소화기에 두꺼운 비닐 재질의 대북 삐라(전단)가 들어있던 바다거북, 수염과 내장 등 곳곳에서 폐그물 조각 등 크고 작은 플라스틱 쓰레기가 발견된 참고래 새끼.
언젠가부터 플라스틱 쓰레기가 잔뜩 들어있는, 또는 폐그물 등에 걸려 안타깝게 죽어간 해양동물의 사체는 포털 사이트의 첫 화면을 장식하는 단골 뉴스가 되었습니다. 이런 뉴스에는 으레 달리는 댓글들이 있습니다. 누리꾼들 중에는 “인간이 미안해”, “인간은 지구를 좀먹는 기생충 같다” 같은 댓글을 다는 이들이 많고, 여기에 좋아요를 누르는 이들도 많습니다. 코로나19 팬데믹이 시작된 지난해부터는 “지구가 인간을 없애 스스로 정화하려고 코로나19 바이러스를 창궐시킨 것 같다, 코로나19는 지구의 백혈구가 아닐까” 같은 댓글도 심심치 않게 달리고 합니다.
글의 서두에 언급한 바다거북과 참고래는 각각 2018년 4월 충남 서천 국립생태원과 2020년 1월 제주 한림항에서 실시된 부검 현장에서 목격한 해양생물들의 사례입니다. 바다거북과 참고래에게는 안타까운 일이지만 저는 운 좋게도 두 동물을 대상으로 한 국내 첫 과학적 부검 연구 현장에 참여할 수 있었습니다.
먼저 국립생태원에서 진행된 바다거북 부검 연구는 생태원, 국립해양생물자원관과 생태원, 충북대, 전남대, 세계자연기금(WWF), 여수 한화아쿠아플라넷 등의 해양생물 연구자, 수의사, 사육사 등 10여명이 참가한 가운데 진행됐습니다. 2016년과 2017년 국내 연안에서 발견된 거북의 폐사체 중 4구를 부검하고, 조직을 확보하기 위해서였습니다. 바다거북은 국내에 서식하는 대형 해양생물 가운데 보호대상 생물로 지정된 종이지만 아직까지 바다거북의 생태는 베일에 가려있는 상태입니다. 이렇게 많은 기관들이 모여 협업하면서 바다거북에 대한 과학적이고, 체계적인 연구를 시작한 것은 그때가 처음이었습니다.
참고래 부검 연구 역시 비슷합니다. 당시 연구에는 제주대, 한양대, 세계자연기금(WWF), 해양동물생태보전연구소(MARC) 등이 참여했는데 국내에서 다수 연구기관이 참여하는 과학적 부검 연구는 이때가 처음이었습니다. 두 연구사례를 다룬 제 기사들에도 어김없이 앞에서 언급한 것과 같은 댓글들이 달렸습니다. 물론 댓글 몇십개, 몇백개가 달린다고 당장 세상이 바뀌지는 않을 겁니다. 하지만 누리꾼들의 안타까워하는 마음을 확인할 때마다 다소의 안도감이 느껴지는 것도 사실입니다. 아직은 우리 인류가 할 수 있는 일들이 있고, 또 할 마음이 있구나 하는 생각이 들기 때문입니다.
그런데 최근 게재가 시작된 ‘플라스틱 중독사회’ 기획을 취재하면서 저는 지금까지보다 좀 더 많이 해양생물들에게, 그리고 자라나는 미래 세대들에게 미안함을 느끼게 되었습니다. 그 미안함은 바로 우리가 흔히 미세플라스틱(마이크로플라스틱)이라고 부르는 작은 플라스틱 조각들, 그리고 아직은 많이 알려지지 않은 초미세플라스틱(나노플라스틱)이 지닌 잠재적 위험성 때문에 생긴 감정이었습니다.
미세플라스틱은 일반적으로 5㎜ 미만 크기의 플라스틱 조각을 말합니다. 우리의 일상생활 곳곳에 상존하지만, 미세플라스틱이 인체에 미치는 영향에 대한 연구는 이제 막 시작되었을 뿐입니다. 심각성이 알려지기 시작하면서 유엔환경계획(UNEP)은 2014년 미세플라스틱 오염을 전 세계 10대 환경문제 중 하나로 발표한 바 있습니다.
이번에 플라스틱 중독사회 기획기사를 준비하면서 후배 기자와 함께 미세플라스틱으로 인한 오염의 실태와 생태계, 그리고 인간에게 미치는 영향에 대해 확인하기 위해 국내외의 학술논문 및 보고서 70여편을 검토해 보았습니다. 어느 정도 미세플라스틱에 대해 알고 있다고 생각했음에도 놀라게 되는 내용들을 논문에서 끊임없이 확인할 수 있었습니다.
먼저 미세플라스틱의 정의에 대해 설명해 드리자면 과학자들은 대체로 미세플라스틱을 ‘크기가 100nm(나노미터) 이상, 5㎜ 미만인 플라스틱’으로 정의합니다. 또 많은 학자들이 나노플라스틱(초미세플라스틱)의 정의를 1nm(나노미터) 이상, 100nm 미만이라는 것에 동의하다 보니 자연스럽게 미세플라스틱의 하한이 100nm가 됐습니다. 100nm는 머리카락 굵기의 500분의 1 정도 길이입니다.
미세플라스틱은 발생 원인에 따라 1차 미세플라스틱과 2차 미세플라스틱으로 나뉩니다. 1차 미세플라스틱은 의도적으로 만든 미세플라스틱이다. 치약, 세안제, 화장품에 들어가는 플라스틱 알갱이가 대표적입니다. 2차 미세플라스틱은 플라스틱 제품과 파편이 풍화·마모되며 생긴 것입니다. 자연에 존재하는 미세플라스틱 대부분은 2차 미세플라스틱입니다.
인간 활동에 의해 생성된 미세플라스틱은 이미 지구 전체에 널리 퍼져 있습니다. 해양은 이미 미세플라스틱 오염으로 ‘플라스틱수프’가 됐다는 말도 나옵니다. 플라스틱으로 인한 오염이 매년 해양생태계에 입히는 피해를 금액으로 환산하면 130억달러(14조3000억원) 이상인 것으로 추정됩니다. 극지방에 내리는 눈, 미국의 국립공원 지역에 내리는 비에도 미세플라스틱이 포함돼 있다는 연구결과들도 나와있습니다.
지하수와 수돗물, 생수에서도 미세플라스틱이 검출됩니다. 국내의 경우 금강, 낙동강, 한강의 물과 어류에서 미세플라스틱이 확인됐고, 일부 정수장에서도 확인이 된 바 있습니다. 국립생태원 연구진이 지난해 금강의 어류와 물을 분석했더니 폴리에스터와 폴리비닐클로라이드 등 미세플라스틱 5종류가 검출됐습니다. 연구팀은 이를 바탕으로 금강 상류부터 하류까지 최소 3종류(폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌)가 잔존하고 있을 것으로 추정했습니다. 부경대 연구진이 2019년 국립환경과학원에 제출한 보고서에 따르면 낙동강 물과 어류에서도 미세플라스틱이 발견됐습니다. 강물에서는 1㎥당 112~152개, 어류에서는 누치 한 마리당 4.3개, 밀자개 3.5개, 메기 1.7개, 붕어 0.9개 등이 검출됐습니다. 한강 본류(잠실수중보~한남대교)에서도 1㎥당 최대 2.2개의 미세플라스틱이 확인됐습니다. 또 국내 수돗물의 미세플라스틱 실태를 조사한 결과, 24개 정수장 중 21개 정수장은 검출되지 않았지만 3개 정수장에서는 1리터당 각각 0.2개, 0.4개, 0.6개가 검출됐습니다.
어패류를 포함한 다양한 해양생물뿐 아니라 닭, 꿀, 맥주, 천일염, 생수, 의약품 등에서도 미세플라스틱은 확인됐습니다. 이 음식을 먹고 마시는 인간이 배설한 대변에서도 미세플라스틱이 검출됐습니다. 오스트리아 빈의과대학 연구진은 지난해 국적이 서로 다른 지원자 8명을 대상으로 미세플라스틱 검출 여부를 조사했습니다. 음식 제한 없이 약 1주일 동안 자유롭게 음식을 먹도록 하고, 그 기간 동안 이들의 대변 시료를 채취해 미세플라스틱을 분석했습니다. 실험 결과 모든 참가자의 대변에서 1g당 18~172개의 미세플라스틱이 검출됐습니다.
유럽에서 조개류를 선호하는 소비자가 연간 섭취하는 미세플라스틱의 수는 통계적으로 약 1만1000개로 추산된다는 연구결과가 나와있습니다. 대체로 유럽인들보다 조개류를 많이 먹는 한국인의 경우는 더 많은 미세플라스틱을 섭취할 가능성이 있다고 합니다.
이렇게 자연 중에 널리 퍼져있는 미세플라스틱에 대해 이번 취재를 계기로 좀 더 미안한 마음을 갖게 된 것은 미세플라스틱이 어떻게 형성되는지를 좀 더 자세히 알게 되었기 때문입니다. 과학자들은 합성섬유로 만든 옷을 세탁할 때마다, 플라스틱 병을 열고 닫을 때마다, 비닐을 뜯을 때마다 미세플라스틱이 나온다고 경고하고 있습니다. 우리가 일상생활에서 하루에도 수 차례, 수십 차례 하게 되는 행동들이 자연으로 미세플라스틱을 배출시키는 행동들이었던 것입니다. 아예 플라스틱을 쓰지 않는 이상 자연을 미세플라스틱으로 오염시키는 것을 피할 수 없는 것이기도 합니다.
과학자들에 따르면 특히 자연환경에 있는 2차 미세플라스틱에서 가장 많은 비중을 차지하는 형태는 미세섬유입니다. 해양 심층수에서 가장 많이 발견되는 미세플라스틱 쓰레기 역시 미세섬유입니다. 북극의 한대수역 심해에서 채취한 시료에서도 미세플라스틱의 대부분(약 95%)은 미세섬유였습니다. 관련 연구들을 살펴보면 유럽 해양에서 발견된 미세플라스틱의 60~80%를 섬유가 차지하고 있습니다. 합성섬유로 만든 의류제품 한 벌을 세탁할 때마다 약 1900개 이상의 미세섬유 조각이 방출되며 그중 일부는 세탁기에서 여과되기에 너무 작아 배수구로 배출된다고 합니다.
타이어 분진도 주요한 미세플라스틱 중 하나입니다. 노르웨이나 스웨덴 등은 자국 내 미세플라스틱 발생의 가장 큰 원인이 타이어 마모로 인한 것이라고 진단하고 있습니다. 타이어에서 갈려 나온 플라스틱 조각은 비와 바람에 쓸려 강으로, 바다로 향합니다. 해상무역의 비중이 큰 한국의 경우 선박수송 과정에서 미세플라스틱이 가장 많이 발생할 것이라는 연구 결과도 있습니다.
과학자들은 종이컵에 뜨거운 물을 넣으면 코팅된 플라스틱에서 미세플라스틱이 나온다는 것과 흔히 쓰는 폴리프로필렌 소재의 아기용 젖병에 뜨거운 물을 넣을 경우 많은 양의 미세플라스틱이 나온다는 사실도 밝혀냈습니다. 폴리프로필렌은 국내에서 음식 배달용기로도 널리 사용되는 재질입니다.
비닐을 뜯거나 플라스틱 병의 뚜껑을 여는 매우 사소한 행동에서 미세플라스틱이 발생한다는 연구결과도 있습니다. 인류 모두는 미세플라스틱 문제에 있어 피해자인 동시에 가해자인 셈입니다.
그렇다면 미세플라스틱이 생태계와 인체에 미치는 영향은 어떤 것들이 있을까요. 에 대한 연구는 걸음마 단계지만, 미세플라스틱이 생태계에 미치는 영향을 통해 그 또한 짐작할 수 있다. 인간이 먹이사슬에서 미세플라스틱에 오염된 해양생물들을 먹는 ‘최종 포식자’이기 때문이다.
미세플라스틱의 생태계 영향은 크게 두 범주로 나뉩니다. 첫째는 미세플라스틱 입자 자체가 미치는 물리적 영향입니다. 미세플라스틱의 물리적 영향으로 대표적인 것은 미세플라스틱 섭취로 인한 영양 감소, 내부 장기 손상, 염증 반응 등입니다. 생물의 체내에 들어온 미세플라스틱은 소화기 내부에 상처를 입히고, 소화작용을 약화시켜 질병 발생률과 사망률을 높일 우려가 있습니다. 특히 플라스틱 입자가 작을수록 더 위험합니다. 입자가 작을수록 생체조직의 장벽을 통과해 혈관이나 모세혈관에 침투할 수 있기 때문입니다.
두번째는 미세플라스틱의 화학적 영향입니다. 미세플라스틱에 포함된 첨가제가 침출되면서 생물에 악영향을 미치는 것입니다. 플라스틱에 포함된 첨가제 중 프탈레이트, 비스페놀A 등은 대표적인 내분비계교란물질(환경호르몬)입니다. 비스페놀A는 갑상선호르몬의 작용을 방해하고, 생식 독성과 발달장애 및 심혈관계질환을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 유방암과 전립선암의 원인이 된다는 연구결과도 있습니다. 프탈레이트는 생식계 발달장애, 기형 등 다양한 독성을 유발합니다.
미세플라스틱은 다른 유해물질을 옮기는 매개체가 되기도 합니다. 영국 플리머스대학 연구팀은 미세플라스틱이 DDT 등 여러 오염물질을 흡착해 담수에서 해양으로 옮겼다는 연구결과를 내놓았습니다. 이미 짧은꼬리슴새에서는 첨가제인 폴리브롬화 디페닐에테르(PBDE)가 발견된 바 있으며 홍합, 물벼룩, 제브라피시 등에서는 미세플라스틱으로 인해 체내에 비스페놀A(BPA)의 농도가 더 증가한 사실도 확인됐습니다. 다환방향족탄화수소(PAHs)를 흡착한 미세플라스틱을 섭취한 일본 송사리에게서는 간 독성 등의 이상이 나타나기도 했습니다. PAHs는 한번 흡수되면 체내에 축적되고, 암과 돌연변이를 유발하고, 생식능력을 저해합니다.
폴리프로필렌 입자는 주변 해수보다 10만배에서 100만배가량 높은 농도로 발암물질인 폴리염화바이페닐(PCB)과 맹독성 농약인 DDT의 대사산물인 DDE를 축적할 수 있는 것으로도 나타났습니다. PCB는 여러 동물의 면역체계, 생식능력, 및 신경계에 독성을 초래하고, 간에 손상을 줄 수 있으며, 암을 유발할 수 있습니다. 미세플라스틱에는 잔류성유기오염물질(POPs)이 주변 바닷물보다 최대 1만~10만배가량 높은 농도로 축적되기도 합니다.
미세플라스틱에는 니켈, 납, 카드뮴 같은 중금속도 흡착됩니다. 연구결과들에 따르면 풍화된 미세플라스틱은 원래의 플라스틱보다 중금속 흡착도가 1.5~25배가량 더 높은 것으로 나타났습니다. 납은 어린이에 대한 인지능력, 신경행동학적 이상 및 발달장애를 유발하며, 수은은 신장독성과 신경독성을 가지고 있습니다. 카드뮴은 폐암과 기관지암을 유발하며, 크롬은 만성 노출 시 폐암, 호흡기 천공이나 위축증, 피부궤양을 유발합니다.
미세플라스틱은 자연으로 배출된 뒤 더 잘게 쪼개져 초미세플라스틱이 되는데 이로 인한 생태계 오염과 인체에 미치는 영향은 아직 미지수인 상태입니다. 스웨덴 룬드대 연구진은 2017년 어류가 섭취한 극히 작은 초미세플라스틱 입자들이 뇌까지 침투해 뇌손상을 일으킬 수 있다는 연구결과를 발표한 바 있습니다. 비록 실험실에서 수행된 연구지만 인간에서도 초미세플라스틱이 뇌나 다른 장기에 침투해 악영향을 일으키지 않으리라는 보장은 없습니다.
학계에서는 인체에 침투한 미세플라스틱과 여기서 나온 첨가제로 인해 발생할 수 있는 건강 영향으로 피부자극, 호흡기 문제, 심혈관 질환, 소화기 문제 및 생식 저해효과 등을 거론하고 있습니한다. 인간의 뇌에 대한 연구에서는 미세플라스틱이 잠재적인 세포 독성을 나타낼 수 있음이 확인됐고, 미세플라스틱이 체내에서 세포막, 태반을 넘어갈 수 있으며, 세포 손상, 염증 등을 일으킬 수 있다는 연구결과도 있습니다.
특히 초미세플라스틱은 생체의 막을 관통해 동물의 혈액세포에 영향을 미칠 수 있는 것으로 추정됩니다. UNEP는 2016년 5월 보고서 ‘해양 플라스틱 쓰레기와 미세플라스틱’에서 “나노 크기의 미세플라스틱은 태반과 뇌를 포함한 모든 기관 속으로 침투할 수도 있다”는 연구결과를 소개한 바 있습니다. 또 스위스 프리부르대학 연구진은 2019년 폴리스티렌 기반의 초미세플라스틱을 다양한 인간세포에 처리하여 분석한 결과 면역 시스템에 영향을 주는 것으로 나타났다고 발표했습니다. 초미세플라스틱이 세포 소기관인 미토콘드리아까지 침투해 세포 활성을 저하시키고 다른 물질에 의한 독성을 증폭하는 역할을 할 수 있다는 보고도 있습니다. 대기 중에 떠다니는 섬유 형태의 미세플라스틱은 폐에 악영향을 미칠 가능성이 있습니다.
다만 아직 미세플라스틱과 첨가제, 잔류성유기오염물질, 중금속 등이 사람의 체내 어디에 쌓이고, 어떻게 작용하며, 얼마나 쌓여야 악영향을 미치는지 등에 대한 구체적 연구는 많이 부족한 상태입니다. 앞서 언급한 연구들 역시 동물실험이나 사람의 세포를 대상으로 한 실험들인 경우가 대부분이기 때문에 학계에서는 미세플라스틱의 독성과 인체 악영향을 명확히 입증할 수 있는 과학적 근거는 아직 부족하다는 견해가 지배적입니다. 하지만 이는 미세플라스틱이 유해하지 않다는 의미가 아닙니다. 아직 충분한 연구결과가 축적되지 않아 과학적으로 엄밀하게 검증되지 않았다는 것에 가깝습니다.
아직 인체 유해성 여부가 확실히 규명되지 않았다고 해서 미세플라스틱의 위험을 과소평가해서는 안 될 것입니다. 사전예방주의 원칙에 따라 생태계와 인류가 미세플라스틱으로 인해 겪게될 위험에 대비할 필요가 있는 것입니다. 사전예방주의 원칙은 다수의 건강 또는 환경에 대한 위협이 존재하는 경우 그에 관한 과학적 불확실성이 존재하더라도 예방 조치를 취해야 한다는 의미입니다.
이처럼 매년 막대한 양이 자연으로 배출되고 있는 미세·초미세플라스틱은 일단 자연 중으로 배출되면 현재의 과학기술로는 다시 수거하는 것이 불가능합니다. 결국 미세플라스틱 문제의 해법은 현재로선 자연 중으로 최대한 배출되지 않도록 하는 방법밖에 없습니다. 생활 속에서의 작은 실천이 반드시 필요한 이유입니다.
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<김기범 기자의 사람과 자연>은 필자가 경향신문 지면을 통해 소개한 사람과 동물, 환경에 대한 이야기와 지면에 다 담지 못했지만 소개하고 싶은 이야기들을 담습니다.
<필자소개>
김기범 생태지평연구소 운영위원 / 경향신문사 기자
2006년 경향신문 입사했고, 2013년 환경부를 출입하기 시작했습니다. 현재는 동물면 담당을 맡고 있으며 환경전문기자가 되기 위해 노력 중입니다. 2020년 3월부터 서울대 보건대학원 환경보건학과에서 공부하고 있습니다.
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