466회 오션세미나
전문가 도출, 실증 데이터 및 공간 모델링을 활용한
해양쓰레기 위험 지도 작성
제466회 오션 정기 세미나는 국제 세미나로 진행되었으며 호주의 뉴사우스웨일즈 지역에서 해양쓰레기가 생태계의 여러 요소에 미치는 위험을 평가한 논문을 공부하였다.
<원문>
Jordan Gacutan, Edwina Foulsham, John W. Turnbull, Stephen D.A. Smith, Graeme F. Clark, 2022. Mapping marine debris risk using expert elicitation, empirical data, and spatial modeling, Environmental Science and Policy 138:44-55
<요약문 번역>
인간에 의한 쓰레기는 수환경에 광범위하게 많이 퍼져 있는 것들 중 하나이다. 쓰레기에 노출되는 유기물이 증가하고 있으며 이들은 얽힘, 섭취, 생분해 등의 경로를 통해 해로운 영향을 받고 있다. 여러 분류군이 쓰레기와 상호 작용하며 이러한 작용이 개별 유기체에 미치는 결과는 잘 알려져 있다. 그러나 관리와 관련된 규모적 면에서의 영향은 잘 이해되지 않고 있다. 불확실성에도 불구하고, 의사 결정자는 쓰레기와 관련된 문제를 해결하는 임무를 맡고 있으며 해양쓰레기에 의한 위험을 추정할 필요가 있다. 우리는 이 논문에서 특정 쓰레기 항목이 특정 범위 내의 유기체에 미치는 위험을 추정하는 방법론을 제시하고 있다. 위험은 (1) 쓰레기와 유기물간 상호작용의 결과, (2) 이러한 상호 작용이 일어날 가능성, (3) 경험적 쓰레기 데이터 등 세 요소의 함수로 결정된다. 우리는 이 연구 방법을 통해 뉴사우스웨일즈 해양보호구역 사례 연구에서 해양 유기물들에게 위험을 끼치는 특정 쓰레기 항목을 확인하였다. 연구 대상이 된 생물학적 그룹은 저서 군집, 고래류, 어류 및 상어, 플랑크톤 군집, 도요 물떼새, 바닷새, 거북 등 7가지이며, 여러 가지 경로를 통해 위협을 받고 있는것으로 나타났다. 이러한 그룹에 고위험 쓰레기 항목은 어업관련 품목(낚시줄, 그물, 덫 및 통발)이었으며 이들은 섭취와 얽힘을 통해 위험을 초래했다. 미세 플라스틱 및 경질 플라스틱 조각도 섭취 및 생체 축적을 통해 높은 위험을 일으켰다. 이러한 위험 정도는 해양쓰레기 데이터베이스를 사용하여 공간적으로 평가되었고, 전체 해양 영역에서 위험 수준이 다양하게 나타났으며, 뉴사우스웨일즈 연안 중 관리 우선순위 영역을 식별하였다. 이러한 연구를 통해 특정 및 여러 생물학적 그룹에 위험을 끼치는 쓰레기 항목을 알아냄으로써 개입의 효과를 최대화할 수 있도록 자원을 더 잘 배분할 수 있다.
<주요 내용>
연구지역 및 방법
이 연구는 호주의 뉴사우스웨일즈 지역을 대상으로 삼았으며 두 가지 영역으로 이루어져 있다. 첫 번째, 쓰레기로 인해 위험이 실제로 일어날 가능성과 그 위험의 결과를 전문가 설문과 화상 토론을 거쳐 평가하였다. 두 번째, 전문가 의견 추출 결과를 쓰레기 분포 및 생물학적 그룹의 지역내 분포와 결합하여 노출 가능성을 예측하였다. 이를 바탕으로 뉴사우스웨일즈 지역의 쓰레기에 대한 위험도를 공간적으로 예측하였다. 이 두 단계를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
전문가 의견 추출을 통한 상호작용 강도 평가
쓰레기와 생물군의 상호 작용 강도는 상호 작용이 일어날 가능성과 그 상호 작용의 결과에 대한 함수이다. 이를 평가하기 위해 각 지역 생물학적 그룹 전문가와 쓰레기-생물피해 상호작용 전문가를 모집하였다. 모집된 전문가는 108명이었으며 설문에 응답한 경우는 45명으로 41%의 참여율을 보였다. 설문은 생물피해를 일으키는 경로(섭취, 얽힘, 생물 축적 등)와 관련있는 쓰레기를 식별하는 것과 각 경로에 대해 각 쓰레기 항목이 피해를 일으킬 가능성과 결과를 제공하도록 요구하고 있다. 전문가들은 또한 자신들의 의견에 대해 신뢰도 수준을 평가하도록 되어 있다. 설문에 이어 합의를 도출하기 위한 회의를 진행하였다. 이 회의에 참여한 전문가는 22명이었다. 합의 도출은 델파이 기법을 활용하여 진행되었다. 전문가 합의 회의를 마치고 연구자들은 각각의 피해 경로에 대해 점수를 부여하였다. 여기에서 사용된 쓰레기 항목들은 생물학적 그룹에게 끼칠 잠재적인 위험과 기존의 관리 정책에 기반하여 공간적 분석을 시행하는데 사용되었다.
노출 평가
노출 평가를 위해 기존의 해안쓰레기 조사결과와 데이터베이스에 있는 자료를 활용하여 뉴사우스웨일즈 지역의 단위 면적 당 쓰레기 밀도를 예측하였다. 이 쓰레기 밀도와 생물학적 그룹에 포함된 7가지 생물군의 서식처를 전문가 의견 추출과정에서 도출된 상호작용의 강도와 결합하여 뉴사우스웨일즈 지역의 공간적 위험도를 예측하였다. 위험도 평가를 위해 이 지역을 북부, 중앙부, 남부 등 세 지역으로 나누었고 예측은 각각의 쓰레기와 각각의 생물군에 대해 이루어졌으며, 전 생물학적 그룹에 대해서도 공간적인 위험도를 예측하였다.
<연구 결과 및 토의>
연구 결과 뉴사우스웨일즈 지역에서 예측된 상호작용의 강도는 생물학적 그룹을 구성하는 생물군들에 대해 큰 차이가 있었다. 저서생물이나 플랑크톤과 같은 생물군들은 낮거나 중간 정도의 피해를 입을 것으로 예측되었고, 거북이나 도요 물떼새와 같은 생물들은 큰 피해를 입을 것으로 예측되었다. 피해 경로는 평가된 모든 생물학적 그룹에 대해 섭취와 얽힘이 중간 수준이나 큰 피해를 입히는 것으로 나타났다. 반면에 침출수나 생물 농축은 낮은 수준이나 중간 수준의 피해를 입히는 것으로 나타났다.
섭취에 의한 상호작용은 어류나 상어를 제외한 모든 생물군들에 대해 중간 또는 높은 수준으로 평가되었다. 미세 플라스틱과 경질형 플라스틱 파편은 모든 생물군에 대해 섭취를 일으키는 것으로 나타났고 다른 경로에도 거의 동일한 역할을 하는 것으로 나타났다. 발포형 포장재와 플라스틱 밧줄, 필름형 파편도 섭취와 관련이 있었고 전문가들은 이러한 항목들의 파편화가 상호작용의 강도를 높이는 점을 강조하였다.
얽힘은 몸집이 큰 생물들에게 높은 수준의 위험을 끼치고 저서 생물이나 플랑크톤 군집에는 낮거나 최소 수준의 위험을 끼치는 것으로 나타났다. 얽힘은 주로 어망, 어구의 줄, 통발이나 단지 등과 관련이 있었다. 얽힘은 특정 생물군에게 높은 수준의 위험을 끼쳤지만 단지 몇 개의 항목들과만 관련이 있었다.
쓰레기와의 상호 작용을 수집한 결과, 하나 이상의 생물군과 관련된 쓰레기는 18가지였다. 미세 플라스틱은 모든 생물군들과 관련된 유일한 쓰레기였다. 7가지 생물군 중 고래류가 가장 많은 항목들에 의해 피해를 입는 것으로 나타났다. 반면 플랑크톤 군집은 미세 플라스틱에 의해서만 피해를 입었다.
위험 예측의 공간적 분포는 (1) 쓰레기와 생물군의 조합, (2) 11가지 쓰레기 항목 각각에 대해 전 생물학적 그룹의 조합 등 두 가지로 계산되었다. 이 예측 결과 중 예시로 거북과 풍선 간의 공간적 위험 예측을 제시하면 풍선이 거북에게 높은 수준의 위험을 끼치고, 이 항목의 풍도가 뉴사우스웨일즈의 중앙부와 남부에서 높기 때문에 두 지역이 풍선에 대한 핫스팟으로 드러났다.
이 연구는 뉴사우스웨일즈에서 진행되고 있는 정책과 연관시켜 우선 관리 항목을 알아내고 정책에서 중요하게 다루어지고 있는 항목에 대해 위험 수준을 평가하는데 활용할 수 있다. 이러한 과정은 각 지역의 정책에서 우선시해야 할 사항이 무엇인지를 알려준다.
이 연구의 한계로는 전문가들의 경험과 지식에 의해 상호작용의 강도가 평가되었기 때문에 과소평가나 과대평가의 위험이 있다는 점이다. 또한 생물군의 서식처에 대한 관측 데이터가 필요하고 생물군의 분포에 대한 정교한 데이터가 요구된다는 점도 이 연구에서 나타난 한계로 들 수 있다.
<발제 후 토론>
1) 이 연구는 지금까지 많은 지역에서 진행되어 온 모니터링 자료와 단편적으로 연구되는 생물 피해 사례들을, 하나의 지역을 선정하여 두 가지를 결합시킴으로써 공간적으로 해양쓰레기에 대한 위험 수준을 예측했다는 점에서 높이 평가될 만 하다.
2) 연구과정이 부록에 자세히 기술되어 있어서 유사 연구를 시작하는데 많은 도움을 줄 것으로 생각된다. 우리나라에서 해변 모니터링을 오랫동안 진행해 왔고 부유쓰레기 조사와 생물피해 사례 수집 연구가 시작되었기 때문에 이들을 결합한다면 위험성 예측연구도 가능할 것으로 보인다.
3) 위혐성 평가에 기초한 관리정책은 한정된 인적, 경제적 자원을 배분하는데 많은 도움을 줄 것이다.
466회 오션세미나
전문가 도출, 실증 데이터 및 공간 모델링을 활용한
해양쓰레기 위험 지도 작성
이종수 ㅣ (사)동아시아바다공동체 오션 책임연구원 ㅣ jongsulee@osean.net
제466회 오션 정기 세미나는 국제 세미나로 진행되었으며 호주의 뉴사우스웨일즈 지역에서 해양쓰레기가 생태계의 여러 요소에 미치는 위험을 평가한 논문을 공부하였다.
<원문>
Jordan Gacutan, Edwina Foulsham, John W. Turnbull, Stephen D.A. Smith, Graeme F. Clark, 2022. Mapping marine debris risk using expert elicitation, empirical data, and spatial modeling, Environmental Science and Policy 138:44-55
<요약문 번역>
인간에 의한 쓰레기는 수환경에 광범위하게 많이 퍼져 있는 것들 중 하나이다. 쓰레기에 노출되는 유기물이 증가하고 있으며 이들은 얽힘, 섭취, 생분해 등의 경로를 통해 해로운 영향을 받고 있다. 여러 분류군이 쓰레기와 상호 작용하며 이러한 작용이 개별 유기체에 미치는 결과는 잘 알려져 있다. 그러나 관리와 관련된 규모적 면에서의 영향은 잘 이해되지 않고 있다. 불확실성에도 불구하고, 의사 결정자는 쓰레기와 관련된 문제를 해결하는 임무를 맡고 있으며 해양쓰레기에 의한 위험을 추정할 필요가 있다. 우리는 이 논문에서 특정 쓰레기 항목이 특정 범위 내의 유기체에 미치는 위험을 추정하는 방법론을 제시하고 있다. 위험은 (1) 쓰레기와 유기물간 상호작용의 결과, (2) 이러한 상호 작용이 일어날 가능성, (3) 경험적 쓰레기 데이터 등 세 요소의 함수로 결정된다. 우리는 이 연구 방법을 통해 뉴사우스웨일즈 해양보호구역 사례 연구에서 해양 유기물들에게 위험을 끼치는 특정 쓰레기 항목을 확인하였다. 연구 대상이 된 생물학적 그룹은 저서 군집, 고래류, 어류 및 상어, 플랑크톤 군집, 도요 물떼새, 바닷새, 거북 등 7가지이며, 여러 가지 경로를 통해 위협을 받고 있는것으로 나타났다. 이러한 그룹에 고위험 쓰레기 항목은 어업관련 품목(낚시줄, 그물, 덫 및 통발)이었으며 이들은 섭취와 얽힘을 통해 위험을 초래했다. 미세 플라스틱 및 경질 플라스틱 조각도 섭취 및 생체 축적을 통해 높은 위험을 일으켰다. 이러한 위험 정도는 해양쓰레기 데이터베이스를 사용하여 공간적으로 평가되었고, 전체 해양 영역에서 위험 수준이 다양하게 나타났으며, 뉴사우스웨일즈 연안 중 관리 우선순위 영역을 식별하였다. 이러한 연구를 통해 특정 및 여러 생물학적 그룹에 위험을 끼치는 쓰레기 항목을 알아냄으로써 개입의 효과를 최대화할 수 있도록 자원을 더 잘 배분할 수 있다.
<주요 내용>
연구지역 및 방법
이 연구는 호주의 뉴사우스웨일즈 지역을 대상으로 삼았으며 두 가지 영역으로 이루어져 있다. 첫 번째, 쓰레기로 인해 위험이 실제로 일어날 가능성과 그 위험의 결과를 전문가 설문과 화상 토론을 거쳐 평가하였다. 두 번째, 전문가 의견 추출 결과를 쓰레기 분포 및 생물학적 그룹의 지역내 분포와 결합하여 노출 가능성을 예측하였다. 이를 바탕으로 뉴사우스웨일즈 지역의 쓰레기에 대한 위험도를 공간적으로 예측하였다. 이 두 단계를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
전문가 의견 추출을 통한 상호작용 강도 평가
쓰레기와 생물군의 상호 작용 강도는 상호 작용이 일어날 가능성과 그 상호 작용의 결과에 대한 함수이다. 이를 평가하기 위해 각 지역 생물학적 그룹 전문가와 쓰레기-생물피해 상호작용 전문가를 모집하였다. 모집된 전문가는 108명이었으며 설문에 응답한 경우는 45명으로 41%의 참여율을 보였다. 설문은 생물피해를 일으키는 경로(섭취, 얽힘, 생물 축적 등)와 관련있는 쓰레기를 식별하는 것과 각 경로에 대해 각 쓰레기 항목이 피해를 일으킬 가능성과 결과를 제공하도록 요구하고 있다. 전문가들은 또한 자신들의 의견에 대해 신뢰도 수준을 평가하도록 되어 있다. 설문에 이어 합의를 도출하기 위한 회의를 진행하였다. 이 회의에 참여한 전문가는 22명이었다. 합의 도출은 델파이 기법을 활용하여 진행되었다. 전문가 합의 회의를 마치고 연구자들은 각각의 피해 경로에 대해 점수를 부여하였다. 여기에서 사용된 쓰레기 항목들은 생물학적 그룹에게 끼칠 잠재적인 위험과 기존의 관리 정책에 기반하여 공간적 분석을 시행하는데 사용되었다.
노출 평가
노출 평가를 위해 기존의 해안쓰레기 조사결과와 데이터베이스에 있는 자료를 활용하여 뉴사우스웨일즈 지역의 단위 면적 당 쓰레기 밀도를 예측하였다. 이 쓰레기 밀도와 생물학적 그룹에 포함된 7가지 생물군의 서식처를 전문가 의견 추출과정에서 도출된 상호작용의 강도와 결합하여 뉴사우스웨일즈 지역의 공간적 위험도를 예측하였다. 위험도 평가를 위해 이 지역을 북부, 중앙부, 남부 등 세 지역으로 나누었고 예측은 각각의 쓰레기와 각각의 생물군에 대해 이루어졌으며, 전 생물학적 그룹에 대해서도 공간적인 위험도를 예측하였다.
<연구 결과 및 토의>
연구 결과 뉴사우스웨일즈 지역에서 예측된 상호작용의 강도는 생물학적 그룹을 구성하는 생물군들에 대해 큰 차이가 있었다. 저서생물이나 플랑크톤과 같은 생물군들은 낮거나 중간 정도의 피해를 입을 것으로 예측되었고, 거북이나 도요 물떼새와 같은 생물들은 큰 피해를 입을 것으로 예측되었다. 피해 경로는 평가된 모든 생물학적 그룹에 대해 섭취와 얽힘이 중간 수준이나 큰 피해를 입히는 것으로 나타났다. 반면에 침출수나 생물 농축은 낮은 수준이나 중간 수준의 피해를 입히는 것으로 나타났다.
섭취에 의한 상호작용은 어류나 상어를 제외한 모든 생물군들에 대해 중간 또는 높은 수준으로 평가되었다. 미세 플라스틱과 경질형 플라스틱 파편은 모든 생물군에 대해 섭취를 일으키는 것으로 나타났고 다른 경로에도 거의 동일한 역할을 하는 것으로 나타났다. 발포형 포장재와 플라스틱 밧줄, 필름형 파편도 섭취와 관련이 있었고 전문가들은 이러한 항목들의 파편화가 상호작용의 강도를 높이는 점을 강조하였다.
얽힘은 몸집이 큰 생물들에게 높은 수준의 위험을 끼치고 저서 생물이나 플랑크톤 군집에는 낮거나 최소 수준의 위험을 끼치는 것으로 나타났다. 얽힘은 주로 어망, 어구의 줄, 통발이나 단지 등과 관련이 있었다. 얽힘은 특정 생물군에게 높은 수준의 위험을 끼쳤지만 단지 몇 개의 항목들과만 관련이 있었다.
쓰레기와의 상호 작용을 수집한 결과, 하나 이상의 생물군과 관련된 쓰레기는 18가지였다. 미세 플라스틱은 모든 생물군들과 관련된 유일한 쓰레기였다. 7가지 생물군 중 고래류가 가장 많은 항목들에 의해 피해를 입는 것으로 나타났다. 반면 플랑크톤 군집은 미세 플라스틱에 의해서만 피해를 입었다.
위험 예측의 공간적 분포는 (1) 쓰레기와 생물군의 조합, (2) 11가지 쓰레기 항목 각각에 대해 전 생물학적 그룹의 조합 등 두 가지로 계산되었다. 이 예측 결과 중 예시로 거북과 풍선 간의 공간적 위험 예측을 제시하면 풍선이 거북에게 높은 수준의 위험을 끼치고, 이 항목의 풍도가 뉴사우스웨일즈의 중앙부와 남부에서 높기 때문에 두 지역이 풍선에 대한 핫스팟으로 드러났다.
이 연구는 뉴사우스웨일즈에서 진행되고 있는 정책과 연관시켜 우선 관리 항목을 알아내고 정책에서 중요하게 다루어지고 있는 항목에 대해 위험 수준을 평가하는데 활용할 수 있다. 이러한 과정은 각 지역의 정책에서 우선시해야 할 사항이 무엇인지를 알려준다.
이 연구의 한계로는 전문가들의 경험과 지식에 의해 상호작용의 강도가 평가되었기 때문에 과소평가나 과대평가의 위험이 있다는 점이다. 또한 생물군의 서식처에 대한 관측 데이터가 필요하고 생물군의 분포에 대한 정교한 데이터가 요구된다는 점도 이 연구에서 나타난 한계로 들 수 있다.
<발제 후 토론>
1) 이 연구는 지금까지 많은 지역에서 진행되어 온 모니터링 자료와 단편적으로 연구되는 생물 피해 사례들을, 하나의 지역을 선정하여 두 가지를 결합시킴으로써 공간적으로 해양쓰레기에 대한 위험 수준을 예측했다는 점에서 높이 평가될 만 하다.
2) 연구과정이 부록에 자세히 기술되어 있어서 유사 연구를 시작하는데 많은 도움을 줄 것으로 생각된다. 우리나라에서 해변 모니터링을 오랫동안 진행해 왔고 부유쓰레기 조사와 생물피해 사례 수집 연구가 시작되었기 때문에 이들을 결합한다면 위험성 예측연구도 가능할 것으로 보인다.
3) 위혐성 평가에 기초한 관리정책은 한정된 인적, 경제적 자원을 배분하는데 많은 도움을 줄 것이다.