[강상욱의 환경 리포트] 생수병 속 미세 플라스틱 해결책 있나?

【건강다이제스트 | 상명대학교 화학에너지공학과 강상욱 교수】

2024년 1월 충격적인 논문이 발표되고 전 세계인들이 충격에 휩싸였다. 우리가 사 마시는 생수 1리터에서 플라스틱 입자가 무려 24만 개가 검출된 것이다. 미국 컬럼비아대 연구진은 〈미국 국립과학원회보(PNAS)〉에 게재한 논문에서 “생수병 1ℓ에서 7종류의 플라스틱 입자 24만 개가 나왔고, 그중 나노 플라스틱이 90%에 달했다.”고 발표했다.

이 보도를 접하면서 당장 우리나라 생수는 문제가 없는 것인지 소비자들의 우려도 커지고 있다. 페트병 생수의 미세 플라스틱 문제, 해결책은 있을까?

2024년 1월 〈미국 국립과학원회보(PNAS)〉라는 저널에 ‘SRS 현미경에 의한 나노플라스틱의 신속한 단일 입자 화학 이미징(Rapid single-particle chemical imaging of nanoplastics by SRS microscopy)’이라는 제목의 논문이 게재됐다. 그 논문의 핵심 내용은 우리가 마시는 생수 1리터에 플라스틱 입자가 무려 24만 개가 검출됐다는 것이다.

미세 플라스틱의 경우 위해성 연구가 지금 이 순간에도 진행 중인데, 일부 결과에서는 암세포의 성장을 더 빠르게 하고, 전이 가능성도 최대 10배 이상 더 증가시킬 뿐만 아니라 항암제 내성까지 일으키는 것으로 알려져 있는 상황이다.

앞으로도 지속적으로 관련된 연구결과들이 쏟아질 예정이기 때문에 아직까지 명확한 위해성이 나오지 않은 상황이더라도 선제적으로 조심해야 하는 것은 자명하다.

그런데 우리가 마시는 생수 1리터 속에 플라스틱 입자가 수십 만 개가 관찰됐다니!!

해당 연구에서는 SRS(stimulated raman scattering)를 이용해서 생수 속 플라스틱을 분석했는데, SRS분석법은 두 개의 레이저를 사용하기 때문에 신호가 증폭돼서 기존에 관찰하기 힘들었던 미세 입자들까지 관찰할 수 있었던 것이다.

그런데 해당 연구에서 관찰된 미세 플라스틱의 경우 PET 입자가 관찰됐는데, PET 용기 안에 담겨 있었기 때문에 PET 미세 플라스틱이 관찰된 것은 이상할 게 없었고, PET 미세 플라스틱이 관찰된 이유를 해당 저자들은 PET병을 누르거나 반복적으로 열고 닫거나 열에 노출되었기 때문에 PET 미세 플라스틱이 관찰된 것이라고 설명했다.

뿐만 아니라 PA(polyamide) 입자도 대량 관찰이 됐는데, PA 미세 플라스틱이 발생한 원인으로는 ‘정수 필터’가 PA 소재이기 때문이라고 추정하였다.

이 논문에 의하면 PET병 외에 정수기 필터에서 나오는 미세 플라스틱까지 걱정을 해야 하는 상황이다.

해당 논문에서 우리가 알아야 할 사실

먼저 해당 논문의 내용에 대해서 설명을 하자면, 이 논문에서는 PET 입자의 발생 원인을 병을 누르거나, 여닫는 행위 및 열이라고 지적했는데, 이는 충분한 설명이 아니다.

병을 누르지 않아도, 열을 가하지 않아도 생수 속에는 미세 플라스틱이 다량 검출될 뿐만 아니라 여닫는 행위만으로 수십 만 개의 미세 플라스틱이 발생하지도 않는다. 한마디로 여닫지 않아도 ‘미세 플라스틱’은 생수병 안에 존재한다는 뜻이다.

PET병 속에서 PET 미세 플라스틱이 발생하는 이유는 바로 PET병을 성형가공(사출성형 후 블로우 성형가공)하는 과정에서 조직이 ‘가수분해’ 되기 때문에 물만 담아도 내부 벽면으로부터 PET 미세 플라스틱이 떨어져 나오는 것이다.

그리고 해당 논문에서 PA 미세 플라스틱이 ‘정수기 필터’로부터 발생한 것이라고 ‘추정’했는데, 말 그대로 ‘추정’이다. Polyamide(PA)는 통칭하는 의미로서, 단백질도 polyamide이다.

해당 논문에서 사용한 SRS기법을 사용했다면 검출된 PA가 잔류하는 단백질인지 중간집단(amide group)을 갖고 있는 작은 유기물인지, 정수기 필터에서 나오는 PA인지 명확히 구분되기가 어렵다.

해당 논문에서 검사한 ‘물’에서 다른 여러 이물질들이 검출된 것으로 보아 필터의 기공이 다소 큰 것을 사용한 것으로 추정되기 때문에 제대로 걸러지지 못한 다양한 유기물들이 모두 PA로 검출될 가능성이 매우 높다.

게다가 PA 소재는 엔지니어링 플라스틱으로서 기계적 물성이 매우 뛰어나기 때문에 물에 노출된다고 해서 수십 만 개의 미세 플라스틱을 발생시키지 않는다.

만약 이런 엔지니어링 플라스틱에서 수십 만 개의 미세 플라스틱이 발생한다면 해당 필터를 수년간에 걸쳐 사용했다는 뜻인데, 필터는 그전에 파울링 현상(필터가 오염물질 등으로 인해 기공이 막혀서 성능이 저하되는 현상)이 일어나서 교체해야 하기 때문에 미세 플라스틱이 발생할 정도로 노후화되는 필터를 쓰기는 쉽지 않다.(정수기 관리사가 정기적으로 필터를 교체하러 오는 것을 보면 쉽게 이해가 될 것이다.)

그리고 이 논문은 SRS를 이용해서 분석했는데, 이를 통한 ‘미세/나노 플라스틱의 정량분석’은 아직 학계에서 공식적으로 인정받은 방법이 아니다. SRS를 이용해서 최초로 시도해봤다는 데 의의가 있는 것일 뿐, 이 방식이 공인되기 위해서는 더 많은 학자들에 의해서 인정을 받아야 하기 때문에 시간이 더 걸릴 것으로 보인다.

무엇보다 해당 연구는 ‘해외 회사의 생수’를 가지고 실험했는데, 이 연구결과를 국내 생수에 그대로 적용하는 것은 무리가 있다. 그 이유는 원수 자체가 나라별로 차이가 많이 날 뿐만 아니라 같은 소재의 PA정수 필터를 사용했다 하더라도 회사별로 표면 상태, 기공 크기 및 기공도와 기공 형태 등이 다 다르기 때문에 정수된 물의 수질도 차이가 날 수밖에 없다. 그래서 해당 논문의 연구결과를 우리나라 생수에 그대로 적용할 수는 없는 것이다.

우리나라 생수의 문제점

그렇다면 우리나라 생수는 문제가 없을까? 기본적으로 PET병에 물을 담기 때문에 PET 미세/나노 플라스틱의 발생으로부터 자유로울 수는 없다.

실제로 국내 연구기관에서 국내 시판 중인 미세 플라스틱을 분석했을 때 대부분의 생수 회사에서 미세 플라스틱이 관찰됐기 때문이다.

앞서 언급한 PET병은 성형가공을 거치는 과정에서 조직이 분해되어 있기 때문에 이 상태에서 물만 담아도 미세 플라스틱은 발생할 수밖에 없는 것이다. 이를 해결할 수 있는 방법이 있다. PET를 성형가공하기 전에 소재 내 미세하게 잔류하는 ‘수분’을 완전히 제거한 상태에서 ‘가공’을 하게 되면, ‘가수분해’되는 현상을 막을 수 있다.

그런데 이 방법은 그대로 제품 가격에 반영이 되는 방식이다. 수분을 완전히 제거하는 과정은 고비용 공정이기 때문에 우리가 일반적으로 마트에서 1000원 전후로 사 마시는 500ml 생수는 힘들게 되고, 결국 서민들의 부담이 커지게 되며, 이런 생수로 장사하는 영세업자의 부담도 매우 커지게 된다. 이 공정을 법제화하거나 행정명령을 내리는 것은 나름의 사회적 합의가 필요한 이유다.

그렇다면 제조업체에서 PET병에서 발생한 ‘미세 플라스틱’을 자체적으로 제거할 수는 없을까? PET병에 생수를 담기 전에, 일반 고압의 물로 세척을 해서 미세 플라스틱을 상당수 떨어뜨린 뒤 이를 버리고 원래 담고자 했던 생수를 담는 방식을 생각해볼 수 있다.

그러면 그때 발생한 미세 플라스틱은 어디로 갈까? 당연히 하수를 통해 결국 강과 바다로 흘러 들어가게 된다. 이 방식은 친환경에 완전히 배척되는 방식인 것이다. 한마디로 PET병에서 미세 플라스틱을 제거하거나 발생시키지 않게 하는 방식은 쉬운 일이 아니라는 것이다.

페트병 생수 대신 대안은?

그럼 우리들은 어떻게 해야 할까? PET병 전용으로 나온 ‘필터’를 장착해서 마셔야 할까?

해당 제품을 잘 살펴보면 ‘기준 크기’가 나온다는 사실을 명심해야 한다. ‘미세 플라스틱 100% 제거’라는 표현 밑에 ‘기준 크기 20μm(마이크로미터)’라는 것을 쉽게 확인할 수 있을 것이다.

이 문구는 20마이크로미터 이상의 크기는 거를 수 있지만, 20마이크로미터 이하는 검증되지 않았다는 뜻이니, 제품 문구를 곧이곧대로 받아들여서는 안 되겠다.

그럼 ‘미세 플라스틱 불검출 생수’만 사 마시면 될까? 이 역시 ‘기준 크기’가 항상 기재돼 있다는 것을 꼭 명심하기 바란다.

결론은 생수병 속에 있는 미세 플라스틱을 제거하거나 애초에 발생시키지 않게 하는 방법은 쉬운 방식이 아니며, PET병 속 미세 플라스틱을 우리 스스로 완벽하게 제거해서 마시는 것은 더더욱 힘들다.

현재로서는 PET 생수 음용을 가급적 자제하는 것이 바람직하며, 환경을 생각해서라도 PET병 구매는 지양하는 게 맞다. 분리수거를 아무리 열심히 해도 재활용률이 50%대(태워서 난방에 사용하는 것 포함)라는 것을 명심하자.

강상욱 교수는 서울대학교 대학원 화학생물공학 박사이고, 미국 MIT 화학공학과 Post-Doctor이다. 2020년 부총리 겸 교육부장관상 수상, 2021년 LG젊은공업화학인상 수상, 2022년 화학공학회 심강논문상을 수상하기도 했다. 현재, 상명대학교 화학에너지공학과 교수로 있으면서 유튜브를 통해 화학물질의 위험성을 경고하는 데 앞장서고 있다.

강상욱 교수 kunkang1983@naver.com

#상명대학교 화학에너지공학과 강상욱 교수

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