[180호 과학학술: 해양쓰레기] 해양쓰레기 섬의 형성과 그 영향

 

 

2011년 3월 11일 오후, 일본 동북지역 해저에서 발생한 리히터 규모 8.8의 대 지진과 함께 몰려드는 거대한 물결의 참상을 대부분의 지구인은 목격했다. 그 물결은 크고 작은 많은 시설 (20여만 채의 건물)과 인명(14,000여 명, 실종자 포함)을 함께 쓸고 지나갔다. 그렇다면, 이렇게 바다로 유입된 쓰레기는 어떻게 될까? 바다에 있는 쓰레기(해양쓰레기)는 어디서 왔나? 그 해양쓰레기의 조성은 어떻게 될까? 그 쓰레기는 해양 생태계에 어떤 영향을 미칠까? 그 쓰레기 제거를 위해 어떠한 노력을 하고 있나? 등에 대해서 논하고자 한다.

 

쓰레기 섬의 형성과정

 

해양쓰레기의 발생원을 밝힌 노현정 등의 연구 결과를 보면, 중국의 해양쓰레기 중 육지 기원이 80%, 바다 기원(선박이나 어로활동 등)이 20%를 차지했으며, 우리나라의 경우는 육지 기원이 70%, 바다 기원이 30%를 차지하는 것으로 나타났다. 이런 쓰레기는 비중에 따라 바다에 유입되자마자 가라앉아버리는 것(침전 쓰레기), 떠다니는 것(부유쓰레기), 물리·화학·생물학적 요인으로 분해되는 것(유기성 쓰레기) 등으로 분류할 수 있다. 그 중 부유쓰레기는 바닷물의 움직임 (해류)과 함께 바다를 떠다니는 것으로 알려져 있다. NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)의 해양학자인 Ingraham은 OSCURS (Ocean Surface Current Simulator)를 이용하여 환류 속의 해양쓰레기는 해류를 따라 장기간에 걸쳐 떠도는 것으로 예측하였으며, 일본 도카이(東海) 대학팀의 시뮬레이션 결과에 따르면 북태평양 전체에 쓰레기가 골고루 퍼져 있다 하더라도 5년 후에는 해류에 의해 75%의 쓰레기가 하와이 주변으로 몰려드는 것으로 되어 있다. Alvarez는 매년 약 640만 톤의 쓰레기가 전 세계의 해양으로 버려지고 있다고 추정했다.

아열대 환류는 적도에서 극지방쪽으로 불어가는 거대한 공기의 움직임(바람)에 의해서 생성되는 것이다. 즉, 공기는 적도에서 열을 받아 대기 상층으로 떠오르게 되고, 이 현상과 지구의 자전 현상에 의해 편서풍(偏西風)이 생겨나고, 북위 30도 부근에서 시계방향으로 도는 거대한 흐름이 생기게 된다. 이렇게 형성된 거대한 공기 흐름은 거대한 바닷물의 흐름을 만들고(해류), ‘정체 수역(gentle maelstrom)’이 형성되는데, 이 흐름에 의해 선박뿐만 아니라 북태평양 가장자리에 위치하는 수많은 발생원에서 배출되는 쓰레기들이 한곳으로 모이게 되는 것이다(그림 참고). 이렇게 형성된 것을 1997년 찰스 무어(Charles Moore) 선장이 발견하였으며, 그 크기가 남한 면적의 14배에 이른다고 했다. 그 후에 이 쓰레기 더미를 “Great Pacific Garbage Patch”라고 부르게 되었다. 이 “태평양 대 쓰레기장”에는 플라스틱 컵, 병뚜껑, 고기잡이 그물, 낚싯줄 등 매우 다양한 물질이 들어 있었으며, 대부분이 플라스틱 관련 제품으로 조사되었다. 또 우리나라 바닷가에서 발견되는 쓰레기 중 60% 이상이 플라스틱으로, 해양쓰레기 중 플라스틱의 비중은 매우 높기 때문에 그에 관한 관리가 절실하다.

 

 

플라스틱의 환경 중 거동 (fate)

 

전술한 바와 같이 해양쓰레기 중 플라스틱의 비중(양적인 문제뿐만 아니라 질적으로도)의 매우 크다. 한 연구자는 바닷새나 고래의 먹이가 되는 작은 생물을 채취할 수 있는 그물망을 가지고, 해안에서 200 km 떨어진 바다에서 해양 바이오매스 양와 플라스틱 양을 조사한 결과, 그 비가 1:6으로 존재할 정도라고 보고하고 있다. 이하는 해양쓰레기 중 플라스틱의 거동(fate)에 대해 간략한 기술이다.

플라스틱이란 물질은 유기물이면서도 자연계에서는 좀체 분해되지 않는 물질이다. 물질에 대한 분해 시간은 스티로폼 부표 80년, 플라스틱 백 400년, 플라스틱 병 450년, 낚싯줄 600년 이상이 걸린다고 한다. 그러나 해양 환경에서 플라스틱의 분해에 영향을 미치는 영향인자로 자외선, 온도, 산소, 가수분해현상(hydrolysis, 물에 의한 화학적 절단)을 들 수 있다. 자외선은 특히 UV-B라고 하는 290-315nm 사이의 광선에 플라스틱이 취약하다고 알려져 있으나, 장기간 사용할 목적으로 플라스틱 제조 시 광 안정제(light-stabilizer)를 첨가하기 때문에 UV-B에 노출된다 하더라도 그 분해 속도는 매우 느리다는 것이 정설이다. 또한 해양에 부유하는 플라스틱 표면에는 여러 이물질에 의해 얇은 막(fouling)이 형성되어 있어 직사광선의 도달이 물리적으로 차단되어 있어, 광분해 속도를 더욱 더디게 한다. 다음은 해수와 대기의 온도차에 의한 분해를 생각해 볼 수 있다. 대기의 온도에 비해 육지에 놓인 플라스틱 온도는 20℃ 이상 온도가 높아지나, 해수 중의 플라스틱은 상대적으로 온도가 낮아진다. 분해속도는 양(positive)의 온도 함수이므로 온도가 높은 쪽에 있는 플라스틱의 분해속도가 빠르게 되고, 상대적으로 온도가 낮은 해수에 떠 있는 플라스틱의 분해속도는 느리게 된다. 이에 관한 실험으로 일반 대기(온도가 높은) 상태에 놓은 플라스틱과 자외선이 통과되면서 공기 조절이 가능한 25℃의 항온실에 넣은 플라스틱을 10개월 동안 정치 후, 그 플라스틱의 인장력을 측정한 결과에서 분명히 나타났다. 대기에 노출시킨 플라스틱은 몇 개월도 가지 않아 분해되었지만, 항온실에 놓은 플라스틱은 10개월이 지난 후에도 인장력을 어느 정도 발휘하고 있었다. 다음은 유산소 상태에서의 자연산화를 생각해 볼 수 있지만, 그 또한 분해 속도가 매우 느리고, 특히 어구류는 애초에 물에서 사용하는 물건이므로 가수분해에 의한 분해는 일어나지 않도록 제조하고 있다.

이러한 플라스틱의 특성을 고려한 해양쓰레기 대책 중 하나는 photo-degradable plastics의 제조이다. 특히 polyethylene의 경우, 제조 과정에서 UV-B선이 흡수될 수 있도록 화학적으로 변화를 줄 수 있고, 그에 따라 일정 기간이 지난 후 매우 짧은 기간 동안에 매우 부서지기 쉬운 물질로 깨질 수 있게 만들 수 있다.

 

180-06-1

해양 생태계에 미치는 영향

 

1998년에만 모든 바다거북 종의 86%, 모든 바닷새의 44%, 바다 포유류의 43%를 포함한 267 종의 바다 생물이 폐그물에 걸리거나 해양쓰레기를 섭식한 것으로 보고했다(US Marine mammal Commission). 바다에서의 플라스틱 크기별 분포는 지름 1mm 이상이 39%, 0.5-1 mm가 35%, 0.3-0.5 mm가 17%, 0.3 mm 미만이 9%로 존재한다고 한다. 이러한 플라스틱을 먹이로 오인하고 먹을 때는 내장을 막히게 해서 생존에 필요한 먹이 섭식 및 소화를 방해해 결국 굶주려 죽게 되며, 또한 부력 조절 불가에 의해서 먹이 섭식이 어렵게 된다(사진 참조).

상술한 바와 같이 플라스틱을 먹이로 오인해 섭식했을 경우와 같은 물리적인 장애 보다 더욱 심각한 상태가 있다. 일반적인 플라스틱의 특성 중 하나는 소수성(hydrophobic)이라는 것이다. 소수성 물질은 소수성 물질과의 결합(흡착)력이 매우 강하여, 수중의 DDT, PCBs와 같은 소수성 유해화학물질을 매우 강하게 잡고 있고, 그 결합능이 매우 크기 때문에 부유 플라스틱에 고 농도로 농축되게 된다. 이렇게 농축된 소수성 유해화학물질은 그 플라스틱을 섭식한 동물에 흡수되고 먹이망에 의해 단계적으로 전이되게 된다. 특히 PCBs와 같은 ‘환경호르몬’이라고 알려진 물질은 섭식한 당사자뿐만 아니라 그 효과가 후세대까지 미칠 수 있어 특정 생물종의 멸종까지 이르게 할 수 있다.

또, 가전제품 등의 플라스틱에 화재 방지용으로 첨가하는 화학약품(난연제)들인 비스페놀 A 또는 폴리브롬화디페닐에테르(PBDEs)와 같은 유해화학물질이 포함된 플라스틱 등의 해양쓰레기는 해수와 접촉하게 되고, 그 접촉하는 사이에 플라스틱 중에 포함되어 있는 유해화학물질이 물로 빠져나오게 된다(이것을 “용출”이라고 한다). 증류수에서보다 해수와 같이 여러 염들이 존재하는 용매에서 유해화학물질의 용출능은 커질 수 있다. 이렇게 용출된 유해화학물질은 대부분 물에 있는 아주 작은 입자(맨 눈으로는 보이지 않을 정도로 작거나 또는 그보다 조금 큰 입자들)에 잘 달라붙으며, 그 작은 입자는 바닷속 생물의 호흡과 섭식과정에 체내로 들어가게 되고, 그 작은 입자에 붙은 유해화학물질은 바다 생물의 몸으로 옮겨가게 되며, 성장과 함께 그 옮겨가는 양은 증가하고, 그 바다 생물을 우리들이 먹게 된다. 일본의 한 조사에 의하면 일본인의 체내에 있는 다이옥신류(PCDDs/DFs)의 섭식 경로 중 가장 큰 비중을 차지하는 것이 “먹는 것, 특히 바닷물고기”이다. 일반적으로 화학물질의 「생물농축」이라는 것이 고등생물로 갈수록 높아지게 되는데, 높은 경우에는 통상의 2,500만 배에 이르게 된다고 보고하고 있다. 이런 화학물질은 친지성(親脂性)이기 때문에, 일단 몸 안으로 들어오면 몸 밖으로 빠져나가지 않고 대부분 체지방에 축적되고, 그 일부가 마치 우리 몸의 호르몬과 같은 작용을 하여 생식기관 등에 이상을 유발하고, 그 이상이 우리들의 2세에까지 영향을 미칠 가능성이 높다고 경고하고 있는 것이다.

 

해양쓰레기에 대한 국제적 노력과 협력

 

이러한 해양쓰레기는 국제간 마찰의 발단이 되기도 한다. 저자가 일본의 니이가타현(新潟)보건 연구소에 방문했을 때 그곳 연구자 한 사람이 “한국에서 떠내려 온 듯한 통들이 있다”라고 하기에, 직접 봤더니 통에 쓰여 있는 문자가 한글이 분명하고, 주소가 「경상***」라고 적혀져 있었다. 그런데 그 통들에는 알 수없는 액체들이 담겨져 있어 어떻게 처리, 처분해야할 지 몰라 성분조사부터 하고 있다 했다. 또 일본 가고시마 대학의 후지에다 시게루(藤枝 繁)는 “라이터 박사”로 유명하다. 그는 어디 해변을 가든 라이터만을 수거해, 그것을 분석한다. 라이터에는 마치 보물섬 지도처럼 해독하면 많은 정보를 얻을 수 있어, 어디에서 만들어져, 어디에서 사용되었는지 알 수 있다고 한다. 그에 한 연구 결과에서는 일본에서 버려지는 쓰레기가 하와이 근처의 미드웨이 환초(環礁)에서도 발견되었다고 하니 해양쓰레기는 자국만의 문제가 아니다.

이렇게 해양쓰레기에 관한 국제적 관심이 확산되면서, 각 국제기관에서는 해양쓰레기와 연관된 문서를 개발하고 있으며, 그 주요 내용은 다음과 같다.

해양쓰레기의 모니터링에 대해서 UN차원에서 작성된 해양쓰레기 모니터링 가이드라인 중, UNEP/IOC(International Oceanographic Commission)의 모니터링 프로토콜은 지역적으로 해안, 해저 그리고 해상 등 세 곳으로 나누어 포괄적인 모니터링 방법을 제시하고 있다. 또 NMDMP (National Maritime Debris Monitoring Program)은, 전 세계 민간 해양환경보전단체인 OC(Ocean Conservancy)가 주도가 되어 미국 물 관리국 해양환경보호청의 지원으로 미국 전역을 거쳐 2000년대 중반부터 민간 주도 국가적 범위의 해안모니터링을 실시하는 프로그램을 2007년도에 보고서로 출판하였다.

세계식량기구(FAO)에서는 해양쓰레기 중 어로행위 시 사용되는 어구에 관해서 보고서를 작성하였다. 폐기되고 버려지거나 손실된 그물(ALDFG; Abandoned, Lost or otherwise Discarded Fishing Gears)에 대해서 국제적인 자료를 수집하여 자료화 한 것이다. 본 보고서에서는 한국의 수매제도를 포함하여 지역해(RS; Regional Sea)에서의 침적쓰레기 수거 사업을 소개하고 있으며, 발생의 근본적 이유와 ALDFG를 줄이기 위한 노력 등으로 구성되어 있다.

북서태평양 실천 계획(NOWPAP; Northwest Pacific Action Plan)은 UNEP의 산하기관으로서 북서태평양 지역에서의 해양환경 및 연안해역 보전과 지속가능한 발전을 목적으로 한·중·일·러가 참여하고 있다. 세계 18개 지역해 중에서 해양쓰레기에 관해서 가장 활발한 지역해이다. 2006년부터 2007년까지 MALITA(Marine Litter Activity, 해양쓰레기 실행)사업을 수행함으로서 각 나라 해양쓰레기 활동내역과 데이터를 종합 분석하고, 자체적으로 연안, 해저 모니터링 가이드라인을 개발하였다. 또한 NOWPAP은 국제 민간단체인 ICC(International Coastal Cleanup) 캠페인을 지원하여, 중국 및 러시아에도 ICC행사를 파급시켜 북서태평양 지역의 해양쓰레기에 대한 시민 인식변화를 위해서도 노력하고 있다. 국제연안정화행사는 매년 9월 셋째 주 토요일을 기준으로 전 세계적으로 실시되는 바다 대청소 행사로서, 바닷가나 수중에 버려진 쓰레기를 줍고 세계적으로 통일된 조사카드에 기록하여 그 종류와 원인을 알아내서 행동을 변화시킴으로써 바다쓰레기를 근본적으로 줄이자는 범지구적 자원 봉사 활동이다.

COBSEA은 NOWPAP 보다는 참가국이 많은 동아시아의 10개국으로 구성되어 있다. 해양쓰레기에 관한 사업으로서는 동남아의 산호초 보호단체인 그린핀(Greenfin)과 연계하여, 해양쓰레기 수중정화 사업을 모색하고 있다. 그물 및 버려진 어구에 의해 산호초의 경관이 많이 훼손되어 관광객의 수가 줄어듦에 따라 그린핀의 “Adopt a reef” 캠페인과 연계하여 해양쓰레기 경각심을 불러일으키고 있다.

 

적극 대처를 위한 유기적인 모색

 

우리나라에서 실시하고 있는 해양 폐기물 관련 프로그램 중 2003년부터 실시되고 있는 ‘조업 중 인양된 해양쓰레기 수매사업’이 있다. 이 사업은 조업 중 그물에 걸린 폐어구와 폐로프 등을 수거해 오면 쓰레기양에 따라 현금(40리터 당 4,000원 상당)을 지급하는 제도이다. 이러한 수매제도는 폐기물 관리 원칙 중 하나인 PPP(Polluter Pays Principle) 원칙과는 다소 거리가 있는 제도라고 할 수 있으나, 어업인들의 홍보와 교육을 통한 인식변화 유도를 이끌어 낼 수 있어 해외에서도 다수 인용되는 제도 중에 하나라고 한다.

해양쓰레기는 단순히 심미적, 어업상의 영향뿐만 아니라 우리들, 그리고 자손들까지도 그 건강상의 피해를 받을 수 있으며, 그로 인해 국제적(민간차원이든 정부차원이든) 마찰의 소지가 될 수 있다는 것을 다시 한 번 상기하여야 할 것이다. 따라서 이런 문제를 적극적으로 대처하기 위해서는 다양한 방면에서의 상호 유기적인 방책이 모색되어야 함과 동시에, 특히 학문적으로 해양쓰레기의 장단기적인 거동 해석을 위해서는 해양쓰레기 동력학(marine litter dynamics) 관련 전문가 양성 또한 필요할 것이다.

 

 

김용진 / 목포해양대학교 환경·생명공학과 교수

 

 

1. 강찬수, 북태평양 떠도는 제7대륙 ‘쓰레기 섬’, 중앙일보, 2011.04.20.

2. 국토해양부 보도자료, 한·중·일·러, 북서태평양 해양쓰레기 협력 모색, 2010.10.01.

3. 노현정 등, 북서태평양 지역의 해상기인 해양쓰레기 저감을 위한 NOWPAP 방제지역활동센터의 지역협력 활동현황 분석 및 발전방향, 한국해양환경공학회지, 11(3), 150-159 (2008.08).

4. 정노택, 해양쓰레기의 전 지구적 관심과 실행, 한국해양환경공학회지, 12(3), 173-180 (2009.08).

5. Alvarez, H.T., Plastic trash washes into oceans, endangering marine life, Manila Times, 2005. 3. 29.

6. Andrady, A.L., Plastics and their impacts in the marine environment, Proceedings of the international marine debris conference on derelict fishing gear and the ocean environment, 2000.08.06.

7. Moore, C., Trashed; Across the Pacific ocean, plastics, plastics, everywhere, Natural History, 112(9), 2003.11.

8. Ryan, P.G. et al., Plastic ingestion and PCBs in seabirds: Is there a relationship?, Marine Pollution Bulletin, 19(4), 174-176 (1988).

 

*사진 설명 및 출처: 시계방향으로 흐르는 해류. 그 해류는 북태평양 가장자리를 따라 배출되는 쓰레기를 한곳으로 모은다. 그 지역은 Tern Island albatross(하늘색), Guadalupe Island albatross(녹색)의 먹이 사냥 지역을 포함하고 있다 (출처: 참고문헌6)

 

작성자: khugnews

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