바닷속 물고기들이 플라스틱을 먹기 시작하다!
플리스틱 전염병을 최초로 파헤친 21세기판 『침묵의 봄』

“태평양 거대 쓰레기 지대”의 최초 발견자 찰스 무어 선장
전 세계를 충격에 빠뜨린 플라스틱 해양 오염의 실상을 파헤치다

“찰스 무어는 영웅이다. 그는 쓰레기 지대를 직접 조사함으로써 중요한 과학적 연구를 추진한 첫 번째 인물이다.” _ 『뉴욕 타임스』

“태평양 거대 쓰레기 지대”를 최초로 발견하다

1997년, 찰스 무어 선장은 북태평양을 항해하고 있었다. 그는 하와이의 호놀룰루 항구를 출발해 미국 서해안으로 향하던 도중 우연히 항로를 바꾸게 된다. 바로 북태평양 고기압, 옛 항해자들이 배의 무게를 줄이기 위해 가축을 내던지곤 했던 바다의 사막으로 진입한 것이다. 
그리고 그는 이 잔잔한 바다에서 수상한 점을 발견한다. 수면 위로 여기저기 이상한 덩어리와 부스러기들이, “아무래도 플라스틱 같은 것”들이 널려 있었던 것이다. 만약 그곳이 로스앤젤레스 같은 연안 지역이었다면 이런 모습은 다소 정상이라고 볼 수 있었지만 하와이의 캘리포니아의 중간 지점, 육지로부터 수천 킬로미터가 떨어진 곳에서는 그렇지 않았다. 그가 발견한 것이 훗날 “태평양 거대 쓰레기 지대(the Great Pacific Garbage Patch)”라고 불리게 될, 한반도의 7배 크기에 달하는 지구 상에서 가장 큰 쓰레기장이었다. 

해양 플라스틱 쓰레기를 과학적으로 수량화하다

이후 찰스 무어 선장은 미국 각지의 환경 운동가, 학자, 시민들을 찾아다니며 북태평양 거대 쓰레기 지대를 수량화할 계획을 세우기 시작했다. 2년이 지난 1999년 8월, 무어 선장의 공식 탐사로 역사상 최초로 바다 한가운데의 플라스틱 쓰레기양이 과학적으로 수량화되었다. 북태평양 한가운데에서 무작위로 표본을 수집해 분석한 결과, 플라스틱의 양이 무게로 따졌을 때 플랑크톤보다 여섯 배나 많았으며 11개의 표본 중 1개 표본에서는 플라스틱의 수가 플랑크톤보다 더 많기까지 했다. 약 16만 2000제곱킬로미터(한반도의 면적이 약 20만 제곱킬로미터이다.)에 84.3톤의 플라스틱 입자가 있다는 결과도 나왔다. 플라스틱 조각의 개수로는 1제곱킬로미터당 평균 33만 4271개였다. 놀랍게도 이 수치에는 큰 플라스틱, 예를 들어 그물이나 신발, 칫솔 같은 것은 포함되지 않았다.
첫 번째 탐사 후 10년 뒤인 2008년과 2009년 무어 선장은 다시 조사를 실시했다. 그사이 해양 플라스틱 쓰레기는 급증해 있었다. 1999년 탐사에서 건진 플라스틱의 건량 무게는 424그램이었는데 2008년은 669그램, 2009년에는 881그램으로 늘어났다. 거의 두 배가 증가한 것이다. 플라스틱 대 플랑크톤의 비율 역시 크게 증가했다. 1999년 조사에서 플라스틱과 플랑크톤의 건조 중량 비율은 6대 1이었다. 2008년에는 46대 1, 2009년은 26대 1로 급격히 늘어났다. 플랑크톤과 거의 구별이 되지 않는 색색의 플라스틱 입자들이 바다에 가득 떠다니고 있는 것이다. 

인간이 창조한 물질 플라스틱

플라스틱은 석유로 만드는 합성 중합체(polymer)이다. 중합체란 분자들의 사슬로 구성된 물질을 뜻한다. 자연에 있는 천연 중합체로는 뼈, 뿔, 머리카락, 단백질, DNA 등을 들 수 있다. 인간이 만든 최초의 인공 중합체는 합성 고무이다. 19세기 초 유럽에 남아메리카 대륙에서 가져온 천연고무가 알려지면서 과학자들은 고무의 탄성과 형태를 유지하면서 녹지 않고 냄새도 나지 않는 합성 고무를 만들려고 했다. 
이어 순전히 화학 물질로만 만든 합성수지가 20세기에 등장했다. 20세기 초 미국의 화학자 리오 베이클랜드가 최초의 합성수지 베이클라이트(Bakelite)를 발명한 것이다. 오늘날에도 여전히 쓰이고 있는 페놀 수지(phenol resin)는 베이클랜드가 발명한 플라스틱을 통칭하는 이름이며 최상급 당구공은 지금도 페놀 수지로 만들어진다. 
인간은 천연 물질을 대체하기 위해 플라스틱을 만들었다. 최초의 합성 고무 발명가들이 그랬고, 베이클랜드 역시 전선의 절연재로 쓰이던 값비싼 천연 셸락(shellac)을 대체할 수 있는 합성 물질을 만들기 위해 실험을 거듭하다가 베이클라이트를 발명했다. 초창기에 플라스틱은 모두에게 좋은 것처럼 보였다. 코끼리를 사냥해 상아를 얻지 않고도 값싼 합성수지로 당구공을 만들 수 있었고 일회용품을 사용하면서 가사 노동에 들이는 시간을 절약할 수 있었다. 
바다에서 지구 최초의 생명체가 탄생하고 억겁의 세월 동안 변화를 거듭한 끝에 만들어진 최종 산물이 바다를 떠다니는 플라스틱 표류물이다. 수십 억 년 전 짐작조차 할 수 없을 만큼 많은 양의 플랑크톤과 해조류가 해저에 묻혔다. 이 어마어마한 퇴적물들은 지각 변동으로 땅속에 갇혔고 여기에 압력이 가해지면서 탄화수소를 함유한 끈적끈적한 검은 액체가 되었다. 그리고 인간은 이 액체에서 플라스틱을 창조했다. 오늘날 플라스틱으로 뒤덮인 바다는 가장 극적이면서 가장 나쁜 방식의 생태계 재순환이라고 할 수 있다. 

플라스틱 시대의 개막

공장들이 톤 단위로 합성수지를 생산할 때까지도 중합체의 화학 구조를 정확히 아는 사람은 아무도 없었다. 1920년 독일의 화학자 헤르만 슈타우딩거(1881~1965년)가 중합체의 구조를 규명함으로써 고분자 화학이라는 새로운 과학이 탄생했다. 그 결과 수만 가지의 합성 중합체, 즉 수만 가지의 플라스틱이 탄생할 수 있는 길이 열렸다. 1차 세계대전과 2차 세계대전 동안 유리나 고무, 금속을 대신할 수 있는 새로운 물질이 필요해지면서 플라스틱 물질들이 연이어 발명되었다. 주로 비닐봉지 등의 포장재로 쓰이는 폴리에틸렌(PE)이 1933년에 발명되었다. 오늘날 가장 많이 사용되는 플라스틱 물건이 폴리에틸렌 필름인데 폴리에틸렌은 오늘날 연간 8천만 톤이 생산되는 것으로 추정되며 그 대부분은 포장 부문에 쓰인다. 1939년까지 다우케미컬에서 발명한 폴리스티렌(PS, CD나 DVD 케이스에 쓰이는 결정 폴리스티렌과 흔히 스티로폼으로 알려진 발포 폴리스티렌의 원료이다.), 듀폰 사에서 발명한 네오프렌과 나일론이 이어서 등장했다. 
전쟁 동안 대량으로 생산된 플라스틱이 종전 후 일상에 침투함으로써 ‘플라스틱 시대’가 본격적으로 열렸다. 1950년대까지 플라스틱은 오랫동안 사용하는 물건, 즉 주로 내구재로 쓰였고 가장 많이 활용된 품목은 장난감이었다. 1950년대 필립스석유가 폴리에틸렌을 상용화한 뒤 폴리에틸렌은 훌라후프와 프리스비의 재료가 되었다. 훌라후프는 1958년에 왬오(Wham-O) 사에서 출시된 이래 한 해 동안 4백만 개가 팔렸고 이어서 2년 동안 2500만 개가 팔렸다. 프리스비는 출시 1년 만에 훌라후프를 앞질렀다. 왬오의 추산에 따르면 프리스비는 2010년까지 총 2억 개가 팔렸다. 

플라스틱을 좋아하는 앨버트로스와 바다거북

해양 플라스틱 오염 실태에서 가장 결정적인 문제는 바로 플라스틱이 해양 먹이사슬을 교란하고 있다는 점이었다. 플라스틱 섭식 문제에서 세계적으로 가장 유명한 사례는 일회용 라이터와 병뚜껑을 좋아하는 앨버트로스이다. 오늘날 플라스틱 병뚜껑과 마개는 매년 1조 개씩 새로 만들어지고 있는 것으로 추산된다.
하와이 제도에 있는 미드웨이 섬은 새들의 낙원이라 불리는데, 이곳에서 매년 4만 마리의 레이산앨버트로스 새끼가 플라스틱 섭식 때문에 죽는 것으로 추정된다. 대부분의 성체 앨버트로스는 플라스틱을 먹어도 역류로 토해낼 수 있지만 새끼 앨버트로스들은 생후 5개월이 되어 첫 역류를 시작하기 전에 너무 많은 플라스틱을 먹은 경우 소화관이 막혀서 죽는다. 1997년의 연구에 따르면 죽은 레이산앨버트로스 새끼의 97.6퍼센트가 뱃속에 플라스틱을 포함하고 있었다. 그 밖에 많은 바닷새들이 플라스틱을 좋아한다. 2002년 네덜란드에서 진행된 연구에 따르면 해안으로 밀려온 대형 플라스틱 표류물 중 80퍼센트가 바닷새에 의해 쪼아진 상태였으며 바다오리의 95퍼센트, 푸른바다제비의 93퍼센트, 북방풀머갈매기의 80퍼센트가 플라스틱을 삼켰다고 한다. 
바다거북도 플라스틱을 즐겨 먹는 동물 중 하나이다. 지중해에서 실시된 연구 결과, 연구를 실시한 바다거북의 80퍼센트가 해양 쓰레기, 주로 플라스틱을 삼켰다. 바다거북이 가장 좋아하는 먹이는 해파리인데 비닐봉지(플라스틱 쇼핑백)를 해파리로 오인해 즐겨 먹기도 한다. 1970년까지만 해도 존재하지 않는 물건이었던 플라스틱 쇼핑백이 2011년 한 해 동안 5000억 개가 사용되고 있다. 또 바다거북은 풍선도 좋아해서 굶주린 바다거북이 어떤 색상의 풍선 조각이든 가리지 않고 먹으려 했다는 연구 결과도 있다. 

바닷속 물고기들이 플라스틱을 먹고 있다

무어 선장은 태평양 거대 쓰레기 지대에 떠다니는 미세 플라스틱에 주목했다. 먹이사슬의 아랫부분을 차지하는 작은 물고기들이 플라스틱 조각을 플랑크톤으로 오인해 먹을지도 모른다고 생각한 것이다. 해파리를 닮은 여과 섭식 동물 살파(salpa)가 플라스틱을 삼키는 모습을 직접 목격한 후였다. 
무어 선장은 해양 어류들의 주 먹이인 샛비늘치가 플라스틱을 먹는지 조사해보기로 했다. 샛비늘치는 심해 어류 생물량의 65퍼센트를 차지하는 물고기로 참치나 고래 같은 어류의 주요 먹이이다. 낮 동안에는 해저에 머무르고 있다가 밤이 되면 수표면으로 수직 이동하여 플랑크톤을 먹는다. 무어 선장이 2008년에 실시한 조사에서 표본으로 수집한 샛비늘치 670마리 중 35퍼센트인 234마리가 평균 1밀리미터의 플라스틱 조각을 삼킨 상태였다. 가장 많은 플라스틱을 삼킨 샛비늘치는 83개의 파편을 포함하고 있었다. 플라스틱이 먹이사슬을 타고 이동한다는 사실이 최초로 밝혀진 것이다.

해양 독성 오염 물질의 매개체, 플라스틱

플라스틱은 그 자체로 해양 생물의 먹이사슬에 침투할 뿐만 아니라 플라스틱보다 더 유독한 오염 물질의 매개체 역할을 한다. 2001년 도쿄농공대학 히데시케 타카다 팀의 연구 결과 플라스틱이 해양 오염 물질을 빨아들인다는 사실이 알려졌다. 이 연구 팀은 연안 해역의 플라스틱 표류물이 해양에 녹아 있는 유독한 화학 물질을 대량으로 흡수하고 있다는 사실을 입증했다. 연구 팀은 폴리프로필렌(PP)으로 된 너들(nurdle), 즉 알갱이 형태로 된 플라스틱 제조 원료를 연구 대상으로 삼았다. 바다에서 수집한 너들과 갓 생산된 너들을 오염된 해안 및 비교적 깨끗한 해안에 담근 다음 오염도를 측정했다. 오염된 해안에 더 오래 방치될수록 너들은 더 오염되었다. 하지만 충격적인 사실은 가장 많이 오염된 사용 전 너들조차도 애초 바다에서 수거한 너들보다 덜 유독했다는 점이다. 공업 지대 해안에 담가두었던 너들은 일반 해안에 담근 너들보다 독성 함량이 백만 배 이상 높았다. 
무어 선장이 북태평양 환류에서 가져온 플라스틱 표류물은 DDT나 PCB 같은 화학 물질에서는 가장 깨끗한 편에 속했다. 하지만 두 가지 다른 화학 물질에 가장 심하게 오염되어 있었다. 플라스틱 제품의 가소제나 산화 방지제로 쓰이는 노닐페놀과 'BED209'라는 물질이었다. 노닐페놀은 생물체를 여성화하는 것으로 널리 알려진 비스페놀A와 유사한 물질이며, 'BED209'는 갑상선 기능을 저하하는 브롬화 난연제의 신제품이다. 특히 이 물질은 산모의 갑상선에 영향을 미칠 경우 태아의 지능 발달을 방해하는 것으로 알려져 있다. 

화학 물질에 중독된 이누이트족 

극지방에서 살아가는 이누이트족의 사례는 플라스틱과 해양 오염 물질이 인간에게 미치는 잠재적 피해를 단적으로 보여준다. 현재 이누이트 부족민들에게서 독성 물질 오염으로 인한 각종 증상이 발견되고 있다. 그린란드 북서부의 주민들을 대상으로 한 조사에서 성별 출생 비율이 남아 1명 당 여아 2명이라는 사실이 밝혀졌다. 또한 아기가 저체중으로 조산되는 경향도 발견되었는데 이는 발달 이상과 신경학적 이상의 대표적인 전조이다. 
플라스틱 문명과는 가장 멀리 떨어진 가장 청정한 자연에서 사는 그들에게 왜 이런 일이 벌어지는 것일까? 이누이트 부족민들은 플랑크톤으로 시작하는 해양 먹이사슬의 최상위에 위치해 있다. 바다표범, 고래, 물고기 및 소량의 육지 동물을 먹고 살기 때문이다. 그래서 이들이 ‘해양 생물’과 거의 똑같은 식습관을 가지고 있다고 봐도 무방하다. 이누이트족에서 발견되는 각종 증상은 그들이 먹는 해양 먹이사슬의 정점 포식자들이 해양에 녹아든 오염 물질 및 플라스틱 오염 물질에 중독되어 있고, 오염 물질이 먹이사슬의 가장 아래 단계에서부터 축적되고 증폭된 결과이다. 바닷물 속의 오염 물질이 먹이사슬을 타고 축적 및 증폭되는 과정에서 플라스틱이 먹이사슬 중독을 더욱 심화시키고 있는 것이다. 물고기 알을 닮은 플라스틱 알갱이 너들(nurdel)은 바다에 머무르면서 주변 바닷물보다 최고 백만 배 더 많은 오염 물질을 함축하고 제조 과정에서 비스페놀A나 프탈산 같은 화학 물질을 함유한다. 
우리가 일상에서 사용하는 플라스틱이 얼마나 많은 화학 물질을 포함하고 있는지는 샤워커튼의 예에서 충분히 드러난다. 2008년 캐나다 연구 팀이 새로 산 폴리염화비닐(PVC) 샤워커튼 다섯 종을 증기에 쬐어 배출되는 성분을 수량화했다. 그 결과 28일 동안 108종의 화학 물질이 검출되었다. 벤젠이나 톨루엔 같은 유독한 휘발성 유기 화합물과 프탈산이 주요 성분이었다. 일부 물질은 며칠 동안 안전 기준을 초과한 후에야 농도가 ‘정상’으로 돌아왔다. 

이대로 좋은가

“오직 인간만이 자연이 감당할 수 없는 것을 만들어냅니다.” 
- 찰스 무어, 2009년 테드(TED) 강연에서

무어 선장의 연구는 플라스틱이 비활성 물질이라는 믿음에 관한 전 세계적인 재평가를 촉발했다. 플라스틱이 단지 보기 흉한 쓰레기에 그치지 않고 해양 먹이사슬, 나아가 인체에도 영향을 미치고 있다는 사실을 알게 된 지금 저자는 이제 어떻게 할 것인지를 묻는다. 
바다에 도달한 플라스틱은 쉽게 썩지 않는다. 생분해(生分解) 가능한 플라스틱을 개발하려는 노력이 계속되고 있지만, 바다의 특성상 분해 가능한 환경을 조성하기가 힘들다. 육지의 유기 물질은 퇴비 더미 속에서 다양한 균류, 박테리아와 함께 높은 온도에서 분해된다. 그러나 바다에는 곤충이 극히 드물고 균류도 그나마 해안에서 드물게 발견된다. 박테리아나 바이러스는 많지만 상대적으로 낮은 온도여서 활동량이 적다. 
플라스틱은 재활용이 힘든 물질이다. 유리나 금속과 달리 플라스틱의 녹는점이 낮기 때문이다. 유리나 금속은 용광로에서 녹는 과정에서 수천 도씨의 온도에 도달하고 그 속에 오염 물질이 모두 증발해버린다. 종이는 화학적으로 그리고 기계적으로 펄프가 된다. 반면 대부분의 열가소성 수지는 녹는점에 도달하기 전에 녹거나 물러지고, 모든 플라스틱이 석유로 만들어지기 때문에 친유성이 있어 충분히 깨끗하게 씻어지지 않는다. 
오늘날 플라스틱은 연간 3억 톤이 생산되는 것으로 추산된다. 전 세계의 연간 육류 소비량보다 1500만 톤이나 많은 양이다. 플라스틱이 가장 많이 쓰이는 분야는 포장재로 전체 합성수지 생산량의 3분의 1을 소비하고 있고, 두 번째 분야는 건축 자재이다. 플라스틱 제품과 포장재의 양은 해가 갈수록 증가하고 있다. 
무어 선장은 플라스틱 생산과 소비를 모두 줄여나가야 한다고 말한다. 오늘날 대기업들은 플라스틱 오염의 책임을 쓰레기를 함부로 버리는 소비자들에게 전가하고 있다. 무어 선장은 독일의 그린닷(green dot) 프로그램처럼 플라스틱 포장재를 수거하고 재활용하는 데 드는 비용을 생산자가 부담하는 방식으로 바뀌어야 한다고 주장한다. 또한 플라스틱 사용을 ‘줄여야’ 하고 사용한 물건을 ‘재사용’하는 방식으로 경제 구조가 바뀌어야 한다고 주장한다. “플라스틱이 지구에 알려진 지 얼마 되지 않았기 때문에 그것이 앞으로 얼마나 더 지속될지, 그 결과가 무엇일지 우리가 아직 모르는 것뿐이다.”