인디아나 존스를 연상시키는 고고학자들이 칫솔 하나 들고 몇 달씩 골격을 파내는 모습을 떠올리기 쉽습니다. 물론 과거의 고고학은 다소 수공예적인 분야였습니다. 그러나 시대가 변했습니다. 고고학은 이제 첨단 기술과 빠르게 융합되고 있으며, 여러 학문 분야에서 탄생한 혁신적인 연구 방법들이 고고학 기술의 스펙트럼을 넓혀가고 있습니다.
네덜란드 림부르크 주 상공에는 특별한 임무를 띤 작은 비행기가 떠 있습니다. 바로 헨네퍼후이스(Genneperhuis) 요새 주변의 방어선을 추적하는 것입니다. 특수 카메라가 지형을 촬영합니다. "별것 없네요, 구글도 하는데"라고 생각할지 모르지만, 이 카메라들은 나무와 식물이 내뿜는 근적외선처럼 육안으로는 볼 수 없는 것을 포착합니다. 비행기가 무사히 착륙하면 사진은 컴퓨터로 분석됩니다. 알록달록한 풍경 사진 속에서 방어선의 구불구불한 패턴이 드러납니다. 삽 한 번 사용하지 않고 발견된 고고학적 흔적입니다.
사전 고고학 조사
고고학자들이 정확히 어디를 발굴해야 하는지 어떻게 아는지는 늘 사람들의 호기심을 자아냈습니다. 일반적으로 발굴에 앞서 기록 보관소와 역사 문서를 조사하는 광범위한 '책상 연구(desk research)'가 진행됩니다. 이후 연구진은 현장으로 나가 무작위 토양 시추를 실시합니다. 고고학자들은 일정한 간격으로 드릴을 땅에 넣어 예상되는 유구의 존재 여부를 확인하거나 반박합니다. 단점은 시추 조사가 상당히 노동 집약적이라는 점이며, 간격 사이의 고고학적 흔적이 간과될 수도 있습니다. '원격탐사(remote sensing, 문자 그대로 '멀리서 관찰하기')'를 활용하면 이러한 사전 조사를 훨씬 더 효율적으로 수행할 수 있습니다.
멀티스펙트럼 항공촬영
그렇다면 지하에 묻힌 고고학적 흔적을 항공사진을 통해 어떻게 가시화할 수 있을까요? 원리는 이렇습니다. 나무와 식물은 '근적외선'이라 불리는 눈에 보이지 않는 빛을 방출합니다. 토양이 지나치게 건조하거나 과습하면 그곳에서 자라는 식물이 방출하는 근적외선의 성질이 달라집니다. 식물의 뿌리가 지하의 고고학적 유구에 가로막혀 충분히 자랄 공간을 얻지 못하는 경우에도 마찬가지입니다. 이렇게 식생에서 나타나는 패턴을 관찰하면 연구 초기 단계에서 고고학적 흔적을 발견할 수 있습니다.
"멀티스펙트럼 항공촬영은 고고학자들의 탐사 시추 조사를 대체하지 않습니다. 사전 조사를 더 효율적으로 만들기 위한 도구입니다." 원격탐사 기술 전문 기업 VB Ecoflight의 릭 가우할랄리(Rick Ghauharali)가 강조합니다. "특히 넓은 지역을 조사해야 할 때 멀티스펙트럼 항공촬영은 표적화된 시추 조사 계획을 세우는 데 도움이 되며, 그만큼 넓은 면적을 조사 대상에서 제외할 수도 있습니다."
다만 이 방법에도 한계가 있습니다. 해당 식물의 뿌리가 얕은데 고고학적 유구는 깊이 묻혀 있다면 어떻게 될까요? "그러면 멀티스펙트럼 사진에서 변색을 확인할 수 없습니다." 릭이 말합니다. "모든 상황에는 맞춤형 접근이 필요합니다. 찾고자 하는 유구의 성격을 알면 어떤 원격탐사 기술이 가장 적합한지도 알 수 있습니다."
LIDAR와 레이더
더 많은 기술적 혜택이 하늘에서 올 것으로 기대됩니다. 멀티스펙트럼 항공촬영에 사용되는 동일한 항공기에 LIDAR(라이다)를 장착할 수도 있습니다. '레이저 고도 측량(laser altimetry)'이라고도 불리는 이 기술은 레이저 빔을 활용합니다. 레이저가 지표면으로 펄스를 발사하면, 펄스를 보내고 받기까지의 시간을 매우 정밀하게 측정하여 항공기와 지표면 사이의 거리를 계산할 수 있습니다. 항공기의 고도까지 고려하면 지표면의 입체적 형태를 재현할 수 있으며, 그 정확도는 15센티미터에 달합니다.
고고학자들은 이 기술을 예컨대 옛 하천의 흐름 패턴이나 사라진 수로를 탐지하는 데 활용할 수 있습니다. 이는 순수하게 지형의 고도 차이에 관한 것으로, 현장에 서서는 좀처럼 눈에 띄지 않는 미세한 고저차를 포착해냅니다.
그러나 LIDAR에도 단점이 있습니다. 레이저 펄스는 나뭇잎을 부분적으로만 통과하며, 잎이 신호를 약화시킵니다. 이 현상을 '레이저 그림자(laser shadow)'라고 부릅니다. 이 때문에 수목 아래에 있는 것은 제대로 볼 수 없습니다. "레이더 기술이 이에 대한 해결책을 제시합니다." 릭이 말합니다. "레이더도 거의 같은 방식으로 작동하지만 전파를 사용합니다. 이 전파는 '나무를 투시'할 수 있습니다. 다만 이 기술은 아직 네덜란드에서 완전히 정착되지 않았습니다."
지구물리학
원격탐사가 반드시 높은 곳에서의 관측에 국한되는 것은 아닙니다. "물론 원격탐사를 어떻게 정의하느냐에 따라 다르겠지만요." 릭이 미소 짓습니다. "지구물리학에는 제 생각에도 원격탐사 범주에 속한다고 볼 수 있는 기술들이 있는데, 공중이 아니라 지상에서 수행됩니다. 예를 들어 '지상관통레이더(GPR)', '토양 비저항 측정', '방사능 측정'(후자 두 가지는 모두 토양의 구성을 측정) 등이 있습니다. 앞서 소개한 항공 기술들과 마찬가지로 관심 대상인 현상을 직접 측정하는 것이 아니라, 가까운 거리에서 먼저 측정을 수행하고 데이터를 분석한 후에야 그 현상을 해석할 수 있습니다."
토양 기록보관소
원격탐사는 토양 기록을 훼손하지 않고도 땅속을 들여다볼 수 있게 해줍니다. 발굴의 가장 큰 단점은 단 한 번만 가능하다는 것입니다. 삽을 땅에 꽂는 순간 우리는 오래된 고고학적 흔적의 층을 파괴합니다. 땅을 뒤집기 때문만이 아니라, 유물이 햇빛, 산소, 박테리아와 접촉하기 때문입니다. 그래서 정부의 정책은 고고학적 유산을 가능한 한 땅속에 그대로 두는 것, 즉 현지 보존(conservation in situ)입니다. 미래에 기술이 더 나은 발굴 방법을 제공할 때까지 이것이 최선의 보존 방식입니다.
고고학 사전 조사의 효율성을 높이는 것 외에도 원격탐사에는 또 다른 중요한 장점이 있습니다. 바로 토양 기록이 온전하게 보존된다는 점입니다. 발굴 없이도 이러한 기술들을 통해 잠재적인 고고학적 흔적에 대해 판단할 수 있습니다. 현재의 완벽한 보존 상태를 훼손하지 않으면서 땅속 세계를 들여다볼 수 있는 것입니다.
