매장 후 시간경과에 따른 사람 모발의 풍화과정에 대한 연구

Abstract

모발의 풍화란 지속적인 물리․ 화학적 환경요인에 의해 모간의 외부를 둘러싸고 있는 모소피가 손상되는 현상이다. 모발은 매장 후 토양 환경 등에 의해서 지속적인 풍화과정을 겪게 되며, 시간경과별 모발의 풍화과정은 시신의 매장 시기 등을 판별하는 중요한 법의학적 시료임에도 불구하고 매장 후 모발의 풍화과정에 대한 세부적 연구 및 분류는 연구재료의 제한성과 추정기간의 불확실성 때문에 미비한 실정이다. 본 연구는 동일지역 내에서 매장 후 시간경과에 따른 시신 모발의 형태적 보존 상태와 풍화 정도를 현대 정상인의 모발과 비교 분석하고, 비슷한 매장 기간을 가진 기타지역의 모발과 비교하여 매장 후 시간경과에 따른 풍화과정의 진행 양상 및 토양에 따른 풍화 정도의 변화 양상에 대해 조사하고 매장 후 시간경과에 따른 매장 모발의 법의학적 기초자료를 제공하고자 하였다. 본 연구에 사용된 모발은 정상대조군으로 정상인의 모발과 실험군인 매장 모발로 구분하고, 매장 모발을 채취한 장소에 따라 동일지역과 기타지역으로 구분하였으며, 매장 후 시간경과에 따라 30년까지는 5년 단위로, 30년 이후는 10년 단위로 분류하여 관찰하였다. 동일지역으로는 경기도 광명시 소하리 공동묘지에서 사망시 나이 및 시간경과가 명확히 밝혀진 봉분에서 이·개장시 유가족의 동의를 받아 현장에서 수집한 모발을, 기타지역으로는 국내 전역의 공동묘지 또는 매장지에서 수집한 모발을 비교․ 분석하였다. 모발의 표면에 부착되어 있는 물질의 성분을 최대한 보존하기 위해 특별한 처리없이 현장에서 바로 채취한 모발을 밀봉한 후 실험시 개봉하여 사용하였다. 외견상 완벽한 상태로 보존된 모발의 미세구조적 특징을 광학현미경과 투과 및 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 풍화가 진행되는 과정 중에 모발 표면에 침착된 물질들을 에너지분산분광분석기(energy dispersive X-ray system; EDX)를 사용하여 성분을 분석하였다. 또한 풍화작용에 의한 모발 장력의 변화를 측정하기 위하여 RHEO Meter (CR-500 DX)를 이용하여 인장력 실험을 병행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 각 매장 지역에서 나타나는 모발의 시간경과별 형태학적 변화양상은 유사하였다. 2. 매장 후 5년부터 모소피의 부분적인 탈락이 관찰되었다. 모수질 내 공동화현상이 매장 후 26년부터 시작되어, 50년 이후에는 썩은 통나무처럼 최외각 모피질만 남기고 대부분의 구조물은 거의 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 3. 매장 후 시간경과에 따라 모소피의 내소피 층부터 손상이 발생하여 최외각 모소피부터 점진적으로 탈락되면서 모소피층이 감소하여 41년 이후에는 모피질만을 관찰할 수 있었다. 모피질 내 거대원섬유 막의 응집현상은 매장 후 5년부터 국소적으로 관찰되기 시작하여 21년 이후에는 대부분의 막에서 광범위한 응집현상을 관찰할 수 있었다. 4. 매장 후 시간경과에 따라 모발 표면에서 나트륨(Na)이 꾸준히 증가하는 양상을 관찰할 수 있었다. 5. 매장 후 시간경과에 따라 인장강도(maximum stress; g)가 감소하였다. 70세 정상인 모발은 100 g의 인장강도를 나타내었고, 매장 후 15년에는 80~100 g, 16~30년에는 60~80 g, 50년 이상에서는 약 30 g로 감소하였다. 6. 매장 후 26년 이후부터 모피질 내 멜라닌 과립의 전자밀도가 감소되는 것을 관찰할 수 있었다.

이상의 결과에서 모발은 매장 후 시간경과에 따라 지속적으로 풍화과정을 겪게 되며, 지역에 따른 매장 후 모발 풍화의 형태적 변화양상은 유사하였다. 매장 후 풍화된 모발에서는 모소피의 연속적 탈락, 모피질내 거대원섬유의 응집 및 분리현상, 모수질의 공동화현상, 모발에 부착되는 금속이온의 종류 증가, 인장강도의 감소, 멜라닌 색소의 전자밀도 감소가 시간경과에 따라 심화되었으며 본 연구의 결과는 법의학 기초자료로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.; Weathering is caused by a variety of environmental and cosmetic factors, both physical and chemical stresses. Cuticular cell margins are gradually eroded and chipped away, especially from the distal shaft. Normal hair shafts undergo progressive and degenerative changes due to a variety of soil environmental insults during burial. Although observation of the weathering process of the hair is important forensic medicine specimens that provides the clues on the periods of burial, there have been few studies on the morphological changes of hair by weathering. The purpose of this study is to investigate the detailed morphological and biophysical changes of hair shafts according to weathering after burial. The author compared the weathering pattern of hairs depending on the region of burial. To examine the effect of weathering degree, the 45 hairs buried for 5~50 years were taken from deceased individuals in tombs in Soha-Ri, Kyonggi-Do and also in other regions in Korea. The morphological changes in weathering hair shafts of the human scalp were investigated by using the transmission and scanning electron microscopes. The energy dispersive X-ray spectrometry was used to measure the presence of surface mineral on the hair, and tensile strength was measured using RHEO Meter (CR-500 DX). The results were as follows: 1.There were little, if any, regional differences in morphology of weathering between Soha-Ri and other regions. 2.Scanning electronic microscopy (SEM) revealed that injury of cuticle was started at 5 years after burial and hardly seen after 21 years. At 26 years after burial, hair shafts showed a number of pores extending into the medulla. Finally, at 50 years after burial, the other hair structure was completely disappeared except outer cortex. 3.Transmission electronic microscopy (TEM) showed that the damage of endocuticle layer occurred about 16 years after burial. The cuticle layer was gradually diminished and completely disappeared by 41 years. Aggregation of macrofibrils started at 5 years, the outline of macrofibril membrane was obscured by 21 years after burial. 4.Energy dispersive X-ray spectrometry analysis (EDX) showed that only sodium (Na) increased steadily according to the burial periods. 5. Tensile strength of hair was decreased with burial period. Consequently, there were little morphological differences of weathering depending on the regions of burial. The weathering changes includes exclusion of cuticle, separation of hair cortex, hollow formation in the medulla and decrease of tensile strength with the burial period. It is suggested that these results provide basic data in the field of forensic medicine.