송국리형 주거지의 이용 및 폐기과정은 청동기시대의 흥미로운 연구 과제 중 하나이며, 특히 내부 흑색토층의 존재는 많은 관심을 끌어왔다. 송국리 유적 제24차와 25차 발굴조사에서 내부 흑색토층 이 확인된 주거지(98호, 100호, 107호)를 대상으로 환경고고학적 연구(토양 미세형태분석 및 규소체 분석)를 수행하였다. 토양 미세형태분석 결과, 내부 흑색토층은 탄화물이 집적된 층으로 보이며 탄화 가 비교적 가까운 곳에서 일어났을 가능성을 시사한다. 아마도 지붕이나 벽체를 비롯한 상부 구조물 이 탄화되어 집적된 층일 가능성이 높다. 한편 100호 주거지의 규소체분석 결과, 중간 흑색토층 및 상부 퇴적토에서 벼와 조의 규소체가 다량으로 확인되었다. 그리고 사초과 식물의 규소체와 해면동물 골편이 출토된 것으로 보아 저지대(예, 수전) 토양을 벽체 등의 건축재로 사용했던 것으로 보인다. 또 한, 내부 흑색토층이 보이는 주거지와 수혈유구는 연접한 경우가 많아, 화재에 의한 탄화물이 주거지 와 인근 수혈 내부로 흘러 들어간 것으로 생각된다. 이를 종합하여 보면 일부 주거지는 사용이 중지된 이후, 기둥과 같은 주요 건축재를 해체하여 반출한 다음 재활용이 어려운 나머지 잔존 구조물을 소각 했던 것으로 보인다. 그리하여 탄화물이 집적되어 수혈 중간부에 흑색토층을 생성했던 것으로 추정된 다. 본 연구에서는 토양 미세형태분석과 규소체분석이 상호보완적으로 함께 수행되어 해석의 지평을 넓힐 수 있었다.

규소(Si)는 지각의 구성 원소 중 두 번째로 흔히 존재하는 원소로, 3개의 안정동위원소, 28 Si (92.23%), 29 Si (4.67%), 30Si (3.10%)를 가진다. 규소 동위원소는 규소의 생지화학적 순환에 대한 지시자로 고환경 및 고기후 복원을 위해 전 세계에서 널리 연구되고 있다. 그러나 국내에서는 아직까지 생물 기원 규소에 대한 규소 동위원소 연구가 전 무한 실정이다. 본 연구에서는 대형 규조류 시료에 대한 규소 동위원소 분석을 위해 기존 보고된 알칼리 용융법을 정리하고 생물 기원 규소 분석에 가장 적합한 규소 분리법을 구축하고자 하였다. 해당 시료를 고온 알칼리 용융을 통해 완전 용해시킨 후 시료 내 규소를 AG® 50W-X8 양이온 교환수지를 이용하여 효과적으로 분리하였다. 분리된 시료에 대한 신뢰성 검증을 위하여 Si 동위원소 표준물질(NBS-28) 및 USGS 암석 표준시료(AGV-2, GSP-2, BHVO-2)에 대한 분석을 함께 실시하였으며, 분석된 시료 모두 기존 연구결과와 오차범위 내에서 일치하는 값을 나타내었다. 본 연구에서 개발한 규소 동위원소 분석법은 향후 국내의 지구과학 및 관련 연구 발전에 많은 도움을 줄 것으로 기대된다.

식품첨가물로 이용되고 있는 이산화규소는 주로 고결방지의 목적으로 널리 사용되고 있는데, 나노물질이 첨가된 식품을 섭취하였을 때 나노물질의 거동 및 독성평가에 앞서 식품 성분 혹은 생체 내 성분과의 상호작용은 기본적으로 고려되어야 할 사항이다. 하지만 이러한 식품수준의 나노물질이 식품에 첨가되었을 때 일어나는 상호작용에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 식품의 기본 영양 성분이 될 수 있는 탄수화물을 파라메터로 설정하여 식품성분-이산화규소 나노물질 간 상호작용 관점에서 물리화학적 특성의 변화를 zeta potential과 hydrodynamic size로 분석하였으며, 당류와의 상호작용 정도를 HPLC를 이용하여 정량 분석 및 비교하였다. 식품 매트릭스로써는 아카시아 꿀 용액 조건과 단당류 및 이당류를 동량 혼합한 당 혼합용액을 모사조건으로 설정하였고, 이를 일정 온도(4, 25, 40°C)에서 일정 시간(1 min, 1, 24, 48 h, 7 d) 동안 이산화규소 나노물질과 반응시켰다. 꿀 용액의 농도가 증가할수록 나노입자의 크기는 증가하였고, 음전하를 띠는 이산화규소의 표면전하가 고농도의 꿀 용액과 반응 시 증가하는 경향을 보였다. 반면, 당 혼합용액과 반응 시 농도에 따라 나노입자 크기의 증가는 나타나지 않았으며 표면전하의 유의적인 변화 또한 관찰되지 않았다. 전체 상호반응에 있어서는 당 혼합 용액 대비 아카시아 꿀 용액에서 나노물질과 당류와의 반응 정도가 높게 나타났다. 결과적으로 식품 내에서 당류를 제외한 미량의 영양성분들이 식품성분-나노물질 상호작용에 영향을 줄 수 있다는 점과 단당류 및 이당류가 나노입자의 분산제로 사용될 가능성에 대해 제시할 수 있다.

This study assessed the analysis method for measuring volatile organic silicon compounds (namely as siloxanes) by usinggas chromatography with flame ionization detector. Calibration standard gas was made in a laboratory by using six volatileorganic silicons as model gas. Two different types of working gas were prepared to evaluate quality control in GC-FIDanalysis. Less than 0.2 RSD% of repeatability of retention time was observed in the analysis of calibration standard gas. Inthe linearity test, the highest coefficient of determination (R2) was found to be 0.997 for L2 among volatile organic siliconcompounds. This study demonstrated that quantification of volatile organic silicon compounds can be performed by usingGC-FID analysis with direct injection mode, and the GC calibration can be covered by the gas-phase standard method.