 제외되었으며, 그 결과 총 52개의 시료가 평균 고고지자기 방향 산출에 사용되었다. 산출된 유적별 평균 고고지자기 방향의 편각은 352.6–8.2°, 복각은 53.0–58.9°의 범위로 분포한다(Table 1). 모든 유적에서 시료 수(N) ≥ 6, 정확도 상수(k) ≥ 154.7, 95% 신뢰구간() ≤ 4.3°의 값을 보이며, 개별 시료의 ChRM 방향은 등면적 투영(equal-area projection) 상에서 평균 방향 주위로 밀집된 분포를 나타낸다(Fig. 3). 각 지점에서 산출된 평균 고고지자기 방향을 이용하여, 한반도 영년변화 모델인 KPSV_v1.0과 KPSV3K를 각각 적용한 고고지자기 연대측정을 수행하였다(Table 2, Fig. 4). 연대 결과는 65%와 95%의 신뢰수준에서 제시되었으며, 모든 유적에서 산출된 고고지자기 연대 범위는 해당 유적의 고고학적 편년과 중첩되는 것으로 나타났다(Table 2). 일부 유적에서는 두 영년변화 모델 모두에서 유사한 연대 구간이 제시되었으며(SD2, NO2), 다른 유적에서는 두 개 이상의 연대 구간이 동시에 나타났다(JC1, JC2, IJ6). 한편, IJ2 지점에서는 KPSV_v1.0 모델을 적용한 경우 세 개의 연대 구간이 제시된 반면, KPSV3K 모델을 적용한 연대측정 결과에서는 하나의 연대 구간만이 도출되었다(Table 2). 또한, 동일한 평균 고고지자기 방향 자료를 사용하였음에도 불구하고 모든 지점에서 KPSV3K 모델을 적용한 연대측정 결과는 KPSV_v1.0 모델을 적용한 경우보다 확률밀도함수의 최대값이 더 크게 나타났다. 이와 같이 고고지자기 연대측정 결과는 적용된 영년변화 모델에 따라 제시되는 연대 구간의 수와 확률밀도 분포 양상이 달라지는 것으로 나타났다.
또한, 각 유적의 최종 사용 연대는 KPSV3K를 이용한 고고지자기 연대측정 결과를 기반으로 유적의 고고학적 편년과의 일관성을 고려하여 결정하였다. 고고학에서는 최대한 명확한 연대가 요구되므로, 본 연구에서는 모든 유적에 동일하게 65% 신뢰수준에서 제시되는 연대 구간을 최종 연대로 채택하였다(Table 2).
Fig. 2.
Zijderveld diagrams showing stepwise alternating field (AF) demagnetization behavior of representative specimens. Red (blue) symbols denote declination (inclination) components in geographic coordinates; insets in the lower left of each diagram display the progressive decrease in remanent magnetization intensity with increasing demagnetization steps.
Table 1.
Archaeomagnetic direction
Site code: the site code name used to identify each sampled archaeological feature; N: total Number of specimens collected from the archaeological site; n: number of specimens accepted for directional statistics following demagnetization and data-quality screening; D (°): site-mean declination (in degrees), calculated using Fisher statistics; I (°): site-mean inclination (in degrees), calculated using Fisher statistics; k: Fisher precision parameter describing the clustering of unit vectors around the mean direction; (°): semi-angle of the 95% confidence cone, representing directional uncertainty.
Fig. 3.
Mean archaeomagnetic directions. Equal-area projections display site-mean archaeomagnetic directions (declination and inclination) with associated confidence ellipses for each site; Black squares represent individual characteristic remanent magnetization (ChRM) directions of specimens while Red symbols and ellipses indicate the site-mean archaeomagnetic directions and their corresponding 95% confidence ellipses calculated using Fisher statistics.
Table 2.
Results of archaeomagnetic dating (CE)
Site: archaeological site; Probability: confidence level; KPSV_v1.0 (yr): dating range estimated using the KPSV_v1.0 model; KPSV3K (yr): dating range estimated using the KPSV3K model; Archaeological: archaeological chronology; Combined (yr): final estimated date integrating archaeomagnetic dating with archaeological information, for site IJ6, two combined age ranges are retained, as both archaeomagnetic age solutions fall within the archaeological chronology and could not be further distinguished.
Fig. 4.
Representative example of archaeomagnetic dating results obtained using two Korean paleosecular variation models; the same mean archaeomagnetic direction is shown by the blue line, with its confidence limit () indicated by the green lines; the thick red lines represent the model curves of declination and inclination, and the thin red lines indicate their uncertainty envelopes; probability density functions calculated independently for declination and inclination are shown as yellow shaded areas, which are combined to derive the final age probability distribution and the corresponding 95% confidence interval; results obtained using the KPSV3K model are shown on the left, and those obtained using the KPSV_v1.0 model are shown on the right.
토 의
본 연구에서는 서로 독립적인 고고학적 유적에서 획득한 평균 고고지자기 방향 자료를 대상으로, 기존의 한반도 영년변화 모델인 KPSV_v1.0과 새롭게 구축된 KPSV3K를 적용하여 고고지자기 연대측정 결과를 비교하였다. 분석에 사용된 평균 고고지자기 방향은 모두 충분한 시료 수와 작은 값을 가지며, 교류소자 과정에서도 일관된 ChRM 성분이 확인된 자료들이다. 따라서 본 연구에서 제시된 연대측정 결과의 차이는 개별 자료의 품질이나 실험·자료 처리 과정상의 문제보다는, 적용된 영년변화 모델의 차이에 기인한 것으로 해석된다.
두 영년변화 모델을 적용한 연대측정 결과를 비교하면, 유적에 따라 제시되는 연대 후보의 수와 시간적 범위, 그리고 확률밀도 분포 양상이 서로 다르게 나타난다. 일부 유적에서는 두 모델 모두에서 유사한 시기의 연대 후보가 제시되는 반면, 다른 유적에서는 복수의 연대 후보가 동시에 나타나거나 모델에 따라 분포 양상이 달라지는 경우가 관찰된다. 이러한 차이는 평균 고고지자기 방향이 영년변화 모델 상에서 시기적으로 어떻게 분포하는지에 따라 몇 가지 유형으로 구분될 수 있다. 첫 번째 유형은 두 영년변화 모델을 적용한 연대측정 결과에서 중심 시기가 거의 동일하게 제시되는 경우이다. SD2와 NO2 지점이 이에 해당하며, 두 지점 모두에서 두 모델을 적용한 결과 유사한 중심 시기의 연대 후보가 도출된다(Fig. 5). 이들 지점에서 산출된 평균 고고지자기 방향은 영년변화 모델 상에서 특정 시기에 비교적 집중적으로 나타나는 방향에 해당하며, 이에 따라 연대 후보가 여러 시기에 걸쳐 넓게 분산되는 양상은 나타나지 않는다.
다만, 두 모델을 적용한 결과를 비교하면, 연대 후보의 시간적 폭과 분포의 집중도에서는 차이가 나타난다. KPSV_v1.0을 적용한 경우, SD2와 NO2 모두에서 주요 연대 후보 외에 95% 신뢰수준에서만 제한적으로 나타나는 부차적인 시기들이 함께 제시된다. 반면 KPSV3K를 적용한 결과에서는 이러한 부차적인 시기의 영향이 감소하여, 95%와 65% 신뢰수준 모두에서 동일한 중심 시기의 연대 후보가 유지되는 경향을 보인다. 이러한 차이는 NO2 지점에서 보다 분명하게 나타난다. NO2의 고고학적 편년은 고려시대에 해당하며, KPSV_v1.0을 적용한 결과에서는 65% 신뢰수준에서 편년에 포함되는 두 개의 연대 후보가 함께 제시된다(Fig. 5). 이 중 하나는 매우 제한된 시간 폭을 가지는 구간으로 나타나며, 계산 결과로서 배제할 수는 없으나 단일 연대를 결정하는 데에는 제한적인 정보를 제공한다. 반면 KPSV3K를 적용한 결과에서는 동일한 편년 범위 내에서 평균 고고지자기 방향과 보다 집중적으로 대응하는 하나의 연대 구간이 제시된다. 이러한 결과는 두 모델의 자료 구성 차이와 관련되며, NO2의 편년(고려시대)에 해당하는 시기가 KPSV_v1.0에서는 일본 자료의 비중이 상대적으로 높은 구간에 해당하는 반면, KPSV3K에서는 한반도 자료만을 기반으로 모델이 구성된 구간에 해당하기 때문으로 판단된다.
두 번째 유형은 두 영년변화 모델을 적용한 연대측정 결과에서 공통적으로 복수의 연대 후보가 제시되는 경우이다. JC1과 JC2 지점이 이에 해당하며, 두 지점 모두에서 고고학적 편년에 해당하는 시기가 연대 후보에 포함되지만, 동시에 다른 시기에서도 평균 고고지자기 방향과 유사한 방향이 영년변화 모델에서 나타나 65% 신뢰수준에서도 여러 시기가 연대 후보로 제시된다(Fig. 6).
JC1 지점의 경우, 두 모델 모두에서 고고학적 편년에 해당하는 시기가 연대 후보에 포함되지만, 확률밀도함수의 최대값이 위치하는 시기는 모델에 따라 다르게 나타난(Fig. 6). 이는 연대 후보가 편년 구간에 포함되더라도, 확률적으로 가장 우세한 시기가 반드시 고고학적 편년과 일치하지 않을 수 있음을 보여준다. JC2 지점에서도 유사한 양상이 관찰되며, 모두에서 특정 시기가 상대적으로 뚜렷하게 부각되지는 않는다. 이러한 결과는 JC1과 JC2에서 산출된 평균 고고지자기 방향이 영년변화 모델 상에서 여러 시기에 걸쳐 유사하게 나타나기 때문으로 해석된다. 이와 같은 경우, 고고지자기 연대측정 결과는 특정 시기를 단정적으로 지시하기보다는, 가능한 연대 범위를 제시하는 정보로 해석하는 것이 적절하다. 따라서 최종 연대의 결정은 고고학적 편년이나 방사성탄소 연대와 같은 독립적인 연대 자료와의 종합적 검토를 통해 이루어질 필요가 있다.
세 번째 유형은 적용된 영년변화 모델에 따라 연대 후보의 분포 양상이 뚜렷하게 달라지는 경우이다. IJ2와 IJ6 지점에서는 KPSV_v1.0을 적용한 결과에서 고고학적 편년에 해당하는 시기를 포함하여 서로 다른 시기에 걸쳐 복수의 연대 후보가 제시되는 반면, KPSV3K를 적용한 결과에서는 연대 후보가 특정 시기 또는 제한된 연대 범위 내에 집중되어 나타난다(Fig. 7).
IJ2 지점에서는 KPSV_v1.0을 적용한 결과에서 여러 시기의 연대 후보가 제시되지만, KPSV3K를 적용한 결과에서는 평균 고고지자기 방향과 높은 확률밀도함수를 보이는 하나의 연대 구간으로 제한된다. IJ6 지점에서도 유사한 경향이 나타나며, KPSV3K를 적용한 경우 연대 후보가 고려시대에 해당하는 제한된 시간 범위 내로 집중된다. 비록 두 개의 연대 후보가 약 100년 정도의 시간 차이를 두고 나타나지만, 이들은 모두 동일한 고고학적 편년 범위에 포함된다. 이러한 차이는 KPSV_v1.0 모델에서 고려시대에 해당하는 시기 구간에 한반도 고고지자기 자료가 충분히 반영되지 못한 점과 관련된다. KPSV3K는 한반도 자료만을 기반으로 구축된 모델로, 해당 시기의 영년변화 양상을 보다 세밀하게 표현할 수 있으며, 그 결과 동일한 평균 고고지자기 방향이 특정 시기에서 보다 명확히 구분되어 나타나는 것으로 해석된다.
결 론
본 연구에서는 서로 독립적인 고고학적 유적들을 대상으로 고고지자기 연구를 수행하고, 각 유적에서 획득한 평균 고고지자기 방향 자료를 이용하여 고고지자기 연대측정을 실시하였다. 기존 한반도 영년변화 모델인 KPSV_v1.0과 새롭게 구축된 KPSV3K를 적용하여 연대측정 결과를 비교·분석한 결과, 고고지자기 연대측정에서 제시되는 연대 후보의 양상이 유적에 따라 서로 다르게 나타나며, 그 특징에 따라 세 가지 유형으로 구분된다.
평균 고고지자기 방향이 특정 시기에서 비교적 뚜렷하게 구분되는 경우, KPSV3K를 적용함으로써 기존 모델과 동일한 중심 시기의 연대가 보다 좁은 시간 범위로 제시되는 경향이 나타난다. 이는 새로운 모델이 평균 고고지자기 방향과의 일치도가 높은 시기를 보다 정밀하게 반영함에 따라, 기존 모델에 비해 연대측정 결과의 해상도가 향상되었음을 의미한다. 반면 평균 고고지자기 방향이 영년변화 모델 상에서 여러 시기에 걸쳐 유사하게 나타나는 경우에는, 두 모델 모두에서 연대 후보가 다양한 시기에 걸쳐 복수의 연대 구간으로 제시된다. 이러한 양상은 지구자기장 방향 변화의 특성이 고고지자기 연대측정 결과에 직접적으로 반영된 사례로 해석된다.
또한 기존 모델에서는 연대 후보가 여러 시기에 걸쳐 분산되어 제시되던 일부 사례에서, KPSV3K를 적용함으로써 특정 시기 또는 제한된 시간 범위에서 연대 후보가 보다 집중되어 제시되는 경우가 나타났다. 이는 기존 모델에서 국내 고고지자기 자료의 부족으로 충분히 반영되지 못했던 시기별 방향 변화가, 한반도 자료만을 기반으로 구축된 KPSV3K를 통해 보다 충실하게 표현된 결과로 판단된다.
본 연구의 결과는 향후 한반도 지역의 고고지자기 연대측정 연구에서 연대 후보의 시간적 범위와 분포 특성을 체계적으로 이해하는 데 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 또한 고고학적 편년이나 방사성탄소 연대와 같은 독립적인 연대 자료와의 종합적 검토를 통해, 고고지자기 연대측정 결과의 해석을 보다 정밀하게 수행하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
