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핵심내용

- 인간 활동으로 배출된 질소 오염물질에 대양이 심각하게 노출된 증거 제공 -


□ 국내 연구진이 화석연료 사용, 산업 활동과 같은 인간 활동으로 만들어진 질소 오염물질이 대기를 통해 북태평양 전 해역에 유입되고 있음을 규명해냈다.
o 포항공대 환경공학부 이기택 교수 연구팀이 스위스 취리히 연방공대, 미국 하와이주립대, 미국 해양대기청, 한국해양과학기술원과 함께 미래창조과학부가 추진하는 글로벌연구실사업과 해양수산부 사업 등의 지원으로 수행한 이번 연구결과는 그 중요성을 인정받아 국제학술지 사이언스(Science)지 11월 28일자(현지시간)에 게재되었다.
(논문제목 : Increasing anthropogenic nitrogen in the North Pacific Ocean)

□ 연구팀은 북태평양에서 측정된 질산염* 농도 정밀조사 자료와 전대양 모델결과를 분석하여 동북아의 경제성장과 일치하는 1970년대 이후부터 질산염이 급격히 증가함을 밝혀내고, 그 주원인이 대기를 통한 질소 오염물질의 유입임을 밝혀낸 것이다.
* 질산염 : 영양염의 하나로 식물 플랑크톤이 주요하게 이용하는 질소의 형태
o 이는 해양으로 유입된 질소 오염물질이 연안뿐만 아니라 대양까지 빠른 시간 내에 광범위하게 영향을 미치고 있음을 보여주는 직접적인 증거라는 설명이다.

□ 화석연료 및 비료사용으로 인한 질소오염물질의 지속적 유입은 해양생태계의 토대가 되는 영양염* 균형을 파괴, 해양 생태계의 일차생산자인 식물플랑크톤**종 조성에 영향을 주어 예상치 못한 생태계 교란을 일으킬 수 있다는 것이다.
* 영양염 : 식물플랑크톤이나 해조류의 골격물질을 구성하며 그 유기물질 합성에 제약요인이 되는 규산염, 인산염, 질산염, 아질산염 등의 총칭
* 식물플랑크톤 : 수중에서 부유생활을 하는 광합성 식물로 현미경으로 볼 수 있는 작은 크기의 해양생태계 먹이망 최하위에 속하는 일차 생산자
o 아시아 국가의 빠른 경제성장 등으로 질소 오염물질의 대기배출이 증가하고 있어 해양 질소유입도 더욱 증가하고, 이에 따른 해양 생태계의 질적 변화가 예측된다는 것이 연구진의 설명이다.

□ 이번 연구결과는 질소 오염물질 유입에 따른 해양 생태계의 변화를 주의 깊게 살펴 볼 필요가 있음을 시사하는 것으로 질소오염물질이 향후 심각한 교란 및 파괴를 야기한다면 질소 배출량을 설정하는 계기 마련 등의 환경정책 수립의 과학적 근거자료로 기여할 것으로 기대된다.
o 이기택 교수는 “본 연구는 동북아의 인구증가와 산업화로 인해 발생한 대기 오염물질이 예상을 뛰어넘는 속도로 광범위하게 북태평양에 영향을 주고 있음을 밝힌 것으로서 심각한 해양생태계 교란이 발생할 수도 있음을 시사하며, 향후 전지구적인 문제로 관심을 가질 필요가 있다”고 밝혔다.

상세내용

연 구 결 과 개 요

1. 연구배경

지난 100년 동안 인간 활동에 의해 만들어진 질소 오염물질은 대기를 통해 지속적으로 해양환경에 유입되었다. 대기를 통해서 유입된 양은 대략 질소 고정 활동(nitrogen fixation)에 의한 양과 비슷한 것으로 추정된다.

북태평양 해역은 대륙에 둘러싸여 있기 때문에 인간 활동에 광범위하게 노출되어 있고 특히, 동북아시아 지역(한국-중국-일본)의 급격한 인구 팽창과 경제 발전으로 인한 대기 질소 오염물질의 주된 근원지와 접하고 있다. 게다가 편서풍(westerly winds)의 영향이 북태평양 전 해역에 빠른 시간 내에 광범위하게 대기 질소 오염물질을 확산시킨다.

2011년(10월 28일) 이기택 교수 연구팀은(Science, 2011, Vol 335, 505-509; 이기택 교수 교신저자)은 한반도 주변 해역 및 동중국해에서 대기를 통한 질소 오염물질의 유입이 해양 질산염(nitrate)을 증가시킨다는 연구결과를 발표하였다. 이 연구를 바탕으로, 대기를 통한 질소 오염물질의 유입은 한반도 해역을 넘어서 북태평양에도 영향을 미쳤을 것으로 예상하였다.

1990년대 국제 공동 해양조사 프로그램 등을 통해서 획득한 정밀 해양 자료를 이용하여 (1) 북태평양에 대기를 통한 질소 오염물질의 유입이 있는지를 조사하였고, (2) 그에 따른 해양 질산염의 농도증가가 어느 정도 인지를 추정하는 연구를 하게 되었다.

해수 중에서 측정된 질산염(nitrate)과 인산염(phosphate) 자료를 관계식 (N* = [nitrate] - 16·[phosphate])을 이용하여 상대적으로 질산염이 과잉인지 (N*> 0), 부족한지 (N*<0), 아니면 균형(N*=0)을 이루고 있는지를 평가한 다음, 동해를 포함한 북태평양 전 해역에 대해 상대적 질산염 농도의 시간(1970-2000)에 따른 변동성 분석을 수행하였다. 특정 해수가 대기로부터 질소 오염물질을 받을 당시의 연도정보는 해수에 포함된 염화불화탄소-12(또는 프레온 가스, chlorofluorocarbon-12) 추적자(tracer)를 이용하여 추정하였다.

분석결과 과잉의 질산염이 1970년대 이후부터 증가하기 시작하였고, 이는 동북아시아의 빠른 경제 성장 시기와 일치하였다. 동해에서 질산염 증가율이 가장 높았고, 서태평양에서 동태평양으로 갈수록 질산염 증가율이 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 분포 형태를 보이는 주된 원인은 대기를 통한 질소 오염물질의 유입과 밀접한 관련성이 있는 것으로 판단되었다.

인위적인 질소의 유입이 지속된다면, 향후 한반도 해역을 포함한 북태평양 생태계의 영양염 균형 상태에 심각한 혼란을 야기할 수도 있을 것이다. 시·공간적인 영향을 고려하면, 앞으로 전 지구적인 관심이 필요할 것으로 생각된다.

3. 기대효과

이번 연구를 통해, 인간 활동에 의해서 만들어진 질소 오염물질이 대기를 통해 지속적으로 해양환경에 유입되고 있음을 밝혔다. 또한 향후 북태평양 생태계가 어떻게 반응하는 지를 연구할 필요가 있음을 시사하였다. 인위적인 대기 질소 오염물질이 지속적으로 해양환경에 유입되어 생태계에 심각한 교란 및 파괴를 야기한다면 각 나라별 이산화탄소 배출량을 제한하는 정책과 마찬가지로 질소 오염물질 배출량을 설정하는 계기가 될 수도 있을 것이다.

연 구 결 과 문 답