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유적지를 찾기 위해 땅을 파거나 탐험대가 찾아 헤맬 필요가 없다? 목록

조회 : 3053 | 2011-06-15


스티븐 스필버그 감독의 영화 ‘인디애나 존스’는 고고학자인 인디애나 존스의 모험을 다루고 있습니다. 인디애나 존스의 상징인 중절모와 채찍을 들고 특별한 유물들을 찾아 헤매는 모험이 흥미진진하게 펼쳐지는데요, 얼마 전 새라 파캑 교수가 유물을 찾기 위해 땅을 파거나 탐험대를 이끌고 밀림이나 사막을 찾아 헤맬 필요가 없다는 연구 결과를 내놓았답니다.
그러니까 이제는 인디애나 존스처럼 모험을 할 필요가 없다는 건데요, 자세하게 그 내용을 살펴보도록 합시다.




케임브리지 대학에서 고고학과 이집트학 박사 학위를 받은 새라 파캑 앨라배마대학 교수는 2003년부터 인공위성 적외선 사진으로 고대 유적을 확인하는 연구를 진행하여 이집트 나일강 유역 땅속에 파묻힌 피라미드 17개를 찾아냈습니다. 파캑 교수는 BBC 인터뷰에서 이렇게 말했습니다.
“피라미드를 발굴하는 것은 모든 고고학자의 꿈이죠. 우주 과학 기술이 꿈을 이룰 수 있게 해 주고 있습니다. 새로운 기술로 고대 유적의 크기와 규모에 대해 지금까지 생각하지 못했던 중요한 관점을 얻을 수 있었습니다.”





기존 고고학은 유적의 존재를 문헌 등에서 확인할 수 없을 때 발굴을 어디에서 시작해야 하는지 알 수 없었습니다. 하지만 인공위성 적외선 사진 분석 기술을 활용하면 주요 유적지를 선택적으로 집중 발굴할 수 있습니다. 인공위성 적외선 사진으로 고고학은 새로운 전기를 맞게 된 것입니다. 이집트 당국도 도굴을 막기 위해서 집중적으로 주의를 기울여야 할 지역이 어디인지 파악하여 유적들을 효과적으로 보호할 수 있게 될 것이라 보고 있습니다.
더 이상 영화의 인디애나 존스처럼 유적지를 찾아 헤매고 무조건 땅을 파보지 않아도 역사의 흔적을 찾을 수가 있게 된 것입니다.
이렇듯 고고학자들에게 새로운 방법을 제시하고 이집트 정부의 유물 보호에 대한 기대를 높인 인공위성 적외선 촬영에 대해 살펴보도록 하겠습니다.














이집트의 피라미드 /사진: (cc) by Oleksandr Nechyporenko aka AlexNc



이집트의 피라미드 /사진: (cc) by Oleksandr Nechyporenko aka AlexNc



*알아보기*
인공위성
인공위성 카메라
적외선 촬영으로 찾은 피라미드
적외선 사진



*관련교과*
초등학교 5학년 과학 1학기 물체의 속력
중학교 1학년 과학 힘과 운동



인공위성
구소련이 1957년 처음으로 스푸트니크 1호를 발사한 이후 미국과 구소련은 과학 기술 경쟁을 했습니다. 그 덕분에 인공위성 기술은 급격하게 발전합니다. 스푸트니크 1호 발사 이후 지금까지 수 천 개의 인공위성이 지구 주위의 궤도로 발사되었고, 우주 정거장도 쏘아올려져 지구 궤도 위에서 우주를 돌고 있습니다. 하지만 인공위성을 갖고 있는 나라는50여 개국뿐이고, 더욱이 인공위성 발사 능력을 갖고 있는 나라는 10여 개국뿐입니다.
지금껏 발사된 수 천 개의 위성들은 크게 실용 위성, 과학 위성, 군사 위성으로 분류할 수 있습니다. 이들 인공위성은 원격 탐사, 통신, 기상, 과학 연구, GPS 등의 다양한 분야에서 이용되고 있습니다. 또 인공위성들은 그 목적에 따라 궤도가 달라집니다.
우리나라가 갖고 있는 인공위성은 우리별, 다목적 위성 아리랑, 통신 방송 위성 무궁화와 올레, 과학 기술 위성, 기상 해양 통신 위성 천리안이 있습니다.









인공위성 /사진: (cc) by HacksHaven



인공위성의 카메라
우리가 사는 땅을 높은 곳에서 촬영하려면 비행기를 이용하거나 인공위성을 이용할 수 있습니다. 비행기를 이용하는 항공 촬영은 인공위성에 비하여 지상에서 가까운 거리에서 이루어집니다. 따라서 땅 위의 물체들을 자세히 구분할 수 있습니다. 하지만 거리가 가까워 한번에 찍을 수 있는 범위는 좁습니다. 인공위성에서 촬영하는 경우 항공 촬영보다 더 넓은 지역을 찍을 수 있습니다. 인공위성 촬영은 이전에는 항공 촬영만큼 물체들이 구체적으로 보일 정도로는 사진을 찍을 수 없었습니다. 그러나 최근에는 거의 항공 촬영처럼 땅 위의 물체들을 볼 수 있을 정도의 기술 발전이 이루어졌습니다.




항공기와 인공위성에서 사용하는 카메라의 원리는 모두 같습니다. 그러나 인공위성에서 쓰는 카메라는 우주에서 사용하는 것으로 지구와는 다른 물리적 환경에 놓이게 됩니다. 인공위성 카메라는 태양 빛을 직접 받게 되어 심한 온도 차이를 견뎌야 하고, 우주의 각종 복사 에너지에도 직접 노출됩니다. 또 사람 없이 작동해야 하므로 전원을 생산하고 궤도나 자세를 유지시켜줄 능력도 필요합니다. 거기다 지상과 지속적으로 통신할 수 있는 통신 장비도 갖추어야 합니다. 인공위성 카메라는 까다로운 제약들을 갖고 있는 것이지요. 그럼에도 불구하고 인공위성용 카메라는 지속적인 발전을 해 왔습니다. 그래서 앞에서 말한 대로 현재는 항공 촬영한 사진과 비슷한 해상도를 갖는 카메라로 발전했습니다.
위성에서 찍은 영상은 지도 제작, 환경 계획, 해양 관측, 지질 자원 탐지 및 조사, 임업, 수자원 관리, 농업, 기상 및 기후, 국토 계획, 생활 정보, 군사 및 국방 등에 활용하고 있습니다.









항공촬영(왼쪽) /사진: (cc) by Nikki Mahadevan
인공위성촬영(오른쪽) /사진: NASA Goddard Photo and Video




적외선 촬영으로 찾은 피라미드
인공위성 적외선 촬영으로 땅속 상황을 영상으로 볼 수 있습니다. 피라미드에 사용하는 벽돌처럼 흙보다 단단한 물질이 땅속에 있으면 적외선의 반사율이 달라집니다. 그래서 위성 영상에서 토양 깊이가 얕은 곳은 어둡게 보이고 깊은 곳은 밝게 보입니다. 이런 특징을 갖고 땅속에 토양 이외의 물질 존재 여부를 판단할 수 있습니다. 즉 적외선 사진에는 지표 아래 다른 물질이 표시되는 것입니다.




파캑 교수는 적외선 촬영으로 찾은 피라미드가 있는 곳에 직접 가서 발굴을 하여 피라미드의 존재를 확인했습니다. 파캑 교수는 인공위성 적외선 사진 연구로 피라미드 외에도 땅속에 묻혀 있던 1000개 이상의 무덤과 3000개 이상의 고대 거주지를 찾았고, 그 중 일부는 이미 발굴하여 직접 유적지의 존재를 확인했습니다.
파캑 교수 팀이 분석한 인공위성 이미지는 지구에서 700km 떨어진 궤도에서 찍은 사진입니다. 이 사진들을 촬영해 낸 카메라는 지표면 위에 있는 직경 1m 내의 대상도 포착할 수 있습니다.









파캑 교수가 연구에 사용한 인공위성 적외선 사진. 사진의 하얀 상자 안은 피라미드가 묻혀 있는 곳(왼쪽 사진), 고대 이집트의 도시 타니스의 거리 지도(오른쪽 사진) /사진출처: BBC 뉴스



적외선 사진
적외선 사진은 근적외선을 촬영한 사진입니다. 즉 파장이 약 700nm에서 900nm인 우리 눈에 보이지 않는 빛에 의한 사진입니다. 적외선 촬영을 할 때는 적외선 필터를 사용하는데요, 이 필터는 가시광선의 파장을 거의 대부분 차단합니다.
적외선 고감도 사진은 1차 세계 대전 때 공중 사진 촬영을 목적으로 미국에서 개발하였습니다. 전쟁이 끝난 이후 1960년대 저명한 아티스트들이 적외선 사진을 좋아해서 작품에 사용하기 시작하였습니다.





인공위성에서 사용하는 적외선 카메라는 일반 적외선 카메라와 그 목적은 다르지만 비슷한 기술이 사용됩니다. 그러나 인공위성에 사용된 카메라와 센서는 기기와 센서 자체의 온도를 극저온으로 낮추어야만 합니다. 그렇지 않으면 카메라나 센서가 내는 열 때문에 깨끗한 사진을 얻을 수가 없기 때문입니다.
최근 역사 스페셜이란 TV 프로그램에서 조선시대 선비 윤두서의 자화상 사진을 적외선 사진으로 촬영하였습니다. 그 결과 이전에 그려져 있었지만 지금은 육안으로 볼 수 없었던 도포 자락을 그린 선들을 확인할 수 있었습니다. 이처럼 일반 적외선 사진은 고미술품 연구에 사용되는 것은 물론 회화 및 문서의 위조나 변조 감별, 보안 분야에서 이용되고 있습니다.









일반 사진(왼쪽)과 적외선 사진(오른쪽)
/사진: 위키백과(www.wikipedia.org) (cc) by Daniel Schwen




*용어정리*
복사 에너지 : 전자파의 복사(에너지 전파의 한 형식)로 방출되는 에너지, 즉 물체에서 방출되는 전자기파 에너지를 말합니다.
가시광선 : 사람의 눈으로 볼 수 있는 빛으로 프리즘으로 분산시켜보면 빨 주 노 초 파 남 보 일곱 가지 색이 나타납니다.
적외선 : 빛을 프리즘으로 분산시켜 보았을 때 가시광선의 빨간색 바깥 쪽의 영역을 말합니다. 가시광선보다 파장이 길고 우리 눈으로 볼 수 없습니다. 파장이 가시광선보다 긴 적외선은 잘 산란되지 않고 대상을 투과합니다. 그래서 일반적으로 보이지 않는 것들을 적외선을 통해 볼 수 있습니다. 적외선은 사진 적외선, 근적외선, 원적외선으로 나누어집니다.




*한 걸음 더*
고고학이라는 인문학에 인공위성 적외선 사진 기술을 적용하여 이전보다 효율적인 방법으로 유적과 유물 발굴의 새로운 길을 열었습니다. 이처럼 과학과 다른 학문이 만나 새로운 길을 만드는 일들이 최근 많이 이루어지고 있습니다. 그 예들을 찾아보세요.



*더 찾아보기*
1. 진은 빛을 활용합니다. 빛에 관한 책들을 읽어 보세요.
빛-선생님도 놀란 초등 과학 뒤집기, 정민경 글
2. 공위성에 대한 더 구체적인 이야기를 읽어 보세요.
퀴즈! 과학상식 : 로켓 인공위성, 하종준 글
3. 한국카메라박물관 http://www.kcpm.or.kr/ : 카메라에 대한 이야기와 역사를 만나보세요.




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