4분 읽기
- 플라스틱 생산 과정에서 상당량의 온실가스인 CO2가 배출되고
- 대기 중으로 방출된 플라스틱 입자는 대기를 직접적으로 가열한다.
- 색깔 있는 플라스틱 입자는 무색 입자보다 녹색광을 약 75배 더 많이 흡수

미세플라스틱, 지구 온난화에 상당한 영향 미쳐

미세플라스틱은 이제 대기를 포함한 모든 곳에 존재한다. 이 미세한 플라스틱 입자들은 눈에 잘 띄지 않지만 기후에 상당한 영향을 미친다. 바로 복사열을 흡수해 지구 온난화에 기여하는 것이다. 전 세계적으로 나노 및 미세플라스틱으로 인한 열 발생량은 이미 제곱미터당 약 0.039W(와트)에 달하며, 이는 대기 중 미세먼지로 인한 지구 온난화의 약 16%에 해당한다고 연구진은 학술지 "네이처 기후 변화(Nature Climate Change)"에 발표했다. 

▲ 나노 및 미세 플라스틱은 대기 중에 떠다니며 대기의 기후에 영향을 미친다.

나노플라스틱과 미세플라스틱은 각각 지름이 500㎛(마이크로미터) 미만 또는 1mm 미만인 플라스틱 입자를 말한다. 이러한 미세 플라스틱 입자는 더 큰 플라스틱 폐기물이 분해될 때뿐만 아니라 플라스틱 제품의 사용 및 제조 과정에서도 생성된다. 분석 결과, 미세플라스틱과 나노플라스틱은 이제 해양, 수역, 토양, 식품, 심지어 우리 몸속까지 환경 어디에서나 검출되고 있다. 이러한 플라스틱 입자는 현재 전 세계 대기 중에도 널리 퍼져 있다.

대기 중에 떠다니는 플라스틱 입자는 복사 균형에 어떤 영향을 미칠까?

또한 대기 중에 널리 퍼져 있는 나노 및 미세 플라스틱은 환경뿐 아니라 기후에도 영향을 미친다. 상하이 푸단대학교의 위류(Yu Liu) 교수와 그의 동료들은 "이러한 입자들이 무시할 수 없는 복사 강제력의 원인으로 점점 더 인식되고 있다"고 설명했다. 복사 강제력은 지구의 복사 균형에 미치는 영향, 즉 물체나 물질의 온난화 또는 냉각 효과를 의미한다. 대기 중 미세 플라스틱이 이러한 영향을 미치는 것에 관한 연구는 지금까지 미미했다.

따라서 위류 교수와 그의 동료들은 처음으로 크기, 색상, 생성 시기가 다른 플라스틱 입자가 대기의 복사 균형에 어떤 영향을 미치는지 자세히 조사했다. 이를 위해 연구팀은 먼저 고해상도 전자 분광법을 사용하여 나노 및 미세 플라스틱이 다양한 파장의 빛을 어떻게 흡수하거나 산란시키는지 실험실에서 분석했다.

미세 플라스틱, 복사 강제력 발생

결과적으로, 연구팀은 "모든 입자가 자외선에서 근적외선에 이르는 파장 범위에서 상당한 흡수율을 보였다"고 보고했다. 이러한 복사 흡수율은 플라스틱의 종류와는 거의 무관하다. 플라스틱 입자의 색깔은 매우 중요한 역할을 한다. 입자가 어두울수록 더 많은 빛을 흡수한다. 예를 들어, Liu와 그의 동료들이 밝혀낸 바에 따르면, 색깔 있는 플라스틱 입자는 무색 입자보다 녹색광을 약 75배 더 많이 흡수한다. 미세플라스틱의 경우, 이러한 효과는 거의 전체 빛 스펙트럼에 걸쳐 고르게 나타나는 반면, 더 작은 나노플라스틱은 주로 자외선 영역과 단파장 가시광선을 흡수한다.

▲ 색깔 있는 플라스틱 입자는 무색 입자보다 녹색광을 약 75배 더 많이 흡수한다.

대기 중에 부유하는 플라스틱 입자는 들어오는 태양 복사 에너지를 흡수한 후, 이 에너지를 열로 주변으로 방출한다. 연구진은 "나노플라스틱과 미세플라스틱은 상당한 복사 효과와 대기 중 농도를 고려할 때, 지금까지 기후 모델에서 간과되어 온 직접적인 복사 강제력을 발생시킨다"고 지적했다. 다음 단계로, 연구진은 지역별 미세플라스틱 농도 데이터와 전지구 대기 모델을 사용해 이러한 기후 효과의 정확한 규모를 측정했다.

지구적 규모의 온난화 효과

이러한 분석 결과, 대기 중에 부유하는 나노플라스틱과 미세플라스틱은 지구적 규모에서도 측정 가능한 복사 강제력을 발생시켜 대기를 가열하는 것으로 확인되었다. 류 교수 연구팀은 "시뮬레이션 결과 나노 및 미세 플라스틱의 지구 평균 직접 복사 강제력은 제곱미터당 0.039와트(W/m²)에 달하는 것으로 나타났다"고 보고했다. 이는 산불이나 산업 배출물 등으로 발생하는 그을음 입자의 온난화 효과의 약 16.2%에 해당한다.

이번 연구에 참여하지 않은 롬바르디아 인수브리아 대학교의 길베르토 빈다(Gilberto Binda) 연구원은 "미세 플라스틱과 나노 플라스틱은 아직 기후 균형 분석에 체계적으로 포함되지 않았던 대기 오염 물질이라는 점을 고려할 때, 이러한 기여도는 상당하다"고 평가했다.

더욱이, 플라스틱의 기후 영향은 일부 지역에서 지구 평균보다 훨씬 더 높다. 모델 분석 결과, 해양의 거대한 쓰레기 더미 위에 있는 나노 및 미세 플라스틱은 제곱미터당 0.282와트(W/m²)에 달하는 복사 강제력을 나타낼 수 있는 것으로 나타났다. "이는 전 세계 평균보다 7.31배 높은 수치이며, 일반적으로 대양에서 나타나는 낮은 복사 강제력과는 극명한 대조를 이룬다"고 연구팀은 밝혔다.

▲ 해양의 거대한 쓰레기 더미 위에 있는 나노 및 미세 플라스틱은 제곱미터당 0.282와트(W/m²)에 달하는 복사 강제력을 나타낼 수 있는 것으로 나타났다.

기후 변화에서의 이중적 역할

연구팀에 따르면, 이는 나노 및 미세 플라스틱이 지구 기후에 있어 이전에는 과소평가되었던 이중적 역할을 한다는 것을 보여준다. 플라스틱 생산 과정에서 상당량의 온실가스인 CO2가 배출되는 한편, 대기 중으로 방출된 플라스틱 입자는 대기를 직접적으로 가열한다. 연구팀은 "이러한 이중적 메커니즘은 나노 및 미세 플라스틱을 인간 활동으로 인한 기후 변화를 증폭시키는, 이전에는 인식되지 않았던 요인으로 자리매김하게 한다"고 지적하며, "따라서 플라스틱 오염과 그와 관련된 배출 경로 모두를 해결하는 통합적인 대책이 필요하다"고 강조했다.

출처: Yu Liu (푸단대학교, 상하이) 외, Nature Climate Change, 2026; doi: 10.1038/s41558-026-02620-1

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]