강 플라스틱 쓰레기
강의 플라스틱 쓰레기 연구 종합 검토 논문 다뤄
홍선욱
(사)동아시아바다공동체 오션 대표
sunnyhong@osean.net
2020년 1월 7일 실시한 오션 제356회 정기 세미나에서는
강의 플라스틱 쓰레기에 대한 연구들을 종합 검토한 논문을 다뤘다.
국제 세미나로 진행하였으며, 타이완의 제이슨 후씨가 발제를 하였고, 인도네시아, 필리핀, 싱가폴, 말레이시아, 중국의 참가자들과 함께 공부하였다.
<원문>
Tim van Emmerik, Anna Schwarz, 2020. Plastic debris in rivers. WIREs Water, https://doi.org/10.1002/wat2.1398
<요약문 번역>
수생 생태계의 플라스틱 오염은 생태계에 부정적인 영향을 미치고 수생 종을 위험에 빠뜨리며 경제적 피해를 야기할 수 있으므로 새롭게 부각되고 있는 환경 위험이다. 하천은 육상기인 플라스틱 폐기물을 전 세계 바다로 운반하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만, 하천 생태계도 또한 플라스틱 오염의 직접적인 영향을 받는다. 지구 차원의 플라스틱 오염 이동(transport)을 더 잘 정량화하고 공급원과 위험성을 효과적으로 줄이기 위해 강유입 플라스틱 쓰레기의 기원, 수송, 운명 및 영향에 대한 철저한 이해가 중요하다. 이 검토 논문에서는 하천의 플라스틱 쓰레기에 대한 현재의 과학적 상태를 논의하고 기존 지식 격차를 평가한다. 플라스틱의 배경, 강에서 흔히 발견되는 폴리머 유형, 수생 생태계에 미치는 위험을 간단히 제시한다. 또한, 플라스틱 쓰레기의 이동 및 시공간적 변화에 영향을 미치는 과정과 요인을 포함하여 하천 플라스틱의 기원과 운명에 대해 자세히 설명한다. 하천 플라스틱 이동을 특성화하기 위한 모니터링 및 모델링 노력에 대한 검토 결과를 제시하고 전 세계에서 얻어진 대표적 수치들의 사례를 제시한다. 마지막으로, 강유입 플라스틱 연구에 대한 전망을 제시한다. 이 논문을 통해 우현재까지의 강유입 플라스틱 쓰레기 연구에 대한 포괄적인 개요를 제시하고, 향후 연구를 위한 여러 가지 방법을 제안하는 것을 목표로 하고 있다.
<요약문 원문>
Plastic pollution in aquatic ecosystems is an emerging environmental risk, as it may negatively impacts ecology, endangers aquatic species, and causes economic damage. Rivers are known to play a crucial role in transporting land-based plastic waste to the world’s oceans, but riverine ecosystems are also directly affected by plastic pollution. To better quantify global plastic pollution transport and to effectively reduce sources and risks, a thorough understanding of origin, transport, fate, and effects of riverine plastic debris is crucial. In this overview paper, we discuss the current scientific state on plastic debris in rivers and evaluate existing knowledge gaps. We present a brief background of plastics, polymer types typically found in rivers, and the risk posed to aquatic ecosystems. Additionally, we elaborate on the origin and fate of riverine plastics, including processes and factors influencing plastic debris transport and its spatiotemporal variation. We present an overview of monitoring and modeling efforts to characterize riverine plastic transport, and give examples of typical values from around the world. Finally, we present an outlook to riverine plastic research. With this paper, we aim to present an inclusive and comprehensive overview of riverine plastic debris research to date and suggest multiple ways forward for future research.
<주요 내용>
강으로부터 바다로 들어가는 쓰레기에 대한 관심이 높아지고 있다. 플라스틱 유럽은 2017년 3억4천8백만 톤의 플라스틱이 생산되었다고 밝혔다. 플라스틱은 무겁고 비싼 유리, 철, 알루미늄을 대체하여 식품 보관, 음식물쓰레기 저감, 유통기한 증가, 유통 증가 등의 결과로 나타나고 있으며 유통분야에서는 킬로미터당 이산화탄소 배출을 크게 감소시키는 역할도 하고 있다(Palencia et al., 2012). 하지만 현재 생산량의 9%만이 재활용되고(Geyer et al., 2017) 있다. 재활용 후 당초 제품과 다른 목적으로 사용되는 기계적 재활용은 재활용되지 못하고 빠져나가는 부분이 많다. 용제에 플라스틱을 녹이는 화학적 재활용과 열화학적 재활용을 하는 새로운 기술이 개발되고 있어 순환 재활용이 증가할 것으로 보인다. 12%는 소각되는데(Geyer et al., 2017) 열회수가 이뤄지는 나라도 있다. 그 나머지 대부분의 플라스틱은 매립이 되고 있다. 개발도상국에서는 위생매립(관리되는 쓰레기, managed, Jambeck et al., 2015)보다 준관리투기장(semicontrolled dumps)에서 바다로 들어가게 된다. 직접 쓰레기를 투기함으로써 환경에 들어가는 것은 전체 플라스틱 생산량의 2% 가량 된다고 추정하고 있다(Jambeck et al., 2015).
일단 환경에 들어간 플라스틱은 그 운명이 특성에 따라 달라진다. 예를 들어 이동 거리나 축적 가능성, 분해율 등이 달라진다. 폴리머의 종류(PP, PE 등)나 모양(shape: 경질, 펠렛, 필름, 섬유 등)에 따라 달라진다고 하나, 플라스틱 운반에 대한 보다 큰 규모의 모델 연구에서는 모양이나 폴리머 종류별로 별 차이가 없다. 이 검토 논문에서 미세플라스틱은 0.1 마이크로미터에서 5 mm, 메조플라스틱은 5 mm-5 cm, 그 이상은 매크로플라스틱으로 정의하고 있다.
플라스틱의 피해에는 섭취나 얽힘, 독성 첨가물의 용출이나 축적, 미세플라스틱 파편화, 생계(human livelihood) 분야로 구분해 볼 수 있다. 생계에 대한 영향은 경제적 손실과 도시지역의 홍수 위험 증가 등에 의한 것으로, 선박 운항과 운송 장애, 강변 쓰레기가 관광이나 재산상 손실을 주는 경우, 도시지역에서 배수관 막힘과 수리시설의 쓰레기 등으로 인한 홍수 위험 증가, 배수로 쓰레기 증가에 이은 수면 상승에 따라 재해성 피해, 강수량과 강유출수의 속도 증가에 따른 플라스틱 쓰레기 이동 증가 등이다.
앞으로 플라스틱 오염은 계속 늘어날 것으로 전망한다. 2060년에는 현재보다 미관리플라스틱 쓰레기가 3배 늘어날 것으로 보이며(Lebreton and Andrady, 2019), 기후변화 효과가 증가함에 따라 더 잦은 홍수가 쓰레기의 유입을 늘어나게 만들 것이다(Gundogdu et al., 2018). 쓰레기가 바다로 빠져나가지 않도록 막을 수 있는 기술의 개발, 폐기물 관리와 인식 증진이 필요하다.
플라스틱은 점점 파편으로 부스러진다. 미세플라스틱으로, 다시 나노플라스틱으로 갈수록 더 많은 영향을 줄지 아직은 미지수이다. 크기가 다른 플라스틱간의 관계가 더 관심을 끌 것으로 보인다(Lee et al., 2013).
강의 부유쓰레기를 모니터링하기 위해, 다리에서 관찰하는 경우가 많은데 무인항공기(unmanned aerial vehicles, UAVs)를 이용한 원거리감지 기술을 이용한 방법이 있을 수 있다. 수중 환경에서 플라스틱을 감지하는 센티널-2의 광학이미지 이용방법도 전망이 있다. 물속의 쓰레기를 감지하기 위한 수중카메라나 음향감지 방법도 있다.
강 쓰레기의 이동은 주로 바람과 표층 유출수이다. 강 방류량이 늘어난다고 해서 플라스틱의 이동이 덩달아 증가하지는 않는다. 유량과 유속이 늘어나고 강 방류량이 같이 늘어날 때 가라앉아 있거나 강가에 분포하던 플라스틱이 재 이동할 수 있다. 강 쓰레기는 홍수 같은 재해성 사건이 일어날 때 이동한다. Hurley et al.(2018)에 따르면 심한 홍수 후 영국이 강 퇴적물에 있던 미세플라스틱 70%가 줄어들었다고 보고하였다. 2011년 동일본 대지진 때 쓰나미 쓰레기가 바다로 들어갔는데, 거대 태평양 쓰레기 지대의 플라스틱 유입량 중 10-20%는 쓰나미 쓰레기라는 보고가 있다(Lebreton & Borrero, 2013; Lebreton et al., 2018). 또 Murray et al. (2018)은 북미 해변의 쓰레기가 쓰나미 발생 이후 10배나 증가하였다고 보고했다. 이런 자연재해의 빈도는 1980년 이후 2배 이상 증가하였다(Cutter et al., 2015).
플라스틱 쓰레기에 관한 데이터는 다양한 방법으로 수집되고 있어서 최근 통일시키려는 노력이 진행되고 있다. 강 쓰레기 연구에서도 통일된 방법의 데이터 수집, 분석, 보고 수단을 개발하는것이 필요하다.
<토론한 내용>
1. 이 논문이 저자는 보얀슬랫이 설립한 ‘오션클린업재단’에 소속을 두고 있는 것 같다. 거대한 태평양 쓰레기 섬의 쓰레기를수거하겠다고 설립한 재단이 이제는 강 쓰레기의 해양 유입 쪽으로 많은 연구를 진행하고 있는 것이 흥미롭다. 결국 발생원을 차단하는 것이 훨씬 효과적이라는 것을 반증하는 것이다.
2. 이 논문에서 검토한 논문들은 최근 1-2년 사이에 발표된 것이 많다. 강에서 바다로 배출되는 쓰레기의 분포를 파악하고 배출되는 양을 추정하고자 하는 시도들이 여럿 포함되었다. 오션에서는 2017년부터 강을 통해 바다로 나가는 쓰레기의 양을추정하기 위한 여러 시도를 하고 있는데 참고할만한 논문이 매우 많았다.
3. 오션에서 쓴 논문을 인용하고 있는데, 논문이 제시한 주요 내용은 해상기인의 쓰레기가 육상기인보다 더 중요한 비중을 차지하고(Jang et al., 2014), 크기가 다른 쓰레기 그룹간에 상관관계가 높다(Lee et al., 2013)는 내용의 논문을 인용하면서 육상기인의 비중이 높다거나 강유역의 쓰레기는 그룹간에 관계가 보이지 않는다는 식으로 잘못 내용을 파악한 점이 아쉽다.
강 플라스틱 쓰레기
강의 플라스틱 쓰레기 연구 종합 검토 논문 다뤄
홍선욱
(사)동아시아바다공동체 오션 대표
sunnyhong@osean.net
2020년 1월 7일 실시한 오션 제356회 정기 세미나에서는
강의 플라스틱 쓰레기에 대한 연구들을 종합 검토한 논문을 다뤘다.
국제 세미나로 진행하였으며, 타이완의 제이슨 후씨가 발제를 하였고, 인도네시아, 필리핀, 싱가폴, 말레이시아, 중국의 참가자들과 함께 공부하였다.
<원문>
Tim van Emmerik, Anna Schwarz, 2020. Plastic debris in rivers. WIREs Water, https://doi.org/10.1002/wat2.1398
<요약문 번역>
수생 생태계의 플라스틱 오염은 생태계에 부정적인 영향을 미치고 수생 종을 위험에 빠뜨리며 경제적 피해를 야기할 수 있으므로 새롭게 부각되고 있는 환경 위험이다. 하천은 육상기인 플라스틱 폐기물을 전 세계 바다로 운반하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만, 하천 생태계도 또한 플라스틱 오염의 직접적인 영향을 받는다. 지구 차원의 플라스틱 오염 이동(transport)을 더 잘 정량화하고 공급원과 위험성을 효과적으로 줄이기 위해 강유입 플라스틱 쓰레기의 기원, 수송, 운명 및 영향에 대한 철저한 이해가 중요하다. 이 검토 논문에서는 하천의 플라스틱 쓰레기에 대한 현재의 과학적 상태를 논의하고 기존 지식 격차를 평가한다. 플라스틱의 배경, 강에서 흔히 발견되는 폴리머 유형, 수생 생태계에 미치는 위험을 간단히 제시한다. 또한, 플라스틱 쓰레기의 이동 및 시공간적 변화에 영향을 미치는 과정과 요인을 포함하여 하천 플라스틱의 기원과 운명에 대해 자세히 설명한다. 하천 플라스틱 이동을 특성화하기 위한 모니터링 및 모델링 노력에 대한 검토 결과를 제시하고 전 세계에서 얻어진 대표적 수치들의 사례를 제시한다. 마지막으로, 강유입 플라스틱 연구에 대한 전망을 제시한다. 이 논문을 통해 우현재까지의 강유입 플라스틱 쓰레기 연구에 대한 포괄적인 개요를 제시하고, 향후 연구를 위한 여러 가지 방법을 제안하는 것을 목표로 하고 있다.
<요약문 원문>
Plastic pollution in aquatic ecosystems is an emerging environmental risk, as it may negatively impacts ecology, endangers aquatic species, and causes economic damage. Rivers are known to play a crucial role in transporting land-based plastic waste to the world’s oceans, but riverine ecosystems are also directly affected by plastic pollution. To better quantify global plastic pollution transport and to effectively reduce sources and risks, a thorough understanding of origin, transport, fate, and effects of riverine plastic debris is crucial. In this overview paper, we discuss the current scientific state on plastic debris in rivers and evaluate existing knowledge gaps. We present a brief background of plastics, polymer types typically found in rivers, and the risk posed to aquatic ecosystems. Additionally, we elaborate on the origin and fate of riverine plastics, including processes and factors influencing plastic debris transport and its spatiotemporal variation. We present an overview of monitoring and modeling efforts to characterize riverine plastic transport, and give examples of typical values from around the world. Finally, we present an outlook to riverine plastic research. With this paper, we aim to present an inclusive and comprehensive overview of riverine plastic debris research to date and suggest multiple ways forward for future research.
<주요 내용>
강으로부터 바다로 들어가는 쓰레기에 대한 관심이 높아지고 있다. 플라스틱 유럽은 2017년 3억4천8백만 톤의 플라스틱이 생산되었다고 밝혔다. 플라스틱은 무겁고 비싼 유리, 철, 알루미늄을 대체하여 식품 보관, 음식물쓰레기 저감, 유통기한 증가, 유통 증가 등의 결과로 나타나고 있으며 유통분야에서는 킬로미터당 이산화탄소 배출을 크게 감소시키는 역할도 하고 있다(Palencia et al., 2012). 하지만 현재 생산량의 9%만이 재활용되고(Geyer et al., 2017) 있다. 재활용 후 당초 제품과 다른 목적으로 사용되는 기계적 재활용은 재활용되지 못하고 빠져나가는 부분이 많다. 용제에 플라스틱을 녹이는 화학적 재활용과 열화학적 재활용을 하는 새로운 기술이 개발되고 있어 순환 재활용이 증가할 것으로 보인다. 12%는 소각되는데(Geyer et al., 2017) 열회수가 이뤄지는 나라도 있다. 그 나머지 대부분의 플라스틱은 매립이 되고 있다. 개발도상국에서는 위생매립(관리되는 쓰레기, managed, Jambeck et al., 2015)보다 준관리투기장(semicontrolled dumps)에서 바다로 들어가게 된다. 직접 쓰레기를 투기함으로써 환경에 들어가는 것은 전체 플라스틱 생산량의 2% 가량 된다고 추정하고 있다(Jambeck et al., 2015).
일단 환경에 들어간 플라스틱은 그 운명이 특성에 따라 달라진다. 예를 들어 이동 거리나 축적 가능성, 분해율 등이 달라진다. 폴리머의 종류(PP, PE 등)나 모양(shape: 경질, 펠렛, 필름, 섬유 등)에 따라 달라진다고 하나, 플라스틱 운반에 대한 보다 큰 규모의 모델 연구에서는 모양이나 폴리머 종류별로 별 차이가 없다. 이 검토 논문에서 미세플라스틱은 0.1 마이크로미터에서 5 mm, 메조플라스틱은 5 mm-5 cm, 그 이상은 매크로플라스틱으로 정의하고 있다.
플라스틱의 피해에는 섭취나 얽힘, 독성 첨가물의 용출이나 축적, 미세플라스틱 파편화, 생계(human livelihood) 분야로 구분해 볼 수 있다. 생계에 대한 영향은 경제적 손실과 도시지역의 홍수 위험 증가 등에 의한 것으로, 선박 운항과 운송 장애, 강변 쓰레기가 관광이나 재산상 손실을 주는 경우, 도시지역에서 배수관 막힘과 수리시설의 쓰레기 등으로 인한 홍수 위험 증가, 배수로 쓰레기 증가에 이은 수면 상승에 따라 재해성 피해, 강수량과 강유출수의 속도 증가에 따른 플라스틱 쓰레기 이동 증가 등이다.
앞으로 플라스틱 오염은 계속 늘어날 것으로 전망한다. 2060년에는 현재보다 미관리플라스틱 쓰레기가 3배 늘어날 것으로 보이며(Lebreton and Andrady, 2019), 기후변화 효과가 증가함에 따라 더 잦은 홍수가 쓰레기의 유입을 늘어나게 만들 것이다(Gundogdu et al., 2018). 쓰레기가 바다로 빠져나가지 않도록 막을 수 있는 기술의 개발, 폐기물 관리와 인식 증진이 필요하다.
플라스틱은 점점 파편으로 부스러진다. 미세플라스틱으로, 다시 나노플라스틱으로 갈수록 더 많은 영향을 줄지 아직은 미지수이다. 크기가 다른 플라스틱간의 관계가 더 관심을 끌 것으로 보인다(Lee et al., 2013).
강의 부유쓰레기를 모니터링하기 위해, 다리에서 관찰하는 경우가 많은데 무인항공기(unmanned aerial vehicles, UAVs)를 이용한 원거리감지 기술을 이용한 방법이 있을 수 있다. 수중 환경에서 플라스틱을 감지하는 센티널-2의 광학이미지 이용방법도 전망이 있다. 물속의 쓰레기를 감지하기 위한 수중카메라나 음향감지 방법도 있다.
강 쓰레기의 이동은 주로 바람과 표층 유출수이다. 강 방류량이 늘어난다고 해서 플라스틱의 이동이 덩달아 증가하지는 않는다. 유량과 유속이 늘어나고 강 방류량이 같이 늘어날 때 가라앉아 있거나 강가에 분포하던 플라스틱이 재 이동할 수 있다. 강 쓰레기는 홍수 같은 재해성 사건이 일어날 때 이동한다. Hurley et al.(2018)에 따르면 심한 홍수 후 영국이 강 퇴적물에 있던 미세플라스틱 70%가 줄어들었다고 보고하였다. 2011년 동일본 대지진 때 쓰나미 쓰레기가 바다로 들어갔는데, 거대 태평양 쓰레기 지대의 플라스틱 유입량 중 10-20%는 쓰나미 쓰레기라는 보고가 있다(Lebreton & Borrero, 2013; Lebreton et al., 2018). 또 Murray et al. (2018)은 북미 해변의 쓰레기가 쓰나미 발생 이후 10배나 증가하였다고 보고했다. 이런 자연재해의 빈도는 1980년 이후 2배 이상 증가하였다(Cutter et al., 2015).
플라스틱 쓰레기에 관한 데이터는 다양한 방법으로 수집되고 있어서 최근 통일시키려는 노력이 진행되고 있다. 강 쓰레기 연구에서도 통일된 방법의 데이터 수집, 분석, 보고 수단을 개발하는것이 필요하다.
<토론한 내용>
1. 이 논문이 저자는 보얀슬랫이 설립한 ‘오션클린업재단’에 소속을 두고 있는 것 같다. 거대한 태평양 쓰레기 섬의 쓰레기를수거하겠다고 설립한 재단이 이제는 강 쓰레기의 해양 유입 쪽으로 많은 연구를 진행하고 있는 것이 흥미롭다. 결국 발생원을 차단하는 것이 훨씬 효과적이라는 것을 반증하는 것이다.
2. 이 논문에서 검토한 논문들은 최근 1-2년 사이에 발표된 것이 많다. 강에서 바다로 배출되는 쓰레기의 분포를 파악하고 배출되는 양을 추정하고자 하는 시도들이 여럿 포함되었다. 오션에서는 2017년부터 강을 통해 바다로 나가는 쓰레기의 양을추정하기 위한 여러 시도를 하고 있는데 참고할만한 논문이 매우 많았다.
3. 오션에서 쓴 논문을 인용하고 있는데, 논문이 제시한 주요 내용은 해상기인의 쓰레기가 육상기인보다 더 중요한 비중을 차지하고(Jang et al., 2014), 크기가 다른 쓰레기 그룹간에 상관관계가 높다(Lee et al., 2013)는 내용의 논문을 인용하면서 육상기인의 비중이 높다거나 강유역의 쓰레기는 그룹간에 관계가 보이지 않는다는 식으로 잘못 내용을 파악한 점이 아쉽다.