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방사성탄소연대 편중분포 원인규명을 위한 고고학, 물리학, 통계학 융합연구
Reports NRF is supported by Research Projects( 방사성탄소연대 편중분포 원인규명을 위한 고고학, 물리학, 통계학 융합연구 | 2013 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 김장석(서울대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number 2013S1A5B6043901
Year(selected) 2013 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2017년 02월 27일
Year type 결과보고
Year(final report) 2017년
Research Summary
  • Korean
  • 본 연구는 “왜 한국의 방사성탄소연대가 특정시점에 집중되어 있고 그 사이에 현저한 공백이 분포함으로써, 과거의 인구변동에 대한 일반적 예측에서 벗어나는가”의 문제를 고고학, 물리학, 통계학의 융합연구를 통해 규명하는 데에 목적을 두고 있다. 본 연구는 탄소연대 편중의 문제를 규명하기 위해서는 측정결과를 실제 연구에 적용하는 고고학 분야와 측정의 원리를 개발하고 시료를 측정하는 물리학 분야, 그리고 오차를 가지고 있는 확률치인 탄소연대를 적절히 분석-해석할 수 있는 통계학의 융합연구가 필요하다는 문제의식에서 출발하였다.
    본 연구팀은 한국탄소연대의 편중분포가 실제 인구변동을 반영하기 보다는 표본추출상의 오류 또는 측정결과의 물리학적 오류에 의한 것일 가능성을 집중검토하였는데, 비정상적 편중분포를 유발할 수 있는 고고학적, 물리학적 요인을 추출하여 가설을 수립하고 이를 검증한 후, 각각에서 기인하는 오류를 보정할 수 있는 확률적 방법론을 개발하여 적용하였으며, 보정을 통해 편중분포가 완화되는지를 파악하고자 하였다. 이에 대한 분석을 위해 한국 방사성탄소연대의 데이터베이스를 우선적으로 구축하였는데, 현재까지 12,600건의 탄소연대와 고고학적 정보를 취합하였으며, 데이터베이스는 조정과 보완을 거쳐 세계학계에 공개할 예정이다. 또한, 탄소연대치의 물리학적 오류의 가능성을 점검하기 위해, 3차에 걸쳐 탄소연대 측정실험을 실시하고, 그 결과를 통계적으로 처리하여 물리학적 오류가능성을 점검하여 일부 탄소연대에 물리학적 오류의 존재 가능성이 확인되었다. 또 한편으로는, 시뮬레이션과 공간분석을 통해 고고학적인 요인에 의거하여, 탄소연대의 편중분포를 해소할 수 있는 방법론을 개발하여 데이터베이스의 자료에 적용하였다. 그리고 이를 바탕으로 한국의 선사시대와 역사시대의 인구의 시간적변동과 공간적 재조직 과정을 살펴보았다. 그 결과 탄소연대의 시공간적 분포를 보정/해소하는 방법론의 개발 및 적용을 실시하였던 1단계의 연구에도 불구하고, 한국탄소연대의 편중분포가 해소되지 않는 부분이 있을 가능성, 즉 이 한국의 방사성탄소연대의 편중분포가 실제 과거의 인구변동을 반영할 가능성이 제기되었다.
  • English
  • This study aims at an archaeological, physical and statistical understanding of multimodal distributions of radiocarbon dates of Korea. Our team checked the possibility that the temporal distributions of Korean radiocarbon dates had resulted from sampling biases or physical errors rather than actual population dynamics. To do so, we tested archaeological and physical hypotheses that could cause biases and errors, and developed statistical methods that can mitigate errors.
    Specifically, first, we established Korean radiocarbon database in which 12,600 dates were listed. Second, to test potential errors during measurement, we carried out a series of dating experiments and found some errors of measurement. Third, using simulations and spatial analyses, we developed methods that can remove sampling biases, and applied them to our database. Fourth, we looked at population dynamics and spatio-temporal reorganization.
    Our study suggests that in some periods there still were some population fluctuation and the multimodal distributions of Korean radiocarbon dates represent actual demographic dynamics in Korean prehistory.
Research result report
  • Abstract
  • 본 연구는 한국 탄소연대의 비정상적 편중 현상의 원인에 대한 설명안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 고고학적 요인으로는 첫째, 실제로 과거의 인구가 급감과 급증을 반복하였을 가능성, 둘째, 외부로의 인구유출과 외부로부터의 인구유출이 인구구조에 결정적인 영향을 주었을 가능성, 셋째 이동과 정착의 정도, 그리고 유적의 지속기간에 차이가 남으로써 발생하였을 가능성, 즉 인구의 구조와는 상관없이 고고학적으로 탄소연대의 수량에 systematic한 bias가 발생하였을 가능성 등을 우선적으로 꼽을 수 있을 것이다. 동시에 편중 현상이 물리학적 문제, 즉 탄소연대측정법 자체의 문제점에 관련될 가능성도 고려해야 한다고 본다. 측정과정에서 아직 물리학계가 간취하지 못한 다른 요인에 의해 한국의 탄소연대측정치가 특정시점에 편중되어 있을 가능성은 여전히 남아있다. 예를 들어, (1) 시료전처리 과정상의 문제, (2) 기기조정과정 및 노이즈(noise) 계산과 조정에서의 문제, (3) 기기와 측정기관에 따른 차이 가능성 (4) 오차산출 방식상의 문제 등과 같은 다양한 문제를 상정할 수 있다.
  • Research result and Utilization method

  • 가. 융합연구를 통한 학문주제 도출의 전범 마련
    본연구팀은 인문학과 기술/자연과학의 융합적 연구의 목적과 접근은 두 가지 측면에서 바라볼 수 있다고 생각한다. 첫째, 인문학적 문제의식을 기술과의 접목을 통해 구현하는 것이다. 여기에서 자연과학-공학적 방법론은 인문학-사회과학의 “기술적 도구(technical tools)”로서 이용될 수 있으며, 즉각적인 문제해결을 도울 수 있다. 두 번째의 측면은 첫 번째 측면과는 달리, 인문사회과학과 자연과학이 공통의 학문적 연구주제를 설정하고 융합적으로 접근함으로써 19세기 이래 자의반 타의반으로 공고해져 왔던 학문적 경계를 허물고 새로운 연구주제와 융합적, 통섭적 접근법을 도출하는 것이다. 이 접근은 즉각적 현안해결보다는 차세대를 위한 새로운 학문적 주제의 제공을 목표로 한다. 이 접근은 전자에 비해 새로운 학문적인 논의구조 창출이라는 목표와 관련되어 있다.
    본연구팀은 본 연구를 통해 이 중 후자를 지향한다. 본 연구를 통해 학문 간의 벽을 허물고 새로운 연구주제를 도출하고자 하는 것이다. 하지만, 그렇다고 해서 학제 간 융합연구가 새로운 패러다임의 창출이라는 거창한 목적의식에서만 출발하여야 할 필요는 없다고 본다. 학제간의 융합연구가 중요하다는 원론적 차원의 구호보다는, 인문사회계와 자연과학계에서 동시에 관심을 가지고 있는 주제에 대해, 구체적인 문제점을 공동인식하고 해결을 목표로 하여 공동연구를 진행함으로써 좀 더 구체적이고 현실적인 융복합연구가 이루어질 수 있을 것이라 생각한다.
    탄소연대측정법은 고고학과 물리학 양자 모두 중요한 연구주제로서의 역할을 하고 있으며, 지질학, 기후학, 통계학 등의 분야에서 다양하게 이용되고 있다. 그럼에도 불구하고, 탄소연대라는 연구주제는 그 자체적으로 융합적 연구에 가장 부합하는 것임과 동시에, 실제적으로는 그렇게 연구가 진행되지 못하고 있는 대표적인 분야 중 하나이다. 이러한 문제의식 하에서 본 연구팀은 탄소연대에 대한 융합적 연구를 통해 인문학과 자연과학의 경계를 허물고, 새로운 연구주제를 만들어내는 작업을 진행하고자 하는 것이다.

    나. 탄소연대 데이터베이스의 구축
    세계 각국에서는 자체적으로 탄소연대의 데이터베이스를 구축하고 있다. 위에 언급한 바 있듯, 북미전역과 중남미일부, 유럽일부에서 채집된 4만 여건의 탄소연대를 포함하고 있는 CARD는 세계최대의 탄소연대 데이터베이스이며, 영국의 옥스퍼드 대학교에서 구축하고 있는 ORAU의 데이터베이스는 유럽지역의 탄소연대를 포괄하고 있다. 이들 데이터베이스는 세계에서 탄소연대를 연구하는 고고학자와 물리학자가 수시로 접근하여 이용하는 중요 연구자료이다.
    그러나 이 데이터베이스는 탄소연대 측정치의 밀도가 매우 낮을 뿐 아니라, 단지 기존의 탄소연대를 모두 총괄하여 목록화한 것에 지나지 않기 때문에 실제 학술 연구에 구체적으로 이용되는 데에는 한계를 가지고 있다. 이에 반해 본 연구팀이 구축하고 있는 남한지역 탄소연대 데이터베이스는 샘플링상의 오류를 최소화할 수 있을 정도의 밀도와 수량(2016. 5월 현재 12,000건)를 지니고 있으며, 고고학 연구에 필요한 다양한 변수를 포괄하고 있을 뿐 아니라, 가장 결정적으로 탄소연대측정의 원자료까지 파악할 수 있다는 점에서 훨씬 학문적 활용도가 높다고 생각한다. 더욱이 2단계 연구를 통해 본 연구팀은 일본의 탄소연대 데이터베이스를 구축할 계획을 수립하였다. 이 데이터베이스의 구축이 본격화될 경우, 세계 각국의 고고학연구자와 탄소연대연구자들이 적극적으로 이용할 수 있는 자료로 활용될 수 있을 것이다. 그렇다면, 한국의 탄소연대측정 결과는 전세계 고고학 및 물리학의 연구에 직접적인 기여를 할 수 있을 것이다.
  • Index terms
  • 방사성탄소연대, 고고학, 물리학, 통계학, 인구변동
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