[서울=뉴시스]김광주 인턴 기자 = "지구 육상 생태계의 광합성량은 얼마이며 어떻게 변하는가?"

기후 변화 연구와 생태학에서 가장 중요하면서도 해결하지 못한 이 질문에 대해 최근 '전 지구 규모에서의 광합성 연구'가 진행되는 가운데, 학계에서는 광합성의 지표로 '태양 유도 엽록소 형광(SIF)'에 관심이 쏠리고 있다. SIF는 식생(식물)에 의해 흡수된 태양광 중 1~2%정도가 형광으로 방사되는 빛으로, 광합성과 관계가 깊다.

하지만 SIF는 아주 미량의 빛이기 때문에 높은 정확도로 탐지하기가 어렵다. 또 고가의 분광계가 필요하며 전·후처리 과정이 복잡하다는 단점이 있다.

그런데 최근 국내 연구진이 SIF에 담긴 군락 구조의 정보를 탐지하면서 광합성도 함께 탐지할 수 있는 새로운 지표를 개발했다고 밝혀 눈길을 끈다.

서울대학교는 농업생명과학대학 류영렬 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 '원격 탐사로 육상의 광합성을 간단하면서도 정확도 높게 탐지하는 지표, 'NIRvP'를 개발했다고 1일 밝혔다.

전 세계 육상 생태계의 광합성량은 인류가 연간 방출하는 온실가스 탄소의 10배가 넘는다. 광합성은 지구의 탄소 순환에서 가장 중요한 요소임에도 불구하고, 광역 규모에서는 탐지가 어려웠다.

이에 연구진은 식생이 가시광선은 강하게 흡수하지만 근적외선(NIR)은 대부분을 반사시킨다는 점에 착안해, 'NIRvP'라는 새로운 식생 지수를 개발했다. 이를 통해 광합성량을 '정량화'한 것이다.

또 광학 원격 탐사를 통해 육상 생태계 탐지하는 방식은 토양 등 식생 이외의 지표물에 의해 영향을 받는다는 점을 고려해 식생만의 신호를 탐지하는 정규 식생 지수(v)를 NIR 반사도에 곱했다. 따라서 'NIRv'가 됐고, 여기에 광합성은 태양 복사량에 따라 조절되기 때문에 태양 복사(P)를 곱해 'NIRvP' 수식이 완성됐다.

NIRvP는 적색 파장과 근적외선 파장, 두 개의 채널만 있으면 계산이 가능한, 간단한 기술이다. 많은 우주 위성들이 두 개의 채널이 포함된 분광 카메라를 탑재하고 있기 때문에 지난 수십 년에 걸친 기존 위성 자료들에도 적용할 수 있다.

류영렬 교수는 "이 논문의 핵심은 아주 쉽고 단순한 방법인 NIRvP로 복잡한 기작들이 얽힌 광합성을 정확하게 모니터링할 수 있다는 점"이라며 "차세대 중형 위성 4호 등 국내·외에서 발사 예정인 우주 위성들에 바로 적용이 가능할 것"이라고 전망했다.

한편 류영렬 교수 연구팀이 이끈 국제 공동 연구진은 캘리포니아공과대학, 막스플랑크연구소, 카네기연구소, 난징대학교, 일리노이주립대학, 밀라노대학교, 에콜 폴리테크니크대학, 독일 생물지구과학연구소 등으로 구성됐다. 이번 연구는 한국연구재단의 중견 연구 사업의 지원을 받았으며 연구성과는 저명 국제 학술지 '환경원격탐사 (Remote Sensing of Environment)'에 게재됐다.


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