국내 연구진이 레이저 원격탐사장비 '라이다(LIDAR)'를 이용해 아프리카에서 한반도 성층권에 유입된 화산재를 관측하는 데 성공했다.
광주과학기술원(GIST)는 노영민 국제환경연구소 연구교수(사진)팀이 라이다를 이용한 대기 관측을 통해 지난 2011년 6월 12일 아프리카 북동부 국가인 에리트레아의 나브로 화산 분화로 발생한 화산재가 대기를 따라 이용해 당시 한반도 상공 성층권에 6개월 동안 분포했다는 사실을 확인했다고 9일 밝혔다.
'레이저 레이더'라고도 불리는 라이다는 가시광선이나 적외선 레이저 광선을 광원으로 사용해 바람과 먼지, 연기, 에어로졸, 구름 입자 등의 존재와 이동을 측정하는 원격탐사 장비다. 이번 연구는 국내에서 라이다를 이용해 성층권 에어로졸을 최초로 관측·분석한 성과다.
주로 성층권에 분포하는 화산재는 성층권 내 화학반응의 주요 매개체 역할을 하면서 지구 대기 온도를 낮추는 역할을 한다. 일례로 1991년 발생한 필리핀 피나투보 화산 폭발은 엄청난 양의 화산재를 성층권에 유입시켜 지구 전체 평균 온도를 0.5~0.8℃ 낮췄다. 이 같은 지구의 대기환경 변화를 연구하기 위해선 화산재 등 성층권 에어로졸에 대한 분포 연구가 필수적이다.
연구팀은 지난 2011년 2월부터 본격적인 라이다 관측을 시작했으며, 같은 해 6월 19일 국내 성층권 상공에서 나브로 화산의 분화로 발생한 화산재를 최초로 관측했다. 이후 6개월에 걸친 추적 관측 결과, 관측 초기 성층권 15∼17㎞ 상공에 2㎞의 두께로 분포하던 화산재는 2개월 후 11~19㎞ 상공에 9㎞ 두께로 확산했으며, 전체 화산재 농도는 시간이 지남에 따라 감소한 것으로 나타났다. 화산재 농도가 절반으로 줄어드는 감쇄 시간(반감기)은 117일로 관측됐으며, 화산재 입자 형태를 분석한 결과 일부 화산재가 저온에서 빙정을 이룬 뒤 밀도 증가로 인해 화산재 층의 아래쪽에 주로 분포하는 모습도 확인했다.
노영민 연구교수는 "이번 연구는 라이다 시스템을 이용해 대류권의 초미세먼지와 황사, 꽃가루뿐 아니라 지구 기상현상과 환경 변화에 영향을 주는 성층권 내 화산재까지 동시에 관측할 수 있음을 보여준 것"이라며 "백두산 화산 폭발 등 미래에 발생할 수 있는 한반도와 그 주변 화산 폭발 재난에도 라이다 시스템의 활용이 가능하다"고 말했다.
신동호 국립환경과학원 박사가 주도하고 노영민 교수와 영국 허트포드셔대학 데트레프 뮐러 교수가 수행한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '대기환경(Atmospheric Environment)'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
나브로 화산 폭발로 유발된 화산재의 위성사진(왼쪽 위)과 시간에 따른 화산재의 확산 및 이동 경로(자료 : GIST)
