극지연구소, 남극의 구름 형성을 촉진하는 요오드 생성 반응 규명

아주경제 박흥서 기자 =극지연구소(소장 김예동)는 남극 세종과학기지 기반 현장 연구 및 화학반응 모델링 결과를 토대로 극지방 대기 중 요오드 물질의 비생물학적(non-biogenic) 생성 메카니즘을 세계 최초로 규명했다고 발표했다.

이번 결과는 극지연구소 김기태 박사와 포스텍 최원용 교수의 주도로 스페인 물리화학연구소, 미국 뉴욕대, 일본 교토대와의 국제 공동 연구를 통하여 이뤄낸 성과로 그동안 풀리지 않았던 봄철 남극 해빙주위에서 요오드 물질이 높은 농도로 생성되는 원인을 밝혀냈다.

극지방 대기 중의 요오드는 오존 파괴 및 수은 제거와 밀접한 관계가 있으며 최근에는 구름 생성을 촉진하는 미세입자를 만들 수 있어 국제적 관심을 받아왔다. 일반적으로 해수에 존재하는 요오드는 주로 다시마과의 해조류에 의해서 생성된다고 알려져 있지만 봄철 남극에 대량으로 생성되는 요오드의 양을 설명하기에는 부족했기 때문에 연구자들은 비생물학적인(non-biogenic) 요인이 관여할 것으로 추측했다.

연구진은 요오드가 포함된 수용액이 얼 때 얼음 내 독특한 화학반응을 통하여 대기로 방출될 수 있는 요오드 분자를 대량으로 만들어 낸다는 것을 실험을 통해 증명하였다. 또한 이 반응은 햇빛이 있을 때 빠르게 증가했다.

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이러한 결과는 얼음 결정 주위에 존재하는 준액체층(liquid-like layer)에 요오드 이온, 수소이온 및 산소 분자가 농축되는 이른바, “동결 농축 효과 (Freeze concentration effect)”에 의한 것으로 밝혀졌다.

이번 연구는 실험실 결과를 바탕으로 화학반응 모델링 및 남극 세종과학기지에서 직접 검증절차를 거쳐 신뢰도를 한층 더 높였다.

실험결과를 지구생태계에 적용하면 극지방의 빙하나 해빙이 빠르게 녹을 때 많은 양의 요오드 물질이 방출된다.

대기 중의 요오드 물질은 구름 생성을 촉진하는 미세입자 형성에 기여함으로써 지구온난화를 완화시킬 수 있다는 설명이 가능해, 미래기후변화의 중요한 단서가 될 것으로 평가된다.

연구결과는 환경분야 저명 학술지인 Environmental Science & Technology에 2월호에 게재되었다.