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제512회 오션세미나 : '일본 오키나와 섬 해변의 해양쓰레기 양과 분포'

2024-04-24
  512회 오션세미나  

일본 오키나와 섬 해변의 해양쓰레기 양과 분포



김령규 ㅣ (사)동아시아바다공동체 오션 연구원 ㅣ rgkim@osean.net
한국인 ㅣ (사)동아시아바다공동체 오션 연구원 ㅣ glhan@osean.net




제 512회 오션 정기세미나에서는 일본 오키나와 섬 해변의 해양쓰레기 양과 분포에 대해 공부하였다.



<원문>  
Ifenna Ilechukwu, Rocktim Ramen Das, Emmeline A. Jamodiong, Stefano Borghi, Geminne G. Manzano, Agus Alim Hakim, James Davis Reimer, 2024. Abundance and distribution of marine litter on the beaches of Okinawa Island, Japan, Marine Pollution Bulletin,116036



초록
본 연구는 일본 오키나와 섬 주변 30개 해변에서의 해양 쓰레기 분포와 양을 평가하였다. 해변 품질 지수와 다변량통계 분석을 활용하여 해변의 상태와 오염 패턴을 분석하였다. 조사 결과, 총 11,626개의 쓰레기 항목이 수집되었으며, 이의 총 무게는 513.49kg으로, 평균 밀도는 0.13 ± 0.10 items/m²에 달했다. 수집된 쓰레기 중 플라스틱이 81.72%, 깨진 유리가 8.38%, 담배꽁초가 7.44%를 차지했으며, 대부분의 쓰레기(74.05%)는 육지에서 유입된 것으로 확인되었다. 일회용 플라스틱 제품은 조사된 모든 해변에서 발견되었고, 전체 쓰레기의 30.54%를 차지하였다. 해변의 청결도를 나타내는 청결 해안 지수(CCI), 플라스틱 양 지수(PAI), 위험 지수(HI)는 각각 0.1~7.6, 0.1~4.0, 0.01~1.42사이였다. 이는 오키나와 해변의 오염 수준이 낮은 편에서 중간 정도임을 시사한다. 이 연구는 오키나와뿐만 아니라 일본 및 아시아 태평양 지역의 해양 쓰레기 관리 전략 개발에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.


서론
해양 쓰레기는 해양 환경에 버려진 인공물로, 해양 생태계에 다양한 부정적 영향을 미친다. 육상과 해상 활동 모두가 쓰레기의 주요 원인으로, 특히 플라스틱 폐기물이 주요 문제로 대두되고 있다. 해양 쓰레기는 생물의 서식지 파괴, 생태계 교란, 어업 및 관광 산업에 피해를 주며, 미세 플라스틱으로 분해되어 생태계에 장기적인 영향을 끼친다. 아시아 태평양 지역은 해양 오염에 크게 기여하는 지역 중 하나로, 적절한 폐기물 관리와 정책의 부재가 주요 원인이다. 일본 정부는 해양 쓰레기 문제에 대응하기 위해 다양한 노력을 기울이고 있으며, 이는 오키나와 해변의 해양 쓰레기 모니터링에 중요한 배경이 된다. 해양 쓰레기 중에서도 플라스틱 제품은 해양 환경에서 상당한 비중을 차지하며, 연간 약 3.1에서 8.2백만 톤의 플라스틱이 해양에 배출되고 있으며, 이는 향후 10년 내에 최대 2천2백만 톤까지 증가할 가능성이 있다. 해양 쓰레기는 금속, 목재, 직물, 고무, 유리, 담배꽁초 등 다양한 물질이 포함된다. 해양 쓰레기가 미치는 유해한 영향으로는 생물 서식지의 파괴, 외래종 및 오염물질의 유입, 생물의 얽힘 및 섭취, 미세 및 나노 입자로의 분해를 통한 생물가용성 증가 등이 있으며, 이는 생물 다양성에 심각한 손상을 입힌다. 또한 어구 및 수산 시설의 파손, 관광객 및 수중 활동가들에 대한 위험 증가 등 다른 부정적 영향도 관찰된다. 아시아 태평양 지역에서 해양 오염은 심각한 문제로, 연간 발생하는 경제적 손실은 2009년 12억 6천만 달러에서 2015년에는 108억 달러로 추정된다. 인도, 말레이시아, 중국, 인도네시아, 필리핀, 스리랑카, 베트남 등은 해양 쓰레기의 주요 발생 국가로, 전 세계 해양 쓰레기 발생량의 상위 20개국에 포함된다.


재료 및 방법론
본 연구에서는 오키나와 섬의 다양한 지역을 대표하는 30개 해변을 선정하였으며, 이들은 섬의 476km에 달하는 해안선을 따라 위치한다. 해변 선정 기준에는 해변의 경사, 해변까지의 접근성, 위치 및 도시화 수준, 관광 활동의 정도 및 청소 빈도 등이 포함되었다. 조사는 2023년 3월부터 4월까지 진행되었으며, 해변의 간조대 영역에서 OSPAR 및 NOAA의 지침에 따라 수행되었다. 각 조사 지역은 해변의 초기 식생 지점부터 저조선까지의 전체 너비를 포함하는 100m 길이였다. 이 기간 동안 25mm 이상의 모든 쓰레기 항목이 수집되어 계수되었고, 해당 쓰레기의 무게, 색상 및 유형이 기록되었다. 쓰레기 밀도는 각 해변에서 수집된 총 쓰레기 항목 수를 해당 조사 영역으로 나눈 값으로, 아이템/제곱미터 단위로 표현되었다. 해변의 오염 수준과 해양 쓰레기의 영향을 평가하기 위해 Clean Coast Index (CCI), Plastic Abundance Index (PAI), Hazardous Index (HI) 등 세 가지 해변 품질 지수가 사용되었다. 데이터의 t-검정 및 데이터의 그래픽 표현은 MS Excel 2016을 사용하여 수행했다. 해변에서의 쓰레기 발생 유사성을 결정하기 위해 주성분 분석(PCA) 및 클러스터 분석은 R 소프트웨어를 사용하여 계산했고, 시각화는 ggplot2 패키지를 사용했다.


결과 및 고찰
오키나와 섬 주변 30개 해변에서 실시된 조사 결과 총 11,626개의 쓰레기 항목이 수집되었으며, 이는 총 중량 513.49kg에 해당한다. 평균 쓰레기 밀도는 0.13 ± 0.10 items/m²로, IeRiver 해변이 1,581개의 아이템으로 가장 많은 쓰레기가 수집된 곳이었다. Oku 해변과 Nufa 해변에서도 각각 1,137개와 747개의 쓰레기 항목이 수집되었다. 반면, Araha, Gorilla Chop, Zanpa 해변에서는 상대적으로 적은 양의 쓰레기가 발견되었다. 조사된 해변에서 쓰레기의 밀도는 해변마다 상당히 달랐으며, IeRiver 주변의 해변에서 가장 높은 풍도를 보였다. 반대로, Araha, Gorilla Chop, Tropical 해변에서는 가장 낮은 쓰레기 밀도가 관찰되었다. 쓰레기 유형별로는 플라스틱이 전체의 81.72%로 가장 많은 비중을 차지했으며, 유리/도자기와 담배꽁초가 각각 8.38%와 7.44%로 뒤를 이었다. 금속과 나무는 전체 쓰레기 중 미미한 비율을 차지했다. 플라스틱 쓰레기는 모든 해변에서 가장 많이 발견된 유형이었으며, 특히 IeRiver, Oku, Nufa 해변에서 높은 수치를 기록했다. 해변 활동(관광, 레크리에이션, 비효율적인 폐기물 관리)에서 발생한 쓰레기가 전체의 74.05%를 차지했다. 미분류된 쓰레기는 21.15%로, 선박에서 발생한 쓰레기는 4.35%였다. 선박에서 발생한 쓰레기는 톤나하해변에서 16.18%, 세코소대교에서는 15.15%로 가장 높았다.

이와 같은 결과는 대부분의 해변 쓰레기가 육지 기반 활동 및 관광과 관련이 있음을 보여주며, 세계의 다른 지역에서도 유사한 패턴이 보고되었다. 이러한 연구 결과는 육지 및 해안 지역에서의 효과적인 쓰레기 관리가 관광 및 레크리에이션 활동과 관련하여 해변 및 해양 생태계의 쓰레기 양을 최소화할 수 있다는 것을 보여준다. 해양 생태계에서 쓰레기 입자의 섭취는 크기, 모양, 그리고 색상에 의해 크게 영향을 받는다. 오키나와 해변에서 수집된 쓰레기의 색상 분석 결과, 흰색이 35.59%로 가장 많은 비중을 차지했으며, 이어서 파란색, 검은색, 그리고 투명색이 뒤를 따랐다. 보라색, 주황색, 분홍색, 그리고 회색은 더 드문 색상으로 기록되었다. 조사된 모든 30개 해변에서 흰색 쓰레기 항목이 가장 흔하게 발견되었다. 일회용 플라스틱 제품(SUPs)은 조사된 해변의 전체 해양 쓰레기 중 약 30.54%를 차지했다. 이들 중 플라스틱 병뚜껑이 1,288개 항목으로 36.27%, 담배꽁초가 861개 항목으로 24.25%, 페트병이 489개 항목으로 13.77%, 그리고 빨대가 222개 항목으로 6.25%를 구성했다. 또한, 음식 및 과자 포장지, 과자 포장지, 아이스크림 접시 및 포장재, 그리고 숟가락이 각각 206개, 170개, 110개, 64개 항목으로 이어졌다.

해변 간의 유사성을 결정하기 위해 쓰레기 밀도, CCI, PAI, 그리고 HI를 포함한 변수를 사용하여 계층적 클러스터 분석을 실시한 결과, 세 개의 그룹이 도출되었다. A그룹은 이시카와, 카츠렌해바루, 요시노우라공원의 3개 해변으로 구성되어, 주로 동쪽 해안에 위치하며 반도시지역의 중간 수준의 관광 활동을 나타냈다. 이 그룹은 담배꽁초 또는 깨진 유리/도자기로 인한 중등도의 유해 물질 존재로 다른 그룹보다 높은 위험을 보였다. B그룹은 19개 해변으로 구성되어 도시 및 반도시지역에 위치하며, 높거나 중간 수준의 관광 활동을 나타냈다. 이 그룹은 평균 쓰레기 밀도, 매우 깨끗한 CCI, 낮은 플라스틱 양을 나타내는 PAI, 그리고 낮은 위험 물질 존재를 나타내는 HI가 세 그룹 중 가장 낮았다. 이는 규칙적인 청소가 해양 쓰레기 발생을 최소화할 수 있음을 시사한다. C그룹은 북쪽, 서쪽, 남쪽, 동쪽 해안에 걸쳐 8개 해변으로 구성되어, 주로 시골/반도시지역에 위치하며 낮은 관광 활동을 보였다. 이 그룹은 총 쓰레기, 쓰레기 밀도, 중등도의 깨끗한 CCI 및 중간 플라스틱 양을 나타내는 PAI가 세 그룹 중 가장 높았다. 이는 원격 지역에서 규칙적인 해변 청소의 부재가 해양 쓰레기 발생에 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. 주성분 분석(PCA)을 통해 해변을 쓰레기 유형에 따라 분류한 결과, 관광 활동 수준이 높은 도시/반도시해변과 시골 지역의 해변 사이에 명확한 구분이 나타났다. 이 분석은 플라스틱이 지배적인 해변과 담배꽁초, 깨진 유리가 주요한 해변 사이의 차이를 명확히 보여준다.


결론
본 연구는 오키나와 섬 해변에서 실시된 광범위한 해양 쓰레기 조사와 해변 품질 분석을 통해 제공된 데이터로, 오키나와 현과 일본 전역에서 해양 쓰레기 관리와 연구의 방향성을 설정하는 데 중요한 기준을 마련하였다. 연구 결과 강과 폭우를 통한 해양 쓰레기의 유입이 주된 전달 경로로 나타났으며, 특히 일회용 플라스틱 제품, 그중에서도 담배꽁초가 포함된 플라스틱 쓰레기가 해양 쓰레기 중 상당 부분을 차지하는 것으로 나타났다. 해양 쓰레기의 주요 출처가 육지 기반임을 확인함에 따라, 이를 감소시키기 위해 효과적인 법규와 정책의 개발, 지역적인 청소 활동에 대한 철저한 모니터링, 그리고 일회용 플라스틱의 생산 및 배출 감소가 필수적임을 시사한다. 또한, 플라스틱병과 병뚜껑을 분리하여 수거하는 과정에서 이러한 뚜껑이 환경에 무단으로 배출되지 않도록 재활용 단계에서 적절한 조치가 필요하다. 해변에서의 흡연을 제한하고 특정 흡연 구역을 설정하여 해변으로의 담배꽁초 배출을 최소화하는 것이 중요하다. 오키나와 섬의 원격 지역 해변을 포함한 지속적인 모니터링을 통해 미래의 폐기물 관리 정책을 개선하고 실행하기 위한 데이터를 제공하는 것을 권장한다. 이러한 노력은 해양 쓰레기 문제에 대한 근본적인 해결책을 제공하며, 해양 생태계의 건강을 유지하고 해변을 청결하게 하는 데 기여할 것이다.