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극지연구소는 한영철 책임연구원 연구팀이 남극과 그린란드 빙하에 남은 플루토늄-239의 미세한 흔적을 단서로, 공기가 성층권에서 대류권을 거쳐 극지로 이동하는 과정을 재구성하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.
연구팀은 대기권 핵실험의 낙진이 시간이 지나며 어떻게 전 지구적으로 확산하고 극지에 도달했는지를 확인했다. 남극과 그린란드 등 4개 지점에서 채취한 빙하코어를 분석, 1950~1980년 사이에 빙하에 축적된 플루토늄-239의 양을 정밀 측정했다.



아이들급식비 극지연구소가 남극 스틱스(Styx) 빙하에서 핵실험 흔적을 찾기 위해 시추한 얼음을 분리하는 모습(오른쪽)과 빙하코어.(사진=극지연구소)


연구 결과, 1952년 ‘아이비 마이크(Ivy Mike)’와 1954년 ‘캐슬(Castle)’ 대기권 핵실험의 흔적이 서로 다르게 나타났다.
지분대출 두 실험은 태평양 마셜제도의 인접한 환초(산호섬)에서 진행됐지만, ‘캐슬’의 흔적은 남극 빙하에 뚜렷하게 남은 반면, ‘아이비 마이크’의 흔적은 매우 약하거나 늦게 기록됐다.
한영철 책임은 "바람의 계절은 2개가 있다. 하나는 30개월마다 동풍과 서풍이 바뀌는 성층권 계절이 있고, 다른 하나는 4계절이 있다"며 "아이비 자연산횟집 마이크는 1952년 11월에 진행해 2개의 바람이 모두 한반도가 있는 북반부로 불어 영향을 미친 것으로 보인다"고 분석했다.
반면 1954년 3월에 실시한 아이비 마이크 핵실험은 시기적으로 남반구 겨울에 해당하기 때문에 바람 방향이 적도에서 남극 쪽이어서 핵실험 흔적이 남극에서 발견됐다는 것이다.
한 책임은 "남극 빙하에 법정이자율 서 플루토늄-239의 미세한 흔적이 확인됐다"며 "핵실험 때 생긴 미세한 방사성 물질이 성층권까지 올라간 뒤, 다시 대류권으로 내려오거나 극지 방향으로 이동하는 시점이 계절에 따라 크게 달랐다"고 말했다.
이번 연구에서 분석된 플루토늄-239의 양은 얼음 1그램당 약 10의 마이너스15승 그램 수준의 극미량이다.
신형철 월복리이자계산 극지연구소장은 "세계적으로도 손꼽히는 정밀 분석 기술을 통해 연 단위를 넘어 계절 단위의 변화까지 구분해냈다는 점에서 의미가 있는 연구결과"라며 "화산재 확산·기후변화·지구공학적 물질 주입 시뮬레이션 등 다양한 분야의 예측력 향상에 기여할 것"으로 기대했다.
논문 제 1저자인 신진화 박사는 “과거의 핵실험이 남긴 흔적이 오늘날의 대기 과학 연구에 쓰였다"며 “지구 대기의 ‘보이지 않는 길’을 추적하는 새로운 방법을 제시한 연구”라고 덧붙였다.
연구 결과는 국제 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 10월호에 게재됐다.



남극과 북극 빙하 코어에 기록된 플루토늄-239 낙진과 핵실험 규모의 시간적 상관관계를 나타낸 그림. 1945년부터 1980년까지의 핵실험 시기와 북극(그린란드 NEEM) 및 남극(GV7, Styx, Hercules Névé) 빙하코어 내 플루토늄-239 농도 변화를 비교했다. 북반구에서 대규모 핵실험이 주로 이루어졌으며, 각 코어의 플루토늄 농도 피크가 주요 핵실험 시기와 일치함을 확인할 수 있다.(그림=극지연구소)


박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)