'경제협력개발기구(OECD: Organization for Economic Cooperation and Development)'의 보고서에 따르면, 우리 생활에 급속히 파고든 플라스틱의 생산량은 2000년 2억 3천만 t에서 2019년 4억 6천만 t으로, 폐플라스틱 발생량 역시 1억 5천만 t에서 3억 5천만 t으로 2배 이상 증가했다. 이뿐 아니라 플라스틱 생산과 소비 과정 전반에서 약 18억 톤의 온실가스가 배출된다. 그 가운데 약 50%는 비닐봉지, 페트병, 도시락 용기, 식품 포장용 랩 등 여러 가지의 '1회용 플라스틱'이다. 이런 플라스틱 쓰레기 가운데 약 2%인 연 800만 톤이 전 세계의 바다로 흘러들고 있다.
0. 목차
- '1차 미세 플라스틱'과 '2차 미세 플라스틱'
- '플라스틱'은 석유로 만든 폴리머
- 전 세계 바다를 떠다니는 플라스틱
- 미세 플라스틱은 유해 물질의 운반자
- 미세 플라스틱을 먹는 동물들
- 미세 플라스틱 대책
1. '1차 미세 플라스틱'과 '2차 미세 플라스틱'
지름 5mm 이하인 플라스틱을 '미세 플라스틱(Microplastic)'이라고 한다. 미세 플라스틱에는 제조된 시점에서 이미 지름이 5mm 이하인 '1차 미세 플라스틱'과, 플라스틱 제품이 '열화(물질의 화학적·물리적 성질이 나빠지는 현상)'되어 부서지면서 생기는 '2차 미세 플라스틱'의 두 가지가 있다.
대표적인 미세 플라스틱은 플라스틱 제품의 원료가 되는 '레진 펠릿'이다. '레진 펠릿(Resin Pellet, 수지 펠릿)'은 원판·원기둥·공 모양을 한 작은 알갱이 형태의 플라스틱이다. 예를 들어 227g 짜리 플라스틱 양동이 하나를 만드는 데 22000개의 레진 펠릿이 필요하다. 하지만 '레진 펠릿'의 제조 과정과 수송 과정에서 그 일부가 자연으로 유출되는 경우가 있다. 지면에 떨어진 '레진 펠릿'은 비바람에 의해 하천이나 하수구로 흘러들어가 최종적으로 바다에 도달한다.
또 지름 1mm 이하의 '마이크로 비드(Microbead)'라는 공 모양의 플라스틱도 '1차 미세 플라스틱'으로 분류된다. '마이크로 비드'는 세안료 등에 '연마제(Scrub)'로 배합되어 생활 하수와 함께 하수 처리장으로 들어가는데, 그 가운데 95~99%는 분리 제거된다. 그러나 나머지 몇 %는 처리수에 섞여 바다로 유출된다.
그러나 바닷물 속에는 '1차 플라스틱'보다 '2차 플라스틱'이 많다고 한다. 적절히 처리되지 않은 플라스틱 제품은 환경 속으로 스며들고 비바람에 의해 바다로 유출된다. 표류하는 플라스틱 쓰레기의 대부분은 태양으로부터 자외선과 열을 받거나 파도에 휩쓸리며 열화되어 잘게 부서지면서 전 세계의 바다로 퍼져 나간다. 이 밖에도 생활의 다양한 환경에서 미세 플라스틱이 발생한다. 예컨대 농업에서 사용되는 '채소나 뿌리를 덮는 플라스틱 시트'나 '인조 잔디'는 태양에 장기간 노출되면서 너덜너덜해진다. 자동차의 타이어에서는 마모된 찌꺼기가 발생한다. 또 '합성 섬유로 만든 옷'을 헤탁하면, 플라스틱 섬유 찌꺼기가 발생한다. '멜라민제 스펀지'로 식기나 싱크대를 닦으면 스펀지 마모되어 '미세 플라스틱'이 된다.
2. '플라스틱'은 석유로 만든 폴리머
'플라스틱(Plastic)'은 석유를 '분류'해서 얻은 경질유 '나프타(Naphtha)'를 열분해해서 얻는다. '분류(分溜)'란 휘발 성분을 함유한 혼합물을, 물질별로 끓는점이 다른 성질을 이용해 분리하는 방법이다. 플라스틱의 화학 구조는 '단위체(Monomer, 모노머)'라는 작은 분자가 사슬 모양으로 길게 결합해 생긴 '중합체(Polymer, 폴리머)'이다.
플라스틱의 종류는 100종 이상 되는데, 그중에서 '폴리에틸렌(Polyethylene)', '폴리프로필렌(Polypropylene)', '폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)', '폴리스틸렌(Polystyrene)', '폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene Terephthalate)'의 5종이 주를 이룬다. 각각 '단위체(Monomer)'인 '에틸렌(Ethylene)', '프로필렌(Propylene)', '염화비닐(Vinyl Chloride)', '스티렌(Styrene)', '에틸렌 테레프탈레이트(Ethylene Terephthalate)'가 중합해서 생긴다.
| 플라스틱 | 단위체 | 이용 |
| (고밀도) 폴리에틸렌 | 에틸렌 | 샴푸·린스 용기, 플라스틱 양동이, 등유 탱크, 파이프 등 |
| (저밀도) 폴리에틸렌 | 에틸렌 | 비닐봉지, 랩, 우유 팩 내부 필름, 산업용 필름 등 |
| 폴리프로필렌 | 프로필렌 | 주사기, 빨대, 자동차 부품, 가전 부품 등 |
| 폴리염화비닐 | 염화비닐 | 신용카드, 파이프, 합성 피혁, 창호(새시), 호스 등 |
| 폴리스틸렌 | 스티렌 | 발포 스티롤(속칭 스티로폼), CD 캐이스, 컵라면 용기, 음식물 쓰레기통 등 |
| 폴리에틸렌 테레프탈레이트 | 에틸렌 테레프탈레이트 | 의류의 섬유(폴리에스테르), 페트병, 계란 팩, 포장 필름 등 |
3. 전 세계 바다를 떠다니는 플라스틱
현재 전 세계 바다를 떠다니고 있는 지름 0.3mm 이상의 플라스틱 쓰레기는 5조 개로 추정된다. 2012년까지 실시한 조사에 따르면, 지중해, 흑해, 또 유라시아 대륙의 남쪽 연아에 플라스틱이 많이 표류하고 있다고 한다.
한편, 육지에서 떨어진 먼바다에도 플라스틱이 모여 있는 장소가 있다. 북태평양, 남태평양, 북대서양, 남대서양, 인도양의 5곳으로, 해류가 고리 모양으로 흐르는 장소이다. '환류(Gyre)'란 대기나 바다에서 소용돌이 형태로 회전하는 큰 규모의 시스템을 의미하며, 주로 해양학에서 '코리올리효과(Coriolis Effect)'에 의해 회전하는 큰 규모의 해류를 가리킨다. 그 중심은 물과 바람의 흐름이 약하기 때문에 플라스틱이 쌓이기 쉽다.
더구나 플라스틱은 해수면이나 바닷속을 떠다닐 뿐 아니라 해저에도 싸인다. '폴리염화비닐'이나 '폴리에틸렌 테레프탈레이트' 등은 바닷물보다 무겁기 때문에 해저로 가라앉기 쉽다. 지금까지의 연구를 통해 '해구(해저가 가늘고 길게 골짜기 모양을 이루는 곳)'는 빛이 미치지 않고 수온이 낮기 때문에, 조각나지 않고 제품의 형태를 유지한 채 가라앉아 있는 경우도 많다.
한편, 바닷물보다 가벼운 '폴리에틸렌'이나 바닷물과 거의 같은 무게인 '폴리프로필렌'을 원료로 사용한 미세 플라스틱도 '생물막'이 달라붙어 무거워지면서 해저로 가라앉기 쉬워진다. '생물막(Biofilm)'이란 고체의 표면을 덮고 있는 미생물을 포함한 얇은 막으로 젤라틴 형태의 막을 말한다. 해저에 가라앉아 있는 미세 플라스틱의 무게는 바다를 표류하는 플라스틱 무게의 1000배에 이른다는 추정도 있다.
4. 미세 플라스틱은 유해 물질의 운반자
바다에 떠다니는 미세 플라스틱은 단순한 쓰레기가 아니라, '첨가제'를 포함하거나 바닷물 속의 '잔류성 유기 오염 물질(POPs)'가 흡착된 '유해 물질'의 운반자이다. '첨가제'와 '잔류성 유기 오염 물질(POPs: Persistent Organic Pollutants)'은 무엇일까?
4-1. 첨가제
크기가 1mm 정도인 미세 플라스틱인 경우, 사람이 먹으면 몸속에 머물지 않고 배설되기 때문에 플라스틱 자체에 의한 악영향은 없다고 생각된다. 그러나 플라스틱에는 해로운 화학 물질이 '첨가제'로 포함되어 있다. '첨가제'는 산화를 막고, 부드럽게 하며, 자외선에 의한 열화를 막고, 불에 타지 않게 하며, 색깔을 입히는 등의 역할을 하며 100종이 넘는다.
예컨대 플라스틱에 산화 방지제로 첨가되는 '노닐페놀(3-Nonylphenol)'은 '환경 호르몬(내분비 교란 물질)'의 일종이다. 인간이나 동물의 몸속에는 '내분비계(Endocrine System)'라는 '호르몬을 분비하는 메커니즘'이 있다. 인간은 호르몬을 분비함으로써 대사·성장·생식 등의 기능을 조절한다.
4-1. 잔류성 유기 오염 물질(POPs)
그리고 주변의 바닷물에서 플라스틱에 달라붙는 해로운 화학 물질도 있는데, 이들을 '잔류성 유기 오염 물질(POPs: Persistent Organic Pollutants)'이라고 한다. '폴리염화비페닐(PCB: Polychlorobiphenyl)'이나 '디클로 디페닐 트리클로로에탄(DDT: Dichloro Diphenyl Trichloroethane)'이 대표적이다.
'폴리염화비페닐(PCB)'은 공업용 기름으로, DDT는 유기 염소계 살충제·농약으로 합성된다. 주로 20세기 중반에 사용되었는데, 독성이 인정되어 현재는 '스톡홀름 협약(Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants)'에 의해 제조·사용·배출이 금지되어 있다. 그러나 '잔류성 유기 오염 물질(POPs)'는 분해되기 어렵기 때문에, 과거에 자연환경 속으로 유출된 것이 여전히 남아있다. POPs는 바닷물 속에서 농도가 매우 낮기 때문에 바닷물 섭취로 인해 생체에 미치는 직접적인 영향은 문제가 되지 않는다. 그러나 POPs는 '친유성(기름에 잘 녹는 성질)'의 물질이기 때문에 석유로 만든 플라스틱에 달라붙어 농축·침투한다. 미세 플라스틱 표면의 POPs의 농도는 바닷물 속 농도의 100만 배에 이르는 경우가 있다.
5. 미세 플라스틱을 먹는 동물들
미세 플라스틱의 큰 문제 가운데 하나는 다양한 생물이 그것을 먹이로 착각해서 먹는다는 점이다. 미세 플라스틱처럼 소화할 수 없는 것이 몸속에 들어가면, 소화 불량을 일으키거나 먹이를 충분히 섭취할 수 없어 영양실조에 걸릴 가능성이 있다. 더구나 뾰쪽한 플라스틱은 위에 상처를 위험성도 있다.
1970년에 이루어진 '쇠부리슴새(Slender-Billed Shearwater)'의 조사에서는 조사한 개체의 약 50%에서, 그리고 1980년의 조사에서는 모든 개체에서 '미세 플라스틱'이 검출되었다. 만약 지구상의 모든 종의 바닷새를 조사하면, 90%의 개체에서 미세 플라스틱이 검출될 것이라는 추정도 있다. 또 바닷새만이 아니라, '바다거북', '고래', '물고기', '조개', '갯지렁이', '보리새우류', '게' 등 200종 이상의 바다 생물의 몸속에서 플라스틱이나 미세 플라스틱이 검출된다. 또 몸길이 몇 mm 정도의 동물 플랑크톤이 몇 μm에서 몇십 μm의 미세 플라스틱을 섭취한 것도 확인되었다. 플라스틱 오염은 동물 플랑크톤을 작은 물고기가 먹고, 작은 물고기를 큰 물고기나 고래가 먹는 '먹이사슬'을 통해 바다 생태계 전체로 퍼지고 있다.
5-1. '첨가제'나 'POPs'를 섭취하면?
또 조사를 통해, 미세 플라스틱을 먹은 쇠부림새의 소화관에서 '첨가제'나 'POPs'가 소화액에 용해되고, 그것이 간이나 지방에 축적된다는 사실이 밝혀졌다. 더구나 북태평양에 있는 '하와이(Hawaii)', 남태평양에 있는 '갈라파고스제도(Galapagos Islands)', 남극 부근의 '매리언 섬(Marion Island)' 등의 해역에 서식하는 바닷새에 대한 조사에서도 '첨가제'와 'POPs'가 몸 조직으로 옮겨가 축적된다는 사실이 확인되었다. 전 세계 바닷새의 적어도 40%가 플라스틱에서 유래한 화학 물질에 오염되었다고 한다.
한편, 미세 플라스틱의 섭취로 인한 유해 물질 축적에 따른 생물의 형태 이상은 아직 보고되지 않았다. 다만, 오스트레일리아에 서식하는 '붉은발슴새'에 관한 보고를 통해, 미세 플라스틱을 섭취한 개체는 정상 개체에 비해 혈액 속의 칼슘 농도가 낮은 것으로 밝혀졌다. 혈액 속에 칼슘이 부족하면 알 껍질이 깨지기 쉬워 부화하는 개체 수가 감소한다. 또 1960년대에는 미국의 5대호 주변에서 DDT가 대량으로 사용되면서 미국의 구조인 '흰머리수리'가 급감했다. 이때도 흰머리수리의 혈액 속 칼슘 농도가 낮아져 기형 등의 형태 이상도 나타났다.
6. 미세 플라스틱 대책
미세 플라스틱'에 의한 해양 오염 문제를 해결하기 위해서는 복수의 대책을 마련해 실시해야 한다. 문제를 '해결하는 방향'과 '악화시키지 않는 방향'의 양쪽으로 과학기술을 사용해야 한다. 우선 1회용 플라스틱을 사용하지 말고, 최소한의 플라스틱을 반복 사용함으로써 플라스틱을 줄여 나간다. 동시에 '석유로 만든 플라스틱'을 '생물 자원으로 만든 재료'로 바꾸어 나간다. 최종적으로는 '유한한 자원을 지속 가능한 형태로 순화시키는 사회'를 만들어야 한다. 이러한 사회는 '탈 플라스틱 사회'라기 보다는, 플라스틱을 현명하게 이용하는 '스마트한 플라스틱 사회'라고 할 수 있다.
6-1. 최우선 해결책은 1회용 플라스틱을 줄이는 일
바다로 흘러드는 플라스틱의 대부분은 1회용 플라스틱이다. 따라서 비닐봉지, 페트병, 도시락 용기, 식품 포장용 랩 등을 줄여야 한다. 편리하다는 이유 때문에 플라스틱 쓰레기를 계속 버리면, 그것은 미래 세대에 물려주는 커다란 부담이 된다. 최우선 해결책은 1회용 플라스틱을 줄이는 일이다.
그런데 '바다로 흘러드는 플라스틱 양을 줄이는 것으로 해결된다면, 플라스틱 쓰레기를 철저히 수거해 소각 처리하면 된다.'고 주장을 하는 사람들도 있다. 하지만 그것은 근시안적이고 잘못된 주장이다. 왜냐하면 온실 가스인 '이산화탄소'가 발생하기 때문이다. 그것은 '국제연합(UN)'이 정한 '지속 가능한 개발 목표(SDGs)'나 '파리 협정(Paris Agreement)'에 합치하지 않는다. '파리 협정'에는 21세기 후반에는 실질적인 온실 가스 배출은 Zero로 한다고 명시되어 있기 때문에, 언젠가는 플라스틱을 소각 처리할 수 없게 된다. 더구나 유해물질인 '다이옥신'이나 '질소 산화물'이 발생하는 등 다른 문제가 생길 가능성도 있다.
6-2. 재활용을 과신해서는 안 된다.
플라스틱 재활용도 필요하지만, 재활용을 과신해서는 안 된다. 예컨대, 플라스틱 제품에서 해로운 '첨가제'가 검출되는 경우가 있다. 한국에서는 '발포 스티롤'로 만든 '굴 양식용 부표'에서, 재활용 과정에서 섞여 들어간 유해 브로민 계열의 '난연제(불에 타는 것을 억제하거나 완화하는 물질)'가 검출되었다. 또 재활용해서 만든 제품 자체가 플라스틱 오염을 일으키는 경우도 있다. 예를 들면 페트병을 재활용해 폴리에스테르 T셔츠를 만드는 데, 그것을 세탁하면 섬유 모양의 미세 플라스틱이 발생한다. 또 페트병을 재활용해서 새로운 페트병을 만드는 과정도 실용화되었지만, 이물질을 제거하기 위한 알칼리 세정 과정에서 20% 정도의 '중합체(Polymer)'가 분해된다. 따라서 실제로 5개의 페트병이면 4개만 재활용될 뿐, 100% 재활용되는 것은 아니다.
6-3. 플라스틱을 대신할 차세대 소재
석유로부터 만든 플라스틱을 줄여나가기 위해서는 대체할 방법을 마련해야 한다. 종이나 나무 같은 소재라면 설령 쓰레기가 되어 바다로 유출되어도 언젠가는 분해되고 '잔류성 유기 오염 물질(POPs)'도 덜 달라붙을 것이다.
- 셀룰로오스 나노파이버(CNF: Cellulose Nano Fiber): 현재 차세대 소재로 '셀룰로오스 나노파이버(CNF)'가 기대를 모으고 있다. CNF는 섬유를 조밀하게 나열함으로써 방수성을 유지한다. 가볍고 강도가 좋은 등의 많은 이점이 있어, 볼펜이나 종이 기저귀 등의 상품에 이용된다. 고무나 수지를 섞으면, 철의 5분의 1 정도의 무게로 5배 이상의 강도를 실현할 수 있다. 열에도 강하기 때문에 자동차나 가전제품 등에 활용이 기대된다.
- 생분해성 플라스틱: 또 현재 실용화가 진행되고 있는 '생분해성 플라스틱'은 자연계에 존재하는 미생물의 작용으로 최종적으로 이산화탄소와 물로 완전 분해된다고 한다. 그러나 바다는 미생물의 밀도가 낮고 저온이기 때문에 분해되기 어렵다는 과제가 있다. 특히 해저의 진흙 속에는 산소도 적어서 미생물이 작용하기 어렵다.