[이미디어= 황원희 기자] 플라스틱 오염은 전 세계적인 환경 문제로, 강에 투기된 플라스틱 쓰레기는 해양으로 상당량 운반된다. 최근 “난류 수송에서 비부유성 플라스틱의 수직 구조에 관하여(On the Vertical Structure of Non-Buoyant Plastics in Turbulent Transport)”라는 제목의 연구조사는 강 시스템 내에서 플라스틱의 복잡한 이동에 대해 조명하고 있다.

강은 세계의 바다에서 플라스틱 오염의 중요한 원인이 되고 있다. 비영리 단체인 오션 클린업은 약 1000개의 강이 매년 80만에서 270만 톤에 이르는 전 세계 연간 총 플라스틱 배출량의 거의 80%의 책임이 있다고 추정했다. 특히 더 작은 도시의 강이 특히 중요한 오염원으로 부상하고 있다. 플라스틱 배출량의 나머지 20%는 약 3만 개의 강에 걸쳐 있다.

이에 연구진은 하천의 플라스틱 오염을 계산하는 데 사용되는 현재의 방법은 수면 아래로 가라앉는 파편들을 포함하지 않아 부적절하다고 지적했다. 이처럼 물에 잠긴 플라스틱 입자들은 하천 생태계에 심각한 위협이 되고 있지만 오염 평가에서는 종종 간과된다.

카디프 대학, 칼스루에 공과대학, 델타레스의 연구진은 기존 방법의 단점을 밝히고 물에 잠긴 플라스틱을 정확하게 정량화하기 위한 새로운 접근법을 제안했다. 플라스틱이 해양 밑으로 가라앉을 경우 설명할 수 없는 것이 오염 수준을 평가하고 효과적인 정화 전략을 실행하려는 노력을 방해하는데 연구 저자들은 플라스틱 오염이 강에서 어떻게 어디로 이동하는지 이해하는 일의 중요성을 강조했다.

플라스틱은 기하학적인 이방성 때문에 독특한 침강 패턴을 보인다. 플라스틱 입자는 단순히 균일하게 가라앉지 않고, 그 모양, 크기, 밀도에 따라 궤도가 달라진다. 이런 지식 격차를 해소하기 위해 연구진은 3000개가 넘는 플라스틱 제품을 수로에 떨어뜨리고 여러 대의 카메라로 움직임을 꼼꼼하게 추적하는 시뮬레이션된 하천 조건에서 실험을 시행했다. 연구 결과는 플라스틱의 가라앉는 습성에 대한 이전의 가정에 도전장을 던졌는데, 파편화된 입자들이 모양과 방향에 따라 다양한 속도로 가라앉는다는 것을 알 수 있었다.

플라스틱은 밀도가 낮아 수면 근처에 퇴적되는 경우가 많은데 바람에 의한 흐름은 플라스틱의 이동성을 도우며 복잡한 상호작용을 일으킨다. 따라서 기존의 통념과는 달리 플라스틱은 베드 하중층을 넘어 확장되며 이러한 이동은 확률적인 변동에 영향을 받아 자연 퇴적물과 다른 양상을 보인다.

이 연구는 플라스틱 수송 역학에 대한 이해를 높이기 위해 새로운 수직 구조 방정식을 도입한다. 이 방정식은 기존의 이론에서 벗어나 이질적인 다차원적인 부력 음성적인 플라스틱의 확률적 특성을 인정한다. 플라스틱 농도의 무작위 변동을 수용함으로써 수직 수송 과정을 보다 정확하게 묘사할 수 있다. 이 혁신적인 접근법은 하천 환경에서 현실적인 한계를 제기하는 수중 카메라나 수중 음파 탐지기와 같은 기존 방법과 달리 플라스틱 오염 수준을 정확하게 평가할 수 있는 실용적인 방법을 제시한다.

향후 연구진은 실제 강 환경에서의 추가 실험과 업계 파트너들과의 협력을 통해 방법을 개선할 계획이다. 

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