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1989년 일산 신도시 개발지역에 대한 문화유적조사에서 토탄층이 넓게 발달해 있는 것을 알게 되었고 토탄층에 대한 조사를 하면서 선사시대 유적이 드러났다.

1991년 7월 한국선사문화연구소에서 주관하여 충북대학교와 단국대학교 조사단이 함께 발굴했다. 발굴조사와 아울러 자연환경을 밝히기 위한 자연과학조사단이 여러 분야에서 함께 참여했다. 지질·식생·미생물자료 분석과 토탄층에 대한 절대연대 측정으로 우리나라 후빙기의 자연환경을 복원하는 데 중요한 성과를 얻었다.

유적의 층위는 암반층 위에 모래자갈층과 회색뻘층이 있고 그 위에 갈색토탄층과 검은색 토탄층이 놓였다. 회색뻘층은 바닷가에서 이루어진 층임을 규조분석을 통해 밝혀냈는데, 이는 후빙기 따뜻했던 시기에 지금보다 바다 높이가 높았던 때가 있었음을 보여주는 지형의 증거가 된다. 모래자갈층에서는 암반 바로 위에서 구석기시대 뗀석기들이 나왔고 그 위에서 신석기시대 무늬토기와 석기들이 나왔다.

검은색 토탄층에서는 청동기시대 늦은 시기에서부터 철기시대 이른 시기에 걸치는 토기들과 간돌화살촉, 가락바퀴, 뼈연모, 짐승의 이빨 등이 나왔다. 갈색토탄층에서는 문화유물은 보이지 않으나 토탄층이 쌓이던 4,000~5,000년 전의 환경을 알 수 있는 나무화석·씨앗·곤충 등이 나와 식생환경을 알 수 있게 했는데, 특히 벼농사를 알려주는 볍씨가 나온 것이 주목된다.

유적 주변의 옛 토양에서도 구석기시대의 뗀석기들이 나와 일산유적은 구석기시대로부터 신석기시대를 거쳐 철기시대에 이르기까지 사람들이 살았던 흔적을 보여주고 있다.