대기 중 유기물질 많으면, 구름 속에서 이런 일이~

2017년 07월 02일 19:00

표지로 읽는 과학 - 네이처

 

네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지는 공중에 떠 있는 거대한 물방울이 장식했다. 콜린 다우드 아일랜드갤웨이국립대 교수팀은 대기 중 유기물질 성분의 에어로졸이 많아지면, 구름에서 빗방울이 더 많이 만들어진다는 사실을 밝혀 ‘네이처’ 29일자에 발표했다.
 
자연적으로 구름 속 얼음결정(응축핵)에 주변 수증기가 엉겨 붙어 얼면, 무거워진 결정이 떨어지면서 녹아 빗방울이 된다. 이처럼 응축핵의 자발적인 활성화(응축핵이 빗방울이 되는 것)는 물의 활성이 감소하거나 용질 농도가 증가함에 따라 활성전위가 증가하는 ‘라울 효과’와 활성 전위가 감소하거나 표면장력이 감소함에 따라 증가하는 ‘켈빈 효과’의 상호작용을 통해 결정되는 것으로 알려져 있다. 바로 ‘쾰러 이론’이다.
 
이때 표면장력이 작으면 물방울의 표면적이 커지고, 표면장력이 크면 물방울의 표면적이 작아져 구에 가깝게 된다. 표면장력은 계면활성제에 따라 민감하게 변화한다. 계면활성제는 표면장력을 감소시키는 효과가 있기 때문이다.
 
연구진은 유기 계면활성제 성분의 에어로졸(미세입자)에 의한 표면장력 저하가 라울 효과 감소를 상쇄해 주면서 실질적으로는 빗방울을 더 많이 만들 수 있도록 해 준다는 사실을 발견했다. 이를 기상예측 모델에 적용하면, 응축핵의 농도가 기존 대비 10배가량 차이가 나는 것으로 나타났다.
 
다우드 교수는 “구름의 특성과 응축핵의 활성화 과정을 밝히는 것은 기상 모델의 구름, 비 예보에 필수적”이라며 “구름은 지구의 에너지 균형에도 영향을 미치기 때문에 에어로졸과 구름, 기상의 상호작용에 대한 정확한 이해는 기후 변화 등 미래의 기후를 예측하는 정확도를 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.

 

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