Standing at the ends of the world
Research Highlights
- 기후변화가 바꿔놓은 탄소순환 펌프, 북극에서 확인
- □ 극지연구소(소장 신형철)는 기후변화에 따른 북극 해빙의 조기 붕괴가 생물펌프 작동에 영향을 미친다는 연구 결과를 발표했다. 생물펌프는 바다의 유기물이 심해로 가라앉으면서 탄소를 장기간 격리하는 과정을 말한다. □ 연구에 따르면 기후변화로 북극 해빙 붕괴가 빨라지면서 해빙에 서식하던 미세조류가 떨어져 나가 심해로 가라앉는 침강 시점이 앞당겨졌고, 미세조류의 먹이인 영양염의 공급도 변하면서 생산량과 침강 지속성에도 변화가 나타났다. 영양염이 충분할 때는 생산과 침강이 길게 이어졌지만, 부족할 경우 침강량이 줄어드는 경향을 보였다. □ 해빙미세조류(Sea Ice algae)는 해빙 내부와 바닥에 서식하는 광합성 미세조류로, 해빙이 녹을 때 바다로 떨어져 동물플랑크톤ㆍ어류ㆍ저서생물 등의 먹이가 되고, 생물펌프로 탄소 격리에 기여한다. 해빙미세조류는 북극해 전체 일차생산자의 최대 60%를 차지할 만큼 규모도 크다. □ 극지연구소 양은진ㆍ캐서린(Catherine Lalande) 박사 연구팀은 쇄빙연구선 아라온호가 2017년부터 6년간 북극 동시베리아와 추크치해에서 확보한 장기 데이터를 분석해 기후변화가 생물펌프에 미친 영향을 규명했다. “해빙 붕괴와 영양염 공급”극지연, 해빙미세조류 침강 이중 조절 장치 확인 □ 양은진 박사는 “기후변화에 따른 북극해 해빙 감소는 단순히 얼음이 사라지는 차원을 넘어, 북극해 먹이망과 탄소순환 전반에 구조적인 변화를 유발할 수 있다”고 강조했다. 또 “해빙 붕괴로 인한 조기 침강과 영양염 공급 감소에 따른 침강량 변화가 결국 심해로 격리되는 탄소의 양을 줄여 지구온난화의 가속 요인으로 작용할 수 있다”고 설명했다. □ 이번 연구는 한국형 해양계류시스템에 부착된 퇴적물 포집기로 해빙미세조류의 침강 현상을 장기 관측하면서 가능했다. 한국형 해양계류시스템은 북극해 상황과 장기 관측 목적에 맞게 연구팀이 자체 설계한 시스템으로, 앞서 북극해의 수온과 염분이 증가하는 ‘대서양화’ 현상이 태평양 쪽 서북극해까지 확산하는 현상을 규명하는 연구에서도 활용된 바 있다. □ 이번 연구는 해양수산부 R&D “북극해 온난화-해양생태계 변화 감시 및 미래 전망 연구”의 일환으로 수행됐으며, 국제 학술지인 Limnology and Oceanography에 게재*됐다. *https://doi.org/10.1002/lno.70032 □ 신형철 극지연구소장은 ”북극해는 최근 항로와 자원 매장지로 주목받고 있지만, 동시에 지구 기후 안정성을 좌우하는 핵심 현장이기도 하다. 북극 생태계의 변화를 장기간 정밀하게 관측하는 일은 기후변화 대응과 우리의 미래를 지키는 출발점이 될 것이다“라고 말했다.
- 북극 오존 파괴범은 어디서 왔을까?
- □ 극지연구소(소장 신형철)는 북극 대기 경계층의 오존을 파괴하는 브롬 가스의 새로운 자연 발생 기작을 규명했다고 밝혔다. □ 북극에서는 매년 봄, 대기 중 활성 브롬의 농도가 급증하는 '브롬 폭발(Bromine Explosion)' 현상이 관측된다. 브롬 가스는 지표면에서 1~2km 상공에 있는 북극 대기 경계층(Boundary layer)의 오존을 급격하게 파괴하고 대기 중 수은을 지표면과 바다로 내려보내는데, 이는 극지 생태계의 잠재적 위험 요소로 꼽힌다. □ 브롬은 지구 바다 어디에나 미량 존재하지만, 브롬 폭발은 북극에서만 일어나는 독특한 현상이다. 기존에는 태양광을 받아야만 기체로 바뀌는 것으로 알려졌으나, 이번 연구에서 빛이 없는 환경에서도 얼음이 어는 과정에서 브롬이 가스로 전환될 수 있음이 새롭게 밝혀졌다. □ 극지연구소 김기태ㆍ안용윤 박사 연구팀은 고려대학교, 이탈리아 국립연구위원회 극지과학연구소(CNR-ISP) 와 국제 공동연구를 통해 ‘동결농축효과(Freeze concentration effect)’를 기반으로 한 브롬 가스 전환 과정을 규명했다. 북극 오존 파괴범은 어디서 왔을까 극지연, 북극 오존 공격하는 브롬 가스 신규 발생 기작 확인…“얼음에서 농축” □ 물이 얼 때, 얼음 결정 표면이나 결정들 사이 경계에는 완전히 얼지 않고 액체와 유사한 성격을 가진 준액체층(Liquid-Like Layer)이 형성된다. 여기에 물에 있던 특정 성분들이 모여 원래보다 수천~수만 배 높은 농도로 농축되는데, 이를 동결농축효과라고 한다. □ 김기태 책임연구원은 “이 농축 과정에서 브롬이 특수한 화학반응을 거쳐 브롬 가스로 전환되는 기작을 확인했다”고 설명했다. □ 이번 성과는 지구 대기 화학과 극지 환경 연구의 패러다임을 바꿀 수 있는 중요한 발견으로 주목받으며, 물 연구 분야의 세계적 학술지인 Water Research(Elsevier) 2025년 10월호에 게재됐다. * d.o.i.: 10.1016/j.watres.2025.124127 □ 신형철 극지연구소 소장은 “얼음에서 일어나는 독특한 화학반응이 극지에서 특정 성분을 이동·축적 시키는 핵심 기작임이 다시 한번 입증됐다. 거대한 극지의 변화를 이해하기 위해 눈으로 보이지 않은 작은 세계를 살피는 우리의 연구는 앞으로도 계속될 것이다”라고 말했다.
- ‘시베리아 흙탕물’기후변화 타고 수백 km 확산
- □ 극지연구소(소장 신형철)는 기후변화의 영향으로 북극 동시베리아해에서 육상 기원 물질의 유입이 대폭 늘어난 현상을 포착했다. □ 이번 현상은 시베리아에서 북극해로 흘러드는 강물과 유기물, 토사 등 육상 기원 물질이 이전보다 훨씬 동쪽 해역까지 이동하면서 나타난 것으로, 기후변화에 따른 북극해 해류의 흐름 변화가 주요 원인으로 분석됐다. □ 극지연구소 전미해ㆍ정진영ㆍ양은진 박사 연구팀이 쇄빙연구선 아라온호로 북극에서 관측한 자료를 비교 분석한 결과, 시베리아 강물과 육상 기원 물질은 2022년에 2019년보다 동쪽으로 500~600km 더 멀리 퍼져 동시베리아해까지 도달한 것으로 나타났다. 이로 인해 동시베리아해에서 관측된 강물과 육상 기원 물질의 양은 각각 37%와 29% 증가했다. □ 연구팀은 변화의 원인으로 ‘보퍼트 자이어’의 약화를 지목했다. 보퍼트 자이어는 보퍼트해에서 시계방향으로 순환하는 해류로, 평상시에는 시베리아 강물이 동쪽으로 퍼지는 것을 억제하는 역할을 한다. 그러나 2022년 북극 동시베리아해에서 강한 저기압이 발달하면서 보퍼트 자이어의 세기가 약해졌고, 그 결과 북극해 표층 해류가 동쪽으로 이동하면서 강물과 육상 기원 물질도 함께 동시베리아해까지 확산된 것으로 분석됐다. □ 연구팀은 이 현상이 일회성에 그치지 않고, 기후변화로 해빙 감소와 함께 대기 순환 패턴이 더욱 빠르게 변하면서 북극해 내 물질 이동 경로가 구조적으로 바뀔 가능성이 있다고 설명했다. □ 전미해 연수연구원은 “하천수와 육상 기원 물질의 유입은 해양생태계 변화로 이어질 수 있어서 중요한 의미를 갖는다”며 지속적인 관측과 변화 추적의 필요성을 강조했다. □ 동시베리아해는 태평양에서 북서항로로 진입할 때 처음 마주하는 전략적 해역으로, 유입되는 유기물이 늘어나면 해양생태계 변화뿐 아니라 운항에도 영향을 미칠 수 있다. 유기물은 태양 빛을 흡수해 표층 수온을 높일 수 있는데, 이는 해빙 형성 시기를 변화시켜 북극항로 개방 시점이나 항해 조건을 좌우할 수 있다. □ 이번 연구는 해양수산부 R&D “북극해 온난화-해양생태계 변화 감시 및 미래전망 연구”의 일환으로 수행됐으며, 국제 학술지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 지난달(7월) 게재됐다. * doi: https://doi.org/10.1038/s41598-025-07732-w □ 신형철 극지연구소장은 “기후위기 시대에 대응하고 새로운 기회를 모색하려면, 극지에서 일어나는 변화를 정확히 파악해야 한다. 우리는 앞으로도 지속적인 관측과 분석을 통해 과학적 기반 위에서 북극의 미래를 예측하고 준비하겠다.”라고 말했다.
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