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미세플라스틱의 역습…편리하지만 인체‧환경에 유해
우리의 삶 위해 미세플라스틱 감소 실천해야

글┃최동진 교수(홍익대학교 세종캠퍼스 나노신소재학과)

미세플라스틱이라는 용어는 영국 플리머스대학교(University of Plymouth)의 해양 생태학자인 리처드 톰슨(Richard Thompson) 그룹이 영국 해변에서 플라스틱 입자를 발견한 후 2004년에 직경 5mm 보다 작은 플라스틱 알갱이라고 정의했다. 그 이후 과학자들은 의해 더 세부적으로 미세플라스틱을 정의하기도 하는데 1∼1000nm 크기는 나노미세플라스틱 또는 초미세플라스틱이라고 부르며, 미세플라스틱은 만들어지는 방법에 따라서 1차 미세플라스틱과 2차 미세플라스틱으로 분류된다. 1차 미세플라스틱은 처음부터 작게 만들어진 작은 플라스틱 조각으로 화장품이나 치약, 세재 그리고 산업에서 사용하기 위해 만든 나노입자 등을 의미한다. 그러나 우리의 생활을 편리하게 도와주고 있는 이런 미세플라스틱은 세포나 조직에 들어갈 만큼 충분히 작고 화학적 독성이 있어 인체에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있고 환경 오염을 일으키는 등 좋지 않은 영향을 끼치고 있어 최근에는 미세플라스틱을 줄이기 위한 다양한 방법의 노력이 진행되고 있다.

우리는 종종 플라스틱 용기에 든 음식을 데우기 위해 전자레인지를 사용하지만, 플라스틱 식품 용기로부터 엄청난 수의 미세플라스틱이 나온다는 사실이 최근 많은 연구자들에 의해서 밝혀지고 있다. 플라스틱으로 만든 전기포트나 젖병에서도 많은 미세플라스틱이 나오는데, 부모가 플라스틱 병에 담긴 뜨거운 물에 분유를 타서 아이에게 주면 그 아이는 매일 100만개 이상의 미세플라스틱을 먹게 된다고 한다. 그렇다면 한 사람이 하루에 섭취하는 미세플라스틱의 양은 어느 정도일까? 세계자연기금(WWF)와 호주 뉴캐슬대학교가 함께 연구한 결과는 가히 충격적이다. 하루에 섭취하는 미세플라스틱은 약 2,000개 정도이고 한주로 계산하면 신용카드 한 장 정도 먹게 되는 샘이다. 월간으로는 칫솔 한 개를 먹게 되는 것이고, 한 해 동안으로 환산하면 소형 헤어드라이기 하나를 먹게 되는 것과 같다. 매주 우리가 마시는 물을 통해서 1천 769개를 먹게 되고 새우 같은 갑각류와 소금 등을 통해 미세플라스틱을 의도치 않게 먹고 있다니 우리의 삶에 좋지 않은 영향을 끼치고 있다는 것을 알 수 있다.

미세플라스틱은 어떻게 만들어지는가?

미세플라스틱이라는 용어는 영국 플리머스대학교(University of Plymouth)의 해양 생태학자인 리처드 톰슨(Richard Thompson) 그룹이 영국 해변에서 플라스틱 입자를 발견한 후 2004년에 직경 5mm 보다 작은 플라스틱 알갱이라고 정의했다. 그 이후 과학자들은 의해 더 세부적으로 미세플라스틱을 정의하기도 하는데 1∼1000nm 크기는 나노미세플라스틱 또는 초미세플라스틱이라고 부른다. 미세플라스틱 크기에 대한 정의는 환경에 미치는 영향을 평가하여 부정적인 요소들을 줄이는 기준으로 사용되어야하기 때문에 중요한 지표가 된다. 그렇다면 이런 미세플라스틱은 어떻게 만들어지는 걸까? 대부분의 미세플라스틱은 처음부터 작았던 게 아니라 큰 물체로부터 출발한다. 미세플라스틱은 만들어지는 방법에 따라서 1차 미세플라스틱과 2차 미세플라스틱으로 분류된다.

1차 미세플라스틱은 처음부터 작게 만들어진 작은 플라스틱 조각으로 화장품이나 치약, 세재 그리고 산업에서 사용하기 위해 만든 나노입자 등을 의미한다. 전 세계적으로 미세플라스틱 사용 규제 덕분에 다행히도 1차 미세플라스틱의 사용 빈도는 줄어드는 추세이다.(the microbead-free water act, 2015). 하지만 2차 플라스틱은 땅이나 바다에 있는 큰 플라스틱이 환경적 요인 또는 인위적으로 분해되어 만들어지는데 주로 태양복사, 파도에 의한 물리적 마찰 그리고 미생물에 의한 생물학적 분해, 물에 의한 가수분해 등의 결과이다.

문제는 플라스틱이 작게 분해돼도 무해한 분자로 남지 않는다는 것이다. 또 분해되는데 수백 년 또는 수천 년이 걸릴 수 있고 특히 해수에서는 분해되는 시간이 더 느리고 그 동안 환경을 파괴한다. 바닷가에 가면 백사장에서 모래 속에 섞인 여러 색깔의 작은 플라스틱을 본 적이 있을 것이다. 이런 작은 플라스틱은 바다 속에 무수히 많은데 플랑크톤에서 고래에 이르기까지 영향을 끼치고 있다. 북극해와 영국해협에서 발견된 2차 미세플라스틱에는 섬유가 61%로 가장 많았고, 15%는 파편의 형태로 분포되고 있음을 보고하고 있다. 이에 따라 최근에는 세탁기에서 방출되는 섬유 미세플라스틱을 줄이기 위한 다양한 방법의 노력이 진행되고 있다.

생태계에 악영향 끼치는 미세플라스틱의 위험성

미세플라스틱은 너무 작아서 정수나 하수처리시설에서 걸러지지 않고 강이나 바다로 그대로 흘러들어간다. 대부분의 플라스틱은 탄화수소로 이루어진 소수성 성질을 지니고 있어서 주변의 해로운 유기물질들과 흡착 및 탈착하는 상호작용을 통해 다시 자연으로 돌아가게 되고, 오염물질에 흡착된 미세플라스틱은 해양생물이 먹이로 오인하면서 해양 생태계에 악영향을 끼치기도 한다. 이렇게 소수성 및 비활성 성질을 갖는 플라스틱의 물리적, 화학적 특성은 해양 및 토양 생태계에서 오랫동안 안정적으로 머물 수 있게 되어 시간이 갈수록 자연과 인류는 위험에 노출될 수밖에 없다. 더욱이 크기가 작아질수록 비표면적이 커지면서 더 해로운 영향을 끼치게 되는데, 미세플라스틱이 작게 분해되어 나노크기가 되면 생태계의 피해는 더욱 커지게 되고. 바다 생물에 섭취되니 미세플라스틱은 결국 우리가 먹는 음식에까지 오르게 된다.

미세플라스틱이 세포나 조직에 들어갈 만큼 충분히 작기 때문에 폐 조직에 염증을 일으키고 암으로 이어질 수 있다는 보고가 있다. (Koelmans, 2020). 또 미세플라스틱은 화학적 독성이 있기 때문에 인체에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있다. 플라스틱을 제조할 때 가소제, 안정제 및 염료와 같은 화합물을 첨가하는데 이러한 물질 중 대부분이 내분비 호르몬 시스템을 방해한다.
미국 하와이퍼시픽대학교의 해양쓰레기 연구센터에서는 해변에서 죽은 채 발견된 9cm에 불과한 새끼 바다거북을 부검하여 내장에 있는 플라스틱과 조직에 있는 화학물질을 조사하였다. 새끼 바다거북의 위장관에만 42개의 플라스틱 조각을 발견하였는데 대부분 미세플라스틱이었다. Kelmans의 연구에서는 다량의 미세플라스틱을 먹인 쥐는 소장에 염증이 나타났으며 미세플라스틱에 노출된 쥐는 대조군에 비해 정자수가 적고 일부 간세포나 조직에서 독성 반응 염증이 발견되었다고 한다. 이처럼 수많은 연구결과들이 미세플라스틱의 위험성에 대해 이야기 하고 있으며 문제는 사람에 대한 위해성 연구가 미흡하여 건강에 미치는 영향에 대해 추정하는 방법은 현재로서는 여전히 알 수 없다.

환경 오염 발생시키는 미세플라스틱…
검출 방법 및 해결방안

미세플라스틱이 인류와 생태계에 미치는 영향과 환경오염을 발생시키는 실태를 분석하고 이해하기 위해서는 미세플라스틱의 정량적, 정성적 분석 방법을 이해하는 게 필요하다. 미세플라스틱은 다양한 화학물질의 혼합물로써 정확히 화합물을 구분하는 분석 방법이 필요하다. 미세플라스틱을 검출하기 위해서 대표적으로 전자현미경으로 관찰하거나 분광법을 통해 화학 성질을 확인한다. 전자현미경 방식은 미세플라스틱의 미세 구조, 적층 결함, 계면 등을 직접 관찰하여 표면의 물리적 성질을 알아낼 수 있다.

미세 플라스틱 연구를 위해 가장 일반적인 접근방식으로 푸리에 적외선분광법을 사용하게 되는데, 미세플라스틱의 입자와 적외선이 상호작용하여 특징적인 IR 흡수 패턴을 만들게 되고 이러한 패턴을 사용하여 어떤 입자인지를 정확하게 식별하여 정량⸱정성적 분석이 가능하다. 다만 나노에서 수μm 크기의 미세플라스틱은 라만 분광법을 사용하는데 미세플라스틱에 레이저를 쏘았을 때 그 분자의 전자에 에너지준위 차이만큼 에너지를 흡수하는 원리를 이용하여 분자 간 진동과 분자 내 진동에 대한 정보로 미세플라스틱의 종류를 알아낸다.

우리가 미세플라스틱을 줄이기 위해서 할 수 있는 것들은 생각보다 많다. 마트나 시장을 가면 비닐종이를 사용하지 않고 배낭이나 에코백 등을 사용한다면 비닐종이로부터 미세플라스틱이 발생하는 것을 막을 수 있을 것이다. 여름에는 시원한 음료수를 많이 마시기 때문에 특히 빨대를 많이 사용하게 된다. 요즘에는 플라스틱 빨대를 줄이기 위해 생분해성 빨대, 종이 빨대 그리고 씻어서 사용할 수 있는 금속 빨대들이 나오고 있다. 이런 빨대를 사용하면 탄소도 줄일 수 있고 미세플라스틱도 저감할 수 있을 것이다. 그 외에도 텀블러나 머그잔을 사용하거나, 다회용 렌즈 사용, 다회용 식품 용기 등의 사용을 실천한다면 미세플라스틱은 점점 줄어들 것이다. 해양생물 88%가 미세플라스틱 오염에 노출되어 있다고 한다. 또 미세플라스틱의 농도가 자연이 회복할 수 있는 한계점에 다다랐다는 보고들이 연일 나오고 있다. 나의 생활 방식에 따라 작은 것부터 실천하고 다양한 방법을 고민하여 미세플라스틱으로부터 안전한 지구를 만드는데 이 글을 보는 모두가 동참하기를 바라는 마음으로 이 글을 마친다.

글┃최동진 교수(홍익대학교 세종캠퍼스 나노신소재학과)

최동진 교수는 현재 홍익대학교 세종캠퍼스 나노신소재학과 부교수로 재직하고 있으며, 오염된 물을 깨끗한 물로 전환하는 연구를 수행 중이다. 안개에서 물 수확 메커니즘, 지하수 중금속 센서 및 제거, 미세플라스틱 센서 및 환원제 개발과 축산폐수로부터 수질 정화와 비료 수확 연구에 매진하고 있다.