이달의 과학기술자상 2월 수상자, 한국해양연구원 부설 극지연구소 홍성민 박사 선정
홍 박사는 국내 유일의 빙하학자로서, 극지과학의 가장 핵심적인 연구이자 첨단 지구환경 연구 분야인 빙하연구를 우리나라에서 처음으로 도입하고 빙하연구의 핵심 기반기술을 확보하고자 노력하였다. 또한 현재 운영되고 있는 세계적 수준의 ‘피코랩(pico-lab)’을 구축함으로써 우리나라에서는 유일하게 극지빙하를 이용한 지구환경변화 연구의 토대를 마련하였으며, 이 원천기반기술을 바탕으로 국제공동협력 빙하연구를 수행하여 우수한 학술적 성과를 거두었다.
빙하는 지구상에서 유일하게 지난 과거 수십만 년 동안 기후변화를 비롯하여 그와 연관된 온실가스, 에러로졸 등 대기성분의 변화를 반영하는 다양한 고부가가치의 환경 정보들을 가지고 있어서 ‘냉동타임캡슐’이라고 불린다. 이러한 빙하를 지구환경학적으로 연구하는 빙하연구는 첨단 분석 기술력을 보유하고 있는 일부 선진국들이 독점하고 있다.
빙하코어에 함유되어 있는 무기원소들의 경우 ppt (10-12 g/g) 내지 ppq (10-15 g/g) 수준으로서, 일반적으로 환경시료에서 극미량 농도로 간주되는 ppb의 천분의 1에서 백만분의 1이라는 초극미량으로 존재한다. 따라서 빙하코어에서 오염물질을 제거하고 초극미량 원소들을 분석해서 신뢰성 있는 분석 자료를 확보하기 위해서는 고도의 청정분석기술이 절대적으로 필요한 분석학적인 'challenge'로 간주되고 있다.
홍 박사는 일부 선진국에서만 배타적으로 독점하고 있는 빙하코어에서의 초극미량 무기원소 분석기술을 확보하고자 우리나라를 포함하여 전 세계에서 3-4개밖에 없는 세계적 수준의 피코랩을 구축하여 청정분석기술력을 확보함으로써 우리나라 빙하연구의 기반을 다졌다. 또한 그 원천기술력을 국제적으로 인정받아 선진국과 국제공동연구를 통해 남극 보스톡 빙하코어에서 세계 최초로 지난 42만년 동안 빙하기와 간빙기로 이어지는 장주기 기후변화에 따른 납, 구리, 아연, 카드뮴을 포함한 코발트, 비소, 비스무스, 우라늄 등 다양한 미량금속들을 분석하는데 성공하였다.
이러한 연구 성과는 초극미량 무기원소들의 분석 기록으로는 최장의 빙하기록이면서 랜드마크적인 연구 성과로서 우리나라 빙하연구의 위상이 세계적으로 인정받는 계기가 되었으며, 연구 결과들을 지구과학분야에서 저명한 국제 SCI 학술지인 Geophysical Research Letters (2003년, 2004년), Earth and Planetary Science Letters (2005년), Journal of Environmental Monitoring (2005년) 등에 발표하였다.
홍 박사는 우리나라, 이태리, 그리고 프랑스 연구팀과 국제공동으로 세계에서 처음으로 북극 그린란드에서 시추한 빙하코어에서 운석의 추적자 원소인 백금(Pt)과 이리듐(Ir) 성분을 분석해서 매년 지구로 유입되는 운석의 연간 유입량을 산출하는데 성공하여 2004년도 12월에 가장 권위 있는 학술지인 ‘Nature’에 연구논문이 게재되는 성과를 올렸다.
동 연구의 후속 연구로서 홍 박사의 국제연구팀은 기후변화 연구에서 아직까지도 수수께끼로 남아 있는 제4기 빙하시대 중반에 기후변화의 주기가 4만년에서 10만년으로 변하게 된 원인으로 미국의 Muller 교수와 MacDonald 교수가 제시한 가설을 검증하였다.
북극 그린란드 빙하코어보다 훨씬 오래된 연대를 가지고 있는 남극의 보스톡 빙하코어와 돔씨 빙하코어에서 백금과 이리듐 분석을 통해 과거 24만년 동안의 기후변화와 외계물질 유입량 변화와의 관계를 규명하여 Muller와 MacDonald 교수가 제시한 가설이 틀리다는 것을 처음으로 증명하였다. 그 연구결과를 저명한 국제 SCI 학술지인 Earth and Planetary Science Letters (2006년)에 발표하여 학계의 주목을 받기도 하였다.
홍 박사가 구축한 세계적 수준의 피코랩을 통해 확보한 빙하코어 청정분석 기반기술은 우리나라 빙하연구 발전에 큰 공헌을 하였고 연구 결과들은 현재의 지구 대기질을 평가하고 진단하기 위한 중요한 바로미터로서 활용될 수 있다. 또한 지구환경변화 시나리오 예측 모델 개발에 필요한 중요한 과학적 정보와 지식을 제공할 것으로 기대된다.
1. 피코랩(pico-lab): 부유 먼지를 제거한 청정실험실에서 ppt(ppm의 백만분의 1) 농도 수준의 초극미량원소를 분석할 수 있도록 시료 오염 발생을 최대로 제어하고 고도의 청정실험기법을 통해 운영되는 실험실을 말한다.
2. 빙하코어: 짧게는 수십 년에서 길게는 수십만 년까지 빙하에 누적된 지구환경변화의 기록을 복원하기 위하여 빙하를 시추해서 얻은 원통형(지름 약 10cm)의 빙하 시료를 말한다.
3. 남극 보스톡(Vostok)과 에피카 돔씨(EPICA Dome C) 빙하코어: 남극대륙의 동남극 내륙에 위치한 러시아 보스톡 기지와 프랑스/이태리 공동기지인 돔씨 기지에서 시추한 빙하코어로서, 시추 깊이가 각각 3,623미터와 3,028미터에 달하고, 빙하코어의 연대는 각각 42만년과 74만년에 이르는 대표적인 남극 빙하코어이다.
4. 제4기 빙하시대: 지구의 역사 중 마지막 시대인 신생대 제4기의 빙하시대로서 약 200만 년 전부터 시작되었으며, 200만 년 전부터 약 100만 년 전까지는 4만년의 주기로 빙기와 간빙기가 반복되었으나, 약 100만 년 전부터 현재까지는 10만년의 주기로 빙기와 간빙기가 반복되고 있다.
5. Muller와 MacDonald 교수의 가설: Nature (1995)와 Science (1997)에 발표하면서 주목받은 가설로서 10만년의 주기로 소행성대에서 지구로 유입되는 외계물질 유입량의 변화가 일어나서 제4기 빙하시대의 기후변화를 4만년 주기에서 10만년 주기의 기후변화로 변화시켰다는 가설이다.
홍성민(洪聖旻) 박사 이력사항
성 명 : 홍 성 민 (Hong, Sungmin)
생년월일: 1962. 1. 10
직 장: 한국해양연구원 부설 극지연구소 책임연구원
- 학력
1980.3-84.2 인하대학교 해양학과 (이학사)
1984.3-86.2 인하대학교 해양학과 (해양학 석사)
1991.10-95.10 프랑스 그르노블대학교/빙하연구소(빙하화학/지화학 박사)
- 주요경력
1986.09 - 1988.12 육군 복무(병장 전역)
1989.03 - 1990.08 인하대학교 해양학과 조교
1995.10 - 1993.03 프랑스 빙하연구소 연수연구원
1996.04 - 1997.01 한국해양연구원 극지연구센터 연수연구원
1997.02 - 2002.02 한국해양연구원 극지연구본부 선임연구원
2002.03 - 현재 한국해양연구원 부설 극지연구소 책임연구원
2001.01 - 현재 중국 빙하동토연구소 과학자문위원
2004.03 - 현재 과학기술연합대학원대학교 겸임교원(교수)
2004.12 - 2006.02 남극세종과학기지 제18차 월동연구단 기지대장
2006.06 - 현재 한국과학문화재단 과학기술앰버서더
- 주요 수상사항
2003.12 성취상(한국해양연구원)
2005.04 공공기술연구회 이사장상(이달의 인물 선정)
2005.10 2005년도 ‘전재규 논문상’ 우수논문상(한국해양연구원)
2006.10 2006년도 ‘전재규 논문상’ 우수논문상(한국해양연구원)
2007.02 이달의 과학기술자상(과학기술부)
수 상 업 적
□ 수상업적 : 빙하연구를 위한 세계적 수준의 핵심 기반기술 개발
□ 업적요지
홍성민 박사는 극지과학의 가장 핵심적인 연구이자 첨단 지구환경 연구 분야인 빙하연구를 우리나라에서 처음으로 개척한 국내 유일의 빙하학자로서, 일부 선진국만이 독점적으로 보유하고 있는 핵심 기반요소기술인 세계적 수준의 피코랩(pico-lab)을 구축하여 빙하에 함유된 초극미량 무기원소 분석이 가능한 청정실험기법을 개발·보유하고, 국제적 수준의 신뢰도를 검증받아 우리나라에서는 유일하게 빙하를 이용한 선도적 환경 연구의 토대를 마련하였으며, 이 원천기반기술을 바탕으로 우수한 학술적 성과를 이루었다.
□ 업적내용
빙하연구는 첨단 기술력을 보유하고 있는 일부 선진국들이 독점하고 있으며, 우리나라는 국내 유일의 빙하학자인 홍성민 박사가 빙하연구의 핵심 기반기술을 확보하고자 노력하여 현재 운영되고 있는 세계적 수준의 ‘피코랩(pico-lab)’을 구축함으로써 우리나라에서는 유일하게 극지빙하를 이용한 지구환경변화 연구의 토대를 마련하는 성과를 거두었다. 빙하코어에서 오염물질을 제거하고 극미량원소들을 분석해서 신뢰성 있는 분석 자료를 확보하기 위해서는 고도의 분석기술을 요하기 때문에 분석학적인 'challenge'로 간주되고 있다. 오염에 노출된 빙하코어에서 오염물질을 제거하는 기술과 분석의 전 과정에서 발생하는 오염 제어 기술은 빙하시료 분석의 핵심기술이다. 현재 우리나라와 같은 수준의 ‘피코랩’은 우리나라를 포함하여 전 세계에서 프랑스 빙하연구소와 호주 커틴대학교의 피코랩 등 3-4개밖에 없을 정도로 빙하코어의 초극미량 무기원소 분석에 있어서는 세계적 수준의 ‘피코랩’을 구축하여 운영하고 있다.
우리나라의 ‘피코랩’에서 청정분석기법을 개발하여 확보한 분석기술력을 통해 한국/프랑스/이태리로 구성된 국제공동 연구팀은 세계에서 최초로 남극 보스톡 빙하코어에서 초극미량의 무기원소들을 분석하는데 성공함으로써 우리나라 빙하연구의 초석을 다졌으며 그 위상이 세계적으로 인정받는 계기를 마련하였다. 초극미량 무기원소들의 보스톡 빙하코어 분석 기록은 세계 최장의 빙하 기록이면서 랜드마크적인 연구 성과로 인정받아 지구과학분야의 우수 학술지인 ‘Geophysical Research Letters’(2003, 2004), ‘Earth and Planetary Science Letters’(2005), ‘Journal of Environmental Monitoring’ (2005) 등의 학술지에 게재되었다. 또한 그린란드 빙하코어를 이용하여 세계에서 처음으로 빙하코어에서 백금(Pt)과 이리듐(Ir)을 분석하고 과거의 외계물질 유입량 변동에 대한 기록을 복원하는데 성공하여 2004년도에 가장 권위 있는 학술지인 ‘Nature’에 연구논문이 게재되는 성과를 올렸다. 본 연구의 후속 연구로서 홍 박사의 국제연구팀은 미국의 Muller 교수와 MacDonald 교수가 Nature (1995)와 Science (1997)에 발표하면서 주목받은 외계물질 유입량 변화가 약 1백만 년 전에 4만년 주기에서 10만년 주기로의 기후변화를 촉발하였다는 가설을 입증하기 위해 남극 보스톡 빙하코어에서 백금과 이리듐을 분석하였으며, 그 연구 결과 Muller와 MacDonald 교수가 제시한 가설이 틀리다는 것을 증명하기도 하였다. 이 연구결과는 저명한 국제 SCI 학술지인 Earth and Planetary Science Letters (2006년)에 발표되었다.
□ 파급효과
세계적 수준의 ‘피코랩’ 구축을 통한 빙하코어 분석기술력의 자체 확보는 우리나라의 빙하연구의 발전에 지대한 공헌을 할 것이며, 향후 관련 연구 분야를 한 단계 업그레이드할 수 있는 계기가 마련되었다고 평가할 수 있다. 빙하연구에서 밝혀지는 연구 결과들은 최신의 과학적 정보로서, 미래 지구환경변화 예측을 위해 반드시 필요한 과정인 과거의 지구환경 변화의 재현에 필요한 고부가가치 자료로서 활동될 것이다.
□ 기타사항
홍성민 박사는 빙하연구의 선도국인 프랑스 빙하연구소에서 수학할 당시 북극 그린란드에서 시추한 빙하코어를 분석해서 인간활동에 의해 발생한 대규모 대기오염이 통상적으로 18세기 중엽의 산업혁명부터 시작되었다는 기존의 학설을 뒤집고, 훨씬 이전인 약 2000여 년 전의 그리스-로마 시대부터 시작되었다는 연구 논문 두 편을 1994년과 1996년에 각각 ‘사이언스’에 발표하면서 전 세계 언론들의 주목을 이미 받기 시작했다. 홍 박사는 학위를 마치고 귀국하면서 빙하연구의 불모지였던 우리나라에서 어려운 여건을 극복하고 빙하연구의 기반을 개척해왔으며, 현재는 세계적 수준의 피코랩(pico-lab) 기반을 성공적으로 구축하면서 우수한 연구 능력과 기반기술을 통해 활발한 국제공동연구 체계를 구축하였다. 현재 프랑스, 중국, 이태리, 일본, 호주 등 빙하연구의 선도적 위치에 있는 여러 국가들과 공동연구를 수행함으로써 우리나라 극지연구의 위상과 수준을 한 단계 업그레이드 했다는 평가를 받고 있다.
홍 박사는 지금까지 국제적 권위의 학술지에 50여 편의 SCI 논문을 발표하여 탁월한 연구능력과 성과를 인정받고 있으며, 우리나라 최초의 빙하학자로서, 그리고 한국과학문화재단 과학기술앰버서더로서 극지과학 및 빙하연구 강연활동을 통해 과학의 대중화에 힘쓰고 있으며, 또한 저서 활동을 통해 청소년들에게 빙하연구와 그 과학적 중요성을 알리는데 앞장서고 있다.
웹사이트: http://www.kosef.re.kr
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