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제목 해양환경에 중점을 두고 검토된 글로벌 플라스틱의 가치사슬 및 환경 유실에 대한 보고서(4)
작성자 플라스틱코리아
글정보
Date : 2019/11/14 23:45

6.플라스틱 가치사슬에서 환경으로 플라스틱 유실

6.3 사용 수명종료(End-of-Life, EoL)

다양한 플라스틱 응용제품의 EoL(Eand-of-Life) 시점 처리과정에서 발생하는 매크로플라스틱 및 마이크로플라스틱의 유실에 관한 정보는 전반적으로 부족한 편이다. Jambeck 외(2015)의 연구는 섹션 6.3. 1.1에서 다루었던 잘못 관리된(도시 고형) 폐기물로 인해 유실되는 플라스틱 양에 대한 추정치를 제공했다.

표 14는 다양한 플라스틱 응용제품으로 발생한 고형폐기물 취급시 발생할 수 있는 해양환경으로 플라스틱 유실의 위험성에 대한 정성적(qualitative) 개요를 제공하고 있다. 고형폐기물 처리에서 발생하는 마이크로플라스틱의 유실은 관련정보가 부족할 뿐 아니라 일반적으로 여러 가지 응용제품의 EoL 단계에서는 매크로플라스틱 또는 마이크로플라스틱 유실의 중요한 원천으로 여겨지지 않고 있다.

그럼에도 매크로플라스틱 및 마이크로플라스틱 양쪽 모두 폐기물 처리과정 또는 고형폐기물이 비 바람에 풍화되면서 플라스틱이 유실되는 폐기물 처리의 부적절한 관리로 유실이 발생할 수 있다.

잘못 관리된 도시 고형폐기물 처리
플라스틱의 사용 종료단계는 일반적으로 유실이 가장 많이 발생하는 단계로 간주돼(Jambeck 외, 2015) MSW 내의 플라스틱이 가장 큰 환경 유실 위험을 보인다. 반면, ELV 또는 소비자 및 일상용품 은 폐기물은 플라스틱 유실의 중요한 원인은 아닌 것으로 여겨진다(표 14 참조). 전체 MSW의 일부를 차지하는 플라스틱 폐기물 분획은 포장, 전기/전자, 소비자 및 일상용품, 직물(의류 및 기타) 등 이라고 가정했다.

Jambeck 외(2015)의 연구와 동일한 가정을 사용해 세계은행(World Bank)과 저소득국가로 분류한 나라들에서 이루어진 모든 폐기물의 폐기 및 폐기물 매립은 제대로 관리되지 못하는 폐기물과 관련이 있다고 가정했다. MSW의 구성 및 처리에 대한 Hoornweg 및 Bhada-Tata(2012)의 연구 데이터를 기반으로 플라스틱 MSW의 매립지 또는 무단 폐기되는 비율을 추정해냈다.

전국에서 지역 단위의 집계는 인구 가중평균화를 통해 수행했다. 중국과 인도의 데이터는 Hoornweg와 Bhada-Tata(2012)의 연구 데이터에 포함돼 있지 않았다. 따라서 대체자료를 찾았다. 인도에서 제대로 관리되지 않은 MSW의 비율은 약 90% (Kumar 외, 2009)이다.

중국에서 잘못 관리되는 MSW 비율은 약 32%라는 자료를 얻었다(Mian 외, 2017). 제대로 관리되지 않은 MSW의 일부로 유실되는 플라스틱의 종류에 대한 추정을 위해 포장, 전기/전자, 소비자 및 일상용품, 직물(의류 및 기타) 등 플라스틱 응용제품의 지역별 분포현황을 사용했다.

표 4(플라스틱코리아 9월호)에 보고된 바와 같이 소비되는 각 응용제품의 분포는 MSW의 분포와 동일하다고 가정했고, 플라스틱을 사용하는 응용제품의 지역별 분포는 각 응용제품에 포함된 플라스틱의 종류별 비율과 결합됐다.

6.4. 총 유실량

매크로플라스틱 및 마이크로플라스틱의 원천에서 발생된 총 유실량에 대한 개요는 표 16에 제시돼 있다. 한편, 그림 6은 유실된 플라스틱 및 플라스틱의 유실이 발생하는 환경구획에 대한 개요를 나타내고 있다. 환경으로 유실된 플라스틱의 총량은 매년 8.28Mt에 이르며, 매크로플라스틱과 마이크로플라스틱이 각각 64%와 36%의 분포를 보이고 있다.

환경으로 유실되는 매크로플라스틱의 가장 큰 원천은 매크로플라스틱 유실이다. 적절히 관리되지 않은 폐기물때문이며, 73.4%를 차지한다. 마이크로플라스틱의 경우 유실의 가장 큰 원천은 타이어 마모로 환경으로 유실되는 마이크로플라스틱 중에서 거의 절반을 차지한다.

도로 표시 마모 및 도시 먼지 또한 중요한 유실 원천이 되고 있다. 전체적으로 발생된 마이크로플라스틱의 21.7%와 19.6%를 각각 차지한다. 이는 대부분의 유실이 플라스틱의 사용 및 풍화로 발생하는 간접 유실과 관련이 있음을 나타낸다.

반면, 화장품 및 개인위생용품 등 마이크로플라스틱을 사용하는 제품에서 유실은 마이크로플라스틱 총 유실량 가운데 차지하는 비중이 미미하다. 플라스틱 생산과정에서 발생하는 마이크로플라스틱의 직접 유실 또한 기타 원천에 의한 마이크로플라스틱 유실량보다 매우 낮다.

이 연구의 추정결과는 발트해를 대상으로 한 실제 관찰 결과와 일치한다. 지난 30년간 플라스틱 생산량이 많이 증가했지만, 발트해의 마이크로플라스틱 농도는 안정적으로 유지되고 있다(Beer 외, 2017). 이 같은 결과는 마이크로플라스틱 유실량이 인구 수준과 주로 관련이 있음을 보여주는 것으로, 1985년 이래 유럽 지역의 플라스틱 생산량이 약 3배 증가했으나, 그 기간 발트해 주변 인구는 상대적으로 안정적으로 유지되었기 때문에 나타난 것으로 보인다(Beer 외, 2017).

무단 투기와 제대로 관리되지 못한 폐기물 처리로 인해 발생하는 이 연구에서 추정한 플라스틱 유실량, 즉 4.67Mt로 다른 연구 결과에서도 환경으로 플라스틱의 유실 추정치는 유사한 수준이다. Jambeck 외(2015)의 연구는 해안가로부터 50km 이내의 지역에서 발생하는 4.8~12.7Mt의 플라스틱 폐기물이 잘못된 폐기 처리로 인해 바다로 배출되는 것으로 추정한다. 그러나 이 매핑작업에서 추정해낸 유실량은 전 세계적 범위에서 환경으로 유실되는 값이지만, Jambeck 외(2015)의 연구에서는 해안지역과 해양 유실량으로 국한되어 있다.

이러한 까닭으로 이 매핑작업에서 나온 추정치는 Jambeck 외(2015)의 연구가 내놓은 추정치보다 낮은 것으로 보인다. 이런 차이는 본 연구에서는 제대로 관리되지 못한 폐기물의 10%만 환경으로 유실된다고 가정했지만, Jambeck 외(2015) 연구에서는 15%가 추정량 4.8Mt의 일부로 유실된다고 본 방법론의 차이로 인한 것일 수 있다.

나아가 MSW 발생량 추정을 위한 모델을 도출해냈을 뿐 아니라 MSW 발생량 및 MSW 내의 플라스틱의 비율을 도출하기 위해 업데이트된 값을 사용했다는 점에서 과거의 연구보다 크게 차별화된다. 예를 들어, 해양 플라스틱의 가장 큰 배출처인 중국의 경우(Jambeck 외, 2015) Jambeck의 연구는 중국 도시 인구에 기반한 폐기물 발생률(즉, Hoornweg 외(2005) 연구에서 내놓은 1인당 하루 1.1kg를 기준으로 폐기물 발생률을 적용했다.

반면, 이 연구에서는 중국 전체 인구에 대한 1인당 GDP 함수로서 MSW 발생량을 계산해 1인당 하루 0.31kg(1/3수준으로 낮음)를 얻었다. 이를 기반으로 국가 수준으로 확장하면 기존 연구와 일치하지 않는 결과가 나온다.

마이크로플라스틱의 경우 Boucher 및 Friot(2017)의 연구는 이 매핑작업이 수행한 평가와 비교할만한 수준을 보이는 것으로 나타났다. Boucher 및 Friot(2017)의 연구는 1.8~5Mt의 마이크로플라스틱이 환경에 유실된다고 추정했다. 본 연구는 마이크로플라스틱 유실량을 약 3Mt로 추정했다. 이는 Boucher 및 Friot(2017)가 추정한 범위의 중앙값 부근에 자리한다.

이 같은 유사성은 마이크로플라스틱 유실량 계산을 위해 두 연구가 사용한 데이터 출처가 유사하기 때문에 예상할 수 있는 것이다.

폴리머 종류와 지역에 따른 플라스틱 유실량 분포
다양한 플라스틱의 종류별 유실량은 다음과 같은 정보를 결합해 추정해냈다.

다양한 응용제품에 사용된 플라스틱 종류에 대한 정보는 계산된 총 유실량(표 16)과 유실의 각 유형에 대한 설명을 통해 얻은 유실과 관련된 플라스틱 응용제품에 관한 정보, 환경으로 유실되는 매크로플라스틱 및 마이크로플라스틱의 종류별 분포를 표 17에 제시했다.

플라스틱 유실의 다양한 원천에서 나온 유실량의 지역별 분포는 표 18에 나타나 있다. 이 지역별 분포는 플라스틱 가치사슬의 매핑작업 전체에 적용된 지역별 데이터를 사용해 얻었다. 전반적으로 매크로플라스틱은 환경 유실 총량 가운데 가장 많은 부분을 차지한 지역은 아프리카, 라틴아메리카, 카리브해, 중동지역 등으로, 모두 플라스틱 소비 수준이 높고 높은 비율의 MSW가 부적절하게 관리되는 지역들이다.



마이크로플라스틱의 경우 기여도가 가장 높은 지역은 NAFTA(나머지 북미 지역 포함), 중국, 아시아(일본, 인도 및 중국 제외) 및 서유럽이 마이크로플라스틱 총 유실량 가운데 각각 16%, 20%, 14%, 11%를 차지했다. 마이크로플라스틱의 유실량이 높은 것은 이 지역들 높은 인구 및 1인당 플라스틱 때문이다.


6.5. 설명되지 않은 유실량

여러 가지 알려진 플라스틱의 유실은 이 유실들에 대한 충분한 지식이 부족한 관계로 정량화하지 않았다(표 19). 이전에 수행된 국가별 평가작업에 근거해 이같이 설명되지 않은 유실량에 대해 파악했다(Essel 외, 2015; Lassen 외, 2015; Magnusson 외, 2016; Sundt 외, 2014).


이 연구에서 설명한 유실량과 함께, 이를 통해 마이크로플라스틱 및 매크로플라스틱의 잠재적 환경 유실의 주요 원천을 포괄적으로 검토했다.

7. 해양에서 실제 발견된 플라스틱 및 추정 유실량과의 비교

환경으로 유실된 플라스틱 가운데 어떤 것들이 실제로 해양 환경에 도달하는지 알아보기 위해 환경으로 유실되는 추정 량(6장 참조)과 해양에서 발견된 주요 플라스틱 종류에 관해 구할 수 있는 정보와 비교 작업을 수행했다. 표 19는 해양 쓰레기에서 확인된 마이크로플라스틱에 대한 간략한 검토 결과를 문서화한 것이다. 이내용은 다음과 같은 비교작업의 목적으로 사용할 수 있다.

해양에서 플라스틱의 추정 유실량과 실제 발견된 보고 내용을 비교한 것은 결국 해양으로 유실돼 들어가는 플라스틱의 유실 비율에 대한 추정이 불가능해 이에 대한 데이터가 없었기 때문이다. 이러한 추정 작업에는 환경으로 유입된 플라스틱의 운명(즉, 이동 및 변형)에 관한 모델링이 요구된다. 왜냐하면 환경으로 유실된 플라스틱 일부만이 해양으로 유입되기 때문이다.

예를 들어, 플라스틱 폐기물이 해양이나 담수에서 멀리 떨어진 지역에 버려질 경우 바다로 유입되는 플라스틱의 비율을 제대로 파악하기 어렵다. 서로 다른 원천에서 나온 플라스틱의 해양 유실량에 관한 평가 작업들이 이루어졌지만(예: Boucher and Friot (2017), 이러한 평가 작업들은 광범위하게 존재할 수 있는 시공간적 가변성을 온전히 반영하지 않은 채 전 지구적 방출 요소들에 근거하고 있다. 따라서 이러한 추정치가 해양으로 유실되는 실제 상황을 정확히 나타내고 있지 않기 때문이다.

예를 들어, WWTP(폐수처리장)에서 방출돼 바다로 유입되는 마이크로플라스틱의 양을 추정하기 위해서는 먼저 각각 담수와 해수로 방출되는 처리된 폐수의 비율을 알아야한다. 담수로 방출되는 폐수의 비율을 알아내려면, 해양으로 이동되는 방출 마이크로플라스틱의 비율을 추정해야 한다. 이 방출량은 강의 어떤 위치에서 방출되는지 또는 강 자체의 특성에 따라 달라진다. 예를 들어, 매달 강으로 유출되는 양은 강에 따라 10배 이상 차이가 날 수 있다(Lebreton 외, 2017).

이러한 공간적 차이는 전 세계적 규모의 방출 요인들로는 제대로 파악되지 않으며 추가적인 조사가 필요하다. 해양으로 유실되는 플라스틱에 대한 이상적인 평가작업은 공간 및 시간적으로 차별화된 모델을 기반으로 이루어져야 하며(또한 실제 측정값을 기준으로 해야 한다), 이를 통해 플라스틱 유실의 위치 그리고 그 주변의 자연적 및 인공적 조건이 밝혀져야 한다. 실제 해양으로 배출되는 플라스틱의 분류는 각각의 현장별 요인에 따라 달라지기 때문이다. 이같은 상세한 시공간적 모델링은 본 프로젝트의 범위 내에서는 가능하지 않았다.

더욱이, 이는 (6장에서 살펴본) 플라스틱 가치사슬에서 유실된 플라스틱 및 플라스틱 폴리머 종류와 해양에서 발견된 플라스틱 및 플라스틱 폴리머 종류와 비교한다면 순수하게 질적인 비교작업이다. 유실된 플라스틱의 양과 해양에서 발견된 플라스틱의 양 사이의 비교는 시간에 따른 전개 양상에 대한 보다 깊은 이해가 필요하다.

이를 위해서는 플라스틱의 생산 및 그와 관련된 유실되는 시간에 따른 변화 양상뿐 아니라 해양에서 플라스틱의 숫자와 농도 시간에 따른 전개에 대한 보다 깊은 이해가 필요했다. 이와 관련한 동료 연구자들의 최근 연구에 따르면(2017), 플라스틱 생산 및 관련 유실량 증가와 해양에 존재하는 플라스틱(마이크로플라스틱의 농도)량과는 직접적 관련성이 없으며, 다른 요인들이 영향을 미치는 것으로 보고하고 있다.
모든 요소를 염두에 두었을 때, 해양으로 유입된 마이크로플라스틱의 두 가지 주요 원천으로는;
(a)다양한 운반 메커니즘을 통한 마이크로플라스틱의 직접 유입,
(b)해상에서 매크로플라스틱의 풍화 또는 해양으로 이동 과정에 풍화작용을 꼽을 수 있다(Andrady, 2011). 사실, 마이크로플라스틱 생성에서 가장 일반적인 메커니즘은 대부분 매크로플라스틱의 풍화작용을 통한 것이다(Andrady, 2011).

실제로, 해양에서 발견되는 PP, LDPE, HDPE 및 PET 등은 매크로적플라스틱의 일반적 유실 내용과 매우 잘 일치한다(표 17). 대부분의 마이크로플라스틱이 쓰레기의 무단투기 및 잘못된 관리의 결과로 포장 및 기타 플라스틱 폐기물 같은 매크로플라스틱에서 분해되어 나온 것이라는 이론을 뒷받침해준다.

하지만, 해양에서 발견되는 PP, PP 섬유, PET 섬유 등은 환경으로 유실된 마이크로플라스틱의 추정량과도 일치한다. 주로 도시먼지 일부, 화장품 및 개인위생용품 사용, 직물 세탁 등으로 유실된다(표 19).

해양에서 발견되는 PP, 나일론, PS 등의 경우는 어망, 어구, 플로터 및 해상 활동과 관련된 기타 장비가 풍화를 통해 마이크로플라스틱으로 쪼개져 바다로 직접 유실된 결과로 발생할 수도 있다.

본 매핑 작업에서 타이어 마모로 유실돼는 양은 연간 1.4Mt이 환경으로 유실되며 마이크로플라스틱의 가장 큰 원천인 것으로 밝혀졌다. SBR(스티렌 부타디엔 고무)과 같이 타이어 엘라스토머의 0.94 비중을 지닌 이 물질은(Mishra와 Shimpi, 2005) 해양 마이크로플라스틱 견본에 다량 존재할 것으로 예상했지만 타이어 엘라스토머는 일반적으로 해양에서 발견되는 마이크로플라스틱의 일부가 아닌 것으로 조사됐다(표 19). 그 까닭은
(i)엘라스토머의 거동이 예상한 것과 다르기 때문일 수 있다. 예를 들어 타이어에 사용되는 가황처리된 SBR의 비중은 약 1.13이다.(Pal 외, 2009), 따라서 바닥으로 가라 앉을 가능성이 높다.
(ii)환경에서 타이어 입자 발생에 대한 검토 연구에 따르면 SBR(타이어 입자의 기준으로 사용)은 도로 근처와 공기 중 먼지로 측정되는 것으로 나타났다(Wik와 Dave, 2009). 따라서, 타이어 마모로 발생한 마이크로플라스틱이 존재할 수 있지만, 마모된 마이크로플라스틱의 크기는 해양 마이크로플라스틱 샘플링에서는 검출 한계 미만이 될 수도 있다.
(iii)끝으로, 타이어가 마이크로플라스틱으로 바다에 도달하기 전에, 토양이나 담수 구획 또는 하수처리장의 슬러지로 포집되었을 수도 있다.

타이어에서 떨어져 나와 해양까지 도달할 것으로 예상되는 마이크로플라스틱 입자의 양이 얼마나 되는가를 알아내기 위해, 실제로 바다에 도달하는 타이어 엘라스토머의 비율을 간단한 계산을 통해 구해보았다. 이 계산은 추정 유실량을 기반으로 전 세계 도달 추정치를 사용해 수행했다. 시골 지역의 경우 엘라스토머 타이어가 도로에서 유출되어 도랑으로 옮겨지거나 토양에 남게되면, 이 가운데 일부는 침출되어 강으로 유입된다. (Lassen 외2015)이 연구는 시골 도로에서 유실된 엘라스토머의 2~5%가 강으로 들어간다고 추정하고 있다.

Lebreton 외(2017)의 방법을 사용해 보수적으로 추정했을 때, 강으로 유출된 마이크로플라스틱의 약 0.1%가 강에서 바다로 이르게 되는 것으로 나타났다. 세계 인구의 절반이 거주하는 도시는(World Bank, 2016b), 엘라스토머 타이어가 하수 시스템으로 이동해 수생 환경(담수 또는 해양)으로 직접 방출되거나 WWTP로 이동한다. 우리는 Boucher와 Friot(2017)의 연구에서와 같이 50%가 WWTP로 가고 나머지는 물로 방출된다고 했다.

그리고 폐수 처리에 관해 섹션 5.2에 설명된 지역별 제거율과 범람에 관한 가정치를 사용해 타이어에서 발생된 마이크로엘라스토머의 유실량을 추정했다. 그 결과 해양으로 타이어용 엘라스토머 유실 총량은 0.23Mt로 추정됐다. 이는 환경으로 유실되는 추정 량의 16%에 해당된다. 이 값은 Boucher와 Friot(2017)의 연구에서 도출 된 값, 즉 0.36Mt와 유사한 수준으로, 표 17에 나타난 바와 같이 총 플라스틱 유실량 가운데 상당한 양을 차지한다.

도로 표시에 사용된 마이크로플라스틱 또한 타이어용 엘라스토머와 유사할 가능성이 크다. 여기서도 플라스틱의 약 85%는 바다에 닿기 전에 포집된다. 그럼에도, 바다로 유입되는 비교적 많은 양의 도로 표시에서 발생된 마이크로플라스틱이 해양 마이크로플라스틱 샘플링에서 거의 나타나지 않는다는 점은 다소 놀랍다.

이는 타이어용 엘라스토머 입자를 발견해낸 방식처럼 측정방법이 설계되지 않았거나, 혹은 마이크로플라스틱을 포집 또는 해양으로부터 제거(예: 퇴적 또는 빠른 분해를 통해)하는 환경 프로세스의 영향을 받고 있음을 나타낸다.

해안 청소를 통해 25년 동안 해변 쓰레기 샘플링을 연구한 결과(Ocean Conservancy, 2011) 매크로플라스틱은 대부분의 플라스틱 관련 쓰레기가 레저활동 및 어업 그리고 해상 관련 활동을 위한 일반 소비재에서 유실됐거나 무단투기 또는 부적절한 폐기물 관리 등으로 기인한 것으로 나타났다(표 20).

발견된 각 품목의 수가 발견된 실제 쓰레기 양에 대해 별로 정보를 주고 있지 못하지만, 해양 매크로플라스틱이 해양/해상 활동 및 단기간 소비재로부터 대부분 발생되고 있음을 분명히 보여준다. 발견된 종류는 유실된 주요 매크로플라스틱 종류들이다. 즉 PP, LDPE, HDPE, PET, PA 섬유 등과 매우 잘 일치한다(표 17). 따라서 쓰레기와 잘못 관리된 고형폐기물 그리고 해양 활동(예: 어업, 양식 및 항해 활동 등)이 해양 매크로플라스틱의 주요 원천인 것으로 보인다.

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