나이테는 오래된 목재의 연대를 어떻게 맞출까?

나이테로 오래된 목재의 연대를 정할 때는 고리 수만 세는 것이 아니라, 여러 나무에 함께 나타난 넓고 좁은 고리의 긴 순서를 달력 연도가 붙은 기준 연대기와 맞춘다. 이 교차연대법은 빠진 고리와 가짜 고리를 찾아내고 표본의 각 고리가 어느 해에 자랐는지 배정한다. 바깥쪽 고리까지 온전히 남았다면 나무를 벤 해를 한 해 단위로 좁힐 수도 있다.

온대의 많은 나무는 계절에 따라 한 해의 목질을 구분해 만든다. 성장기 초에는 비교적 크고 벽이 얇은 세포가 만들어져 밝은 조재가 되고, 계절 후반에는 작고 벽이 두꺼운 세포가 어두운 만재를 이룬다. 다음 휴면기 뒤 새 조재가 시작되는 경계까지가 보통 한 해의 고리다. 한 고리 안의 밝고 어두운 띠를 두 해로 세면 처음부터 연대가 어긋난다.

고리 폭은 나무의 시계이면서 환경 반응이다. 같은 지역의 같은 수종은 가뭄이나 낮은 온도처럼 성장을 제한한 해에 함께 좁은 고리를 만들고, 조건이 나은 해에는 비교적 넓게 자랄 수 있다. 나무의 나이·토양·경쟁·병해도 폭에 영향을 주므로 두 표본이 똑같지는 않다. 연구자는 공통된 해의 신호가 이어지는 독특한 순서를 찾는다.

현장에서는 살아 있는 나무나 건축 부재에서 연필 굵기의 코어를 뽑거나 이미 드러난 단면을 촬영한다. 실험실에서 표면을 매끈하게 다듬고 현미경 아래 고리 경계를 표시한 뒤 폭을 정밀하게 잰다. 나이가 들수록 고리가 자연히 좁아지는 장기 추세를 통계적으로 보정하고, 여러 표본의 일치가 우연인지 상관 분석으로 검사한다. 컴퓨터는 후보를 찾지만 최종 판독은 실제 목재의 세포 구조와 이상을 함께 본다.

기준 연대기는 살아 있는 나무만으로 수천 년을 버틴 한 그루를 찾는 방식으로 만들지 않는다. 오늘의 연도가 알려진 나무에서 오래된 부분으로 거슬러 간 뒤, 그 앞 시기와 고리 패턴이 겹치는 죽은 나무를 이어 붙인다. 더 오래된 통나무와 건축 목재를 같은 방식으로 차례로 연결하면, 시작 연도를 모르는 ‘떠 있는’ 표본도 긴 기준 패턴의 한 위치에 고정할 수 있다.

이 대조가 단순한 고리 세기보다 중요한 이유는 나무가 언제나 교과서처럼 한 줄을 만들지 않기 때문이다. 극심한 스트레스가 있으면 줄기의 일부에서 그해 고리가 거의 생기지 않는 국소 결락이 나타날 수 있다. 한 성장기 중 잠시 멈췄다가 다시 자라면 해가 바뀐 것처럼 보이는 가짜 고리도 생긴다. 주변 나무의 순서와 여러 반지름을 대조하면 하나의 표본만 보고 놓친 빈 해나 중복을 찾아낼 수 있다.

목재의 마지막 측정 고리가 곧 건물 완공 연도라는 뜻은 아니다. 껍질 바로 안쪽의 가장 어린 목질과 수피가 남았다면 바깥 고리는 벌채 시점을 매우 가깝게 가리킨다. 하지만 목수가 부드러운 변재를 깎아 냈거나 표면이 썩었다면, 보이는 마지막 고리는 실제 벌채보다 이른 최소 연대일 뿐이다. 남은 변재 고리 수를 지역 자료와 비교해 벌채 범위를 추정하기도 하지만 정확한 한 해와는 구분해야 한다.

벌채 연도와 사용 연도도 다시 나눠야 한다. 많은 전근대 구조물은 비교적 생목에 가까운 재목을 썼지만, 판재는 말려 썼을 수 있고 오래된 들보를 새 건물에 옮기는 재사용도 있었다. 수리 때 들어간 한 부재는 건물 전체보다 늦다. 그래서 연구자는 장부 구멍과 도구 자국, 건물 층위, 여러 부재의 날짜가 한 시기에 모이는지까지 보며 공사 단계를 해석한다.

모든 나무와 장소가 정밀 연대에 알맞은 것은 아니다. 계절 경계가 분명하고 기후 변화에 민감한 수종, 비교할 기준 연대기가 있는 지역, 충분히 긴 고리 배열이 필요하다. 물과 온도가 늘 비슷해 고리 폭이 거의 일정한 나무나 고리가 불명확한 열대 수종은 맞출 특징이 부족할 수 있다. 실제 조사에서는 고리 수가 짧거나 다른 기준과 일치하지 않아 날짜를 얻지 못한 표본도 적지 않다.

달력 연도가 확정된 나이테는 다른 연대측정법의 눈금도 다듬는다. 각 고리에서 측정한 방사성탄소의 양을 그 고리가 실제로 자란 해와 비교하면, 대기 중 탄소-14 농도가 시대에 따라 일정하지 않았다는 변화를 보정곡선에 반영할 수 있다. 그래서 나이테는 목재 자체를 연대측정하는 도구이면서, 더 다양한 유기물의 방사성탄소 연대를 달력 연대로 환산하는 기준 자료가 된다.

미국 남서부의 아즈텍 유적과 메사베르데에서는 살아 있는 나무에서 고대 들보까지 패턴을 연결해 건축과 수리의 시기를 세밀하게 나눴다. 동시에 오래된 들보를 옮겨 쓴 사례가 있어, 나무가 죽은 해와 사람이 그 방을 만든 해를 자동으로 같게 볼 수 없다는 점도 드러났다. 나이테 연대측정의 힘은 고리 하나가 날짜표라는 데 있지 않다. 서로 다른 나무의 불완전한 기록을 겹쳐 한 해씩 검산하고, 그 달력을 건축 맥락과 다시 대조하는 데 있다.