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  • 제 361회 세미나: 담수 환경에서 플라스틱 쓰레기의 유형별 기원, 이동 그리고 퇴적

  • 20.02.25
    조회수 156
첨부파일

이종수
(사)동아시아바다공동체 오션 연구원
jongsulee@osean.net



오션 제361회 세미나:  담수 환경과 해양환경에서 플라스틱 쓰레기의 조성 비교한 논문 다뤄



제 361회 오션 정기세미나에서는 담수 환경과 해양환경에서 플라스틱 쓰레기의 조성을 제품군과 폴리머군으로 나누어 비교한 논문을 공부하였다.


원문
A.E. Schwarz, T.N. Ligthart, E. Boukris, T. van Harmelen, 2019, Sources, transport, and accumulation of different types of plastic litter in aquatic environments: A review study, Marine Pollution Bull, 143:92-100,
https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.04.029

 

요약문
담수 환경에서 플라스틱 오염을 완화하기 위한 전략과 관련되는 플라스틱의 이동, 축적에 대한 전 지구적 체계를 이해하기 위해 플라스틱 쓰레기를 유형별로 평가하였다. 강에서는 포장재와 소비재가 가장 많이 발견되었고, 해양에서는 어업 기인 항목들이 우세하였다. 전기제품, 건축/건설 자재, 운송 관련 제품은 거의 발견되지 않았다. 폴리머별로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 가장 많이 발견되었다. 포장재와 소비재는 강에서 가장 많이 발견되었다. 폴리머 종류가 가장 다양하게 발견된 곳은 담수와 해양의 퇴적물이다. 이것으로 보아 높은 비율의 플라스틱 쓰레기가 여기에 축적된다고 볼 수 있다. 이는 플라스틱 쓰레기의 이동, 축적 유형이 밀도, 표면적, 크기에 좌우된다는 것을 확인시켜준다. 밀도가 작은 폴리머 중 두껍고 큰 플라스틱 쓰레기만이 강으로부터 해양으로 유입되는 것으로 보이며 더 높은 비율의 플라스틱 쓰레기가 퇴적물이나 해안(강변)에 퇴적되는 것으로 보인다.


소개
플라스틱 오염이 이 시대의 가장 심각한 문제 중의 하나로 떠오르면서 많은 연구들이 해양의 플라스틱 이동과 축적에 대해 연구해 왔다. 최근에는 강의 플라스틱 오염에도 관심을 기울이고 있다. 가장 최근에는 플라스틱을 원재료나 제품과 연관시키는 전 지구적 플라스틱 수지에 관해서도 관심을 기울이고 있다. 환경에 대한 플라스틱의 영향을 정량화하기 위해 생애주기평가(Life Cycle Assessment)를 사용하지만 여기에는 환경에 대한 플라스틱의 오염을 포함하지 않아 플라스틱의 환경에 대한 영향을 과소평가하고 있다. 생애주기평가에서 플라스틱 오염 측면을 포함하기 위해서는 플라스틱의 환경 유출, 이동, 축적, 흐름에 대한 정량화가 필요하다. 또한 환경으로 유출되는 플라스틱 쓰레기의 양을 추정하는 데 제품 유형별과 폴리머별 정보는 이루어지지 않았다.
이 연구에서는 여러 연구에서 제품 유형별, 폴리머별 양에 대한 정보를 취합하였다. 이는 환경에 있는 플라스틱 쓰레기의 양을 추정하는 데 도움을 줄 수 있다.


연구 방법 및 결과
이 연구에서는 수 환경을 담수 해변, 담수 표층, 담수 퇴적물, 해양 해변, 해양 표층, 해양 퇴적물 등 여섯 구역으로 분류하였다. 플라스틱, 해양, 강, 퇴적물, 해변, 해안 등의 단어로 문헌을 검토한 결과 23편의 적합한 논문을 확보하여 데이터를 취합하였다. 이 논문들의 데이터를 위에서 제시한 여섯 구역으로 나누어 폴리머 조성을 비교하였다.


분석 결과 모든 구역에서 폴리머는 폴리에틸렌 > 폴리프로필렌 > 폴리스틸렌의 순으로 발견된 것으로 나타났다. 담수해변과 해양 표층에서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌이 차지하는 비율은 각각, 92.2%, 95.8%였다. 다른 네 곳의 환경에서는 기타 비율이 높았는데 이는 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트 비율에 기인하는 것으로 나타났다. 담수와 해양의 퇴적물에서는 플라스틱의 조성은 다양하였다. 이는 섬유형 제품과 연관되는 것으로 보이며 해양 퇴적물에서는 특히 폴리아마이드, 폴리에스테르의 비율이 높은 반면에 퇴적물 이외의 환경에서는 이들은 최대 3.5%를 보였다. 폴리스틸렌의 비율은 담수 퇴적물에서 가장 높았고 전체적으로 이것의 비율은 해양보다 담수에서 높았다. 그룹 간 폴리머의 조성은 해양 해변, 해양 표층, 담수 해변, 담수 표층에서 통계적으로 유의미하게 달랐다. 반면에 해양 퇴적물과 담수 퇴적물에서의 조성은 다르지 않았다.


제품별 조성을 비교하기 위한 적합한 데이터의 부재로 이 연구에서는 두 편의 연구(van Emmerik et al., 2018, Lebretonet al., 2018)결과 만을 비교 분석하였다. 전자는 강 표층, 후자는 해양 표층에서의 플라스틱을 연구한 논문이다. 해양에서는 93%의 플라스틱이 어떠한 제품인지 구분할 수 없었는데 이 연구에서는 플라스틱 조각으로 구분하였다. 종류를 알 수 있는 것들은 실, 어망, 밧줄이 4.8%, 비섬유형 어업/양식 관련 제품이 0.4%, 포장재가 1%를 차지하는 것으로 밝혀졌다. 식별 가능한 것들만 고려한다면 80% 이상이 해상 기인이었다. 강에서의 플라스틱 제품 유형은 해양에서의 제품 유형과 달랐다. 강에서는 식별 불가능이 22.6%를 차지했으며, 74.5%는 포장재였다. 가정용 제품은 2.5%, 건축 자재는 0.5%를 차지하였다. 반면 해양에서는 가정용 제품과 건축 자재는 0.1%를 차지하였다. 운송, 전지 제품, 산업용 제품은 어느 연구에서도 보고되지 않았다.


토의
물에서 플라스틱의 수직, 수평 이동은 플라스틱 쓰레기의 특성과 지역의 환경 요인에 따라 달랐다. 수직이동과 퇴적화는 밀도, 폴리머의 표면적, 입자 크기 등 세 요인에 따라 결정되는 것으로 나타났다. 폴리머 밀도의 효과는 표층 분포에서 뚜렷하였다. 여기에서는 폴리에틸렌과 폴리프로펠렌이 우세하였고 고밀도의 폴리머는 거의 보이지 않았다. 강에서는 바다보다 고밀도의 폴리머 비율이 높았는데 이는 강의 유속이 세기 때문에 탁류가 증가하여 고밀도 폴리머가 부유하게 되고 수직보다는 수평으로 이동하는 것으로 보인다. 반면 해양에서는 물의 흐름이 세지 않아 고밀도 폴리머가 수직 이동하는 것으로 나타났다. 또한 해양에서는 해안에서 멀어질수록 고밀도 폴리머 비율이 줄어들었다. 강한 탁류는 저밀도 플라스틱의 퇴적화를 일으키고 수층에서 추가적인 수직 이동을 촉진하는 것으로 나타났다. 이것은 또한 상대적으로 표면적이 커서 부유속도가 작은 대형플라스틱과 미세플라스틱에 영향을 미쳐 혼합을 일으키고 이들이 부유고형물과 섞여 퇴적물 최상층에 퇴적되는 것으로 나타났다. 필름이나 섬유와 같이 표면적이 큰 플라스틱은 퇴적화 속도가 빨랐고 퇴적물에서 가장 많이 발견된 섬유형 폴리머는 고밀도였다. 결론적으로 더 크고 두껍고 밀도가 작은 플라스틱만이 먼 해양에 도달하고 해양 표층에 머물게 되는 것으로 밝혀졌다.


플라스틱의 제품별 조성과 생산되는 제품별 조성을 비교해보면 이들은 많이 다른 것으로 나타났다. 운송 관련 제품과 전기제품은 수 환경에서는 발견되지 않았는데 이는 생산품에서 각각 6.6%, 4.8%를 차지한다. 건축자재도 거의 발견되지 않았다. 생산품에서는 이는 14.0%를 차지하였다. 포장재, 가정용품과 같은 일회용 제품이 발견되는 비율은 해양에서 15.9%, 강에서 74.5%였다. 이는 알 수 없는 제품 제외했을 때의 비율이다. 이들이 생산품에서의 비율은 36.0%이다. 해변 쓰레기에서도 이들이 많은 비율을 차지하였고 다음이 양식장과 어업기인이었다. 해저면에서는 어업 기인 쓰레기와 섬유형 제품이 높은 비율을 차지하였다. 해양 표층에서는 식별 가능한 항목의 80% 이상이 해상 기인이었다. 동 연구에서 합성섬유로 만들어진 어망과 라인(폴리에틸렌과 폴리프로필렌)이 부유 플라스틱의 50% 이상을 차지하였는데 이는 해양과 강에 존재하는 플라스틱의 제품 조성이 다름을 나타낸다. 이는 두 환경 사이에서 플라스틱 상호교환이 적고 기인이 서로 다름을 의미한다.


생산된 플라스틱 제품과 환경에서 발견된 플라스틱 쓰레기에서의 폴리머 조성에서도 차이가 발견되었다. 환경에서는 폴리에티렌, 폴리스틸렌 비율이 더 높은 반면, 폴리프로필렌, 섬유의 비율은 비슷하였다. 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이드는 플라스틱 제품보다 환경에서의 비율이 더 낮았다.


제품별 폴리머 조성을 연관시켜보면 포장재와 가정용품은 폴리에티렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌로 이루어져 있다. 이들은 수 환경에서 가장 많이 발견되었다. PET는 포장재로 많이 쓰이지만 폴리에티렌과 폴리프로필렌에 비해 모든 구역에서 낮은 비율로 발견되었다. 해양 퇴적물에서 높은 비율을 보이는 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리아크릴로니트릴과 같은 섬유질은 어업기인으로 볼 수 있다. 해양 표층에서 발견되는 폴리에티렌과 폴리프로필렌 역시 어업 기인으로 보인다. 또한 세탁 시 배출되는 미세섬유는 보통 고밀도로써, 해양 표층보다는 해안에 가까운 담수 퇴적물에서 많이 발견되어 외양으로 이동되지 않는 것으로 보인다. 따라서 해양 퇴적물에서 발견되는 섬유질은 어업 기인으로 보이며 이들 대부분은 중-고밀도의 폴리아마이드, 폴리스티렌 등으로 이루어져 있다.


생산되는 비율(10%)에 비해 특히 폴리비닐클로라이드(PVC)비율은 아주 적었는데, 이는 큰 사이즈로 관리가 잘 되고 수명이 길기 때문으로 설명할 수 있다. 또한 전기제품, 건축자재, 운송에 관련된 제품에 쓰인 폴리머는 잘 발견되지 않았는데 비슷한 이유 때문으로 보인다.


결론적으로 해양에서 발견되는 플라스틱 쓰레기는 어업, 양식 산업에서 왔고 담수에서 발견되는 쓰레기는 포장재와 가정용품이 우세하였다. 해변을 제외하면 두 곳의 쓰레기가 겹치지 않았는데 이는 강으로부터 바다로의 쓰레기 이동이 적다는 것을 의미하며 이는 모델 결과와도 일치한다(vanSebilleet al., 2015; Schmidt et al., 2017).


토론
1. 이 논문은 그동안 발표된 논문들에서 플라스틱 쓰레기 데이터를, 제품군과 폴리머군으로 나누어 이들이 담수와 해양에서 어떻게 분포하는지를 정리했다는 점에서 의미가 있다.
2. 하지만 담수와 해양을 나눌때 수층(water column)을 포함시키지 않고 표층과 해저면으로만 나눈 점이 아쉽다.
3. 플라스틱  쓰레기의 분포를 제품군에 따라 분석할 때 단 두편의 논문에 의존했다는 점은 이 논문의 단점이라 할 수 있다.
4. 분석하여 정리한 자료를 그래픽으로 알아보기 좋게 정리한 점은 훌륭하다.

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