지금은 많이 사라졌지만 포장마차는 오랜 기간 지친 직장인들을 위로해 주던 서민들의 쉼터였다. 그리고 이 포장마차에는 떡볶이, 어묵, 닭똥집, 오돌뼈, 곰장어와 같은 우리나라 고유의 먹거리가 풍부했는데, 홍합탕도 빼놓을 수 없는 대표 안주다. 우리나라 해안 어디서나 볼 수 있는 홍합은 술안주뿐 아니라 많은 요리의 재료로 쓰이고 남녀 모두에게 오랫동안 사랑 받아왔다.

하지만 지금 우리가 즐겨 먹는 홍합은 저 멀리 지중해에서 온 것이다. 원래 홍합은 토산종(그 지방에서 특유하게 나는 품종) 담치를 가리키는 말이다. 하지만 1950년대에 경남 지역에 지중해 담치가 유입된 이후, 고유종 홍합은 동해안 일부에만 서식하고 있다. 지중해 담치라고 불리는 이 외래종 홍합은 지중해가 고향이다.

달팽이보다 느린 홍합이 어떻게 저 멀리 지중해에서 우리나라로 이주할 수 있었을까. 이는 언뜻 생각하면 미스터리처럼 느껴지지만, 놀랍게도 이들은 배를 타고 우리나라로 들어왔다. 게다가 지중해 담치는 번식력과 환경에 대한 적응력이 높은 편이어서 우리나라 토종 홍합의 영역을 대부분 빼앗았고 이제는 국내에 완전히 정착해 양식까지 이루어지고 있다. 지중해 담치는 배를 타고 왔는데, 그렇다고 정식 수입을 위해 배에 태워진 것이 아니다. 지중해나 유럽에서 들어오는 배의 평형수(ballast water)에 섞여서 우리나라 바다로 들어온 것이다.

배에 화물을 실으면 배의 무게가 증가해 가라앉고, 배에서 화물을 빼내면 배의 무게가 가벼워져서 물 위로 뜨게 된다. 따라서 배를 적절한 수심에 떠 있도록 유지하기 위해서는 배의 무게를 조정해야 한다. 이를 위해서 배는 일반적으로 ‘평형수 탱크(ballast tank)’를 갖추고 있다. 화물을 내릴 때에는 그만큼의 무게에 해당하는 물을 평형수 탱크에 채워 넣어서 무게와 수심을 유지하고, 거꾸로 화물을 실을 때에는 채워져 있던 평형수를 외부로 버려서 전체 무게와 수심을 유지한다. 일반적으로 평형수는 배 주위에서 쉽게 얻을 수 있는 바닷물을 사용하기 때문에 이를 통해 유해수중생물은 다른 지역으로 이동하게 된다.

해상을 통한 교역량이 증가하면서 오늘날 이렇게 이동하는 평형수의 양은 연간 100억 톤 이상에 달한다. 또한 이를 통해 연간 7,000종 이상의 생물이 다른 지역으로 이동하고 있다. 이때 병원균을 포함한 외래 생물종이 해양 생태계에 직접적으로 피해를 가할 수 있게 되는 것이다.

선박 평형수 및 선체 부착에 의한 외래 생물의 침입은 전 세계 해양 환경을 위협하는 중요한 요소 중 하나다. 토착 생태계 변화, 어장의 고갈, 병원균 전염과 같은 수많은 생태 문제는 물론 인체 독성 유발 등의 건강상 문제까지 유발한다.

우리나라의 주요 항구가 있는 연안 해역을 대상으로 외래 생물종에 대한 실태 조사를 벌인 결과 지중해 담치, 유령멍게와 같은 외래 생물종이 18종이나 정착해 살고 있는 것으로 나타났다. 지중해 담치는 양식 동물의 부착과 성장을 방해하고 토종 홍합의 서식지를 차지하고 있다. 또한 유령멍게는 죽으면 물밑에 가라앉아 바닷물을 오염시킨다. 북태평양산인 아무르불가사리는 조개류를 무차별적으로 포식한다. 인천, 제주, 온산 등에서 발견된 포르세라갈파래는 해양의 녹조 발생률을 높인다. 이것은 지난 2008년 베이징 올림픽 요트 경기를 앞두고 칭다오 일대를 덮쳐 중국 정부에 수천 억 원의 재정 손실을 입힌 녹조와 같은 종이다.

전문가들은 해양 외래 생물이 국내로 유입되는 가장 큰 원인이 선박 평형수 때문으로 분석하고 있다. 이에 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 2004년 2월 74개국 정부 대표가 참석한 가운데 배의 평형수 관리를 위한 국제 협약을 채택했다. 이 협약으로 국제 항행에 종사하는 모든 배는 2017년부터 평형수 처리 장치를 의무적으로 설치해야 한다.

평형수 처리 장치는 평형수 및 침전물 내에 유해 수중 생물이 배출되거나 주입되는 것을 예방하고 제거하는 장치를 말한다. 이를 위해 기계적, 물리적 그리고 화학적인 처리 기술을 사용한 다양한 방법들이 모색되고 있다.

기계적인 처리 기술의 대표적인 방법은 일종의 필터인 여과기를 설치하는 것으로, 평형수만 빠져나가고 유해수중생물은 통과할 수 없도록 거르는 것이다. 50μm(마이크로미터, 100만분의 1m) 정도의 아주 미세한 여과기를 사용하는데, 장치가 간단하고 비교적 많은 양의 평형수를 처리할 수 있다. 하지만 50μm보다 작은 수중생물은 처리하기 어렵고, 여과기가 막히면 이를 교체하거나 막힌 여과기를 뚫기 위한 추가 장비가 필요하다.

물리적인 처리 기술은 자외선의 살균 작용을 이용해 평형수 내의 유해생물을 비교적 저렴한 비용으로 없애는 방법이다. 하지만 유해 생물이 변이를 하거나 다시 생존할 수 있는 가능성이 있다. 선박 평형수를 일정 온도 이상으로 가열하면 수중 생물을 살균시킬 수 있으나, 이 경우에는 배출하는 물의 온도가 높기 때문에 배출되는 항구의 생태계를 교란시키는 문제가 발생할 수 있다.

화학적인 처리 기술은 오존을 이용해 생물을 살균하는 방법이 있다. 하지만 오존의 경우 살균 효과는 뛰어나지만 시설비가 고가라는 단점이 있다. 또한 전기 분해를 이용해서 유해 생물을 살균하는 방법은 살균 효과가 뛰어나지만 선체가 부식될 우려가 있고 장치가 고가라는 단점이 있다.

위에서 열거한 바와 같이 다양한 평형수 처리 기술이 개발되고 있다. 평형수 처리 장치 개발은 이제 시작되는 단계로 당분간은 여러 가지 기술이 적용되고 검증될 것이다. 그리고 한 가지 기술로 평형수를 처리하거나 여러 가지 기술을 조합해서 사용할 수도 있을 것이다.

평형수 처리 기술 개발은 해양 생태계의 파괴를 예방하기 위해 꼭 필요하다. 그리고 경제적인 측면에서 봤을 때, 우리나라가 해외로 진출할 수 있는 신규 시장이 열리는 기회이기도 하다. 현재 국제해사기구의 승인을 받은 관련 기술 31건 가운데 11건(35.5%)을 국내 기업이 보유하고 있고, 지난해 기준으로 평형수 설비 시장의 수주액 7900억 원 가운데 4585억 원(58.0%)을 국내 기업이 달성했다.

우리나라가 높은 기술력을 바탕으로 세계 시장을 선점하고 있는 것이다. 특히 대기업뿐 아니라 많은 중소기업에서도 자체적인 연구 개발을 통해 기술 개발의 최전선에서 활동하고 있는 것은 고무적이다. 앞으로 열리는 평형수 처리 장치 시장이 우리나라의 경제 성장에 기여하기를 기대해 본다.

글 : 유병용 과학칼럼니스트

 

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기름유출 사고, 해양 생물에겐 어떤 영향을 미칠까?

오늘날 바다는 유류, 중금속, 방사성물질, 합성 화학물질 등 각종 오염물질로 몸살을 앓고 있다. 그 중 기름은 우리 눈에 보이기 때문에 다른 어떤 오염물질보다 관심도가 높다. 원유는 우리 생활에 없어서는 안 될 에너지원이지만, 순간적인 실수로 인해 해상으로 유출되면 해양생태계에 치명적인 피해를 입히는 독이 된다. 뿐만 아니라 수산․양식업에 막대한 손실을 끼치며, 해양관광 등 해양관련 산업 전반에 큰 타격을 준다.

지난 2007년 12월 7일 충청남도 태안군 만리포 인근 해상에서 선박의 충돌로 인한 기름유출 사고가 발생했다. 해양경찰청의 자료에 의하면 사고 당시 원유운반선 허베이스피릿(Hebei Spirit)호에서 유출된 원유는 12,547㎘나 된다. 100만 여명에 달하는 자원봉사자들이 마치 내 일인 것처럼 걸레를 들고 기름을 닦아내던 모습이 아직도 생생하다. 이 사고로 양식장과 어장, 해수욕장이 큰 피해를 입었고, 약 170㎞에 달하는 해안이 기름으로 뒤덮여 생태계가 훼손됐다.

검은 파도가 밀려오던 바닷가를 기억해 보라. 바닷물에 둥둥 뜬 기름은 해안을 온통 검은색으로 칠해 놓았다. 파도는 끈적이는 기름으로 하얀 포말을 만들기도 힘겹다. 은빛으로 반짝이던 모래는 빛을 잃고, 바닷가 생명체는 검은 파도의 재앙에 속수무책이었다. 온몸에 시커먼 기름을 덮어쓴 채 점점 다가오는 죽음의 그림자에서 벗어나려 몸부림치는 바닷새에게 우리는 아무 말도 할 수 없었다.

태안에서 기름유출 사고가 난지 어언 5년이 되어간다. 이 사고는 해양생태계에도 막대한 영향을 끼쳤다. 우리는 1995년 7월 23일 전라남도 여천군 소리도 인근 해상에서 발생한 시프린스호 기름 유출사고의 예에서 태안 해양생태계의 미래를 유추해볼 수 있다. 시프린스호 사고 후 5년이 지난 시점에서 조사한 결과 방제 활동을 열심히 했음에도 피해 지역 중 일부에서는 계속 잔존유가 남아있는 것으로 확인됐다.

기름유출 사고가 나면 해양생물은 어떤 피해를 입을까? 사고 시 유출된 기름에 의한 직접적인 피해도 있고, 사고 후 오랜 시간이 경과한 후에 나타나는 장기적인 피해도 있다. 직접적인 피해는 기름의 물리적인 특성과 화학적 성분에 의해 발생한다. 물리적인 피해는 원유나 벙커유 등 점성이 큰 기름 때문에 질식하거나 체온이 떨어져 사망하는 경우다. 아가미에 유출유가 달라붙으면 어류는 호흡을 하지 못해 질식사한다. 항온동물인 해양조류는 깃털에 기름이 묻으면 방수성과 보온성이 떨어져 저체온으로 죽는다.

1967년 유조선 토리캐년호 사고로 인해 10만 마리 이상의 바닷새가 사망했다. 1991년 걸프전 당시 이라크 해안 석유시설의 파괴로 바닷새 수 만 마리가 죽기도 했다. 한편 해수 표면에 만들어진 유막은 대기와 해수 간에 산소 교환을 방해해 용존산소량을 감소시켜 해양생물의 호흡에 영향을 미치며, 햇빛 투과량을 줄여 해조류나 식물플랑크톤의 광합성을 저해한다.



[그림 1]2007년 12월 기름유출사고 직후 해안선이 오염된 태안반도(좌)와 2011년 6월 태안반도의 모습(우). 사진 출처 : 동아일보

화학적인 피해는 기름에 포함된 방향족 탄화수소 등의 독성에 의해 사망하는 경우다. 원유와 정제된 기름의 수용성 성분 중에는 생물에게 해를 미치는 각종 유독물질이 포함돼 있다. 향기로운 냄새가 나는 방향족 탄화수소는 지방족 탄화수소보다 독성이 강하다. 벤젠이나 톨루엔 등 저분자 방향족 탄화수소는 물에 잘 녹으며 생물의 세포막을 파괴하고 효소나 구조단백질에 영향을 미친다. 지방족 탄화수소는 마취효과가 있다. 일반적으로 분자량이 적은 화합물은 독성이 강하나, 사고 직후 공기 중으로 빨리 휘발해 버리므로 그나마 다행이다.

원유는 탄소원자를 가진 각종 탄화수소의 혼합물이다. 분자의 구조는 직선형, 가지형, 또는 방향족 탄화수소처럼 고리형인 것 등 다양하다. 원유는 박테리아, 효모나 곰팡이와 같은 미생물에 의해 분해된다. 직선형, 가지형 탄화수소는 비교적 빨리 분해되고 고리형 탄화수소는 이보다 느리게, 분자량이 큰 타르는 아주 느리게 분해된다. 기름 중 탄소수가 적은 지방족 탄화수소나 방향족 탄화수소는 미생물에 의해 수개월 내 분해가 가능하다. 그러나 분자량이 크고 구조가 복잡한 탄화수소는 분해가 늦거나 미생물에 의해 분해가 되지 않는 것도 많다.

다환방향족 탄화수소(PAH)는 발암물질로 알려져 있으며, 고리가 3개 이상인 것은 분해속도가 느려 오랫동안 잔류한다. 미생물 대신 오염물질에 대한 내성이 강한 것으로 알려진 갯지렁이류나 연체동물들에 의해 다환방향족 탄화수소가 분해되는 것이 밝혀진 바도 있다. 이처럼 해양생태계는 기름에 대한 자연정화능력이 어느 정도 있지만, 사고로 다량의 원유가 유출될 경우는 사정이 다르다.

기름은 유출되면 해수면에 얇은 막을 만들며 퍼져나간다. 가벼운 기름일수록 유막의 두께가 얇고 빨리 분산된다. 유출된 기름 중에 분자량이 적은 것은 휘발하고, 수용성 성분은 해수에 녹으며, 물에 녹지 않는 성분은 유화되어 작은 방울 형태로 된다. 기름이 유화되면 마치 녹은 초콜릿처럼 보이며, 아주 끈적끈적해 해안으로 밀려오면 조간대 생태계에 큰 영향을 미치게 된다. 원유 성분 중에 무거운 부분은 타르볼(tar balls)을 형성한다. 현미경으로 보아야만 보일만큼 아주 작은 유화된 기름방울은 박테리아에 의해 분해가 쉽게 일어난다. 그러나 큰 타르볼은 느리게 분해돼 기름유출 사고가 나고 오랜 시간이 지나도 영향을 미친다.

1989년 3월 24일 알래스카의 프린스윌리엄즈 해협에서 발생한 엑슨발데즈(Exxon Valdez)호 기름유출 사고의 예에서 보면 10년이 지난 후에도 몇몇 조건대와 조하대에서 유출유가 남아 있는 것이 확인됐다. 이렇듯 엎질러진 기름을 다시 주워 담기란 여간 어려운 일이 아니다. 사고로 인한 피해를 방지하기 위해서는 사고를 미연에 막는 것이 최선의 방책이다.

글 : 김웅서 한국해양과학기술원 제1부원장

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