[오늘과학] 지구가 대기오염 물질을 스스로 정화하는 법

대기오염. 위키미디어 제공

산소와 수소 원자가 하나씩 결합한 수산기(OH)는 화학적 분해·제거 효과가 뛰어나 대부분의 오염물질 살균·소독에 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히 대기 중 유독가스인 이산화황과 산화질소, 탄화수소 등 유해 화학 물질을 제거하는 데 도움을 준다. 대기 오염을 개선하기 위해 오염물질의 흡수원으로 활용되는 OH의 근원을 이해하기 위한 연구가 필수적인 이유다.

세르게이 니즈코로도프 미국 어바인 캘리포니아대(UC어바인) 화학과 교수 연구팀은 공기 중 물방울과 주변 공기 사이 표면에 존재하는 강한 전기장이 OH를 자발적으로 생성하는 것을 확인하고 연구결과를 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 3일(현지시간) 게재했다.

앞선 연구에 따르면 OH는 광화학 반응이나 산화·환원 반응을 통해 발생하는 것으로 알려졌다. 햇빛이나 금속이 촉매 역할을 한다는 것이다. 니즈코로도프 교수는 "알려진 것과 달리 연구 결과 이 중 어느 것도 필요하지 않은 것으로 확인됐다"며 "OH는 순수한 물 자체에서 물방울 표면의 특수한 조건에 의해 자발적으로 생성될 수 있다"고 밝혔다. 

연구팀은 공기와 물 표면이 있는 조건과 공기없이 물만 있는 조건 등 다양한 조건에서 OH 농도를 측정하고 '형광 프로브'를 이용해 어둠 속에서 OH 생성을 추적했다. 형광 프로브는 특정한 이온이나 물질을 인지했을 때 빛 신호를 통해 인지 여부를 나타내는 광 감응제를 말한다.

연구 결과 어둠 속에서도 공기 중 물방울과 주변 공기 사이 표면에 존재하는 강한 전기장이 OH를 자발적으로 생성하는 것으로 확인됐다. 니즈코로도프 교수는 "빛 없이도 OH는 충분히 생성됐으며 오히려 빛이 있을 때보다 더 빠른 속도로 생성됐다"며 "이번 발견은 인간이 배출하는 오염 물질이나 온실 가스 등이 대기 중에서 어떻게 정화되는지 원리를 밝힌 연구"라고 밝혔다. 

이어 "연구 결과는 대기 오염 발생을 예측하는 모델을 새롭게 구축하도록 할 것"이라며 
"추후 세계 여러 지역에서 새로운 OH 생성 메커니즘이 실제 역할을 하는지 확인할 것"이라고 밝혔다. 
 

[윤영혜 기자 yyh@donga.com]