농업분야에서 미세플라스틱에 대한 경각심이 불거지고 있다. 세계적으로 5mm 미만의 미세플라스틱이 농작물에서 발견됐다는 연구결과와 미세플라스틱의 유해성에 관한 연구결과가 잇따라 발표되고 있어서다.

미세플라스틱은 토양미생물은 물론 인체에도 잠재적 악영향을 미칠 수 있어 관리방안이 요구된다. 이에 토양과 농작물 내 미세플라스틱에 관한 연구결과 등을 소개하고 미세플라스틱의 유입경로와 저감 방안 등을 짚어본다.

# 농작물도 미세플라스틱 오염

미세플라스틱이 농작물에서 발견됐다는 연구결과가 잇따라 발표되고 있다.

이탈리아의 카타니아대(Catania University) 연구진은 지난 6월 환경과학 학술지 ‘환경 연구(Environmental Research)’에 ‘채소와 과채류 내 미세, 초미세플라스틱(Micro-and nano-plastics in edible fruit and vegetables)’ 연구결과를 발표했다.

카타니아대 연구진은 지역 내 식료품점이나 슈퍼마켓 등 6군데의 소비처에서 통상적으로 많이 소비되는 사과와 서양배, 브로콜리, 양상추, 당근, 감자를 각각 6개씩, 총 36개의 표본을 구해 껍질을 깐 후 섞어 분석한 결과 대부분의 표본에서 미세플라스틱을 검출했다. 검출된 미세플라스틱의 크기는 가장 작은 1.51μm(마이크로미터, 10-6m)에서 가장 큰 2.52μm로 다양했다. 과채류 중 미세플라스틱 오염이 가장 심한 건 사과로 약 19만5500개의 미세플라스틱이 검출됐다. 채소 중엔 당근이 10만1950개의 미세플라스틱이 발견됐다.

중국과학원 연구진도 지난 7월 환경저널 ‘자연 지속가능성(Nature Sustainability)’에 밀과 상추 등 식용작물이 미세플라스틱에 오염됐음을 알리는 연구 결과를 발표했다. 연구에 따르면 최대 2μm 크기의 미세플라스틱이 밀과 상추의 식물 뿌리 세포와 세포 사이 공간인 ‘아포플라스트(apoplast)’를 통해 식물 내부로 흡수됐다. 아포플라스트를 통해 주변 토양과 물에 있는 미세플라스틱이 흡수될 수 있고 이 미세플라스틱이 뿌리에서부터 작물의 식용 부위로까지 옮겨갈 수 있다는 연구결과다.

이러한 연구결과는 μm 크기의 미세플라스틱이 식물의 장벽을 지나 내부로 침투할 수 있으며 먹이사슬을 통해 사람의 섭취로까지 이어질 수 있다는 점을 시사한다. 일찍이 50nm(나노미터, 10-9m) 크기 정도의 입자는 식물뿌리로 침투할 수 있음이 밝혀졌으나 이보다 수십 배 큰 미세플라스틱도 식물 내부에 들어갈 수 있다는 게 확인된 것이다.

앞서 먹거리 분야의 미세플라스틱 오염은 수산분야에서 집중 조명됐었다. 해양으로 버려지거나 쓸려간 수많은 플라스틱이 햇빛과 파도 등에 의해 미세플라스틱으로 분해, 이를 섭취한 해양생물의 체내에 축적되는 사례가 빈번히 발생해 세계적으로 문제가 되고 있다.

이에 더해 최근의 연구 결과는 해양은 물론 토양과 농경지에 매립·축적되고 있는 플라스틱이 미세플라스틱화 돼 주변 토양과 하천, 농업용수 등에 녹아들어 농작물에까지 축적되고 있음을 나타내고 있다.

# 미세플라스틱의 토양미생물·농작물·인체 유해성 연구 한창

미세플라스틱이 생물에 미치는 영향에 대한 연구도 활발히 추진되고 있다. 결론적으로 미세플라스틱은 토양 유용미생물과 작물 생장 등에 부정적인 영향을 미치는 것으로 확인됐으며 인체에 잠재적으로 유해할 수 있다는 연구결과도 나왔다.

안윤주 건국대 환경보건과학과 교수 연구팀은 지난해 미세플라스틱이 토양 속 이로운 생물의 움직임을 방해한다는 연구결과를 발표했다. 연구에 따르면 미세플라스틱은 흙 속에서 곰팡이 등을 분해하는 이로운 벌레인 ‘톡토기’의 움직임을 크게 방해하는 것으로 조사됐다. 톡토기는 흙 속에서 호흡하고 원활히 움직일 수 있는 공간인 ‘생물공극’을 만들어 행동하는데, 이 생물공극 내에 미세플라스틱이 채워지면 톡토기의 움직임이 방해를 받게 된다.

구체적으로 톡토기는 29~676μm 크기의 폴리스틸렌과 폴리에틸렌류 미세플라스틱이 1000mg 무게로 오염된 1kg 토양에서(1000mg kg-1 농도) 대조군 대비 약 23~35% 움직임이 저해됐다. 또한 더 작은 크기인 0.5μm 폴리스틸렌이 8mg kg-1 농도로 오염된 토양에서 톡토기의 움직임은 대조군 대비 약 33%의 저해율을 보였다. 이는 더 미세하게 분해된 플라스틱이 토양생물에 더욱 악영향을 미칠 수 있다는 것으로 풀이된다.

미세플라스틱이 식물 생장을 저해한다는 연구결과도 있다.

중국 산동대와 미국 메사추세츠대 연구진은 지난 6월 22일 ‘자연 나노기술(Nature Nanotechnology)’지에 나노미터 크기의 초미세플라스틱이 '애기장대’에 미치는 영향에 대한 연구 결과를 발표했다. 연구진은 초미세플라스틱을 섞은 흙에서 자란 애기장대의 지상부가 일반 흙에서 자란 대조군 대비 약 41.7~51.5%의 무게가 덜 나가는 것을 확인했다. 또한 초미세플라스틱에 오염된 애기장대의 지상부와 뿌리의 길이도 대조군 대비 짧았으며 묘목의 생장도 저해되는 것을 확인했다. 초미세플라스틱은 최대 200nm 크기가 애기장대의 뿌리나 아포플라스트를 통해 내부에 축적되고 이동하는 것으로 파악했다.

미세플라스틱의 인체 위해성은 아직 전 세계적으로 명확하게 규명되지는 않은 상황이다.

환경부에 따르면 사람은 주로 음식 섭취와 먼지흡입 등을 통해 미세플라스틱에 노출되며, 혈액 내 미세플라스틱은 간의 담즙에서 제거된 후 최종적으로 대변을 통해 배설되는 것으로 파악된다. 150μm를 초과하는 미세플라스틱입자는 포유류 체내에 흡수되지 않고 150μm 미만 입자 흡수율은 0.3% 이하란 연구 결과도 있다. 미세플라스틱의 첨가제나 중금속, 난분해성 유기오염물질은 위해 가능성이 있으나, 섭취에 의한 노출량은 매우 낮다는 보고도 있다. 최근 한국생명공학연구원 연구진이 인간과 비슷한 기관을 갖고 있는 열대어 실험을 통해 나노플라스틱이 미토콘드리아를 손상시킨다는 연구 결과도 발표한 바 있다. 미토콘드리아는 세포에 필요한 에너지를 생산하는 세포소기관으로, 미토콘드리아의 기능이 저하·손상 시 신경세포가 죽고 뇌손상이 촉진돼 기억력 감퇴, 운동기능 조절 이상 등의 증상이 나타날 수 있다.

다만 미세플라스틱의 인체 유해성 관련 연구는 대부분 사람이 아닌 다른 생물을 대상으로 진행된 것이어서 사람이 식품 섭취나 다른 경로를 통해 흡수한 미세플라스틱의 생물학적 영향을 입증할 근거로써는 부족한 실정이다.

# 국내 농경지·농작물 미세플라스틱 오염도 파악은 아직…영농폐비닐은 쌓여가

국내 농업분야에선 최근에서야 미세플라스틱에 관한 이슈가 대두됐기 때문에 아직 전국적인 농경지·농작물 내 플라스틱 오염도 파악 등은 이뤄지지 않고 있다.

현재 국립농산물품질관리원 등에서 시행하는 농산물 안전성검사 항목으로 잔류농약과 중금속 등의 유해물질을 설정하고 있으나 미세플라스틱에 대한 조사는 실시하지 않고 있다. 식품의약품안전처는 생수와 일부 수산물, 천일염 등의 미세플라스틱 오염수준을 파악한 바 있으나 농산물에 대한 연구는 진행하지 않고 있다. 아직 미세플라스틱이 농작물이나 인체에 미치는 영향이 명확히 밝혀지지 않았고 표준화된 미세플라스틱 분석법도 정립되지 않아 조사와 연구범위가 점진적으로 확장되는 단계인 것이다.

다만 이 가운데 농업현장에서 발생한 영농폐비닐이 제대로 처리되지 않고 있어 문제가 되고 있다. 한국환경공단에 따르면 영농폐비닐 발생량은 2017년 기준 31만4475톤이다. 이의 63%인 폐비닐 19만8576톤은 공단에서, 22%인 약 7만 톤은 민간에서 수거한 것으로 확인되나 나머지 약 6만 톤의 폐비닐은 불법 소각되거나 매립되는 것으로 추정된다. 영농폐비닐 발생량과 환경공단 수거량이 2013년부터 비슷한 수준을 유지하고 있는 만큼 매해 상당량의 수거되지 않은 영농폐비닐이 땅에 매립되는 것으로 파악된다. 플라스틱 소재로 만들어진 비닐은 장기간 환경에 방치될 시 썩지 않고 미세플라스틱으로 잘게 쪼개진다. 이에 온실, 멀칭용 비닐이나 폐농약병 등을 제대로 처리하지 않고 땅에 매립할 시 미세플라스틱이 축적될 수 있다.

이밖에 일부 부산물비료(유기질·부숙유기질)에 들어가는 음식물폐기물류에 플라스틱 등의 이물질이 혼입되는 경우도 있어 미세플라스틱의 농경지 유입 가능성을 나타내고 있다. 비료공정규격상 비료에는 플라스틱이나 금속, 타일, 비닐, 은박 등의 이물질은 원료로 사용할 수 없다. 그러나 퇴비와 혼합유기질, 유기복합비료의 원료로 사용가능한 음식물폐기물류의 경우 수거·분쇄단계에서 분리되지 않은 음식물폐기물 봉지 등의 플라스틱이 섞이는 경우가 있다.

이에 농총진흥청은 비료 내 유리와 플라스틱, 금속, 뼈 등의 이물질 중 2mm를 초과하는 각각의 물질 합계량이 전체 비료의 0.5% 미만, 2mm를 초과하는 비닐은 합계량이 0.2% 미만이면 비의도적 혼입이라 판단하고 혼입을 허용하고 있다. 즉 2mm 미만의 이물질은 비료 내 혼입이 가능하며, 2mm가 넘어도 전체 비료량의 최대 0.5%를 넘지 않으면 비의도적 혼입으로 인정한다는 의미다. 나노미터 크기의 초미세플라스틱이 토양미생물의 움직임이나 식물의 생장을 방해한다는 연구결과를 감안하면 일부 비료를 통해 농경지에 유입되는 플라스틱에 대한 경각심도 요구된다.

# 플라스틱 사용량 줄이고 분해 기술 개발·보급 필요

농경지·농작물 내 미세플라스틱이 발생시키는 문제에 대응하려면 근본적으로 플라스틱의 사용량을 줄이고 지속적이고 올바른 관리·처리 방안의 실천이 요구된다.

현재는 실생활과 영농현장에서 플라스틱을 아예 사용하지 않을 순 없는 상황이라 대체제가 개발될 때까지는 플라스틱의 사용을 점진적으로 줄이고 폐플라스틱의 수거율을 높이는 방안이 필요하다. 이와 관련 농업계에선 폐플라스틱의 수거율을 높이는 방안으로 환경부가 농업인에게 지급하는 영농폐기물 수거보상금 예산을 현 20억 원 수준에서 확대하거나 중앙정부 차원의 영농폐기물 처리·수거 제도 일원화 등을 요구하고 있다. 한국농업경영인중앙연합회도 지난 7월 10일 ‘농촌 생태·환경 오염시키는 영농폐기물 처리 대책 즉각 마련하라’ 성명서를 통해 “영농폐비닐은 생활폐기물로 분류돼 수거·처리 책임이 지자체에 부과됨으로 그 방식이 지역마다 상이해 농가의 혼란의 가중되고 있고 환경부도 관련 예산 확보에 어려움을 겪고 있다”면서 “이에 중앙정부 차원의 폐농약병, 폐비닐 등 영농폐기물 처리·수거 제도 일원화와 친환경 농기자재 개발·보급이 빠른 시일 내에 이뤄져야 한다”고 주장했다.

또한 일부 비료에 들어가는 음식물폐기물류에 플라스틱 등이 섞이는 것은 국민들이 음식물폐기물을 버리는 단계에서 여러 이물질을 섞어 버리기 때문에 걸러지지 않는 것인 만큼 플라스틱을 올바르게 분리수거해 처리하는 것에 대한 국민인식 개선도 강조된다.

이와 함께 플라스틱을 분해시킬 수 있는 기술 개발도 요구된다. 이와 관련 농촌진흥청 국립농업과학원은 미생물로 폐플라스틱을 분해하는 방법을 연구하는 벤처형 조직 ‘환경개선미생물연구단’을 지난 6월 25일 신설, 폐비닐에 의한 농업 환경오염을 저감하는 연구를 추진하고 있다. 농진청은 정부가 내년부터 추진 계획 중인 ‘미세플라스틱 다부처 연구개발(R&D) 사업’에도 참여해 농업분야 미세플라스틱의 오염도 파악, 저감 방안에 대한 연구를 수행한다.

이와 관련 최달순 농업과학원 화학물질안전과장은 “현재 미세플라스틱이 농작물이나 인체에 어떤 영향을 미치는 지 명확하게 규명되지 않았고 표준화된 검출방법도 없는 상황이라 이에 대한 연구가 선제적으로 요구된다”면서 “추후 미세플라스틱에 만성적으로 노출된 인체·생태의 위해성 평가와 플라스틱 분해기술 등의 개발이 필요하다”고 말했다.

[Interview] 안윤주 건국대 환경보건과학과 교수

Q. 국내외 토양 내 미세플라스틱에 관한 연구 동향은

A. “국내외에서 토양 내 미세플라스틱에 관한 연구는 초기단계에 있다. 이에 확보된 데이터가 적고 연구방법의 표준화 등이 이뤄지지 않아 연구자마다 다소 상이한 연구 결과를 발표하는 상황이다. 다만 분명한건 미세플라스틱이 토양과 토양미생물, 식물에 잠재적 악영향을 미친다는 사실이 점차 밝혀지고 있다는 점이다.

이와 관련 최근 미세플라스틱이 토양의 성질을 변화시킨다는 연구 결과가 발표 됐다. 미세플라스틱에 만성적으로 노출된 토양에 식물을 키웠더니 발아율이 낮아진다는 연구 결과도 있었다. 미세플라스틱이 토양 공극을 메우면 토양의 성질이 바뀌고, 이는 토양에 사는 미생물과 뿌리를 내리고 있는 식물 전반에 잠재적 악영향을 미칠 수 있다.

농경지에 미세플라스틱이 유입되는 요인은 여러 가지가 있는데, 농업용폐비닐이 대표적 예다. 농업 현장에서 많이 사용되는 온실·멀칭용 비닐의 주 원료는 저밀도 폴리에틸렌으로 강한 재질이 아니다. 오래 햇빛을 받으면 쉽게 부서진다. 부서진 비닐이 표토에 쌓이면 지렁이 같은 토양생물 등이 흙과 함께 파편화된 비닐을 먹고 토양 하층부까지 이동시킨다. 그렇게 미세플라스틱 쌓이는 것이다. 현재 농업현장에서 발생한 폐비닐이 다 수거되지 않고 일부 땅에 매립되거나 소각되고 있다는 사실은 충분히 경각심을 가질만한 일이다.”

Q. 토양 내 미세플라스틱의 저감 방안은

A. “미세플라스틱의 저감 방안은 해양이나 토양이나 다 마찬가지이다. 플라스틱을 방치할수록 더 많은 미세플라스틱이 발생하므로 더 빨리, 더 많은 플라스틱을 수거해야 한다. 사실 농사를 막 끝낸 후에 버려지는 비닐은 수거하기에 상태가 좋지만, 수거가 늦어지거나 매립돼 약화되면 부서지는 속도가 굉장히 빠르다는 점을 유의해야 한다. 또한 정부가 영농폐기물 수거보상에 대한 농가 지원예산을 확대해 농가들이 더 많은 폐기물을 수거할 수 있도록 유인하는 것도 효과적인 토양 내 미세플라스틱 저감방안이 될 수 있다. 이밖에도 아직 많은 사람들이 토양에도 미세플라스틱이 있다는 걸 인지하지 못해 인식 개선도 필요하다. 더 많은 사람들이 토양 내 미세플라스틱 확산의 원인이 될 수 있는 요인과 미세플라스틱이 토양생태계, 더 나아가 인체에 미치는 영향 등에 대해 관심을 갖고 지켜볼수록 더 많은 문제를 예측하고 예방할 수 있을 것이다.”