[과학] 지구 자기장, 오래된 도자기 나이 알려준다

고고학 및 문화재 감정 분야에서 문화재를 손상시키지 않고 진품과 정교한 위조품을 정확히 판별하는 것은 오래동안 난제였다. 최근 과학자들이 도자기를 고온에서 구울 때 남는 지구 자기장 흔적을 분석해 제작 년대를 추적하는 방법을 찾았다.

미국 스크립스연구소 연구팀은 도자기 내 금속 립자의 정렬 패턴에서 진품과 가품을 구분하는 기준점을 찾아 그 연구 결과를 국제 학술지 《미국국립과학원회보》에 발표했다. 이 방법의 핵심 원리는 뜨겁게 달궈진 금속 립자가 식으면서 주변 환경의 자기장 방향에 따라 정렬되는 ‘열잔류자화’(热剩磁) 현상에 기반하고 있다.

도자기 속 금속 립자들도 례외는 아닌데 흙에 포함돼 있던 금속 립자들은 가마에서 구워진 뒤 식는 과정에서 지구 자기장 방향에 따라 정렬되며 식어서 굳은 뒤에는 그 자리에 붙박이처럼 움직이지 않는 암석과 달리 도자기는 식은 뒤에도 이리저리 움직이기 때문에 도자기를 기준으로 봤을 때 주변을 흐르는 지구 자기장의 방향이 바뀌게 된다.

도자기 속 금속 립자들은 주변 자기장에 영향을 받아 서서히 정렬 방향을 바꾸는데 이렇게 금속 립자들이 주변의 자기장에 오래 로출되면서 하나 둘씩 정렬 방향을 바꾸는 현상을 ‘점성잔류자화’(粘滞剩磁)라고 하며 연구팀은 도자기를 가열하면 점성잔류자화의 영향을 다시 처음 구운 상태처럼 초기화할 수 있다고 설명했다.

도자기 속에는 점성잔류자화가 쉽게 되는 금속 립자와 그렇지 않은 안정적인 금속 립자들이 공존하며 만든지 오래된 도자기일수록 안정적인 금속 립자들까지 점성잔류자화가 진행되기 때문에 점성잔류자화의 영향을 지우려면 오래된 도자기일수록 더 높은 온도로 가열해야 한다.

연구팀은 제작된 지 수천년 된 도자기와 이스라엘 예루살렘의 기념품점에서 구매한 도자기 등 다양한 종류의 도자기를 준비해 가마에 넣고 50℃부터 시작해 10℃씩 온도를 높여가며 가열한 결과 1000년 넘은 도자기는 112℃ 이상의 온도에서 가열해야만 점성잔류자화 상태에서 벗어난다는 사실이 드러났고 그보다 더 최근에 제작된 도자기 속 금속 립자는 더 낮은 온도에서도 점성잔류자화 된 상태에서 벗어났다.

이번에 개발된 도자기 년대측정법은 각국의 박물관에서 소장품의 진위 여부를 판별하는 데 큰 도움이 될 전망이다.

/종합