무턱댄 올리브 오일, 그 신화 검증에 나선 영국 화학도

더러운 옛날 접시, 수십 년간 그 의문이 마침내 드러나다

by 데이비드 너트David Nutt, 코넬 대학교

박사후 연구원 레베카 거데스Rebecca Gerdes (24년 박사, 왼쪽)와 화학 및 생체분자 공학 부교수 질리언 골드파브Jillian Goldfarb는 지중해 석회질 토양에서 식물성 기름의 유기 잔류물이 제대로 보존되지 않는다는 사실을 밝혀낸 학제간 연구팀을 이끌었다. 사진 제공: Charissa King-O’Brien/코넬 공학

올리브 오일은 식품계 만능 칼과 같다. 샐러드 드레싱, 채소 볶음, 심지어 삐걱거리는 경첩에 기름칠까지 할 수 있다.

고고학자들에게는 발굴된 도기에서 흔히 발견되는 올리브 오일이 고대 세계의 경제, 정치, 사회 구조를 들여다볼 수 있는 창을 제공한다.

하지만 특정 환경에서는 이러한 올리브 오일의 존재가 과장되었을 수도 있다.

고전학자부터 식품 과학자, 공학자까지 다양한 분야 코넬대 연구진으로 구성된 학제간 연구팀이 지중해 석회질 토양에서 식물성 기름의 유기 잔류물이 제대로 보존되지 않았다는 사실을 밝혀냈다.

이는 수십 년 동안 고고학자들이 도기에서 올리브 오일을 잘못 식별하여 다른 식물성 기름을 인식하지 못했거나 동물성 지방으로 오인했을 가능성이 있음을 의미한다.

골드파브와 그녀의 연구진은 독특한 토양 화학 작용이 도기에서 발견되는 음식물 잔여물의 특정 분해를 어떻게 촉진하는지 확인하기 위한 실험실 실험 개발을 지원했다.
 

샤리사 킹-오브라이언/코넬 엔지니어링 골드파브와 그녀의 연구진은 도자기에서 발견되는 음식물 잔여물의 특정 분해를 토양의 독특한 화학 작용이 어떻게 촉진하는지 확인하기 위한 실험실 실험을 개발하는 데 참여했다.

 
이 연구 결과는 고고학 과학 저널(Journal of Archaeological Science)에 게재되었다.

이 프로젝트는 2019년, 연구 주저자인 레베카 거데스Rebecca Gerdes (24년 박사, 왼쪽)가 예술과학대학 고전학과 박사과정에 재학 중이던 시절에 시작되었다.

학부 시절 화학을 전공한 그녀는 이 분야가 고고학에 어떻게 적용될 수 있는지 탐구하고 싶어 했다.

현재 코넬대 고고학 및 재료연구소(Cornell Institute of Archaeology and Material Studies)에서 허쉬 박사후연구원으로 재직 중인 거데스는 "나는 내 연구를 '옛날 더러운 접시를 씻고, 헹굼액을 모아두고, 그 안의 분자를 이용하여 사람들이 도기를 어떻게 사용했는지 알아내는 것'이라고 설명한다"고 말했다.

이 유기 잔류물 분석은 고고학의 확립된 하위 분야다.

하지만 올리브 오일 발견에 대한 많은 주장은 재검토되지 않았고, 지중해 지역에서 올리브 오일의 식별이 어려운 이유를 뒷받침하는 실험적 증거도 발견되지 않았다.

고전 고고학(A&S) 인문학과 석좌교수인 스터트 매닝Sturt Manning 박사 과정 지도교수 권유로 게르데스는 훨씬 더 깊이 파고들기로 결정했다.

"박사 학위 초기에 깨달은 사실 중 하나는 사람들이 지중해 동부 도기에서 발견된 유물에 대해 온갖 주장을 하고 있었고, 더 확실한 실험을 통해 그러한 주장을 뒷받침할 여지가 많다는 것이었다"고 그녀는 말했다.

"흥미로운 고고학적 질문에 답하고 싶었지만, 먼저 방법론을 개발해야 한다는 것을 깨달았습니다."

그래서 "타워 로드를 오르내리며up and down Tower Road" 캠퍼스 간 협업을 시작했다. 이 협업은 세 개 다른 단과대학과 여러 시설에 소속된 다양한 연구진으로 구성되었다.

거데스는 코넬 공과대학 화학 및 생체분자 공학 부교수인 질리언 골드파브를 핵심 파트너로 찾았다.

골드파브는 유기 폐기물을 바이오 연료로 분해하는 과정을 연구하는 자신의 연구실이 거데스가 찾고 있던 방법론을 제공할 수 있다고 확신했다.

하지만 먼저, 그들은 직접 손을 더럽혀야 했다.

배양 후 표면에 토양 껍질이 있는 세라믹 샘플. 사진 제공: 코넬 대학교

'3,000년을 기다릴 필요가 없었다'

당시 팬데믹이 절정에 달했기 때문에 Gerdes는 지중해 동부에 위치한 섬나라 키프로스의 지질학적 조건을 조사하기 위해 해외로 갈 수 없었다.

그녀는 차선책으로 지중해 일부를 가져왔다. 그녀는 코넬 농업생명과학대학 토양 건강 연구실에 의뢰했고, 연구실은 키프로스 토양 샘플을 받아 살균한 후 안전한 연구를 위해 연구팀에 제공했다.

연구실장인 Bob Schindelbeck은 Gerdes가 토양의 변동을 이해하는 데 중요한 역할을 했다.

Goldfarb의 연구팀과 함께 Gerdes는 독특한 토양 화학 작용이 도기에서 발견되는 음식 잔류물의 특정 분해를 어떻게 촉진하는지 시험하기 위한 실험을 개발했다.

이 팀은 테라코타 점토를 펴서 작은 세라믹 펠릿을 만들었다.

"저는 플레이도Play-Doh로 놀 생각을 계속 하고 있었어요." 게르데스는 말했습니다. 그리고 관형로에서 구웠다.

펠릿pellets 을 올리브 오일에 담가 두 종류 촉촉한 토양에 묻었다.
하나는 토양 건강 연구소Soil Health Lab 농경지에서 채취한 샘플이고, 다른 하나는 키프로스 연구소 틸로 레렌Thilo Rehren이 실제 고고학 유적과 연관성을 고려하여 키프로스에서 채취한 샘플이다. 

게르데스는 "중요한 것은 이 토양이 동지중해 지역에서 매우 흔하게 발견되어 주요 역사적 시기, 특히 해당 지역의 무역과 연결성에 영향을 미친다는 점이다"고 말했다.

"후기 청동기 시대(기원전 1650년경~1100년경)가 그러한 시기 중 하나입니다."

샘플은 최대 1년 동안 섭씨 50도 인큐베이터에 보관되었다.

발굴 후 올리브 오일 잔류물을 추출하고 연구진은 보존된 분자의 프로필을 연구했다.

"연구실에서 빠른 속도로 연구를 진행했기 때문에 박사 학위를 마치기까지 3,000년을 기다릴 필요가 없었다"고 게르데스는 말했다.

연구팀 분석 결과, 세라믹 펠릿ceramic pellets에 함유된 올리브 오일 잔류물의 양과 구성이 키프로스의 석회질 알칼리 토양에서 분해되어 수율이 낮고 디카르복실산 식물성 오일 바이오마커dicarboxylic acid plant oil biomarkers도 손실된 것으로 나타났다.

이는 약산성 뉴욕 토양mildly acidic New York soil에 매장된 샘플과 비교했을 때 더 낮은 수치다.

"고고학자들은 올리브 오일을 발견했다고 믿고 싶어 하는 경향이 분명히 있습니다. 올리브 오일은 좋은 이야기가 될 수 있기 때문이죠. 게다가 올리브 오일은 지중해에서 경제적으로 매우 중요한 식품이기 때문에 올리브 오일과 일치하는 분자를 발견했다면 올리브 오일을 찾았다는 기본적인 가정이 있습니다."

거데스는 말했다.

"문제는 올리브 오일의 구성 성분이 다른 여러 식물성 오일과 겹친다는 점입니다. 게다가 분해되기 시작하면 더욱 악화해서 동물성 지방처럼 보이기 시작합니다."
 

게르데스가 코넬 재료 연구 센터에서 세라믹 샘플 외부를 뚫고 있다.

'모든 것은 훌륭한 한 학생으로부터 시작하다'

거데스는 결과에 흥분했지만, 코넬 대학 전체에서 찾은 수많은 협력자와 자료에도 마찬가지로 만족감을 느꼈다.

그녀의 팀은 보이스 톰슨 연구소Boyce Thompson Institute 슈뢰더 연구 그룹Schroeder Research Group의 실험실 공간을 사용했다.

식품 과학 명예교수(CALS)이자 거데스 박사 과정 위원회 위원 조 레겐슈타인Joe Regenstein은 그녀가 유기 잔류물 추출을 준비하는 데 도움을 주었다.

골드파브 연구팀은 바이오연료 연구에서 얻은 기본적인 화학공학 분석 기법을 활용하여 잔류물을 정량화했다.

또한 코넬 재료연구센터Cornell Center for Materials Research 지원을 받아 분말 세라믹 시료를 안전하게 다룰 수 있었고, 코넬 안정동위원소 연구실에서 유리 제품을 세척했다.

골드파브에 따르면, 이 팀에는 학부생 공동 저자 한나 윈트(Hanna Wiandt, 24학번), 말락 아부하심(Malak Abuhashim, 23학번), 공학 석사(M.Eng, 24학번), 에이버리 윌리엄스(Avery Williams, 22학번)도 포함되는데, 이들은 관련 교수진과 마찬가지로 학문 분야를 넘나들며 소통하고 공통된 어휘와 기대치, 목표를 개발할 수 있었다고 한다.

이러한 수준의 협력은 코넬이 생물분자 고고학 분야에서 세계적인 학제 간 허브가 될 잠재력을 가지고 있음을 보여준다.

골드파브는 "이를 위한 분석 센터를 구축하고 싶다"고 말했다.

"엔지니어와 과학자들이 새로운 방법론을 구축하고 우리가 보유한 기본 기술과 응용 기술을 새로운 지식 영역에 적용하는 데 어떻게 활용할 수 있을지 고민하고 있습니다. 그리고 이 모든 것은 현재 박사후 연구원이 된 한 명의 훌륭한 학생으로부터 시작되는데, 이 학생이 대화를 이끌어가기 위한 첫걸음입니다."

More information: R.F. Gerdes et al, Overlooking environmental context causes misidentification of ancient Mediterranean plant oil in organic residues, Journal of Archaeological Science (2025). DOI: 10.1016/j.jas.2025.106426 

Journal information: Journal of Archaeological Science 
Provided by Cornell University 
 
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한국고고학은 올리브 기름이고 나발이고, 그 무수하게 발견되는 도토기 내부 잔류물 검사조차 제대로 해 보지도 않는다.


발굴하자마자 깨끗이 씻어버리고 그것도 모자라 솔질 박박해 댄다. 

잔류물을 걷어낸 자리에 형식분류라는 독소가 자랐다. 죽어나사나 모양 타령이다.