KBSI, 북극 대기 연구로 기후변화·미세먼지 해결방안 모색

KBSI·극지연 공동연구 성과, 북극 대기 초미세먼지 속 유기물질 발생원 규명

북극 대기흐름 분석과 해양 클로로필 농도 분석결과와 초고분해능 질량분석기 데이터에 따른 해양 및 비해양 기원 초미세먼지 특성결과. KBSI 제공

KBSI 장경순 박사팀

북극 초미세먼지를 구성하는 유기물질의 화학 조성에 인근 바다와 육지에서 만들어지는 유기물질이 영향을 준다는 사실이 처음으로 밝혀져 향후 북극 기후변화 연구와 국내 미세먼지 문제 해결에 도움이 될 전망이다.

한국기초과학지원연구원(이하 KBSI) 연구장비운영부 장경순 박사팀과 극지연구소(이하 KOPRI) 극지기후과학연구부 박기태 박사팀은 공동연구를 통해 북극 대기 중 초미세먼지의 화학적 특성 변화에 해양 플랑크톤이 만드는 해양기원 유기물질과 북극 동토 육상식물이 만들어 북극해로 배출한 육상기원 유기물질이 영향을 미치고 있음을 처음으로 밝혔다.

지구 온난화에 가장 민감한 북극의 환경 변화는 자연에서 만들어지는 초미세먼지에 영향을 주고 이는 태양광의 산란이나 구름 생성을 일으켜 전 지구적 기후변화로 이어진다. 극지의 초미세먼지 발생원이나 화학적 특성 분석, 기후변화에 따른 미세먼지 발생 변화에 대한 연구는 지속적으로 그 필요성이 강조되고 있지만 연구 자체는 부족한 실정이다.

KBSI는 세계 최고 수준의 첨단 분석장비를 이용해서 북극 다산기지 인근에서 확보한 초미세먼지의 화학적 특성을 분자 수준에서 분석하고 KOPRI는 북극 대기의 흐름과 주변 생물기원 유기물질 농도를 연구했다. 그 후 각각의 연구결과를 함께 비교 분석함으로써 정량적 상관관계가 있음을 밝혀냈다. 초미세먼지를 구성하는 다양한 화학성분 중 유기물질은 초미세먼지의 발생과 인체에 대한 독성에도 매우 밀접한 관련이 있어 구성성분을 정확하게 아는 것이 중요하다. 하지만 기존 미세먼지 연구에 활용되던 분석장비·방법은 초미세먼지를 구성하는 유기물질의 20%가량 미만을 파악하는 데 그쳤다.

이번 연구는 'KBSI의 초고분해능 질량분석기(15T FT-ICR MS)'와 'KOPRI의 북극 다산과학기지' 연구시설을 전략적으로 융합해 극지 환경 연구에 적용한 사례로 꼽을 수 있다. 15T FT-ICR MS를 활용해 새롭게 정립한 분석기술로 어떤 유기오염물질이 초미세먼지의 발생과 화학적 특성 변화에 영향을 주는지를 보다 정밀하게 분석해낼 수 있었다. 이는 초미세먼지 내 환경오염물질에 대해 더 정확한 정보를 제공할 수 있어 향후 국내 미세먼지 문제 해결을 위한 연구에도 기여할 수 있을 것으로 보인다.

KBSI 장경순 박사는 "이번 연구로 지구 온난화 등 기후변화에 큰 영향을 끼치는 극지 환경의 대기 중 초미세먼지 생성에 대한 해답이 일부 밝혀져 향후 극지 환경변화 연구에 큰 기여를 하게 될 것"이며 이와 더불어 "새로운 분석기술이 심각한 국내 환경문제인 초미세먼지 문제 해결에도 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다. 임효인 기자