{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Radiocarbon bomb spike.svg|섬네일|300px|right|뉴질랜드 웰링턴<ref>[http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/welling.html Atmospheric δ<sup>14</sup>C record from Wellington] {{웨이백|url=http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/welling.html |date=20140201222225 }}, [http://cdiac.esd.ornl.gov Carbon Dioxide Information Analysis Center] {{웨이백|url=http://cdiac.esd.ornl.gov/ |date=20080608124334 }}, 2012년 8월 26일 확인.</ref>과 오스트리아 벌먼트<ref>[http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/cent-verm.html δ<sup>14</sup> CO<sup>2</sup> record from Vermunt] {{웨이백|url=http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/cent-verm.html |date=20080923105819 }}, [http://cdiac.esd.ornl.gov Carbon Dioxide Information Analysis Center] {{웨이백|url=http://cdiac.esd.ornl.gov/ |date=20080608124334 }}, 2012년 8월 12일 확인.</ref>에서 측정한 대기중 탄소-14 농도의 연간 변화. 뉴질랜드 데이터는 남반구를 대표하며, 오스트리아 데이터는 북반구를 대표한다. 북반구에서의 탄소-14 농도는 대기중 핵실험 때문에 거의 두배로 증가하였다<ref>[http://www1.phys.uu.nl/ams/Radiocarbon.htm Radiocarbon dating], Utrecht University, 2012년 8월 12일 확인.</ref>.]]
'''방사성 탄소 연대 측정법'''(放射性炭素年代測定法, {{llang|en|radiocarbon dating}})은 [[탄소화합물]] 중의 [[탄소]]의 극히 일부에 포함된 [[방사성 동위 원소]]인 [[탄소-14]](<sup>14</sup>C)의 조성비를 측정하여 그 만들어진 연대를 추정하는 [[방사능 연대 측정]]의 한 방법이다. 간단하게 '''탄소연대측정'''이라고도 부른다.

탄소연대측정이 가장 많이 사용되는 대상은 [[유기물]]이 포함되어 있는 [[고고학]] [[유물]]이다. [[대기]]중의 탄소-14 비율은 일정<ref>{{서적 인용|저자1=로널드 L. 넘버스 |제목=창조론자들 |날짜=2016 |출판사=새물결플러스 |isbn=9791186409558 |쪽=480}}</ref>했다고 알려져 있고 [[식물]]은 [[광합성]], [[동물]]은 [[호흡]]을 통해 대기중에 있는 탄소를 주고 받기 때문에, 살아 있는 동물과 식물이 가지고 있는 탄소-14의 비율은 [[공기 (기체)|공기]]중의 비율과 일치한다. 사후에는 외부와 격리된 상태에서 탄소-14만이 [[방사성]]으로 시간에 따라 감소하므로 [[반감기]]를 통해 경과시간 추정이 가능해진다.

탄소-14의 반감기는 약 5730년이며, 이를 이용하여 6만년까지의 연대를 측정할 수 있다. 보정(calibration)을 거치지 않은 순 연대에 대해 흔히 [[1950년]]을 기준으로 거꾸로 올라가는 BP(Before Present)라는 단위를 쓰며, 보정을 통해 실제의 날짜와 일치시킨다. 1950년을 기준으로 삼는 것은 핵실험에 의해 대기중 탄소-14의 양이 인위적으로 변화한 시점이 1950년이기 때문이다. 보정에 있어서는 일반적으로 매우 오랫동안 살아있는 나무를 이용한다. 나무는 나이테 분석을 통해 그 나이를 정확히 알 수 있기 때문이다.

이 기술은 [[시카고 대학교]]의 [[윌러드 리비]](Willard Libby)와 그의 동료들이 1949년에 발견하였다. 리비는 탄소-14를 이용하면 1분에 단위 [[그램]] 당 14개의 <sup>14</sup>C가 붕괴한다는 결과를 얻었고, 이로 인해 1960년 [[노벨 화학상]]을 받게 되었다.<ref name = "Q4">{{서적 인용|성1=Mike|이름1=Walker |제목=제4기 지질시대 연대측정방법 Quaternary Dating Methods |날짜=2016년 |출판사=문우사 |위치=고양시 |isbn=979-11-85994-15-4}}</ref>

== 방법 ==
탄소-14의 양을 실험적으로 측정하는 방법으로 방사선 계측법과 가속기 질량 분석법이 이용된다.

=== 베타계수법 ===
방사선 계측법, 또는 베타계수법은 시료 속에 포함된 탄소-14가 [[베타 붕괴]]를 일으키며 방출하는 전자의 수를 정밀 측정하여 탄소-14의 양을 역산하는 방법이다. 베타계수법은 기체 비례 계수법(Gas proportional counting)과 액체 섬광 검출법(Liquid scintillation counting) 두 가지 방법이 있다. 이 방법은 탄소-14의 반감기가 상대적으로 길기 때문에 적은 수의 전자만을 관찰할 수 있고, 이에 따라 상대적으로 큰 통계적 오차를 발생시킨다.<ref name = "Q4" />

=== 질량분석법 ===
[[파일:Accelerator_mass_spectrometer_schematic_for_radiocarbon.svg|섬네일|350px|탄소-14 원자를 검출하고 측정하는 직렬가속기(Tandem Accelerator)의 모식도]]
이에 비해 가속기 질량 분석법은 매우 적은 양의 시료로도 탄소-14의 비율을 정확히 알 수 있다. 가속기 질량 분석법은 시료속의 탄소 원자를 이온화 시킨 후, 입자 가속기로 가속한다. 가속된 이온을 자기장을 통과 시키면 그 질량에 따라 다른 궤적을 보이는데, 이를 통해 탄소-14와 다른 탄소 동위원소를 구분할 수 있다.<ref>[http://ams.snu.ac.kr/index_kr_14c.html 이온빔 가속기를 이용한 방사성탄소 동위원소 분석] {{웨이백|url=http://ams.snu.ac.kr/index_kr_14c.html# |date=20130904040111 }}, [http://ams.snu.ac.kr/index.html 서울대학교 정전가속기 연구센터] {{웨이백|url=http://ams.snu.ac.kr/index.html# |date=20130905080526 }}.</ref><ref name = "Q4" />

베타계수법에 대한 질량분석법의 장점으로는 곤충의 일부<ref>{{저널 인용|성1=Walker|이름1=M. J. C.|성2=Bryant|이름2=C.|성3=Coope|이름3=G. R.|성4=Harkness|이름4=D. D.|성5=Lowe|이름5=J. J.|성6=Scott|이름6=E. M. |제목=Towards a Radiocarbon Chronology of the Late-Glacial: Sample Selection Strategies |저널=Radiocarbon |날짜=2001년 |권=43 |호=2B |쪽=1007-1019 |doi=10.1017/S0033822200041679 |url=https://www.cambridge.org/core/journals/radiocarbon/article/towards-a-radiocarbon-chronology-of-the-lateglacial-sample-selection-strategies/5154153013FCE9FCD2824C7B81228A5B}}</ref>와 같은 매우 적은 양의 시료로도 연대측정이 가능하고 효율성도 높다. 단점으로는 비용이 높다.<ref name = "Q4" />

복수의 실험실에서 수행된 연대 측정 결과 베타계수법(기체 비례 계수법, 액체 섬광 검출법)과 질량분석법 간에는 큰 차이가 없다.<ref>{{저널 인용|성1=Boaretto|이름1=Elisabetta|성2=Bryant|이름2=Charlotte|성3=Carmi|이름3=Israel|성4=Cook|이름4=Gordon|성5=Gulliksen|이름5=Steinar|성6=Harkness|이름6=Doug|성7=Heinemeier|이름7=Jan|성8=McClure|이름8=John|성9=McGee|이름9=Edward|성10=Naysmith|이름10=Philip|성11=Possnert|이름11=Goran|성12=Scott|이름12=Marian|성13=Plicht|이름13=Hans van der|성14=Strydonck|이름14=Mark van |제목=Summary findings of the fourth international radiocarbon intercomparison (FIRI)(1998–2001) |저널=Journal of Quaternary Science |날짜=2002년 |권=17 |호=7 |쪽=633-637 |doi=10.1002/jqs.702 |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jqs.702}}</ref><ref>{{저널 인용|성1=Scott|이름1=E. M. |제목=Section 1: The Fourth International Radiocarbon Intercomparison (Firi) |저널=Radiocarbon |날짜=2003년 |권=45 |호=2 |쪽=135-150 |doi=10.1017/S0033822200032574 |url=https://www.cambridge.org/core/journals/radiocarbon/article/section-1-the-fourth-international-radiocarbon-intercomparison-firi/846D891F07E0AEE571CEF0B8686C2087}}</ref>

== 방사성 탄소 연대 측정의 오차 ==
=== 오염 ===
시료에 더 오래되거나 새로운 탄소가 첨가되어 연대 측정에 오차가 발생할 수 있다. 예를 들어, 건조 시료 1mg에 0.1mg의 현대 탄소가 첨가되면 약 2100~2700년의 오차가 발생할 수 있다. 오염은 시료 채취 도중 혹은 실험실에서도 발생할 수 있다. 이러한 오염을 제거하기 위해 물리적, 화학적 전처리 과정을 수행한다.<ref>{{저널 인용|성1=Wohlfarth|이름1=B.|성2=Skog|이름2=G.|성3=Possnert|이름3=G.|성4=Holmquist|이름4=B. |제목=Pitfalls in the AMS radiocarbon-dating of terrestrial macrofossils |저널=Journal of Quaternary Science |날짜=1998년 12월 |권=13 |호=2 |쪽=137-145 |doi=10.1002/(SICI)1099-1417(199803/04)13:2<137::AID-JQS352>3.0.CO;2-6 |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/(SICI)1099-1417(199803/04)13:2%3C137::AID-JQS352%3E3.0.CO;2-6}}</ref><ref name = "Q4" />

=== 해양 ===
탄소-14가 포함된 이산화탄소는 탄산염의 형태로 해수에 혼합된다. 상층부의 해수가 침강하면 해수가 겉보기 연대(Apparent age)를 갖게 된다.<ref name = "Q4" /> 이 연령 효과는 [[인도양]] 북부에서 30년<ref>{{저널 인용|성1=Dutta|이름1=Koushik|성2=Bhushan|이름2=Ravi|성3=Somayajulu|이름3=B. L. K. |제목=ΔR Correction Values for the Northern Indian Ocean |저널=Radiocarbon |날짜=2001년 |권=43 |호=2A |쪽=483-488 |doi=10.1017/S0033822200038376 |url=https://www.cambridge.org/core/journals/radiocarbon/article/r-correction-values-for-the-northern-indian-ocean/7ABF8FE9EB68A532408A0382649C207C}}</ref>, [[태평양]] 적도 지역에서 600년<ref>{{저널 인용|성1=Shackleton|이름1=N. J.|성2=Duplessy,|이름2=J.-C.|성3=Arnold|이름3=M.|성4=Maurice|이름4=P.|성5=Hall|이름5=M. A.|성6=Cartlidge|이름6=J. |제목=Radiocarbon age of last glacial Pacific deep water |저널=nature |날짜=1988년 10월 |권=335 |쪽=708-711 |doi=10.1038/335708a0 |url=https://www.nature.com/articles/335708a0}}</ref> 등으로 보고되어 있다.

=== 탄소-14 변동 ===
탄소-14 생산량은 장기 혹은 단기적으로 변동한다. 실제로 대기 중 탄소-14의 큰 변이가 25,000 yr BP 이전에 발생했다는 것이 발견되었으며<ref>{{저널 인용|성1=Beck|이름1=J. Warren|성2=Richards|이름2=David A.|성3=Edwards,|이름3=R. Lawrence|성4=Silverman,|이름4=Bernard W.|성5=Peter|이름5=L. Smart|성6=Douglas|이름6=J. Donahue|성7=Sofia|이름7=HERERRA-OSTERHELD,|성8=Geroge|이름8=S. Burr|성9=Leal|이름9=Calsoyas|성10=Timothy|이름10=A. J.|성11=Biddulph|이름11=Dana |제목=Extremely Large Variations of Atmospheric 14C Concentration During the Last Glacial Period |저널=Science |날짜=2001년 |권=292 |호=5526 |쪽=2453-2458 |doi=10.1126/science.1056649 |url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1056649}}</ref> 이는 3~5만 년 전의 연대 측정에 문제가 되었다.<ref>{{저널 인용|성1=Richard|이름1=David A.|성2=Beck|이름2=J. Warren |제목=Dramatic shifts in atmospheric radiocarbon during the last glacial period |저널=Antiquity |날짜=2001년 9월 |권=75 |호=289 |쪽=482-485 |doi=10.1017/S0003598X00101590 |url=https://www.cambridge.org/core/journals/antiquity/article/dramatic-shifts-in-atmospheric-radiocarbon-during-the-last-glacial-period/F5A76F649DF8CEC90F49B9DF738093ED}}</ref> 탄소-14 변동의 원인으로는 지구 자기장의 변화나 태양 [[흑점]] 활동 변화로 인해 [[우주선 (물리)|우주선]] 유입이 변동하거나<ref>{{저널 인용|성1=Stuiver|이름1=Minze|성2=Braziunas|이름2=Thomas F.|성3=Becker|이름3=Bernd|성4=Kromer|이름4=Bernd |제목=Climatic, solar, oceanic, and geomagnetic influences on late-glacial and holocene atmospheric 14C/12C change |저널=Quaternary Research |날짜=1991년 1월 |권=35 |호=1 |쪽=1-24 |doi=10.1016/0033-5894(91)90091-I |url=https://www-sciencedirect-com.libproxy.knu.ac.kr/science/article/abs/pii/003358949190091I}}</ref> 해양 순환 패턴의 변화로 해양 이산화탄소가 대기로 방출되는 양의 증가나 감소된다는 가설이 있다.<ref>{{저널 인용|성1=Goslar|이름1=Tomasz|성2=Arnold|이름2=Maurice|성3=Bard|이름3=Edouard|성4=Kuc|이름4=Tadeusz|성5=Pazdur|이름5=Mieczyslaw F. |제목=High concentration of atmospheric 14C during the Younger Dryas cold episode |저널=Nature (London) |날짜=1995년 |권=377 |호=6548 |쪽=414-417 |doi=10.1038/377414a0 |url=https://www.proquest.com/docview/204469041?parentSessionId=%2F3sjnmRSwzrPlHfibkPmJRKFHBBvrQsqm2DBmI0lPDo%3D&pq-origsite=summon&accountid=11933&sourcetype=Scholarly%20Journals}}</ref>

인간의 활동 또한 탄소-14 농도에 영향을 준다. [[산업 혁명]] 이후 지난 250년간 화석연료 사용으로 대량의 탄소-12가 대기 중에 방출되었으며 이는 탄소-14 농도를 낮추는 효과를 가져왔다. 그러나 이 산업효과는 1960년대 대기 중 탄소-14의 농도를 증가시킨 원자폭탄 실험으로 상쇄되었다.<ref name = "Q4" /><ref>Taylor, R. E. (2001) Radiocarbon Dating, in D. R. Brothwell, A. M. Pollard (eds), Handbook of Archaeological Sciences, 23-34</ref>

=== 호수 퇴적물 ===
호수 퇴적물은 오염이 쉽게 되어 신뢰할 만한 연대를 얻기 어렵다. 탄산염(주로 [[석회암]])을 포함한 호수는 물의 탄소-14 농도를 희석시켜 담수호 물질의 겉보기 연대를 1600년 정도 증가시킨다.<ref>{{저널 인용|성1=Peglar|이름1=S. M.|성2=Fritz|이름2=S. C.|성3=Birks|이름3=H. J. B. |제목=Vegetation and Land-Use History at Diss, Norfolk, U.K. |저널=Journal of Ecology |날짜=1989년 |권=77 |호=1 |쪽=203-222 |doi=10.2307/2260925 |url=https://www.jstor.org/stable/2260925?seq=18}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[탄소 동위 원소]]
* [[칼륨-아르곤 연대 측정]]
* [[아르곤-아르곤 연대 측정]]
* [[ESR 연대측정법]]
* [[연대 측정]]
* [[BP (고고학)]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{전거 통제}}


[[분류:연대 측정법]]
[[분류:방사능]]
[[분류:탄소]]
[[분류:미국의 발명품]]