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2022년 6월 과학기술인상, 경북대 박선영 교수 선정-지구환경 변화 원인물질 관측…기후변화 대응의 과학적 근거 제시

하이거 2022. 6. 15. 16:30

2022 6월 과학기술인상, 경북대 박선영 교수 선정-지구환경 변화 원인물질 관측기후변화 대응의 과학적 근거 제시

작성일 2022-06-01 부서 과학기술안전기반팀

 

2022년 6월 과학기술인상, 경북대 박선영 교수 선정

-지구환경 변화 원인물질 관측…기후변화 대응의 과학적 근거 제시-

 

□ 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이사장 이광복, 이하 ‘연구재단’)은 이달의 과학기술인상 6월 수상자로 경북대학교 지구시스템과학부 박선영 교수를 선정했다고 밝혔다.

 

ㅇ ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 시상이다. 

 

ㅇ 과기정통부와 연구재단은 박선영 교수가 기후변화 대응을 위한 국제사회의 노력을 과학적으로 뒷받침한 공로를 높게 평가했다고 밝혔다.

 

□ 대표적인 오존층 파괴 물질인 프레온가스(CFC-11)는 몬트리올 의정서에 따라 2010년부터 생산 및 사용이 전면 금지됐다.

 

ㅇ 그러나, 프레온가스 배출이 다시 증가하고 있다는 사실이 2018년에 유엔환경계획(UNEP)과 오존 사무국(Ozone Secretariats)에 보고되었지만 정확한 배출지역과 배출량이 규명되지 않아 국제사회의 우려가 컸다.

 

□ 박선영 교수는 제주도 고산과 일본 하테루마 섬 관측소에서 실시간으로 관측된 고정밀·고밀도 프레온가스 농도 자료를 토대로 시뮬레이션을 통해 프레온가스 배출지역과 배출량을 추적하는 데 성공했다.

 

ㅇ 연구팀은 2013년 이후 중국 동부 지역에서 연 7,000톤 이상 프레온가스 배출량이 증가했으며, 이는 전세계 프레온가스 증가량의 40~60%에 달하는 수치임을 밝혔다.

 

ㅇ 이처럼 급격한 프레온가스 양의 증가는 2018년에 보고되지 않은 새로운 생산과 사용에 따른 결과임을 확인했고 2019년 5월 ‘네이처(Nature)’에 발표했다.

 

ㅇ 또한, 후속 연구를 통해 2019년 중국 동부 지역 프레온가스 배출량이 2013년 이전 수준으로 감소했음을 확인했다. 이 연구 결과를 2021년 2월 ‘네이처(Nature)’를 통해 발표했다.

 

□ 박선영 교수는 “일련의 연구결과는 지구의 온도를 상승시키고, 지구 환경을 위협하는 화학 성분들의 대기 중 농도를 장기적이고 지속적으로 관측하여 확보한 과학적 결과가 유해 물질들을 실질적으로 규제하고 감시하는데 무엇보다 중요하다는 것을 보여주었다는 점에서 의의가 있다.”고 밝혔다.

 

참고 1. '22년 6월 수상자 주요 연구성과 설명

2. '22년 6월 수상자 이력

3. '22년 6월 수상자 인터뷰 

 

 

참고1 '22년 6월 수상자(박선영 교수) 주요 연구성과 설명

<지구환경 및 기후변화 원인물질의 대기변화 모니터링과 배출 연구>

ㅇ오존층을 위협하는 온실기체, 프레온가스의 대기 중 농도 모니터링 

프레온가스(CFC-11)는 오존층 파괴의 주범으로 알려지며 2010년 이후 국제적으로 생산과 사용이 금지되었다. 2010년 이전 지어진 건물이나 냉장시설의 단열재 속에 남아있는 프레온 가스는 여전히 지속적으로 대기 중에 유출 될 수 있지만, 그 양은 점점 감소하게 될 것이다. 그런데 지난 2008년부터 제주도 고산에서 인위적 온실기체이자 오존층을 위협하는 다양한 할로겐화합물의 대기 중 농도를 관측한 결과, 동북아시아 프레온가스의 농도가 유럽이나 호주에 위치한 다른 관측소들과 달리 지속적으로 높았다. 또한 그 오염농도의 크기와 관측 빈도가 감소하는 대신 2013년 이후 오히려 급격히 증가하는 우려스러운 양상을 보였다.

ㅇ 대기의 농도 관측으로부터 배출지역 추적

실시간 연속 관측된 고정밀·고밀도 프레온가스 농도 자료를 기반으로 공기의 이동과 확산을 시뮬레이션하면서 프레온가스의 배출지역과 배출량을 역으로 추적하였다. 그 결과 2013년 이후 전 지구적으로 증가된 프레온가스 배출량의 상당부분이 산둥성과 허베이성을 중심으로 한 중국 동부지역에서 기원하였음을 확인했다. 또한 이들 지역에서 2013년 이후 증가한 배출량은 연간 7천 톤에 달했다. 이어진 연구에서는 학계와 국제사회의 규제 노력에 따라, 중국 동부지역에서 증가했던 배출량이 2019년 감소하여 2013년 이전 수준으로 회복된 것을 확인하였다. 하지만, 프레온가스 생산에 사용되는 원재료인 사염화탄소(CCl4)와 부산물인 디클로로디플루오로메탄(CFC-12)의 농도 관측 결과를 종합하면, 관측된 배출 증가량은 실제 생산된 전체 프레온가스 양의 일부일 가능성이 크다. 또한, 프레온가스로 채워진 새로운 단열재를 사용한 건물과 장비에서 앞으로 수십 년간 지속적인 추가 배출이 진행될 가능성이 있다. 

참고2 '22년 6월 수상자(박선영 교수) 이력

□ 인적사항

o 성명 : 박 선 영

o 생년 : 1970년

o 소속 : 경북대학교 지구시스템과학부

 

 

□ 주요 경력

o 2013. 3. ~ 현재 경북대 지구시스템과학부 조교수/부교수/교수

o 2021. 12. ~ 현재 과학기술정보통신부 제5차 과학기술기본계획 수립위원

o 2020. 8. ~ 현재 과학기술정보통신부 국가과학기술자문회의 기초연구진흥협의회 위원/기초기반전문위원회 심의위원

o 2019. 6. ~ 2021. 12. 유엔 비엔나신탁기금 과학자문위원 

o 2018. 11. ~ 2021. 10. 한국연구재단 기초연구본부 자연과학단 전문위원

o 2005. 7. ~ 2010. 2. 미국 하버드대학교 박사후연구원/선임연구원

□ 전문 분야

o 자연적·인위적 온실기체들의 대기 중 농도 모니터링 연구

o 자연적·인위적 온실기체들의 배출 기원과 배출량 추적 연구 

o 탄소동위원소 화학추적자를 활용한 CO2와 CH4의 생지화학 순환 연구

o 해양-대기 기체교환 관측을 통한 해양의 탄소펌프 연구

 

참고3 '22년 6월 수상자(박선영 교수) 인터뷰

2050년 탄소중립을 향한 지구촌의 시계가 더욱 빨라졌습니다. 우리나라도 경제구조의 저탄소화를 비롯해 다양한 탄소중립 추진 전략을 강구하고 있지만, 여전히 갈 길이 멉니다. 6월의 과학기술인상 수상자 박선영 교수는 기후변화와 지구환경 변화의 주요 원인으로 지목되고 있는 온실기체와 오존층 파괴물질들의 관측·생성·소멸을 연구하는 국제적인 전문가입니다. 변화하는 지구 환경을 정확하게 관측하여, 기후변화 대응을 뒷받침할 과학적 근거를 제시한다는 사명감과 긍지는 연구의 원동력입니다. 더욱이 한 번 지나간 시간은 되돌릴 수 없기에 매 시간, 매 분, 매 초가 중요합니다. 자연의 긴 흐름 속에서 지구환경변화의 숨겨진 열쇠를 찾는 박선영 교수를 6월 5일 세계 환경의 날을 앞두고 만났습니다. 

 

o 이달의 과학기술인상 수상을 진심으로 축하드립니다. 수상 소감과 함께 교수님의 근황도 전해주세요. 

 

- 큰 상을 주셔서 감사합니다. 대기와 해양의 변화는 전 지구적 문제인 만큼 앞으로도 연구에 더욱 매진하라는 격려의 의미에서 상을 주신 것 같습니다. 지난 2010년 오존층 파괴 물질인 프레온가스의 사용과 생산이 금지되자 산업에서는 이를 대신해 또 다른 종류의 할로겐화합물을 만들어 사용하고 있습니다. 이들 물질은 오존층을 위협하는 염소나 브롬 원소를 포함하고 있지는 않지만, 문제는 굉장히 강력한 지구온난화 효과를 야기한다는 사실입니다. 지금까지 그래왔듯 앞으로도 매 시간, 분, 초마다 변화하는 지구 환경을 관측하면서 그 속에 담긴 진실을 찾고자합니다. 

 

o 기후변화의 주범인 온실기체의 생성, 소멸, 순환을 연구해 오셨습니다. 교수님의 연구 주제를 소개해주세요. 

 

- 자연적 온실기체인 이산화탄소, 메탄, 산화이질소의 생지화학적 순환 연구의 경우, 동위원소 및 관련 기체들을 추적자로 사용하여 이들의 화학 기작, 생성원 소멸원의 분포를 규명하고 있습니다. 또한 레이저기반 분광기를 활용하여 대기 및 해양 용존 온실기체들의 농도와 동위원소 함량을 현장에서 실시간으로 측정하고 분석합니다. 더불어 인간 활동에 의해 대기 중에 나타나는 극미량의 인위적 온실기체를 측정하고, 이들의 발생 산업 및 발생지역, 배출량을 추적하는 연구를 진행하고 있습니다. 

 

o 한국에서는 유일하게 지구온난화지수가 이산화탄소의 수천-수만 배에 이르는 슈퍼 온실기체인 합성 할로겐화합물 관측연구를 10여 년간 진행하며 국가 온실기체 정보 개선 및 정책 연구에 기여하셨어요. 이들 물질에 관심을 가지게 된 계기가 있나요?

 

- 처음에는 지구를 둘러싼 환경의 흐름과 변화를 화학을 통해 이해하는 과정이 흥미로워 관련분야를 보다 깊게 공부하게 됐습니다. 미국에서 박사학위를 마치고 연구 활동을 할 때는 이산화탄소나 메탄 같이 원래 지구상에 존재했던 자연적인 온실기체들이 지구상 어디에 어떻게 분포하고 또 변화하고 있는지에 관심이 많았습니다. 당시에는 연구용 항공기를 타고 이산화탄소와 메탄의 농도 분포를 측정하거나 이들의 순환 과정을 보여주는 꼬리표와 같은 탄소동위원소를 분석하는 연구를 주로 하였습니다.

 

- 한국에 돌아와서 보니, 한국은 지리적으로 아시아 대륙과 태평양을 이어주는 중요한 길목이었습니다. 즉, 아시아 대륙에서 생성돼 태평양으로 이동하는 수많은 물질들을 모니터링 할 수 있는 최적의 위치임을 알게 되면서 자연적인 온실기체들 뿐 아니라 사람들이 합성하여 사용하는 수많은 인위적 온실기체와 오존 파괴 물질의 관측에 관심을 가지게 되었습니다.

 

o 2010년부터 국제적으로 생산 금지된 프레온가스 배출량이 2013년 이후 중국 동부지역에서 연간 7000t 이상 증가했다는 연구 결과를 <네이처>에 발표하며 국제사회의 주목을 받으셨습니다. 연구의 주요 성과와 의미도 함께 설명해주세요. 

 

- 우리 연구팀은 제주도 고산 관측소를 운영하며 지난 2008년부터 프레온가스의 대기 중 농도를 실시간으로 연속 측정해왔습니다. 프레온 가스는 몬트리얼 의정서에 따라 10년 전 국제적으로 전면 규제가 단행됐음에도 마치 동북아시아 어딘가에서 여전히 배출이 되고 있는 것처럼 높은 농도의 프레온가스가 지속적으로 관측됐습니다. 처음에는 2010년 이전에 프레온가스가 포함된 단열재를 사용한 건물이나 냉장시설에서 유출이 된 것이라고 생각했어요. 하지만 이 경우 오염농도는 점차 감소해야 하는데, 2013년 이후 오히려 급격히 증가했죠. 더욱이 오염농도의 관측 빈도 또한 증가하는 예기치 못한 상황이 전개됐습니다. 이에 따라 고농도 프레온가스를 포함하는 공기들이 기원한 지역을 역으로 시뮬레이션 하는 방법으로 실제 프레온가스가 배출된 지역과 배출량을 추정하였습니다. 그 결과 사용이 금지된 프레온 가스가 다시 배출이 증가한 원인을 처음으로 규명하였는데요. 이번 연구는 국제사회가 우려했던 문제에 대한 실질적인 해답을 한국에서의 관측 연구를 통해 제공한 데 그 의의가 있습니다. 

 

o 제주도 고산의 온실기체 관측소는 동아시아 지역을 대표하는 배경대기 관측소로 자리매김했습니다. 이곳에서는 어떤 방법으로 대기관측 연구가 진행되나요? 

 

- 저희 연구팀이 운영하고 있는 제주도 고산의 경북대학교 온실기체 관측소는 초극미량 50여 종의 할로겐 화합물을 실시간, 초정밀 연속 관측할 수 있는 한국유일의 관측소입니다. 세계적으로도 중국의 대기오염물질 배출을 감시할 수 있는 최적지로 인정받고 있습니다. 우리가 측정하고자 하는 화학 성분은 백만 개의 공기 분자들 중 몇 개, 혹은 일 조개의 공기 분자들 중 수십-수백 개 존재하는 극미량 기체들입니다. 이들의 대기 중 농도를 연속적이고 정확하게 측정하는 것을 목표로 노력한 결과 우리 관측소의 연구 결과가 국제적으로 가치를 인정받을 수 있었습니다. 

 

- 고산 온실기체 관측소에서는 해발 89미터 높이의 청정한 공기 시료를 펌프를 이용해 연속적으로 포집하고 극저온 상태로 냉각시켜 많은 공기 분자들을 작은 결정덩어리로 농축합니다. 각 성분마다 고체에서 기체가 되는 온도가 다르기 때문에, 서서히 온도를 높이면 공기 중의 성분들이 차례로 분리되어 나옵니다. 이들을 기체크로마토그래피라는 장치를 이용해 더 세밀히 분리하고, 이어 질량분석기로 각각의 양을 측정합니다. 이처럼 전체 공기를 냉각·농축하는 기술 덕분에 50여 종의 화합물을 동시에 측정할 수 있는 장점이 있습니다.

 

o 기후변화와 지구온난화가 전지구적 이슈인 만큼 대기-해양 연구자로서의 사명감도 크실 것 같아요. 

 

- 맞습니다. 지구 환경에 영향을 주는 원인 물질의 경우, 정확한 관측과 분석에 기초한 과학 정보가 있어야 실질적인 감시와 규제로 이어질 수 있습니다. 때문에 과학자들은 사회가, 그리고 인류가 필요로 하는 지식을 잘 제공하기 위해 끊임없이 노력해야 합니다. 우리 눈에 보이지 않는 수많은 극미량의 화학 성분이 우리의 지구 환경과 기후에 큰 영향을 미칩니다. 또 이들 화합물들을 우리가 산업 활동이나 일상생활에서 배출하고 있기 때문에, 개인, 사회, 그리고 국가 차원에서 각별한 노력을 통해 생산과 사용을 줄여나가도록 노력해야 합니다. 

o 국제기상기구와 유엔환경국이 주관한 ‘오존층파괴에 관한 과학평가보고서’ 저술 등 다양한 국제 학술활동에 참여하시며, 우리나라의 대기-해양연구의 위상을 높이셨습니다. 

 

- 순환하는 대기와 해양은 특정 국가만의 문제가 아니기에 세계 각국의 대기 관측 연구자들과 지속적으로 소통하고 연구 결과를 공유하고 있습니다. 제주도 고산 관측소 또한 전 세계 11개국이 참여하는 국제관측네트워크인 AGAGE(Advanced Global Atmospheric Gases Experiment)에 참여하고 있습니다. 한편 국제기상기구와 유엔환경국은 몬트리얼 의정서 체결 이후 4년에 한 번씩 오존층 변화에 관한 연구들을 정리하여 ‘오존층파괴에 관한 과학 평가보고서’를 발간하고 있습니다. 최근에는 성층권의 오존 상황 뿐 아니라, 오존층 파괴의 원인이 되는 할로겐화합물의 중요성을 인식하고, 이들의 대기 중 농도 변화와 배출에 관한 연구까지 대상 분야를 확대하고 있습니다. 이에 따라 2018년에 발간된 보고서에 이어, 2022년 보고서에도 저자로 참여하였습니다. 

 

o 학술활동 외에도 유엔 환경국의 ‘비엔나협약 신탁기금 과학자문위원회’와 ‘국제과학기구 해양연구위원회’의 위원으로 활동하며 지구환경문제 해결을 위한 사회적 활동에도 적극 동참하셨는데요. 어떤 활동인지 소개해주세요. 

- 유엔 환경국은 비엔나협약 체결 국가들이 마련한 신탁기금으로 개발도상국의 과학 활동을 지원하는 사업을 하고 있습니다. 비엔나협약 신탁기금 과학자문위원회는 어느 국가에 어떤 과학적 지원을 할 것인지를 논의하는 과학자 그룹입니다. 그리고 국제해양과학위원회는 특정 국가의 특정 연구자들이 단독으로 수행할 수 없는 공동주제의 연구 혹은 네트워크 구성 등을 지원하는데요. 국제과학기구 해양연구위원회는 그 지원 대상을 결정할 때 평가하는 역할을 수행합니다. 앞으로도 시간이 허락하고 기회가 주어진다면 과학과 사회, 정책을 연계하는 활동에 적극 참여하고자 합니다. 

 

o 연구를 수행하며 가장 큰 어려움은 무엇이었나요? 또 어떻게 극복할 수 있었는지 경험을 나누어주세요. 

- 모든 연구 과정에는 크고 작은 고비가 있습니다. 특히 대기 모니터링 연구의 경우 오늘, 지금 이순간의 공기는 다시 시간을 되돌려 측정할 수 없기 때문에, 기기의 연속성과 항상성을 유지하는 일이 무엇보다 중요합니다. 제가 겪은 가장 큰 어려움을 꼽자면 지난 2016년 슈퍼 태풍 차바가 제주 상공을 지나면서, 관측소가 무너졌던 일입니다. 천재지변으로 무너진 관측소를 복구하고 파손된 관측기기들을 고쳐서 정상적으로 작동시키기까지 약 6개월이 소요됐는데요. 복구과정의 어려움도 컸지만, 그보다 정상 관측을 할 수 없던 상황이 많이 힘들었습니다. 어려운 상황에서도 사명감을 가지고 일해 준 우리 팀의 대학원생들과 박사님들 덕분에 다행히 어려움을 잘 극복할 수 있었습니다. 

 

o 반대로 연구를 수행하며 가장 즐거웠던 순간, 보람된 기억은 무엇인가요? 

 

- 사실 즐거운 경우는 많지 않습니다(웃음). 공부하고 연구하는 일은 누구에게나 어려운 과정이니까요. 개인적으로는 지금 내가 해답을 찾고자 하는 질문의 의미를 다양한 관점에서 끊임없이 되새기는 것이 즐겁게 연구하는 데 도움이 됩니다.

- 더불어 연구 자체의 즐거움은 아니지만, 지구과학 분야에서 현장 관측 연구를 하는 과학자들이 누리는 즐거움 중 하나는 자연입니다. 해양 관측 중 선상에서 밤을 새워 분석을 하다 수평선 위로 떠오르는 아침 태양을 바라보는 순간, 항공기로 관측을 하면서 하강 비행 중 창밖으로 손을 뻗으면 닿을 듯 보이는 태평양 바다... 이런 것들은 잊을 수 없는 즐거운 기억입니다.

 

o 연구자이자 후학을 양성하는 스승으로서 연구실 구성원들에게 강조하는 자세, 학문을 대하는 태도는 무엇인가요? 

 

- 대기나 해양의 화학성분 분석 연구는 시료를 채취하는 그 순간부터 실험이 시작되기 때문에 연구의 전 과정에 고도의 집중력이 요구됩니다. 물론 자료를 분석하고 논문을 작성하는 전 과정 또한 다른 모든 연구자들이 겪듯 힘든 단계를 거쳐야 합니다. 평소 연구실의 학생들과 연구자들에게 강조하는 내용도 이와 같습니다. 

 

o 교수님께서 궁극적으로 도전하고 싶은 연구, 이루고 싶은 성과는 무엇인가요?

 

- 고산 관측소에서 확보한 관측 자료들이 시간적 연속성을 갖는다면 인공위성을 통해 얻는 온실기체 관측 자료들은 공간적 확장성을 갖습니다. 따라서 이들 자료를 과학적으로 연계하여 3D 입체 관측에 의한 동북아시아 온실기체 연구를 진행하고자 합니다. 더불어 특별히 도전하고, 이루고 싶은 성과라기보다는 현재의 제주도 고산 관측소가 국제적으로 중요성이 큰 만큼, 관측 연구가 지속될 수 있도록 국가적인 지원이 이루어진다면 좋겠다는 바람입니다. 성공적인 지구과학 연구는 양질의 장기 관측 자료를 성공적으로 축적하는 데서 출발합니다. 특히 오존층이나 지구온난화와 같은 환경변화 연구는 실험실에서 진행이 어렵기 때문에 실시간 관측의 지속이 중요합니다.

 

o 미래 과학자를 꿈꾸는 학생들에게 조언 또는 당부의 한 말씀 부탁드립니다. 

 

- 제가 경험한 과학 활동에서의 즐거움은 대부분 많은 준비를 통해 마침내 찾아오곤 했습니다. 지금 과학자를 꿈꾸는 우리 학생들은 기본에 충실하면서 현재의 학업에 최선을 다한다면 그것으로 준비는 충분하다고 생각합니다.