얼음 속에 존재하는 산화철 분진입자가 햇빛에 의해 미세조류에게 필요한 철분으로 쉽게 변한다는 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 포스텍 최원용 교수팀이 고층 대기나 극지방의 얼음에 갇힌 산화철 입자가 태양광과 반응하면 미세조류가 필요로 하는 철분(Fe(Ⅱ))으로 빠르게 변환되며 이 현상은 ‘결빙 농축 효과’에 의한 것임을 규명했다고 31일 밝혔다.

산화철은 대기 중 미네랄 분진의 주성분으로 해양 미생물에 철을 공급하는 주원천이지만 미세조류가 섭취할 수 있는 철의 형태로 변환되기 위해서는 광화학적·생물학적 전환반응이 필요하다고 연구진은 전했다.

용액이 얼 때 산화철 입자들이 얼음결정 주위에 액체와 유사한 특성을 보이는 경계영역에 응집되는데 이 때 햇빛이 비춰지면 산화철 입자들 간의 전자 전달이 쉬워져 ‘3가 철이온(Fe(Ⅲ))’이 미세조류가 먹을 수 있는 ‘2가 철이온(Fe(Ⅱ))’으로 환원된 뒤 경계영역에 농축돼 있다가 (결빙 농축 효과) 얼음이 녹을 때 용액으로 녹아나오게 된다는 것.

이번 연구결과는 산화철이 미세조류에게 필요한 철로 전환되는 과정에서 지금까지 전혀 알려지지 않은 얼음의 역할을 새롭게 규명했다는 점에서 의미가 크다고 연구재단은 전했다.

특히 이번 연구는 대기 중의 이산화탄소를 바다로 흡수함으로써 해양 미세조류의 생산력에 영향을 미칠 수 있는 새로운 철분 공급 메커니즘을 규명했다는 점에서도 의의가 있다.

포스텍 최원용 교수는 “이번 연구성과는 산화철 입자가 미세조류에게 필요한 철로 전환되는 과정에서 학계에 전혀 알려지지 않은 ‘얼음’의 새로운 역할을 규명한 것”이라며 “이번에 밝혀낸 메커니즘이 최근 학계에서 주목하고 있는 기후변화에 따른 조류 광합성 생산력 변화 연구에 도움이 될 것”이라고 말했다.

한편 연구 결과는 환경 분야 권위의 과학 전문지인 ‘환경과학과 기술(Environmental Science & Technology)’지 온라인 판(5월 6일자)에 발표됐고 과학 전문지인 ‘사이언스(Science)’지 최신호(5월 28일자)에 편집장 선정논문(Editors’ Choice)으로 소개됐다.

(출처=교육과학기술부)