미세 플라스틱

1. 개요

미세 플라스틱은 5mm 미만의 작은 플라스틱 조각으로, 다양한 발생원으로부터 환경으로 유입되어 해양, 담수, 토양, 대기 등 다양한 환경에서 검출된다. 1차 미세 플라스틱은 공업용 연마재, 화장품 등에 사용하기 위해 의도적으로 생산되며, 2차 미세 플라스틱은 큰 플라스틱 쓰레기가 분해되어 생성된다. 미세 플라스틱은 해양 생물의 섭취를 통해 생태계를 교란하고, 잔류성 유기 오염 물질을 흡착하여 먹이 사슬을 통해 이동할 수 있으며, 인체 건강에도 잠재적인 위험을 초래할 수 있다. 이에 따라, 미세 플라스틱 발생원 관리, 처리 및 제거 기술 개발, 교육 및 인식 개선, 국제 협력 등 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 한국 역시 미세 플라스틱 문제 해결을 위해 정책을 추진하고 있다.

2. 발생원인

미세 플라스틱은 다양한 발생원에서 환경으로 유입된다. 미세 플라스틱은 크게 1차 미세 플라스틱과 2차 미세 플라스틱으로 나눌 수 있다.

* 1차 미세 플라스틱: 공업용 연마재, 각질 제거용 세안료, 화장품, 샌드 블라스트용 연마재 등에 직접 사용되거나, 다양한 소비자 제품 생산을 위한 전 단계 원료(펠릿)로 사용하기 위해 의도적으로 작게 제조된 플라스틱 입자이다.
* 2차 미세 플라스틱: 해양 쓰레기 등 큰 플라스틱 재료가 파도, 햇빛(특히 자외선) 등의 요인에 의해 작은 조각으로 부서지면서 환경에 형성된다.

가정에서 의류를 세탁할 때 합성섬유가 분리되어 하수도로 흘러들어가는 것도 미세 플라스틱 발생의 한 원인이다. 세탁 배수 중의 미세 플라스틱 입자와 환경 중의 미세 플라스틱 조성을 비교한 결과, 1mm 미만 크기의 미세 플라스틱 오염 대부분이 옷에서 분리된 합성섬유로 구성되었을 가능성이 제시되었다.

최근 수십 년간 플라스틱 소비량 증가로 인해 미세 플라스틱은 전 세계 해양에 널리 분포하게 되었고, 그 양은 꾸준히 증가하고 있다. 2014년에는 전 세계 바다에 15조에서 51조 개 사이의 미세 플라스틱 조각이 존재하며, 무게는 93,000~236,000톤으로 추산되었다.

이 외에도, 인공 잔디나 벼농사에 이용되는 비료 캡슐 등 원예·농업 분야의 플라스틱 쓰레기가 바다로 유출되어 2차 미세 플라스틱화될 가능성이 지적되고 있다.

2021년부터 코로나19의 유행으로 플라스틱 쓰레기가 증가하고 있다. 대기 환경 학회지에 따르면 "코로나19로 인한 재택 학습·재택 근무로 택배 및 테이크 아웃이 성행하여 플라스틱 용기 쓰레기가 급증했다." "부직포 마스크의 90%는 플라스틱이며, 월간 추정 1290억 장의 마스크, 65억 장의 장갑이 전 세계적으로 사용되며, 부적절한 관리로 인해 새로운 환경 오염 요인이 되고 있다."고 되어 있다. 국내에서는 2020년 4월부터 7월까지 전국 대도시 지역의 가정 플라스틱 쓰레기 배출량이 전년 동월 대비 10% 안팎 증가했다. 태국 방콕에서는 2020년 4월 하루 플라스틱 쓰레기 배출량이 3432ton으로 전년보다 62%나 증가했다.

2.1. 1차 미세 플라스틱

1차 미세 플라스틱은 의도적으로 작게 제조된 플라스틱 입자이다. 주로 다음과 같은 제품 및 산업 공정에 사용된다.

* 공업용 연마재, 각질 제거 기능이 있는 세안료, 화장품, 샌드 블라스트용 연마재
* 다양한 소비자 제품 생산을 위한 전 단계 원료 (펠릿)
* 얼굴 세정제, 화장품, 에어 블라스터 기술
* 약물 전달체로서 의학
* 각질 제거 핸드 클렌저 및 페이셜 스크럽: 과거 아몬드 껍질, 귀리 가루, 부석 등의 천연 성분을 대체
* 에어 블라스팅 기술: 녹과 페인트를 제거하기 위해 아크릴산 중합체, 멜라민, 폴리에스터 미세 플라스틱 스크러버를 기계, 엔진, 보트 선체에 분사. 이 스크러버는 카드뮴, 크롬, 납과 같은 중금속으로 오염될 수 있음.

많은 회사들이 미세 비드 생산을 줄이겠다고 약속했지만, 화장품과 같이 분해 주기가 긴 생분해성 미세 비드는 여전히 많이 존재한다.

2.2. 2차 미세 플라스틱

큰 플라스틱 제품이 환경에서 물리적, 화학적, 생물학적 요인에 의해 분해되어 생성되는 작은 플라스틱 조각을 2차 미세 플라스틱이라고 한다. 특히 해양 쓰레기와 같이 큰 플라스틱 재료가 파도와 같은 기계적인 힘이나 햇빛, 특히 자외선에 의한 광화학적 과정을 거쳐 작은 조각으로 부서지면서 환경에 형성된다.

가정에서 세탁할 때 옷에서 합성섬유가 떨어져 나와 하수도로 흘러 들어가기도 한다. 세탁 배수 중의 미세 플라스틱 입자와 환경 중의 미세 플라스틱 조성을 비교한 결과, 1km 미만 크기의 미세 플라스틱 오염 대부분이 옷에서 분리된 합성섬유로 구성되었을 가능성이 제시되었다.

최근 수십 년 동안 전 세계적으로 플라스틱 소비량이 증가하면서 미세 플라스틱은 전 세계 해양에 널리 퍼지게 되었고, 그 양도 확실히 증가하고 있다.

2.3. 기타 발생원

미세 플라스틱의 발생원으로 의심되는 것은 여러 가지가 있다.

* 산업용 연마재, 각질 제거 타입의 세안제, 화장품 또는 샌드 블라스트용 연마재 등에 직접 사용하기 위해 생산되는 미세 플라스틱, 또는 다종다양한 소비자 제품을 생산하기 위한 전 단계 원료(펠릿)로 간접적으로 사용하기 위해 생산되는 미세 플라스틱(1차 미세 플라스틱).
* 특히 해양 쓰레기와 같은 큰 플라스틱 재료가 부서져 점점 더 미세한 조각이 되는 결과, 환경 중에 형성된 미세 플라스틱(2차 미세 플라스틱). 이 붕괴를 일으키는 원인은 파도 등의 기계적인 힘과 햇빛, 특히 자외선이 일으키는 광화학적 프로세스이다.
* 가정에서의 의류 세탁에 의한 섬유로부터의 합성 섬유 탈락. 하수도로 흘러 들어가는 세탁 배수 중의 미세 플라스틱 입자와 환경 중의 미세 플라스틱 조성과의 비교에 의해, 1km 미만의 입경의 미세 플라스틱 오염 대부분이 탈락한 합성 섬유로 구성될 가능성이 시사되고 있다. 최근 수십 년간 세계 플라스틱 소비량 증가로 인해 미세 플라스틱은 전 세계 해양에 광범위하게 분포하게 되었고, 그 양은 꾸준히 증가하고 있다.

연구에 따르면 폴리에스터, 나일론, 아크릴, 스판덱스와 같은 많은 합성 섬유가 의류에서 떨어져 나와 환경에 잔류할 수 있다. 한 번의 세탁에 있는 각 의류는 1,900개 이상의 미세 플라스틱 섬유를 배출할 수 있으며, 폴라 플리스는 다른 의류보다 170% 이상 더 많은 섬유를 배출한다. 평균 6kg의 세탁물 한 벌의 경우, 세탁 한 번당 70만 개 이상의 섬유가 방출될 수 있다.

세탁기 제조업체들은 또한 세탁기 필터가 하수 처리 시설에서 처리해야 하는 미세 섬유의 양을 줄일 수 있는지에 대한 연구를 검토했다.

이러한 미세 섬유는 동물성 플랑크톤에서 고래와 같은 더 큰 동물에 이르기까지 먹이 사슬 전체에서 지속되는 것으로 밝혀졌다. 섬유 산업 전반에 걸쳐 지속되는 주요 섬유는 저렴한 면 대체재로 쉽게 제조할 수 있는 폴리에스터이다. 그러나 이러한 유형의 섬유는 육상, 공중 및 해양 생태계에서 미세 플라스틱의 지속성에 크게 기여한다. 옷을 세탁하는 과정에서 의류는 물 1리터당 평균 100개 이상의 섬유를 잃는다. 이는 제조 과정에서 단량체, 분산 염료, 매염제, 가소제의 방출로 인해 발생할 수 있는 건강 영향과 관련이 있다. 가정에서 이러한 유형의 섬유가 발생하는 것은 실내 환경에서 모든 섬유의 33%를 차지하는 것으로 나타났다.

평균적인 인간 노출을 결정하기 위해 실내 및 실외 환경 모두에서 섬유 섬유를 연구했다. 실내 농도는 1.0–60.0 fibers/m³인 반면, 실외 농도는 0.3–1.5 fibers/m³로 훨씬 낮았다. 실내 침착률은 하루 m³당 1586–11,130개의 섬유였으며, 먼지 1mg당 약 190-670개의 섬유가 축적되었다.

3. 분류

미세 플라스틱은 크기, 형태, 구성 성분에 따라 분류할 수 있다.

크기에 따른 분류

플라스틱은 햇빛, 바람, 파도 등의 요인으로 인해 미세 플라스틱 또는 나노 플라스틱으로 알려진 작은 조각으로 분해된다.

형태에 따른 분류

2023년 한 연구에서 일부 어종을 대상으로 실험한 결과, 검출된 미세 플라스틱의 약 80%가 섬유 형태였다.

구성 성분에 따른 분류

2023년 연구에 따르면, 검출된 미세 플라스틱의 구성 성분은 폴리에틸렌(25%), 폴리에스터(20%), 폴리아미드(10%) 순이었다. 색상은 대부분 검은색(61%) 또는 파란색(27%)이었다.

"미세 플라스틱"이라는 용어는 2004년 영국 플리머스 대학교의 해양 생물학자인 리처드 톰슨 교수가 처음 사용했다. 2014년에는 전 세계 바다에 15조에서 51조 개 사이의 미세 플라스틱 조각이 존재하며, 무게는 93000ton~236000ton으로 추산되었다.

4. 환경에 미치는 영향

2008년 9월, 미국 워싱턴주 타코마시의 워싱턴 대학교 타코마 분교에서 열린 국제 연구 워크숍에서, 참가 연구자들은 미세 플라스틱이 해양 환경에 문제를 일으킨다는 데 동의했다. 그 근거는 다음과 같다.

* 미세 플라스틱이 해양 환경에 존재함이 확인되었다.
* 이러한 입자의 체류 기간이 길다(따라서 앞으로도 계속 쌓일 가능성이 높다).
* 해양 생물에 의한 미세 플라스틱의 섭취가 실증되었다.

지금까지의 연구는 더 큰 플라스틱에 중점을 두었다. 낚싯줄이나 어망 등의 플라스틱에 얽히거나, 플라스틱을 섭취하거나, 목에 막혀 질식함으로써 생물이 쇠약사하거나, 육지에 올라와 움직일 수 없게 되는 문제는 널리 알려져 있다.

이와는 대조적으로, 미세 플라스틱은 5mm보다 작아 눈에 띄지 않는다. 이 크기의 입자는 매우 다양한 생물종이 이용할 수 있지만, 섭취가 실증된 예는 침전물 섭식성 갯지렁이(타마시키갯지렁이 (Arenicola marina))와 여과 섭식성 홍합(유럽홍합 (Mytilus edulis)) 뿐이다. 먹이 그물 하위 생물종의 섭취 영향이 거의 알려져 있지 않다는 점이 불안감을 가져온다. 영양 단계를 통해 미세 플라스틱이 이동하는지는 아직 알려져 있지 않다.

미세 플라스틱을 섭취한 후 해양 생물에 미치는 영향은 다음 세 가지로 추측된다.

* 섭식 기관 또는 소화관의 물리적 폐쇄 또는 손상
* 섭취 후 플라스틱 성분 화학 물질의 내장으로의 침출
* 흡수된 화학 물질의 장기에 의한 섭취와 농축

소동물은 거짓 포만감 때문에 음식 섭취가 감소하여 기아 상태에 빠지거나 그 외의 물리적 피해를 입을 수 있다. 그러나 해양 생물에 대한 장기적인 영향은 현재로서는 불명확하다.

또한, 플라스틱 쓰레기가 생물상을 퍼뜨리는 운반자 역할을 한다는 것이 실증되었기 때문에, 대양 중 확산 기회가 증대함으로써 전 세계 바다의 생물 다양성이 위기에 처해 있다. 침략적 외래종과 침입종의 확산은 범존종의 확산과 마찬가지로 큰 문제이다.

해양 환경에 유입되는 플라스틱 재료의 약 절반은 물에 뜨지만, 생물의 부착으로 인해 플라스틱 쓰레기는 해저에 가라앉기 쉬워진다. 가라앉은 플라스틱은 저서 생물과 저질의 가스 교환 프로세스를 방해할 수 있지만, 이것이 중요해지는 것은 큰 플라스틱 쓰레기의 경우이다.

미세 플라스틱 입자는 환경과 주변 해수 중에 일반적으로 존재하는 합성 유기 화합물(예: 잔류성 유기 오염 물질(POPs) 등)을 표면에서 흡수함으로써 고도로 축적하여 운반할 수 있다. 미세 플라스틱이 이러한 경로를 통해 POPs를 환경에서 생물로 이동시키는 매개체 역할을 하는지는 아직 불분명하지만, 미세 플라스틱이 먹이 그물에 들어가는 잠재적인 입구임을 시사하는 증거가 있다. 게다가, 플라스틱 제조 중에 첨가된 첨가제가 섭취 시 침출되어 생물에게 심각한 해를 줄 가능성도 우려된다. 플라스틱 첨가제에 의한 내분비 교란은 사람과 야생 생물의 생식 건강에 똑같이 영향을 미칠 수 있다.

현재 수준에서는, 미세 플라스틱이 PCB, 다이옥신, DDT 등의 POPs의 외양(外洋)에서의 세계적으로 중요한 지구화학적 저장소가 될 가능성은 낮다. 그러나 소규모로 미세 플라스틱이 화학적 저장소로서 큰 역할을 하는지는 명확하지 않다. 대도시의 항만이나, 농업 배수와 공업 폐수가 집중되는 배수로 등 오염된 인구 밀집 지역에서는 저장소 기능이 있다고 생각된다.

석유계 폴리머(플라스틱)의 대부분은 생분해성이 없다. 한편, 이미 생분해성을 가진 폴리머(생분해성 플라스틱)가 개발되었지만, 그 물성은 기존의 석유계 폴리머에 미치지 못하는 경우가 많다. 따라서 기존의 석유계 폴리머와 동등한 물성과 생분해성을 겸비한 폴리머의 연구가 진행되고 있다. 생분해성을 가진 폴리머는 바이오매스를 원료(바이오 플라스틱)로 하는 경우가 많지만, 바이오매스를 원료로 한다고 해서 생분해성을 가지는 것은 아니다. 한편, 석유계 폴리머에서도 생분해성을 가진 것도 개발되고 있다. 그러나, 그것들을 대대적으로 사용하기 전에, 환경 중의 특성을 상세하게 정밀 조사하는 것이 요구된다.

4.1. 해양 환경

2008년 9월, 미국 워싱턴주 타코마 시의 워싱턴 대학 타코마 분교에서 열린 국제 워크숍에서 연구자들은 미세 플라스틱이 해양 환경에 문제를 일으킨다는 데 동의했다. 그 근거는 다음과 같다.

* 미세 플라스틱이 해양 환경에 존재한다.
* 이 입자는 체류 기간이 길어 앞으로도 계속 쌓일 가능성이 높다.
* 해양 생물이 미세 플라스틱을 섭취하는 것이 실제로 증명되었다.

지금까지의 연구는 주로 더 큰 플라스틱에 초점을 맞추었다. 낚싯줄이나 어망 등에 얽히거나, 플라스틱을 섭취하여 질식하는 등 생물이 쇠약해져 죽는 문제는 널리 알려져 있다.

하지만 미세 플라스틱은 5mm보다 작아 눈에 잘 띄지 않는다. 이 크기의 입자는 매우 다양한 생물종이 섭취할 수 있지만, 실제로 섭취가 증명된 예는 침전물 섭식성 갯지렁이와 여과 섭식성 유럽홍합 뿐이다. 먹이 사슬 하위 생물종의 섭취 영향이 대부분 알려지지 않아 우려를 낳고 있다. 영양단계를 거쳐 미세 플라스틱이 이동하는지 여부는 아직 밝혀지지 않았다.

미세 플라스틱을 섭취한 해양 생물에는 다음과 같은 영향이 있을 수 있다.

* 섭식 기관 또는 소화관의 물리적 폐쇄 또는 손상
* 섭취 후 플라스틱 성분 화학 물질이 내장으로 침출
* 흡수된 화학 물질이 장기에 축적

작은 동물은 잘못된 포만감으로 실제 먹이 섭취량이 줄어들 수 있다. 그러나 해양 생물에 대한 장기적인 영향은 현재로서는 알 수 없다.

또한, 플라스틱 쓰레기가 생물상을 퍼뜨리는 운반체 역할을 한다는 것이 증명되어, 전 세계 바다의 생물다양성이 위기에 처해 있다. 침략적 외래종과 침입종의 확산은 범존종의 확산만큼 큰 문제이다.

플라스틱 입자는 주변 바닷물에 존재하는 잔류성 유기오염물질(POPs) 등의 합성 유기화합물을 표면에 흡수하여 고도로 축적해 운반할 가능성이 있다. 미세 플라스틱이 이러한 경로를 통해 잔류성 유기오염물질을 환경에서 생물로 옮기는 매개체 역할을 하는지는 아직 불분명하지만, 먹이 사슬에 들어가는 잠재적 입구임을 시사하는 증거가 있다. 또한, 플라스틱 제조 과정에서 첨가된 첨가제가 섭취 시 침출되어 생물에게 심각한 해를 끼칠 수 있다는 우려도 있다. 플라스틱 첨가제에 의한 내분비계 장애는 사람과 야생 생물의 생식 건강에 영향을 미칠 수 있다.

4.2. 담수 환경

미세 플라스틱은 전 세계 수생 환경에서 널리 발견된다. 2011년, 휴런호 퇴적물 샘플에서 평균 37.8개의 미세 플라스틱 조각이 검출되면서 담수 생태계 내 미세 플라스틱에 대한 최초의 연구가 발표되었다. 연구에 따르면 미세 플라스틱은 5대호에 모두 존재하며, 평균 농도는 43000km²이다.

미세 플라스틱은 미국 이외의 담수 생태계에서도 검출되었다. 예를 들어, 2019년 폴란드에서 실시된 연구에 따르면, 마주리 호반의 연구 대상 30개 호수 모두에서 리터당 0.27~1.57개의 입자로 미세 플라스틱이 검출되었다. 캐나다에서는 3년간의 연구를 통해 위니펙 호수에서 평균 193420km²의 미세 플라스틱 농도를 발견했다. 검출된 미세 플라스틱 중에는 미세 과립이나 비드는 없었으며, 대부분은 더 큰 입자, 합성 섬유, 또는 대기 낙진의 분해로 인한 섬유였다. 연구된 담수 생태계에서 기록된 미세 플라스틱의 최고 농도는 라인강에서 4000kg⁻¹으로 기록되었다.

라플라타 강 강어귀의 아르헨티나 해안선에서 수행된 연구에서는 해안 담수어 11종의 내장에서 미세 플라스틱이 발견되었다. 이 11종의 물고기는 부식질 섭식자, 플랑크톤 섭식자, 잡식성 동물, 어식성 동물 등 네 가지 다른 먹이 습관을 보였다. 이는 담수 생물이 미세 플라스틱을 섭취한다는 것을 보여주는 몇 안 되는 연구 중 하나이다.

4.3. 토양 환경

미세 플라스틱은 상당 부분 세계의 토양에 유입될 것으로 예상되지만, 수생 환경 외의 토양 내 미세 플라스틱에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 습지 환경에서는 미세 플라스틱 농도가 식생 피복과 줄기 밀도와 음의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 세탁기에서 나오는 섬유질 형태의 2차 미세 플라스틱이 수처리 시설에서 모든 미세 플라스틱 섬유를 완전히 걸러내지 못해 토양으로 유입될 수 있다는 추측도 있다. 또한, 지렁이, 진드기, 톡토기와 같은 토양 섭식성 동물은 소화 과정을 통해 소비된 플라스틱 쓰레기를 미세 플라스틱으로 변환하여 토양에 존재하는 2차 미세 플라스틱의 양을 증가시킬 수 있다. 하지만 더 많은 연구가 필요하다. 유기 폐기물 재료의 사용과 토양에서 발견되는 합성 섬유의 연관성을 나타내는 구체적인 데이터가 있지만, 토양 내 플라스틱에 대한 대부분의 연구는 그 존재만 보고할 뿐 기원이나 양에 대해서는 언급하지 않는다. 섬유를 포함하는 토지 적용 하수 슬러지(바이오 고형물)를 토양에 적용한 통제된 연구에서는 적용 후 여러 해가 지난 후 섬유의 반정량적 회수를 보고했다.

미세 플라스틱은 토양 생태계에 영향을 미치고 카드뮴과 같은 유해 금속의 흡수를 증가시켜 육상 식물의 성장을 저해할 수 있다. 미세 플라스틱은 지렁이의 무게를 감소시킬 수 있다.

미생물 또한 미세 플라스틱 표면에 서식하며, 2019년 연구에 따르면, 독특한 구조를 가지고 있으며, 미세 플라스틱 생물막이 서로 다른 종 간의 중첩을 증가시켜 병원체와 항생제 내성 유전자를 수평 유전자 전달을 통해 확산시키기 때문에 특별한 위험을 지닌다. 그런 다음, 수로를 통한 빠른 이동으로 이러한 병원체는 원래 위치에서 특정 병원체가 자연적으로 존재하지 않을 수 있는 다른 위치로 이동하여 잠재적인 질병을 확산시킬 수 있다. 미세 플라스틱 오염 물질이 항생제 내성 유전자 및 박테리아의 매개체로 작용할 수 있다는 우려가 있다. Eggerthella와 같은 임상적으로 중요한 박테리아 속은 강 미세 플라스틱에서 물보다 세 배 이상 풍부했다.

4.4. 대기 환경

미세 플라스틱은 대기와 실내 모두에서 검출되었다. 바람에 의해 대기 중으로 이동하여 외딴 지역으로 운송될 수 있다. 2017년 연구에서는 실내 공기 중 미세 섬유 농도가 입방 미터당 1.0~60.0개였으며, 그중 33%가 미세 플라스틱으로 밝혀졌다. 테헤란의 길거리 먼지 조사에서는 10개 샘플에서 2,649개의 미세 플라스틱 입자가 발견되었고, 농도는 30.0g당 83~605개(±10)였다. 미세 플라스틱과 미세 섬유는 눈 샘플, 기원지에서 멀리 떨어진 높은 산의 "깨끗한" 공기 중에서도 발견되었다.

2019년 8월 14일 "사이언스 어드밴시스" 연구논문에서는 북극에서 눈과 함께 미세 플라스틱이 내리는 것이 밝혀졌다. 바람에 날려 대기 중 장거리 이동으로 북극권까지 운반된 것으로 보이지만, 자세한 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 2019년 4월 15일 "네이처 지오사이언스" 연구 논문에서는 프랑스 피레네 산맥에 내리는 눈에도 섞여 있었다. 2020년 6월 24일에는 남극 톡토기에서 폴리스티렌 조각이 발견되었다는 논문이 발표되었다.

대기 중 미세 플라스틱 양은 도시일수록 많은 경향이 있다.

5. 인체 건강에 미치는 영향

미세 플라스틱은 식품, 물, 공기 등 다양한 경로를 통해 인체에 유입될 수 있으며, 잠재적인 건강 문제를 일으킬 수 있다는 우려가 제기되고 있다. 플라스틱 제조 시 첨가되는 첨가제는 섭취 시 용출되어 유기체에 해를 끼칠 수 있으며, 내분비 교란을 일으켜 생식 건강에 영향을 줄 수 있다.

2019년 연구에 따르면, 연간 미세 플라스틱 소비량은 평균적으로 39,000개에서 52,000개의 플라스틱 입자일 것으로 추정되며, 이는 연령과 성별에 따라 다르다. 미세 플라스틱은 항산화 효소와 상호 작용하여 세포 산화 환원 균형을 파괴할 수 있다는 연구 결과도 있다.

11개의 서로 다른 브랜드에서 판매되는 생수를 조사한 결과, 93%에서 미세 플라스틱 오염이 나타났으며, 리터당 평균 325개의 미세 플라스틱 입자가 발견되었다. 특히 네슬레 퓨어 라이프와 게롤스타이너 생수병에서 가장 많은 미세 플라스틱이 검출되었다. 수돗물과 비교했을 때 플라스틱 병에 담긴 물에는 두 배나 많은 미세 플라스틱이 함유되어 있었다.

폴리프로필렌 젖병을 사용하는 경우, 아기는 하루 평균 14,600개에서 4,550,000개의 미세 플라스틱 입자에 노출될 수 있다는 연구 결과가 보고되었다. 또한, 실리콘 고무 젖꼭지가 반복적인 증기 살균으로 인해 분해되어 미세 및 나노 크기의 실리콘 고무 입자를 배출한다는 사실도 밝혀졌다.

일반적인 일회용 플라스틱 제품, 심지어 내부가 얇은 플라스틱 필름으로 코팅된 종이 커피컵도 정상적인 사용 중에 리터당 수조 개의 미세 플라스틱-나노입자를 물에 방출한다.

미세 플라스틱은 잔류성 유기 오염 물질(POPs)과 같은 유해 물질을 흡착하여 운반할 수 있으며, 이는 먹이 사슬을 통해 인체에까지 영향을 미칠 수 있다.

그러나 미세 플라스틱이 인체 건강에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 초기 단계이며, 장기적인 영향과 인과 관계에 대해서는 더 많은 연구가 필요하다.

6. 예방 및 관리

미세 플라스틱 오염 문제를 해결하기 위한 다양한 노력이 필요하다.

한 연구에 따르면, 11개 브랜드 생수 중 93%에서 미세 플라스틱이 검출되었으며, 리터당 평균 325개의 입자가 발견되었다. 특히 네슬레 퓨어 라이프와 게롤스타이너 생수에서 가장 많은 미세 플라스틱이 검출되었고, 산 펠레그리노 제품은 가장 적었다. 수돗물과 비교했을 때 생수에 두 배나 많은 미세 플라스틱이 함유되어 있었다. 다른 연구에서는 리터당 24만 개의 파편이 발견되었는데, 이 중 90%는 직경 1μm 미만이었다.

플라스틱 제품 제조에는 과립 및 작은 수지 펠릿이 원료로 사용되며, 이러한 원료들은 운송 중 유출, 부적절한 사용, 가공 공장에서의 유출 등으로 수생 생태계에 유입될 수 있다.

이러한 문제 해결을 위해 미국 화학 협의회와 플라스틱 산업 협회는 기업들이 작업 중 펠릿 손실 제로를 약속하도록 하는 "Operation Cleansweep" 이니셔티브를 추진하고 있다.

2018년 유럽 투자 은행, 프랑스 개발청(Agence Française de Développement), KfW 개발 은행(KfW Entwicklungsbank)이 시작한 청정 해양 이니셔티브(The Clean Oceans Initiative)는 해양에 도달하기 전 수로에서 오염 물질(거대 플라스틱과 미세 플라스틱)을 제거하는 프로젝트를 지원하고 있다. 2020년에는 카사 데포지티 에 프레스티티(Cassa Depositi e Prestiti) (CDP)와 공식 신용 기관(Instituto de Crédito Oficial) (ICO)이, 2022년에는 유럽 부흥 개발 은행(European Bank for Reconstruction and Development) (EBRD)이 파트너로 참여했다. 2023년 12월 기준으로 40억 유로 목표 중 80% 이상을 초과 달성했다.

2021년 1월, 유럽 투자 은행과 아시아 개발 은행(Asian Development Bank)은 아시아 태평양 지역의 깨끗하고 지속 가능한 해양을 위한 협력 프로젝트를 추진하기 위해 '청정하고 지속 가능한 해양 파트너십'을 결성했다.

미세 플라스틱의 유해성에 대한 인식이 높아짐에 따라, 여러 단체들이 제품에서 미세 플라스틱을 제거하고 금지할 것을 옹호하고 있다. "Beat the Microbead" 캠페인, 어드벤쳐스 앤 사이언티스트스 포 컨서베이션의 글로벌 미세 플라스틱 이니셔티브, 유네스코의 연구 및 글로벌 평가 프로그램 후원 등이 그 예이다.

유럽 연합 집행위원회와 유럽 식품 안전청(EFSA)은 미세 플라스틱이 인간 또는 환경에 영향을 미친다는 신뢰할 만한 증거는 없지만, 오염이 현재 속도로 계속된다면 상황이 바뀔 수 있다고 경고했다. 세계 보건 기구(WHO)는 수돗물과 생수에 포함된 미세 플라스틱이 현재 인체에 영향을 미치지 않지만, 더 많은 조사가 필요하다고 밝혔다.

6.1. 발생원 관리

1차 미세 플라스틱은 의도적으로 생산되는 작은 플라스틱 조각이다. 주로 얼굴 세정제와 화장품, 에어 블라스터 기술에 사용된다. 약물 전달체로 의학에 사용된 사례도 보고되었다. 각질 제거용 핸드 클렌저와 페이셜 스크럽에 사용되는 미세 플라스틱 "스크러버"는 아몬드 껍질, 귀리 가루, 부석 등 천연 성분을 대체했다. 1차 미세 플라스틱은 에어 블라스팅 기술에도 사용된다. 이 과정은 녹과 페인트를 제거하기 위해 아크릴산 중합체, 멜라민, 폴리에스터 미세 플라스틱 스크러버를 기계, 엔진, 보트 선체에 분사하는 것을 포함한다. 이러한 스크러버는 크기가 줄어들고 절삭력이 떨어질 때까지 반복 사용되며, 카드뮴, 크롬, 납 등 중금속으로 오염되기도 한다.

2차 미세 플라스틱은 바다와 육지에서 더 큰 플라스틱 쓰레기가 물리적으로 파손되거나 기계적으로 분해되어 생긴 작은 플라스틱 조각이다. 햇빛 노출로 인한 광산화 등 물리적, 생물학적, 광화학적 분해가 축적되면 플라스틱 쓰레기의 구조적 무결성이 결국 육안으로 감지할 수 없는 크기로 줄어든다. 큰 플라스틱 물질이 훨씬 작은 조각으로 분해되는 과정을 파편화라고 한다.

미세 플라스틱 섬유는 마모 및 세탁 과정에서 합성 섬유 의류의 부산물로 환경에 유입된다. 부분적으로 합성 스티렌-부타디엔 고무로 구성된 타이어는 사용되면서 작은 플라스틱 및 고무 입자로 침식되어 먼지 입자가 된다. 다른 플라스틱 제품을 만드는 데 사용되는 2.0-5.0mm 플라스틱 펠릿은 유출 및 기타 사고로 인해 생태계에 유입된다.

2015년 노르웨이 환경청의 미세 플라스틱 검토 보고서에 따르면, 이러한 출처에서 발생한 미세 플라스틱은 "파이프의 시작"부터 인간 사회에 추가되며, 이러한 배출은 자연에서의 파편화에 의한 2차적인 것이 아니라 인간의 물질 및 제품 사용의 결과이므로 1차로 분류하는 것이 유익하다.

플라스틱 제품 제조에는 과립 및 작은 수지 펠릿이 원료로 사용된다. 2019년 세계 플라스틱 생산량은 3억 6,800만 톤이었으며, 이 중 51%가 아시아에서 생산되었다. 세계 최대 생산국인 중국은 전 세계 생산량의 31%를 차지했다. 육상 또는 해상 운송 중 우발적인 유출, 포장재로의 부적절한 사용, 가공 공장에서의 직접적인 유출을 통해 이러한 원료는 수생 생태계에 유입될 수 있다.

코로나19 범유행 이후, 의료용 마스크 사용량이 급증하여 매년 약 8,900만 개에 달한다. 일회용 마스크는 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에스터 등 고분자로 만들어진다. 마스크 생산, 소비, 쓰레기 투기의 증가는 환경에 플라스틱 입자 폐기물이 추가되면서 환경 문제 목록에 추가되었다. 분해된 일회용 마스크는 5mm 미만의 더 작은 크기의 입자로 분해되어 새로운 미세 플라스틱 공급원이 될 수 있다.

미세 플라스틱이 환경에 미치는 유해한 영향에 대한 인식이 높아짐에 따라, 여러 단체들이 다양한 제품에서 미세 플라스틱을 제거하고 금지할 것을 옹호하고 있다.

6.2. 처리 및 제거 기술 개발

하수 처리장은 폐수 처리장(WWTP)이라고도 불리며, 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 공정을 사용하여 주로 가정 하수에서 나오는 폐수로부터 오염 물질을 제거한다. 선진국의 대부분의 처리장은 1차 처리와 2차 처리 단계를 모두 거친다. 1차 처리 단계에서는 기존의 필터, 침전조를 사용하여 기름, 모래 및 기타 큰 고형물을 제거한다. 2차 처리에서는 박테리아와 원생동물을 이용한 생물학적 공정을 사용하여 유기물을 분해한다. 일반적인 2차 기술로는 활성 슬러지 시스템, 살수 여상, 인공 습지가 있다. 3차 처리 단계에는 영양소 제거 (질소, 인) 및 소독 공정이 포함될 수 있다.

미세 플라스틱은 처리장의 1차 및 2차 처리 단계에서 모두 검출되었다. 1998년의 연구에 따르면 미세 플라스틱 섬유는 하수 슬러지 및 폐수 처리장 배출구의 지속적인 지표가 될 것으로 시사했다. 한 연구에 따르면 리터당 약 1개의 미세 플라스틱 입자가 환경으로 다시 배출되며, 제거 효율은 약 99.9%이다. 2016년의 연구에서는 대부분의 미세 플라스틱이 고형물 제거 및 슬러지 침전이 사용되는 1차 처리 단계에서 제거된다는 것을 보여주었다. 이러한 처리 시설이 제대로 작동하면, 폐수 처리장에서 해양 및 표면 수 환경으로 유입되는 미세 플라스틱의 기여도는 크지 않다. 폐수 처리장이 수로의 미세 플라스틱 부하를 줄이지만, 현재의 기술로는 이 오염 물질로부터 물을 완전히 정화할 수 없다.

하수 슬러지는 일부 국가에서 토양 비료로 사용되며, 슬러지 내 플라스틱을 날씨, 햇빛, 생물학적 요인에 노출시켜 파편화가 발생한다. 그 결과, 이러한 바이오 고형물에서 나온 미세 플라스틱은 우수 배수구로 유입되어 수역으로 유입된다. 일부 연구에서는 미세 플라스틱이 일부 폐수 처리장의 여과 공정을 통과한다는 것을 보여준다. 영국 연구에 따르면, 6개 대륙 해안의 하수 슬러지 처리장에서 채취한 시료에는 리터당 평균 1개의 미세 플라스틱 입자가 포함되어 있었다. 이러한 입자 중 상당수는 세탁기 배출수에서 나온 의류 섬유였다.

일부 연구자들은 에너지 회수라고 알려진 플라스틱 소각을 통해 에너지를 사용하는 방안을 제안했다. 매립지에서 플라스틱 에너지를 대기 중으로 손실하는 것과는 달리, 이 과정은 일부 플라스틱을 재사용 가능한 에너지로 전환한다. 그러나 이 방법은 재활용과는 달리, 생산되는 플라스틱 물질의 양을 줄이지 못한다. 따라서, 플라스틱 재활용이 더 효율적인 해결책으로 간주된다.

생분해는 다량의 미세 플라스틱 폐기물에 대한 또 다른 해결책이다. 이 과정에서 미생물은 효소를 통해 합성 고분자를 소비하고 분해한다. 이렇게 분해된 플라스틱은 에너지 및 탄소의 원천으로 사용될 수 있다. 미생물은 하수 폐수를 처리하는 데 사용될 수 있으며, 이는 주변 환경으로 유입되는 미세 플라스틱의 양을 줄일 수 있다. 폐수 처리 시설을 통한 미세 플라스틱의 효율적인 제거는 사회에서 자연 수계로 미세 플라스틱이 이동하는 것을 방지하는 데 매우 중요하다. 처리 시설에서 포집된 미세 플라스틱은 시설에서 생성된 슬러지의 일부가 되는데, 이 슬러지가 농장 비료로 사용되는 경우가 많아 플라스틱이 유출수를 통해 수로로 유입된다.

2019년 구글 과학 경진 대회 수상자인 피온 페레이라(Fionn Ferreira)는 강자성 유체를 사용하여 물에서 미세 플라스틱 입자를 제거하는 장치를 개발하고 있다. 네덜란드 재단인 오션 클린업(The Ocean Cleanup)의 컴퓨터 모델링에 따르면 해안에 더 가까이 배치된 수집 장치는 해당 지역 미세 플라스틱의 약 31%를 제거할 수 있다고 한다. 2018년 9월 9일, 오션 클린업은 세계 최초의 해양 정화 시스템인 001("윌슨")을 출시했으며, 태평양 거대 쓰레기 섬에 배치될 예정이다. 시스템 001은 600미터 길이의 U자형 스키프로, 자연 해류를 이용하여 플라스틱 및 기타 부유물을 해수면의 제한된 구역으로 모아 선박이 추출할 수 있도록 한다. 이 프로젝트는 해양학자 및 플라스틱 오염 전문가들로부터 비판을 받았지만, 대중의 지지를 받았다.

일부 박테리아는 플라스틱을 먹도록 적응했으며, 일부 박테리아 종은 특정 유형의 플라스틱을 먹도록 유전자 변형되었다. 미생물은 오염된 샘플에서 미세 플라스틱을 생물막 매트릭스에 포획하여 쉽게 제거할 수 있도록 설계되었다. 생물막의 미세 플라스틱은 미세 플라스틱 회수를 용이하게 하기 위해 생물막 분산을 통해 설계된 '방출' 메커니즘으로 방출될 수 있다. 흡수 장치에는 물 복원 프로젝트에 적용될 수 있는 솜과 오징어 뼈로 만든 스펀지가 포함된다.

해양에 떠도는 미세 플라스틱은 수백 년 동안 떠다닐 것으로 생각되지만, 미세 플라스틱의 연령을 조사한 결과, 외해에서는 1~3년, 육지 근처에서는 0~5년으로 비교적 젊은 것이 많은 것으로 밝혀졌다. 바다는 해수면 근처에서 제거하는 작용을 하며, 오래된 것은 분해되어 해저에 침전하는 것으로 생각된다. 미세 플라스틱에 자외선을 조사한 실험에서는 연간 1.7~2.3%의 비율로 분해되었다. 즉, 과거에 바다로 유출된 부유 플라스틱의 7~22%는 이미 분해되었다고 할 수 있다. 해양 플라스틱을 분해하는 능력을 가진 미생물이 발견되었으며, Rhodococcus ruber는 폴리에틸렌을 연간 1.2%, Parengyodontium album은 폴리에틸렌을 하루에 0.044% 분해하는 능력을 가지고 있다.

6.3. 교육 및 인식 개선

플라스틱 산업 협회와 미국 화학 협의회의 공동 이니셔티브인 Operation Cleansweep은 기업들이 작업 중 펠릿 손실을 없애도록 유도하고 있다.

재활용 캠페인을 통한 교육 증진은 미세 플라스틱 오염에 대한 또 다른 해결책으로 제시되고 있다. 교육은 특히 플라스틱 폐기물이 대량으로 집중된 도시 환경에서 쓰레기 투기를 줄이는 것으로 나타났다. 재활용 노력이 증가하면 플라스틱 사용과 재사용의 순환이 생성되어 폐기물 배출량과 새로운 원자재 생산을 줄일 수 있다. 이를 위해서는 각 주에서 재활용 관련 인프라와 투자를 강화해야 한다.

2013년 4월, 이탈리아 예술가 마리아 크리스티나 피누치는 유네스코와 이탈리아 환경부의 후원 하에 인식을 제고하기 위해 가비지 패치 주를 설립했다.

미국 환경 보호국(EPA)은 일회용 플라스틱 폐기물이 수로와 궁극적으로 바다로 유입되는 것을 방지하기 위한 "쓰레기 없는 물" 이니셔티브를 시작했다. EPA는 유엔 환경 계획–카리브해 환경 계획(UNEP-CEP) 및 평화 봉사단과 협력하여 카리브해의 쓰레기를 줄이고 제거했다. EPA는 또한 캘리포니아 대학교 캠퍼스에서 일회용 플라스틱 사용을 줄이는 것을 목표로 하는 프로젝트를 포함하여 샌프란시스코 베이 지역에서 다양한 프로젝트에 자금을 지원했다.

플로리다 미세 플라스틱 인식 프로젝트(FMAP)는 해안 수질 샘플에서 미세 플라스틱을 찾는 자원 봉사자 그룹이다. 많은 단체가 미세 플라스틱에 대응하기 위한 조치를 옹호하며 미세 플라스틱 인식을 확산시키고 있다. 유엔 지속 가능한 개발 목표 14의 목표 달성을 목표로 하는 글로벌 옹호는 2025년까지 모든 형태의 해양 오염을 예방하고 실질적으로 줄이는 것을 목표로 한다.

미세 플라스틱이 환경에 미치는 유해한 영향에 대한 인식이 높아짐에 따라, 여러 단체들이 다양한 제품에서 미세 플라스틱을 제거하고 금지할 것을 옹호하고 있다. 이러한 캠페인 중 하나는 "Beat the Microbead"이다. 어드벤쳐스 앤 사이언티스트스 포 컨서베이션은 글로벌 미세 플라스틱 이니셔티브를 운영하고 있다. 유네스코는 연구 및 글로벌 평가 프로그램을 후원해 왔다.

유럽 연합 집행위원회에 제출된 보고서에 따르면, 현재 환경에서 측정 가능한 미세 플라스틱 농도는 훨씬 낮은 수준이며, 임계치를 밑돌고 있으며, 미세 플라스틱이 인간 또는 환경에 영향을 미친다는 신뢰할 만한 증거는 없다고 보고했다. 그러나 오염이 현재 속도로 계속된다면 상황이 바뀔 수 있다고 덧붙였다. 유럽 식품 안전청(EFSA)은 미세 플라스틱의 인체 내 거동은 독성을 밝히기에 데이터가 충분하지 않으며, 유해한지 여부를 언급하는 것은 시기상조라는 견해를 발표했다.

세계 보건 기구(WHO)는 2019년 8월 22일에 수돗물과 생수에 포함된 미세 플라스틱이 현재 인체에 영향을 미치지 않는다고 발표했다. 그러나 제한된 정보로부터의 판단이며, 더 많은 조사가 필요하다고 언급했다.

7. 국내 현황 및 정책

2017년, 한국은 화장품 내 미세 플라스틱 사용을 금지했다. 이후, 해양 미세 플라스틱 오염 방지를 위한 다양한 정책을 추진하고 있다. 해양수산부는 해양 미세 플라스틱 분포 및 이동 경로 연구와 수거 기술 개발을 추진하고 있다. 환경부는 플라스틱 폐기물 감축, 재활용 확대, 미세 플라스틱 관리 강화 정책을 추진하며, 식품의약품안전처는 식품 내 미세 플라스틱 오염 실태 조사 및 안전 관리 기준 마련을 추진하고 있다.

하지만 한국은 플라스틱 소비량과 해양 쓰레기 발생량이 많은 국가 중 하나이므로, 미세 플라스틱 문제 해결을 위한 더 적극적인 노력이 필요하다.

8. 국제 협력

미세 플라스틱 오염은 전 지구적인 문제이므로, 국제 협력이 필수적이다.

1988년 국제 협약(MARPOL 73/78, 부속서 V)은 선박에서 해양 환경으로의 폐기물 투기를 금지했다. 미국에서는 1987년 해양 플라스틱 오염 연구 및 통제법에 따라 해군 함정을 포함한 해상에서의 플라스틱 배출이 금지되었다.

2018년 유럽 투자 은행, 프랑스 개발청(Agence Française de Développement) 및 KfW 개발 은행(KfW Entwicklungsbank)은 청정 해양 이니셔티브(The Clean Oceans Initiative) 프로젝트를 시작했다. 2023년 12월 기준으로 청정 해양 이니셔티브는 거의 3200를 지원하여 4000 목표의 80% 이상을 초과했다. 카사 데포지티 에 프레스티티(Cassa Depositi e Prestiti) (CDP), 공식 신용 기관(Instituto de Crédito Oficial) (ICO), 유럽 부흥 개발 은행(European Bank for Reconstruction and Development) (EBRD) 등이 이 이니셔티브에 참여하고 있다.

2021년 1월, 유럽 투자 은행과 아시아 개발 은행(Asian Development Bank)은 아시아 태평양 지역의 깨끗하고 지속 가능한 해양과 블루 이코노미를 위한 협력 프로젝트를 추진하기 위해 '청정하고 지속 가능한 해양 파트너십'을 결성했다.

2016년 5월 16일 도야마시에서 개최된 선진 7개국(G7) 환경 장관 회담에서 바다에 떠다니는 미세 플라스틱 쓰레기에 대해 "바다의 생태계에 위협이 된다"는 인식을 확인했다.

유럽 연합(EU)은 미세 플라스틱에 의한 해양 오염 방지를 위해 EU 내에서 유통되는 플라스틱제 용기·포장 등을 모두 재사용 또는 재활용이 가능한 것으로 2030년까지 전환하는 방침을 2018년 1월 16일에 발표했다. 재활용 기술 향상을 위해 100를 투입한다.

2019년 6월 28·29일에 오사카시에서 개최된 제14회 G20 정상 회의에서 2050년까지 새로운 해양 오염을 제로로 줄이는 구상 "오사카 블루 오션 비전"이 제창되었으며, 일본이 2025년까지 세계에서 1만 명의 인재를 육성하고 폐기물 재활용 기술을 수출하는 등의 지원을 할 계획도 발표했다.

2020년 규슈 대학 응용역학 연구소의 이소베 아츠히코 교수(해양 물리학) 연구팀이 일본과 태국의 다른 대학 및 연구 기관과 연계하여 5개년 계획으로 태국의 미세 플라스틱 쓰레기 연구를 시작했다. 태국만 및 주변 해역에 떠다니는 양과 유입 경로, 생물에 미치는 영향을 분석하여 대책을 정리하여 태국 정부에 제출할 예정이다.

9. 결론

미세 플라스틱은 환경과 인체 건강에 잠재적인 위험 요인으로 간주된다. 특히 타이어 마모는 미세 플라스틱의 주요 발생원 중 하나이며, 1인당 연간 0.23~4.7kg의 미세 플라스틱을 배출한다. 이는 대기 중 미세 입자(PM_2.5)의 3~7%를 차지한다. 이러한 오염은 먹이 사슬을 통해 인체에 영향을 줄 수 있지만, 인체 건강 위험을 평가하기 위한 추가 연구가 필요하다.

2019년 유럽 아카데미의 정책을 위한 과학적 조언(SAPEA) 보고서는 현재 환경에서 측정 가능한 미세 플라스틱 농도는 낮은 수준이며, 인간 또는 환경에 유의미한 영향을 미친다는 신뢰할 만한 증거는 없다고 밝혔다. 그러나 오염이 현재 속도로 계속되면 상황이 바뀔 수 있다고 경고했다. 유럽 식품 안전청(EFSA)도 미세 플라스틱의 인체 내 거동에 대한 데이터가 충분하지 않아 유해성 여부를 판단하기는 이르다는 견해를 발표했다.

세계 보건 기구(WHO)는 2019년 수돗물과 생수에 포함된 미세 플라스틱이 현재 인체에 유의미한 영향을 미치지 않는다고 발표했지만, 제한된 정보에 따른 판단이므로 더 많은 조사가 필요하다고 언급했다. WHO는 플라스틱의 환경 유출 감소를 긴급 과제로 강조하며, 배설물 및 화학 물질 제거를 통해 미세 플라스틱의 90% 이상을 제거할 수 있다고 밝혔다.

한국 사회는 미세 플라스틱 문제 해결을 위해 적극적으로 노력해야 하며, 이는 정부, 기업, 시민 모두의 참여와 협력이 필요한 과제이다. 지속 가능한 사회를 만들기 위해 플라스틱 생산 및 소비 감축, 재활용 확대, 친환경 대체재 개발, 미세 플라스틱 제거 기술 개발 등 다각적인 노력이 필요하다.