극지연구소, 온실가스 흡수하는 극지방 미세조류 번성과정 규명

‘철든’얼음에서 찾아낸 지구온난화 해결의 실마리

극지연구소 (소장 윤호일)는 극지방의 얼음에서 일어나는 화학반응에 의해 지구온난화의 속도가 늦춰질 수 있다는 연구결과를 발표했다.

바다에 사는 미세조류는 대표적 온실가스인 이산화탄소를 흡수하여 지구온난화를 완화하는 역할을 하는데, 극지방의 얼음에서 미세조류의 성장을 돕는 철 이온이 방출되는 현상을 발견한 것이다.

남극과 일부 북극의 바다는 영양분이 충분하지만 이산화탄소를 사용해 에너지를 만드는 미세조류의 생산력은 떨어지는 것으로 알려져 있으며, 철 이온은 극지방 바다에서 미세조류의 생산 활동을 활성화시키고 더 많은 이산화탄소를 잡아두는 역할을 한다.

자연계에 존재하는 철 성분은 대부분 산소와 결합된 산화철 형태로 미세조류의 활동에 직접적인 도움을 주지 못하지만, 극지방의 얼음에서는 산화철을 철 이온으로 바꾸는 화학반응이 일어나고 있다.

극지연구소 김기태 박사 (제 1저자)와 포스텍 환경공학부 최원용 교수 (교신저자) 연구팀은 과학기술연합대학원대학교 (UST), 한림대학교, 스페인 물리화학연구소 등과 함께 얼음이 얼어붙으면서 얼음 결정 주위에 특정 성분이 모이는 동결농축효과에서 원인을 찾아냈다.

동결농축효과는 ‘화학반응은 저온에서 느리다’는 이론과 반대되는 개념으로, 연구팀은 산화철 성분이 모인 고농도 영역에서 화학반응이 빠르게 일어나면서 철 이온이 방출되는 현상을 확인했다.

얼음결정 주위의 화학반응은 철 이온과 함께 요오드 가스를 생산하는데, 요오드 가스는 오존을 파괴하고 구름생성을 촉진하는 미세입자를 형성하기 때문에 지구온난화와 기후변화 연구에서 중요하다.

철 이온과 요오드 가스의 방출 실험 결과는 겨울철 국내의 야외와 남극세종과학기지 등 실제 자연 현장에서도 검증절차를 거쳤으며, 빛이 없을 때에도 얼음의 화학반응이 확인됨에 따라 고위도 지방의 극야 기간에 동일한 반응이 나타날 것으로 추정된다.

이번 연구 결과는 환경 분야 세계적인 권위의 학술지 Environmental Science & Technology (ACS)에 발표됐으며, 연구의 독창성 등을 인정받아 2019년 7월호 대표 표지논문(Front cover)으로 선정됐다.
논문제목은 Simultaneous and synergic production of bioavailable iron and reactive iodine species in ice (Environ. Sci. Technol. 2019, July 2)이다

김기태 극지연구소 선임연구원은 “눈으로 볼 수 없는 작은 영역에서 시작된 온실가스 저감 효과가 더 넓은 지역, 지구 전체에도 영향을 줄 수 있는지 밝히기 위해 연구를 확대해 나가겠다”고 말했다.

Environmental Science & Technology 7월호 표지.[사진=극지연구소]