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[성경적 창조론과 과학 시리즈 (25)] ‘방사성 연대측정법’의 진실은 무엇인가?(1)

한윤봉(전북대학교 석좌연구교수, 한국과학기술한림원 정회원, 창조과학회 7대 회장)

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한윤봉
기사입력 2021-02-19

▲ 탄소-14의 생성, 동식물 체내흡수 및 붕괴 과정     © 뉴스파워

 

   진화론과 유신진화론을 믿는 사람들은 방사성동위원소 연대측정 결과를 바탕으로 지구의 나이를 46억년이라고 주장한다. 반면에 6일 창조를 믿는 과학자들은 만년 이내의 젊은 지구를 주장한다. 오래된 지구 나이를 주장하는 학자들은 방사성동위원소 연대측정 결과 값만을 소개할 뿐, 방사성 동위원소 측정법에 대한 구체적인 설명을 하지 않는다. 진실은 무엇일까?

   자연계에는 원자들이 원자번호(양성자 수)는 같으나 중성자 수가 달라서 질량수가 다른 동위원소들이 있다. 이들 동위원소 중에는 불안정하여 방사선을 방출하면서 붕괴하여 안정된 원소로 변하는 것들이 있다. 예를 들면, 원자번호가 6인 탄소(C)에는 질량수가 12, 13, 14인 3개의 탄소 동위원소(C-12, C-13, C-14)가 있다. C-12와 C-13은 양자수와 중성자수가 변하지 않기 때문에 안정적이지만, C-14는 불안정하기 때문에 방사능을 방출하면서 베타-붕괴하여 질소(N-14)가 된다.

   방사성동위원소 중 원래의 원소를 모(母)원소라고 하며, 방사능 방출에 의해 붕괴되면서 생긴 새로운 원소를 자(子)원소라고 한다. 방사성동위원소들은 일정한 비율로 붕괴되며, 대부분의 동위원소들은 그 붕괴 과정이 매우 느리게 진행된다. 동위원소의 붕괴 속도는 ‘반감기’라는 용어로 정의되는데, 주어진 모원소의 양이 붕괴되어 절반으로 줄어드는데 걸리는 시간을 말한다. 방사성동위원소 측정법은 반감기를 계산하여 연대를 측정한다. 이 방법은 화석 또는 암석이 되기 직전의 방사성동위원소의 양(즉, 초기농도)과 측정 당시의 샘플에 남아 있는 양을 비교하여 연대를 측정한다. 

   방사성동위원소들은 각각 붕괴과정이 다르기 때문에 반감기에 상당한 차이가 있다. 예를 들어 탄소동위원소(C-14)는 반감기가 5,730년인데, 다섯 번의 반감기를 거쳐 모원소가 1/32로 줄어드는데 약 3만년 밖에 걸리지 않는다. 반면에 우라늄(U-238)이 납(Pb-206)으로 붕괴할 때 반감기는 45억년, 칼륨(K-40)이 알곤(Ar-40)으로 붕괴할 때 반감기는 12.5억년, 루비듐(Rb-87)이 스트론튬(Sr-87)로 붕괴할 때 반감기는 488억년이다. C-14와 같이 반감기가 짧은 동위원소는 현재로부터 아주 가까운 지질 시대의 연령을 측정할 때 사용되며, Rb-87과 같이 반감기가 긴 원소는 지질시대표상의 오랜 암석의 연령을 측정하는데 사용된다. 즉, 어떤 동위원소를 사용하는지에 따라 같은 시료일지라도 연대측정 결과가 다를 수 있음을 뜻한다.

   또 한 가지 중요한 문제점은 방사성동위원소 연대측정 방법은 과학적이지만, 3가지 가정을 바탕으로 한다는 것이다. 첫째, 샘플에 있었던 모원소 또는 자원소의 초기농도 값을 모르기 때문에 이를 가정해야 한다. 둘째, 방사성 물질의 붕괴속도가 일정하다고 가정한다. 셋째, 주위로부터 샘플에 방사성 물질의 유출입이 없었다고 가정한다. 이 세 가지 가정 중에서 측정 결과에 가장 크게 영향을 미치는 것은 첫 번째 가정, 즉 방사성동위원소의 초기농도이다. 초기농도를 알 수 없기 때문에 어떤 값을 가정하느냐에 따라 방사성동위원소 연대측정 결과는 확연히 달라진다.

   모든 동식물 화석은 탄소를 포함하고 있기 때문에 동식물 화석의 연대를 측정할 때는 방사성 탄소동위원소(C-14) 연대측정법을 사용한다. 화석이 되기 직전의 C-14 초기농도를 모르기 때문에 초기농도를 현재 대기 중의 농도와 같다고 가정하고, 샘플에서 측정된 C-14 농도와 차이를 비교하여 연대를 계산한다. 그러나 이 방법은 C-14 초기농도를 현재 대기 중의 농도와 같다고 가정하기 때문에 측정결과의 정확성이 왜곡되는 문제점을 가지고 있다.

   또한 동위원소 종류에 따라 반감기가 다르기 때문에 자신의 편견에 따라 사용할 동위원소가 결정되며, 측정된 값 중에서 어떤 것을 선택할 것인지에 대한 결정도 주관적이기 때문에 신뢰성을 의심받는다. 방사성 동위원소 측정 결과의 신뢰성에 관하여 미국 루이지애나 주립대학교의 아조이 박시(Ajoy Baksi) 교수는 다음과 같이 말했다(Geology 18, 985, 1990). “많은 예를 보더라도, 방사성 측정 데이터의 주관적이고 잘못된 사용은 지구과학 문헌에서 풍토병이다... 많은 경우에, 불완전하고 아주 주관적인 데이터에 대한 수학적 분석은 의심스러운 결론으로 귀결된다.” 창조과학자들은 방사성동위원소 연대측정 방법을 무시하지 않는다. 다만, 잘못된 가정을 바탕으로 측정된 결과를 의심하는 것이다.

  
                     

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