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코끼리를 지키려고 발명된 플라스틱

 우리가 무분별하게 쓰고 버린 플라스틱이 지구를 오염 시키고 생태계와 인간의 건강까지 위협한다는 연구 결과들이 심심치 않게 언론에 보도되고 있다. 지금은 우리가 일상생활에서 흔하게 마주치는 플라스틱이 개발된 것은 그리 오래전 일이 아니다. 서양에서 당구의 인기가 증가하며, 당구공 수요가 늘었으나 코끼리 상아로 당구공을 만들던 시절이라 이를 감당하기 어려웠다. 값도 비쌀뿐더러 코끼리 상아 채취를 위한 무분별한 사냥으로 코끼리 개체수가 급감했기 때문이다. 이에 당구공 업자가 상아로 만든 당구공 대체 물질 개발에 1만달러의 상금을 걸었고, 화학자 레오 헨드릭 베이클렌드가 1907년 페놀과 포름알데히드의 축합중합 화학반응을 통해 최초의 열경화성 플라스틱인 베이클라이트를 합성하는데 성공한다. 베이클라이트는 당구공을 대체했을 뿐만 아니라 기존 재료 대비 많은 장점으로 인하여 급속도로 보급된다. 사실 그 이전인 1839년에 폴리스티렌이 발견되었고, 우리에게 PVC로 익숙한 폴리염화비닐은 1872년에 최초로 합성되었지만, 당시만 해도 이런 고분자 화합물이 플라스틱이라는 이름으로 지금처럼 거의 모든 곳에 사용하게 되리라 예측한 사람은 없었던 것 같다. 시간이 흘러 1933년에 재발견된 폴리에틸렌이 1938년에 실용화되고, 1939년에는 나일론이, 1941년에는 우리가 흔히 음료수 페트병이라 부르는 PET가 개발되면서 서서히 플라스틱 대량 생산과 소비의 서막이 열리기 시작했다.

쓰고 버리는 시대의 도래

 플라스틱은 가볍고, 원하는 모양으로 성형이 아주 쉬우며, 공기와 물을 매우 효과적으로 차단한다. 또한 다른 물질과의 반응성이 거의 없고, 쉽게 분해되지 않는 뛰어난 내구성을 가지고 있다. 가스를 넣어 발포하면 완충은 물론 단열 효과도 뛰어나며, 매우 낮은 밀도로 훌륭한 부력재가 된다. 나무, 유리, 돌과 같은 기존 자연 소재에서는 기대할 수 없었던 이 모든 물질의 특성을 갖고서도 가격은 비교할 수 없을 정도로 저렴하다. 개발된 지 50년도 안 돼, 플라스틱은 어느덧 인간 곁에서 못 만들 것이 없는 ‘꿈의 물질’이 되었다. 1950년대에는 플라스틱의 원료가 되는 석유와 천연가스가 무한해 보였고, 화학 공정의 발달로 원하는 제품을 값싸게 대량으로 만들어 내기 시작했다. 단 한 번만 사용하고 버리도록 만들어진 ‘일회용품’의 등장과 함께 ‘쓰고, 버리는 일상 생활’이 시작된 것이다.

 인류는 대량 생산이 시작된 1950년부터 2017년까지 전 세계에서 92억 톤의 플라스틱을 생산하였다. 그중 재활용된 플라스틱을 포함해 29억 톤은 현재 우리가 제품으로 사용 중이고, 11억 톤은 소각되어 다시 무기물로 자연으로 돌아갔다. 나머지 53억 톤, 즉 전체 생산량의 무려 58%에 달하는 플라스틱은 매립되었거나 지구 어딘가에 버려진 것으로 추정되고 있다. 과학자들은 2016년 기준으로 전 세게 173개국에서 연간 발생하는 플라스틱 폐기물의 약 1천9백-2천3백만톤이 환경으로 버려진 것으로 추정한다. 현 추세대로 가면 2030년에는 무려 9천만톤이 버려질 것으로 예측하고 있다. 그런데 위의 추정치는 어선과 양식 시설에서 유실되거나 버려지는 그물, 밧줄, 통발, 부자 같은 수많은 폐어구나 선박에서 불법적으로 버려지는 해양 기인 쓰레기를 포함하지 않았다. 플라스틱 제품을 만들어서 잘 사용한 것은 좋았지만, 생산량의 절반이 넘는 플라스틱 쓰레기를 지구에 버렸고 우리는 그 결과를 최근에서야 점차 알아가기 시작했다.

그림 1. 1995년 Life 잡지의 [쓰고 버리는 생활]

점점 작아지는 플라스틱

 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌과 같이 탄소와 수소로만 이루어진 열가소성 플라스틱은 탄소 간의 강한 결합력 때문에 자연에서 생물학적으로 분해되기 매우 어렵다. 하지만 태양에 포함된 자외선의 에너지는 화학반응을 통해 강력한 산화력을 갖는 래디칼을 생성하고 연쇄반응을 통해 탄소 결합을 끊을 수 있다. 자외선에 노출된 플라스틱 표면에서 미세한 조각들이 만들어지는 현상을 2000년대 들어 과학자들이 발견하기 시작했다. 햇볕에 오래 노출된 플라스틱 표면이 가뭄에 논바닥 갈라지듯이 금이 가고, 말랑했던 플라스틱이 점점 딱딱해지는 것을 방지하기 위한 연구는 과거 수십 년 동안 셀 수 없을 정도로 많이 이루어졌다. 플라스틱 제품의 내구성을 높여 수명을 연장하거나 기능의 향상을 위한 목적, 딱 거기까지였다. 플라스틱에 자외선 차단제, 산화방지제, 열안정제 등이 첨가되어 있지만, 자외선에 의한 자연적인 풍화를 영원히 막을 수는 없다. 우리가 전혀 인지하지 못하고 있던 사이에 93억 톤의 플라스틱 제품을 사용하는 중에 또는 우리가 지구에 버린 53억 톤의 플라스틱 쓰레기에서 자연 풍화를 통해 작은 플라스틱 조각이 계속 만들어지고 있었다. 자외선에 의해 광분해된 이후 물리적 마찰, 생물학적 분해, 가수분해 등에 의한 미세화가 가속화되어 이 작은 플라스틱 조각이 점점 더 많이 만들어졌다. 바로 미세플라스틱의 탄생이었다. 그렇게 만들어진 미세플라스틱은 우리 눈으로 볼 수 없게 작지만 플라스틱 성질은 그대로 가지고 있다. 미세플라스틱은 크기 5mm 이하의 인위적으로 제작되었거나 또는 기존 플라스틱 제품이 조각나 미세화된 고형의 합성 고분자 화합물로 정의된다. 크기 1㎛ 미만의 미세플라스틱은 초미세플라스틱으로 구분한다. 미세플라스틱에는 우리가 흔히 접하는 경질의 플라스틱 외에, 합성 섬유, 합성 고무, 페인트 레진, 코팅제, 접착제 등이 모두 포함된다. 처음부터 작은 크기로 만들어진 것을 1차 미세플라스틱으로, 제품의 사용 중 또는 플라스틱 쓰레기가 환경 중에서 풍화되어 만들어진 것을 2차 미세플라스틱으로 구분한다. 

  바다로 간 플라스틱은 이미 오래전부터 큰 문제를 야기하고 있다. 그물과 낚싯줄에 생물들이 얽혀 죽고, 비닐봉지를 한가득 먹고 굶주려 죽으며, 폐어구들은 산호초 같은 중요한 서식처를 훼손한다. 플라스틱에 편승하여 병원균을 포함한 외래종이 국경을 넘어 이동해 생태계를 교란하기도 한다. 경관이 좋은 해수욕장과 해안가 관광 명소는 바다에서 밀려와 쌓인 쓰레기로 관광 산업이 타격을 입고, 폐어구에 의한 유령 어업으로 수산 자원이 감소하며, 떠다니는 폐어구에 선박 추진기가 얽히거나 비닐봉지 등이 냉각 계통에 고장을 일으켜 선박의 안전을 위협한다. 바다로 간 플라스틱은 이렇게 환경은 물론 경제와 안전에 관해서도 이미 가시적인 피해를 광범위하게 유발하고 있다. 그런데 소위 엎친 데 덮친 격이라고 해야 할까? 중대형 플라스틱 쓰레기 문제도 해결하지 못하고 있는데, 미세플라스틱의 존재가 알려지면서 기존 플라스틱 환경 오염의 패러다임이 전환되었다. 비닐봉지는 바다거북과 바닷새와 같은 큰 생물들이 먹었다면, 이제 미세플라스틱은 사람을 포함해 지구상의 거의 모든 생물이 먹을 수 있다. 환경 중에서 검출은 너무 어려워져서 생물이나 생태계가 영향을 받았을 때, 미세플라스틱의 영향인지 쉽게 알 수 없다. 큰 플라스틱 쓰레기는 문제가 발생하면 그래도 시간과 노력을 들여 치울 수도 있지만, 미세플라스틱은 문제가 발생해도 환경 중에서 제거하는 것이 거의 불가능하다. 다시 말해, 미세플라스틱은 되돌릴 수 없는 비가역적 오염으로 사전에 예방적으로 대응하여 오염을 막지 않으면, 문제가 발생한 이후에는 뾰족한 대책이 없다는 뜻이다.

그림 2. 태양광에 노출된 발포스티렌 표면에서 만들어진 미세플라스틱의 전자현미경 사진(출처: Song et al., (2020))

플라스틱의 역습 

  현재까지 미세플라스틱은 전 지구적으로 오염이 보고되고 있다. 공기 중에도, 토양과 강물은 물론 에베레스트산에서도, 연안은 물론 심해와 극지방의 눈과 빙하에서도, 조사된 거의 모든 생물종에서도 미세플라스틱이 체내에서 검출되고 있다. 사람들이 마시는 수돗물과 생수는 물론, 섭취하는 어패류, 육류와 유제품, 쌀과 같은 곡류, 채소와 과일, 소금, 맥주와 음료 등 거의 모든 식재료와 음식물에서 높은 빈도로 미세플라스틱의 검출이 보고되고 있다. 미세플라스틱은 지구상 어디에나 존재하고, 우리가 눈으로 구별해 제거할 수 없으니 이제는 미세플라스틱이 없는 공기를 호흡하거나, 미세플라스틱이 없는 물을 마시거나, 미세플라스틱이 없는 음식물을 섭취하는 것은 불가능에 가까워졌다. 

 호주 뉴사우스웨일스 대학이 추산한 바에 따르면, 최악의 시나리오상 우리는 현재 최대 일주일에 신용카드 1장 분량인 약 5g의 미세플라스틱을 먹고 있다. 8개국 지원자의 대변을 채취하여 조사해보니 모든 시료에서 다양한 미세플라스틱이 검출되었다. 최근에는 22명의 인체 혈액 시료 중 77%에서 플라스틱 성분이 검출되었고, 폐 이식 환자의 13개 폐 생체 시료 중 85%에서 미세플라스틱이 검출되었다. 이후에 이루어진 연구에서는 인체의 뇌, 간, 신장, 비장, 기관지, 침, 태반, 태변, 정액에서도 미세플라스틱 또는 초미세플라스틱의 검출이 보고되었다. 앞으로도 더 많은 연구가 진행되면 거의 모든 인체 조직에서 검출이 될 것으로 예상된다. 미세플라스틱을 섭취한 다양한 생물에서의 나타나는 독성은 많은 연구가 진행되어 있다. 다양한 형태, 크기, 재질의 초미세 또는 미세플라스틱에 노출되면 간독성, 생식독성, 신경독성, 발달독성 등 매우 다양한 독성 영향이 나타날 수 있다. 단, 독성 영향은 어떤 미세플라스틱을, 얼마나 많이 섭취하는가?에 따라 다르게 나타날 수 있다. 최근에는 혈관질환을 앓은 환자의 경동맥에서 추출한 혈전에서 미세플라스틱이 검출되었고, 미세플라스틱이 포함된 혈전을 보유한 환자의 심장병 발생 위해도가 그렇지 않은 환자와 대비하여 2배 높았다는 연구 결과가 발표되었다. 또 다른 연구에서는 기증 시신의 뇌, 간, 신장을 비교한 결과 뇌에 가장 많은 초미세플라스틱이 축적되어 있었다. 특히 놀라운 사실은 치매로 진단받은 환자의 경우 나머지 기증 시신 시료 대비 무려 평균 7배 높은 초미세플라스틱이 뇌에 축적되어 있었다.

 바다거북, 새, 고래가 플라스틱 쓰레기를 먹고 죽었다는 이야기를 들으면서 슬프고 안타깝기는 하지만 내 문제는 아니라고 여겨왔던 플라스틱 오염이 이제는 나도 먹고 있는, 피할 수 없는 문제로 변했다. ‘플라스틱의 역습’이 시작된 것이다. 그냥 쓰고 버리고 돈만 내면 누군가 알아서 치워주리라 믿었던, 버리고 또 버려도 지구는 문제없으리라 믿었던, 한 번 쓰고 버리면서 너무 편리함만을 추구했던 인간의 행동에 플라스틱이 경고를 보내기 시작한 것이다. 

그림  3. 미세플라스틱의 인체 노출 경로와 검출이 보고된 다양한 인체 조직과 농도(출처: Thompson et al., (2024))

공은 다시 우리의 손에

 현재의 플라스틱 생산량 증가와 플라스틱 폐기물 관리 정책이 그대로 유지되는 ‘현상 유지 시나리오’를 기반으로 한 연구 결과에 따르면, 미래 해양은 물론 육상 환경 중의 미세플라스틱 오염은 모두 계속 증가할 것으로 예측되고, 그중에서도 해양의 미세플라스틱 오염은 2100년에 약 50배 증가할 것으로 예측되고 있다.

 꿈의 소재로 발견되어 대량 생산으로 철기 시대를 잇는 새로운 시대를 열었던 플라스틱. 일회용품을 포함한 무분별한 사용은 물론 폐기물의 부적절한 관리와 불법 투기로 이제는 새로운 오염 물질의 하나가 되어 버린 플라스틱. 그저 보기 싫은 쓰레기 정도인 줄 알았던 플라스틱이 우리가 모르는 사이에 미세플라스틱이 되어 이제는 지구의 생태계는 물론 인간의 건강을 위협하는 존재가 되었다. 예방적 차원에서 대책을 수립하여 이행하지 않으면 미래 세대는 물론 환경에 돌이킬 수 없는 문제를 야기할 수도 있다는 예측 결과가 속속 나오고 있다.

 플라스틱은 여전히 헤아릴 수 없는 수많은 분야에서 대체 불가능한 소재로 인류에게 엄청난 혜택을 안겨주고 있다. 플라스틱 물질에는 죄가 없다. 플라스틱을 무분별하게 사용하고 환경에 버린 사람이 문제다. 현재의 플라스틱 환경 오염은 인류에게 아주 작은 경고를 보내는 수준이다. 플라스틱은 거의 모든 산업은 물론 우리의 생활과 너무 밀접하게 연관되어 있기에 뭔가 한 가지를 바꾸기도 매우 어렵다. 하지만 암도 조기에 발견해야 상대적으로 치료가 쉬어지듯, 환경 오염 문제도 초기에 대응을 못하면 문제 해결이 점점 어렵다는 것은 너무나 잘 알고 있다. 이제 자연은 인간에게 경고와 함께 공을 넘겼다. 다행히 2022년 3월에 개최된 제5차 유엔환경총회에서 플라스틱의 전 생애주기에 대하여 법적 구속력이 있는 협약의 초안을 2024년 제6차 유엔환경총회 전까지 마련하는 안을 만장일치로 의결했다. 역사적으로 의미 있는 첫발을 내디딘 것이다. 하지만 안타깝게도 최근인 2025년 8월까지 개최된 무려 6번의 정부간협상위원회의 회의에서도 협약의 초안을 성안하지 못하고 아직도 많은 부분이 쟁점으로 남아있다. 이제는 결자해지의 심정으로 모든 인류가 나 자신, 미래 세대, 그리고 지구의 모든 생명체를 위해서 행동해야 할 때이다.

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