국내 연구진이 얼음 속에 존재하는 산화철 분진입자가 햇빛에 의해 미세조류에 필요한 철분으로 쉽게 변한다는 사실을 밝혀냈다.
포스텍 최원용 교수팀은 대기권 고층의 얼음 알갱이나 극지방 얼음에 갇힌 산화철 입자가 태양광과 반응할 경우 '결빙 농축 효과(freeze concentration effect)'로 미세조류가 필요로 하는 철분(Fe(Ⅱ))으로 빠르게 변환되는 메커니즘을 규명했다고 31일 밝혔다.
산화철은 대기 중 미네랄 분진의 주성분으로 해양 미생물에 철을 공급하는 주원천이다. 이 산화철이 바닷속 미세조류가 섭취할 수 있는 철의 형태로 변환되기 위해서는 광화학적·생물학적 전환반응이 필요하다.
최 교수팀은 얼음이 얼 때 물에 녹아 있던 여러 가지 유기ㆍ무기 물질이 얼음 결정 간의 경계면으로 밀려나면서 농도가 크게 증가하는 '결빙 농축 효과'로 이러한 전환 과정을 규명했다. 즉 용액이 얼 때 얼음결정 주위에 산화철 입자가 액체와 유사한 특성을 보이는 경계영역에 응집되는데 이때 햇빛이 비추면 산화철 입자들 간 전자 전달이 용이해져 '3가 철이온(Fe(Ⅲ))'이 미세조류가 먹을 수 있는 '2가 철이온(Fe(Ⅱ))'으로 환원, 경계영역에 농축돼 있다 얼음이 녹을 때 용액으로 녹아 나오는 것.
최 교수는 "이번 연구성과는 산화철 입자가 미세조류에 필요한 철로 전환되는 과정에서 학계에 전혀 알려지지 않은 얼음의 새로운 역할을 규명한 점에서 의의가 있다"면서 "최근 학계가 주목하고 있는 기후변화에 따른 조류 광합성 생산력 변화 연구에 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구 결과는 환경 분야 최고 권위의 과학전문지인 '환경과학과 기술(Environmental Science & Technology)'지 온라인판에 지난 5월 초 발표된 데 이어 세계 최고의 과학 전문지인 '사이언스(Science)'지 최신호(5월 28일자)에 편집장 선정 논문으로 소개되는 등 최근 환경분야 연구 결과 중 가장 혁신적인 성과 중 하나로 평가 받고 있다.
