해양에 있는 미세플라스틱이 어떻게 육지에 다다르는지 - haeyang-e issneun misepeullaseutig-i eotteohge yugjie dadaleuneunji

인간, 찰나에 바닷물을 바꿔놓다-미세플라스틱과 산성화

environment 인간이 지구의 육지에 이뤄놓은 가시적인 변화에 비하면 바다는 여전히 원시 상태나 다름없어 보인다. 하지만 그것은 겉모습일 뿐이다. 속을 들여다보면 바다는 인간에 의해 육지보다 더 근본적이고 광범위한 변화를 겪고 있다.

보리새우 위장 안을 가득 채운 형광물질로 처리된 미세플라스틱. 새우가 먹이로 잘못 알고 먹은 것이다. 마이유 레티니에미 박사 연구팀 제공

저술가 빌 브라이슨이 <거의 모든 것의 역사>에서 했던 것처럼 지구 나이 45억년을 하루로 치면 인류가 원시 상태에서 벗어나 문명을 일궈온 시간은 자정 직전 몇 초에 지나지 않는다. 그 짧은 시간 육지는 엄청난 변화를 겪었다. 인간은 숲과 들판을 마을과 농장으로 바꾸고, 산을 깎고 강을 막아 길을 열었다. 모여 사는 도시의 땅은 온통 콘크리트와 아스팔트로 뒤덮었다. 인간의 손을 타지 않은 자연 그대로의 모습은 육지에서 찾기 어렵게 됐다.

바다는 어떨까? 지구 표면의 70%를 덮고 있는 바다 가운데 인간의 손길로 모습이 바뀐 곳은 육지와 접하는 가장자리에 불과하다. 과거에 상상할 수 없었던 크고 많은 선박들이 사람과 화물을 싣고 바다 위를 분주히 오가지만 지나는 항로는 정해져 있다. 미국 국립해양대기청(NOAA)은 지구 바다의 95%는 아직 탐사조차 이뤄지지 않았다고 설명한다. 육지와 달리 심연의 바다는 여전히 인간에게 미지의 세계로 남아 있는 셈이다.

어디에나 있지만 보이지 않는…

그렇다고 지금의 바다가 원시인들이 바라보았던 바다와 다를 바 없다고 생각하면 잘못이다. 피서철인 요즘 해수욕장을 찾은 사람들이 뛰어드는 바닷물에는 100여년 전에는 세상에 존재하지도 않은 물질이 들어 있다. 인간이 섞어 넣은 작은 플라스틱 알갱이들이다. 플라스틱은 인간이 사용하는 제품 가운데 안 들어간 곳이 없을 정도로 다양한 용도에 쓰이고 버려진다. 유엔환경계획(UNEP)이 지난 5월 펴낸 보고서 <해양 플라스틱 쓰레기와 마이크로 플라스틱>을 보면, 2010년에만 최소 480만t에서 최대 1270만t이 바다로 흘러들어갔다고 하니 해수욕을 하다 플라스틱 쓰레기를 만나는 것이 특별할 것은 없다. 문제는 ‘마이크로플라스틱’이라 불리는 특별히 작은 미세플라스틱의 광범위한 분포다.

과학계가 미세플라스틱에 주목한 지는 그리 오래되지 않아, 지금까지 주로 조사된 곳은 주변 인구가 많고 산업 활동이 활발한 북반구의 바다 표층이다. 그럼에도 전문가들은 미세플라스틱이 지구의 모든 바다에 존재할 것이라는 데 이견을 달지 않는다. 한국해양과학기술원의 미세플라스틱 연구를 이끌고 있는 홍상희 책임연구원은 “미세플라스틱은 북극이나 남극 바닷물에서도 나오고, 사람 활동이 전혀 없는 섬 주변에서도 나온다. 문제는 풍도(밀도)가 얼마나 되느냐일 뿐 전지구적으로 발견되고 있다고 보면 된다”고 말했다. 해양쓰레기 전문가인 한국해양쓰레기연구소 이종명 소장은 “전세계 바다에 다 있다는 것은 상식적인 이야기”라고 잘라 말했다. 유엔환경계획과 식량농업기구(FAO) 등 유엔 산하기구의 해양환경 자문 전문가그룹(GESAMP)이 지난해 미세플라스틱 오염 실태를 평가한 보고서 <해양환경 속 미세플라스틱의 발생원, 운명 그리고 영향>에서 “밀도는 지역적으로 상당히 편차가 있지만, 조사가 이뤄진 모든 곳에 존재하고는 있었다”고 밝힌 것도 이런 추정을 뒷받침하는 것으로 볼 수 있다.

미세플라스틱 가운데 밀도가 높은 것들은 바닷물에 오래 떠 있지 못하고 일찍 표층 아래로 가라앉는다. 밀도가 낮아 상대적으로 부력이 큰 미세플라스틱들도 시간이 흐르면서 다양한 유기·무기물질들이 달라붙어 무거워지면 점점 바닷속 깊이 내려가게 된다. 그 결과 인간은 깊은 바닷물 속뿐 아니라 수천 미터 해저에까지 골고루 자신의 지문을 남길 수 있었다. 인류가 플라스틱을 대량생산하기 시작한 것이 1950년대인 것을 감안하면 지구의 시간으로 ‘찰나’라고 할 60여년 만에 이뤄낸 ‘위업(?)’이다.

길이 5㎜ 이하의 플라스틱으로 정의되는 미세플라스틱은 발생원에 따라 두 종류로 나뉘어진다. 처음부터 작은 크기로 만들어져 피부관리용품 등에 사용된 뒤 하수도를 통해 배출된 1차 미세플라스틱과, 바다로 들어온 플라스틱 쓰레기들이 자외선과 바람, 파도의 힘으로 부서지면서 만들어진 2차 미세플라스틱이다. 이들은 대부분 맨눈으로는 잘 보이지 않을 정도로 작고, 처음에는 보였던 것들도 시간이 흐르면서 마이크로미터(100만분의 1m)와 나노미터(10억분의 1m) 크기까지 쪼개져 결국은 보이지 않게 된다. 만약 어떤 외계생명체가 지구를 방문해 바다를 조사한다면 플라스틱을 바닷물에 ‘떠 있는’ 쓰레기가 아니라 바닷물에 ‘함유된’ 미량 물질 가운데 하나로 기록할 수도 있게 된 것이다.

전세계에서 이어지고 있는 해양생물 속 미세플라스틱 검출 소식은 미세플라스틱이 생태계에 떠도는 우연한 이물질이 아니라 구성 요소가 된 듯한 느낌마저 준다. 앞서 언급한 전문가그룹의 보고서와 환경단체 그린피스가 지난달 발표한 <우리가 먹는 해산물 속 플라스틱> 보고서를 보면, 미세플라스틱은 바다 생태계의 기초인 동물성 플랑크톤에서부터 갯지렁이, 새우, 게, 가재, 작은 청어에서 대구와 참다랑어 등의 대형 어류에 이르는 다양한 생물종에서 발견됐다. 바다생물들이 미세플라스틱을 먹이로 착각해 먹고 있을 뿐 아니라 먹이사슬을 통해 이동하고 있음을 보여주는 결과다. 어떤 생물들에게 먹이를 착각한 ‘사고’일 뿐인 미세플라스틱 섭취가 어떤 생물들에게는 알아도 피할 수 없는 ‘숙명’이다. 홍합이나 굴과 같이 바닷물을 빨아들여 그 속의 영양물질을 걸러 먹고 살아가는 생물종이 그런 경우다. 길이 40㎛(마이크로미터) 이하의 작은 미세플라스틱에는 물고기들도 속수무책이다. 이런 크기는 호흡할 때 아가미를 그대로 통과해 체내로 들어갈 수 있다는 것이 과학자들의 설명이다.

홍합·굴로 연간 1만1000개 섭취

해양생물의 체내에 들어간 미세플라스틱 가운데 나노미터 수준의 작은 것은 세포벽을 통과해 조직 내부까지 들어갈 수도 있는 것으로 파악됐다. 하지만 대부분은 소화기관에 머물다 체내로 배설된다. 따라서 대개 내장을 제거하고 먹는 물고기를 통해서 인간이 미세플라스틱에 노출될 가능성은 높지 않다. 반면 내장까지 통째로 먹는 홍합이나 굴, 새우 등의 섭취를 통해 노출될 가능성은 배제할 수 없다. 이미 유럽에서는 평균적인 유럽인이 홍합과 굴 섭취를 통해서만 해마다 1만1000개의 미세플라스틱을 먹게 될 수 있다는 연구 결과가 나와 있다.

우리나라 주변 바다에서 생산되는 수산물의 미세플라스틱 오염 실태는 아직 조사 결과가 발표된 바 없다. 다만 우리와 바다를 공유하는 중국 사례와 양식장에서 많이 쓰이는 스티로폼 부이에서 주로 기인한 연안의 높은 미세플라스틱 오염도를 고려하면 꽤 높은 수준일 것으로 짐작된다. 지난해 10월과 지난 4월 국제 학술지에는 중국에서 생산된 소금과 홍합에서 미세플라스틱을 검출한 연구 결과가 실렸다. 홍상희 책임연구원은 “우리 남해안의 부유 미세플라스틱 풍도(밀도)는 길이 330㎛ 이상 5㎜ 이하 크기 기준으로 봤을 때 미국 연안 및 태평양 쓰레기 수렴지대보다는 낮지만 포르투갈 연안, 북서지중해, 베링해 등 유럽 연안보다는 높은 수준이다. 특히 거제 동부 연안 같은 곳은 바닷물 1㎥에 평균 24.7개가 관찰돼, 평균값으로 보면 세계적으로 가장 높은 농도에 해당한다고 해도 과언이 아니다”라고 말했다.

아프리카 세네갈 해안의 플라스틱 오염물.

한국해양기술원 연구팀이 남해 연안에서 미세플라스틱을 조사하는 모습. 플랑크톤 채집용 그물을 선박 뒤에 달고 수면에서 수심 20~30cm의 표층을 훑는다. 홍상희 책임연구원 제공

사람의 체내로 들어온 미세플라스틱이 인체 건강에 어떤 영향을 끼치는지에 대해서는 충분한 연구 결과가 쌓이지 않아 과학자들도 확실한 결론을 내리지 못하고 있다. 그럼에도 우려는 높아지고 있다. 미세플라스틱이 제조 과정에 첨가된 다양한 유해화학물질뿐 아니라 물속에 녹아 있는 다른 유해물질까지 끌어당겨 흡착하고 있을 수 있기 때문이다. 몸속에 들어온 미세플라스틱이 체외로 배출돼도 플라스틱에 함유돼 있던 이 유해물질은 체내에 흡수돼 축적될 위험이 있다. 유엔환경계획은 지난 5월 발표 보고서에서 “마이크로플라스틱보다 작은 나노플라스틱은 태반과 뇌를 포함한 모든 기관 속으로 침투할 수도 있다”는 연구 결과를 소개하면서 나노플라스틱이 조직과 세포 속으로 이동한 이후의 위험을 ‘블랙박스’로 표현했다.

이에 따라 그린피스를 비롯한 환경단체들은 예방적 차원에서 각국 정부에 제품에 사용되는 미세플라스틱 알갱이인 ‘마이크로비즈’(microbeads)의 해양 유입을 막는 조처를 요구하고 있다. 실제 대책 마련에 나서는 나라들도 있다. 그린피스가 지난달까지 조사해 발표한 것을 보면, 미국에서는 지난해 말 마이크로비즈를 함유한 세정용 제품의 판매를 금지하는 ‘마이크로비즈 청정해역법’이 통과됐다. 캐나다·대만·영국·오스트레일리아에서도 마이크로비즈 규제 법안을 도입할 계획이라는 발표가 나왔고, 유럽에서는 유럽연합 전체에 적용될 마이크로비즈 규제안이 추진되고 있다. 하지만 한국 정부에서는 아직 별다른 움직임을 보이지 않고 있다.

바다생물 공생 해치는 산성화

미세플라스틱보다 더 오래전부터 근본적으로 바다를 바꿔 놓고 있는 것은 인간이 만들어내는 이산화탄소다. 지구에서 이산화탄소는 탄소의 연소와 동물의 호흡 등을 통해 대기 중으로 배출됐다가 바다에 흡수되거나 식물의 광합성을 통해 탄소로 고정되는 과정을 반복하며 순환한다. 이런 순환을 통해 과거 1만여년 동안 지구 대기의 이산화탄소 평균 농도는 260~280ppm 선에서 균형을 이뤘다. 이 균형이 인류가 산업혁명 이후 화석연료 사용량을 계속 늘리면서 깨어져 이산화탄소 평균 농도는 지난해 400ppm을 넘었다. 화석연료에서 빠져나온 이산화탄소가 미처 갈 곳을 찾지 못하고 대기 중에 누적되며 일으킨 온실효과로 지구의 온도는 계속 상승해 왔다. 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면서 바다에 흡수되는 양도 점차 증가해 왔다.

이산화탄소와 바닷물은 서로 결합하면서 물속에 수소이온(h+)을 내놓게 된다. 과학자들의 조사 결과, 약 3억년 전부터 산업혁명 전까지 수소이온농도지수(pH·페하) 8.2의 약알칼리성 상태를 유지해온 바다 표층의 페하는 현재 8.1까지 내려갔다. 중성(pH 7) 쪽으로 근접하면서 본래의 알칼리성이 약해진 것이다. 뒤집어보면 산성이 26%쯤 높아진 셈이 된다. 만약 인류가 현재 추세대로 이산화탄소를 계속 배출한다면 페하는 이번 세기말까지 0.3~0.32가량 더 떨어질 것이라는 게 과학계의 진단이다. 바닷물의 산도가 100~109%쯤 더 높아진다는 얘기다.

바닷물의 산도가 높아지면 우선 탄산칼슘(CaCO₃) 성분으로 골격이나 껍질을 만들어 살아가는 산호나 패각류 등 다양한 바닷속 생물들이 번식과 성장에 어려움을 겪게 된다. 알칼리성인 탄산칼슘 성분이 산도가 높은 물에서 잘 녹기 때문이다. 산성화는 수온 증가와 상승 효과를 일으키면서 이미 세계 최대의 산호 군락지인 대보초(Great Barrier Reef)를 황폐화시키고 있는 주범으로 지목되고 있다.

과학자들은 앞으로 진행될 산성화의 정도는 어느 정도 예측하지만 산성화가 구체적인 생물종과 생태계를 어떻게 변화시킬지는 충분히 이해하지 못하고 있다. 산성화가 생물들이 적응할 틈 없이 급속하게 진행되면서 이미 바닷속에서는 과학자들도 예상치 못한 일들이 벌어지고 있다. 해양 생태계의 기초인 동물성 플랑크톤류의 부화율이 낮아지고, 홍합이나 고둥류는 수면 근처 바위에 예전처럼 강하게 달라붙지 못하고 잘 떨어지는 것으로 관찰됐다. 물고기들의 후각과 청각 등 감각기관이 약화되고, 포식자를 겁내지 않고 대담하게 다가가는 등의 이상행동을 한다는 연구 결과도 보고됐다.

산성화가 디즈니 애니메이션 <니모를 찾아서>를 통해 사람들에게 잘 알려진 해양생물의 공생관계를 파괴할 것이라는 분석도 있다. 말미잘의 촉수 독에 면역이 돼 있는 어린 광대물고기(흰동가리)는 위험이 닥치면 말미잘의 촉수 속으로 숨고, 말미잘에게 보호의 대가로 먹이를 유인해주며 공생한다. 오스트레일리아 애들레이드대학교의 연구자들은 6월말 학술지 <왕립학회보 B>에 이번 세기말에 예상되는 바닷물 수소이온농도지수 조건에서는 어린 물고기들이 자신들이 보호받을 수 있는 해파리 근처에서 보내는 시간이 3배가량 짧아진다고 보고했다. 이런 변화들은 모두 해당 생물종의 생존율 저하로 이어져, 복잡하게 얽혀 있는 해양 생태계에 회복 불가능한 혼란을 초래할 수 있다는 것이 전문가들의 지적이다.

인간이 과도한 화석연료 사용으로 대기 중 이산화탄소 농도를 증가시켜서 나타난 바닷물 수온 상승과 산성화, 엘니뇨 등 다양한 원인이 겹쳐 백화현상(Coral Bleaching)을 겪고 있는오스트레일리아 ‘대보초’ 산호지대의 모습. 백화현상은 산호 표면에 붙어 산호와 공생하는 조류가 떨어져나가면서 산호가 하얗게 되는 현상으로, 지속되면 산호 자체의 죽음으로 이어질 수 있다. 그린피스 제공

동해 산성화 속도, 세계 평균 2배

바닷물 산성화 속도는 지역별로 다르게 나타나 우리나라 동해의 울릉분지와 경북 포항·울진 앞바다 등 용승 해역(심층의 해수가 표층으로 올라오는 해역)에서는 세계 평균보다 2배 이상 빠르게 진행되고 있다는 연구 결과도 있다. 한국해양과학기술원의 ‘해양 산성화에 의한 연안생태계 영향 진단과 예측 연구’ 프로젝트를 총괄해온 김동성 박사는 “연안 해역의 바닷물 산성화에는 수온 상승, 유해물질, 빈산소(저산소) 등이 복합적으로 작용해 우리나라 주변과 같은 반폐쇄 해역은 특히 예측하기 어려운 ‘핫스팟’으로 꼽힌다”고 말했다.

인류가 촉발한 바다 환경의 급속한 변화는 이미 시위를 떠난 화살이다. 해양환경 자문 전문가그룹은 지난해 보고서에서 인간이 설령 환경 중으로 플라스틱을 배출하는 것을 즉각 중단한다고 하더라도 바닷물 속의 미세플라스틱은 여전히 증가할 것으로 예상했다. 이미 바닷속에 들어간 플라스틱 쓰레기들이 점점 작은 조각으로 계속 쪼개질 것이기 때문이다. 전문가그룹은 “미세플라스틱을 대규모로 제거하는 비용효과적인 기술적 해결책은 가능하지 않으며, 플라스틱과 미세플라스틱을 계속 바다로 들어가게 하는 한 어떤 대응책도 효과가 없을 것”이라고 결론지었다. 산성화 억제도 마찬가지다. 국제사회가 온실가스 감축에 성공하는 최선의 온실가스 배출 시나리오에서도 이번 세기말까지 바닷물은 현재 수준보다는 15~17% 더 산성화될 것이라는 게 기후변화정부간협의체(IPCC)의 결론이다.

전문가그룹의 보고서 작성에 참여한 해양과학기술원 심원준 박사는 “인간은 지구 전체 역사로 보면 정말 찰나의 순간에 지구를 현 상태로 만들었다. 산업혁명 이후 인류에 의해 환경에 가해진 일들을 보면 앞으로 남은 지구의 미래인 50억년은 참으로 암담하게 그려진다”고 말했다.

김정수 선임기자

인포그래픽 노수민 기자