북극해빙 감소로 구름 ‘씨앗’ 배출 공식 바뀌어
극지연, 기후변화 새 변수 규명

해염 에어로졸 출처별 생성량 비교 결과. 극지연구소 제공

북극 해빙의 상태에 따라 구름의 양과 기후 시스템이 달라질 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

극지연구소(소장 신형철)는 북극 온난화로 해빙이 녹으면서 대기 중 미세먼지 생성 양상이 달라지는 과정을 규명했다고 밝혔다. 기후변화 예측의 정확도를 높일 새로운 변수를 찾아낸 성과이다.

극지연구소에 따르면, 해양 미세먼지인 해염 에어로졸(Sea Spray Aerosol)은 바다에서 파도가 치거나 거품이 터질 때 대기 중으로 튀어 올라가는 미세한 입자로, 구름을 만드는 '씨앗' 역할을 한다. 구름은 햇빛을 반사하거나 지표의 열을 가두기 때문에, 에어로졸 발생량은 북극 기온을 결정짓는 핵심 변수이다.

극지연구소 박지연 박사 연구팀은 스페인 국립과학위원회와 국제 공동연구를 통해, 2017년 쇄빙연구선 아라온호가 북극해에서 채취한 해빙과 멜트폰드, 그리고 얼음이 없는 바닷물로 해염 에어로졸 생성 모사 실험을 수행했다. 멜트폰드는 해빙이 녹아 형성된 민물 웅덩이이다.

해염 에어로졸 생성 모사 실험 장비. 극지연구소 제공

분석 결과, 에어로졸 생성 효율은 시료의 출처에 따라 명확히 갈렸다. 해빙에서 생성된 에어로졸 농도는 바닷물보다 약 3.7배 높게 나타났으며, 멜트폰드는 바닷물과 비교해도 에어로졸 생성이 현저히 억제되는 것으로 확인됐다. 이는 해빙 속 미세조류가 배출하는 유기물이 에어로졸 발생을 촉진한 반면, 멜트폰드는 해빙이 녹으며 염분이 줄어든 탓에 입자를 만드는 힘이 약해졌기 때문이다.

이번 연구가 중요한 이유는 북극 대기에서 해염 에어로졸이 차지하는 비중 때문이다. 아라온호의 실측 자료에 따르면, 북극 대기 중 100~300nm(나노미터, nm는 10억 분의 1m) 크기의 입자 최대 42%가 바다에서 유래한 것으로 확인됐다. 즉, 북극 바다가 해빙으로 덮였는지, 아니면 녹아서 생긴 물웅덩이 투성인지에 따라 구름의 양과 기후 시스템이 바뀔 수 있음을 의미한다.

기존 기후 모델이 북극 미세먼지의 특성을 일반화해 계산했다면, 이번 연구는 해빙의 상태에 따라 구름 생성이 촉진되거나 억제되는 상반된 메커니즘을 규명해 기후예측 모델의 불확실성을 해소할 근거를 마련했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(한국연구재단)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제 저명학술지 ‘환경과학기술(Environmental Science & Technology)’ 2월호에 표지 논문으로 게재됐다.

신형철 극지연구소장은 "이번 연구로 확인한 ‘북극 맞춤형 해염 에어로졸 지수’는 기후예측 연구에서 북극의 온난화 속도를 정밀하게 분석·예측하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대한다"고 전했다.

송현수 기자 songh@busan.com