남극 미세먼지, 어떻게 구름이 될까
남극 미세먼지, 어떻게 구름이 될까
  • 이웃집과학자
  • 승인 2023.11.26 23:20
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남극의 극초미세먼지가 어디에서 와서 어떻게 구름이 됐는지 규명한 연구결과가 소개됐습니다. 극지연구소는 세계 최초로 남극에서 구름 형성 과정을 실시간 관측하는 데 성공했다고 밝혔는데요.

 

극초미세먼지는 대기 중에 존재하는 직경 1μm 미만 크기의 먼지로, 서로 뭉쳐서 수분을 흡수하면 구름 응결핵으로 성장할 수 있습니다. 이 때문에 극초미세먼지가 구름 생성 과정에도 기여한다고 추정됐으나, 극지방에서는 이 가설이 입증된 실제 증거는 없었습니다.

 

극지연구소 윤영준, 박지연 박사와 아일랜드 골웨이 대학교 연구팀은 2018년 남극 세종과학기지에서 약 1년 동안 극초미세먼지와 구름 응결핵의 크기, 농도 등 두 변수를 동시에 실시간으로 관측하고, 극초미세먼지가 구름응결핵으로 성장하는 과정을 확인했습니다.

 

연구팀은 극초미세먼지가 생성되고 약 8시간 후에 구름응결핵의 농도가 최대 2.7배까지 증가한 것을 확인했는데요. 두 성분의 농도 변화를 시간에 따라 추적·비교한 결과, 극초미세먼지가 구름응결핵 증가의 직접적인 원인임을 밝혀냈습니다.

 

극초미세먼지의 기원도 확인됐는데, 주로 바다와 바다얼음에서 배출된 전구물질이었으며, 일사량이 높은 여름철에 집중적으로 나타났습니다. 전구물질은 디메틸황이나 요오드처럼 특정 조건에 반응해 극초미세먼지를 생성할 수 있는 가스 형태의 물질을 말합니다.

남극 세종과학기지 해양, 해빙, 육상식물, 펭귄 배설물에서 배출된 전구물질로 인해서 극초미세먼지가 생성ㆍ성장ㆍ구름응결핵이 되는 모식도. 1μm(마이크로미터) = 1000nm(나노미터). 출처 : 극지연구소
남극 세종과학기지 해양, 해빙, 육상식물, 펭귄 배설물에서 배출된 전구물질로 인해서 극초미세먼지가 생성ㆍ성장ㆍ구름응결핵이 되는 모식도. 1μm(마이크로미터) = 1000nm(나노미터). 출처 : 극지연구소

펭귄의 배설물도 극초미세먼지 생성에 기여한 것으로 드러났습니다. 바람이 세종기지 인근의 펭귄마을을 지나갈 때, 펭귄의 배설물 등에서 배출되는 전구물질이 극초미세먼지의 생성을 크게 증가시킨 것이었습니다.

2018년 남극 세종과학기지에서 관측 및 분석한 극조미세먼지 발생 원인 그래프 : 해양, 해빙, 육상에서 기원한 극초미세먼지 발생 빈도수 분석 결과. 출처 : 극지연구소
2018년 남극 세종과학기지에서 관측 및 분석한 극조미세먼지 발생 원인 그래프 : 해양, 해빙, 육상에서 기원한 극초미세먼지 발생 빈도수 분석 결과. 출처 : 극지연구소

박지연 극지연구소 선임연구원은 “남극의 구름은 햇빛을 반사해 온도를 낮출 수 있기 때문에, 전지구적인 기후변화에도 중요한 역할을 할 수 있다”며, “향후 극초미세먼지가 기후변화에 미치는 영향을 파악하는데도 본 연구결과가 큰 도움을 줄 것”이라고 전했습니다.

남극 세종과학기지 대기 관측실에 설치되어 있는 극초미세먼지와 구름응결핵 실시간 관측 장비들. 극지연구소
남극 세종과학기지 대기 관측실에 설치되어 있는 극초미세먼지와 구름응결핵 실시간 관측 장비들. 극지연구소

연구 결과는 국제 대기 화학과 물리학 (Atmospheric Chemistry and Physics) 11월호에 게재됐습니다.

 

 


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