퇴적암 중 시료 채취 측정한 나이는 퇴적된 시점과 관계없어
방사성연대측정의 오류는 일상적으로 경험하는 보편적인 사건
유물 발굴 때 연대측정 전문기관 의뢰, 자료와 비슷하면 사용
화성암과 변성암만 방사성연대측정 통해 나이 알 수 있어

방사성동위원소 연대측정(Isometric Dating)의 실체에 대해 알아보기로 하자. 2002년 7월 30일에 교육과학기술부 검정을 받은 ㈜금성출판사의 <고등학교 지구과학 II> 317쪽을 인용하여 보자.
모든 암석 속에 방사성 원소가 들어 있을 수 있으나, 퇴적암에는 시대가 다른 여러 암석이나 광물 조각이 섞여 있으므로 방사성 원소로는 그 연대를 알 수 없다. 그러므로 암석의 연대를 측정하는 데에는 화성암이 가장 많이 이용되고 있다.
또한 변성암의 연대를 측정하는 것은 변성 작용이 일어나 새로운 광물이 만들어진 시기를 의미할 수도 있다. 즉 변성암의 절대 연령이 변성 작용이 일어난 시기를 나타낼 수도 있다.

화성암과 변성암만 방사성동위원소 연대측정으로 나이를 알 수 있다. 퇴적암의 나이는 현재 위치에 언제 퇴적되었나를 의미하는 것인데, 퇴적암 중에서 시료를 채취하여 측정한 나이는 퇴적된 시점과는 관계가 없다. 그러니까 기술적으로 퇴적암의 나이는 알 수 있는 방법이 없다.
스톱워치로 시간을 측정하는 경우 우선 영점(零點)을 맞추고 시작해야 한다. 우라늄-납 방사성 연대측정 방법을 이용하여 암석의 나이를 측정하는 경우 어떻게 영점을 맞출 수 있을까?

우라늄-납 연대측정은 불안정한 우라늄-238이 붕괴하여 안정한 납-206으로 변하는 것을 이용하는 것으로서, 암석 중에 우라늄-238만 존재하고 납-206은 전혀 없었던 시점으로부터의 시간 경과를 계산해 낼 수 있을 뿐이다.

그러면 우라늄-238만 존재하는 경우는 언제일까? 암석이 녹아서 액체상태가 되면, 우라늄은 우라늄대로, 납은 납대로 분리되어 존재하게 된다. 암석이 녹아서 액체상태가 되었다가 굳어서 고체가 되면 그때부터 방사성연대측정 시계가 작동하기 시작한다.

모래시계와 방사성 연대측정 시계를 비교하면 다음과 같다.
모래시계(방사성 연대측정 시계)로 시간을 측정할 수 있으려면, 다음 세 가지 조건을 만족해야 한다.
① 관을 통해 모래가 늘 일정하게 통과했다.
(붕괴 속도가 일정하다)
② 모래시계 뚜껑을 열고 모래를 더 넣지도 빼지도 않았다.
(어미원소와 딸원소의 양이 외부 요인에 의해 변하지 않았다)
③ 초기에 아랫 통에 모래가 없었다.
(초기에는 딸원소가 없었다)

모래시계와 방사성 연대측정 시계의 다른 점은 모래시계는 아랫 통의 모래의 양으로 시간을 계산하지만, 방사성 연대 시계는 불안정한 원소(어미원소)의 양과 안정한 원소(딸원소)의 양을 다 알아야 연대를 계산 할 수 있다.

방사성동위원소 연대측정의 문제점은 위에서 언급한 세 가지 조건을 증명할 수 없다는 것이다. 즉, ① 붕괴속도가 일정했는지 알 수 없으며, ② 어미원소와 딸원소의 유입이나 유출이 있었는지 알 수 없으며, ③ 어미원소가 딸원소로 변하는 속도(붕과속도)가 일정했는지 알 수 없다는 것이다.

방사성동위원소 연대측정이 믿을만한 것인지, 고고학자인 브루(Brew) 교수의 말을 들어보자.
만약 C-14 연대가 우리 이론과 맞아떨어진다면, 우리는 그 연대를 교과서에 싣는다. 그리고 그 연대가 우리 이론과 전적으로 모순되지 않는다면, 각주로 싣게 된다. 그러나 그 연대가 우리 이론과 완전히 다르다면, 그 연대는 단지 폐기되어 버린다.

어떤 목사님에게 들은 이야기다.

제가 수년전에 인류고고학과 학생들에게 전도하면서 물어 보았어요. “학생들은 방사성연대측정 방법이 정확하다고 믿느냐?”고 물어 봤더니, 그 학생들이 대답하기를, “우리 그런거 안믿어요. 우리 교수님도 안 믿어요. 고고학적 유물을 연대측정 전문 기관에 보내어 결과를 통보받았을 때, 그 결과가 예측한 것과 맞으면 이용하고, 틀리면 시료를 다시 보내어 예측한 것과 비슷한 결과가 오면 그것을 이용해요.”라는 말을 들었어요.

만약 고고학자나 고고학(考古學; archeology)을 전공하는 학생들에게 물어보면 비슷한 이야기를 들을 수 있을 것이다. 어떤 고고학자가 발굴한 유물의 연대가 신문이나 방송에 나오면, 사람들은 그것을 의심의 여지없이 믿을 수밖에 없는 것이 현실이다. 이것이 방사성동위원소 연대측정의 ‘영업비밀’(trade secret)이다.
방사성연대측정의 오류와 불일치는 간혹 있는 일이 아니고, 일상적으로 경험하는 보편적인 사건이다.
방사성동위원소 연대측정은 크게 두 종류로 나뉜다. 불안정한 방사성동위원소가 붕괴하여 안정한 원소로 변하는 과정을 이용하여, 무기물인 암석과 유기물인 생물체의 나이를 계산해낸다.

(1) 암석의 나이: 암석의 나이는 앞에서 언급한 바와 같이 암석이 녹았다가(액체상태), 굳어진 후(고체상태)부터 얼마나 시간이 경과했는가를 측정할 수 있으며, 몇 가지 동위원소를 이용한다.

(2) 생명체의 나이: 동물이나 식물이 죽어서 탄소동화작용이나 영양섭취가 종료되었을 때부터 경과한 시간을 측정할 수 있으며, 생명체에 남아 있는 방사성 탄소의 양을 이용한다.
45억년이라는 지구의 나이는 (신뢰할 수 없는) 방사성연대측정 방법으로 계산하여 구한 것이므로 전혀 신뢰할 수 없는 값이다.

미션21 phj2930@nate.com