한국과총 Webzine 윤성혜 객원기자 작성일 2015-07-17 (금) 13:13 수정일 2015-07-17 (금) 14:21 

수돗물보다 어패류 내장독소 섭취가 위해 경로

 최근 기후변화로 인해 강수량이 줄고 기온이 상승하면서 기존의 낙동강, 영산강, 금강뿐만 아니라 한강 하류에까지 농도와 독성이 높은 녹조현상이 발생하고 있다. 이로 인해 수생태계 교란, 물고기 떼죽음, 수돗물 안전관리 비상, 인체 유해설 등을 둘러싸고 국민 불안과 오해가 증폭되고 있다.

 이러한 시점에 국가과학기술연구회(이사장 이상천)가 ‘녹조! 과학기술로 다스린다’란 주제로 지난 7일 서울 프레스센터에서 국민안전기술포럼을 개최했다. 국민 건강과 안전을 위협하는 사회 현안을 과학기술로 해결하겠다는 목표 아래, 관련 과제를 수행 중인 국가연구기관의 연구자들을 초청해 연구현황을 듣고 국민의 이해를 높이는 한편, 산‧학‧연 연구자들에게는 새로운 정보 및 아이디어 교류의 장을 제공하기 위한 취지로 마련됐다.

 이날 포럼은 녹조현상을 효과적으로 관리‧제어할 수 있는 기술적 해결 방안뿐만 아니라 녹조의 생물학적 정체규명, 사람과 자연에 대한 실질적 위협요소에 대한 올바른 정보 공유 등에 초점이 맞춰졌다. 하지만 녹조현상의 인체 유해성 정도와 관련해서는 참가자들 사이에도 여전히 의견이 갈렸다. 그럼에도 불구하고 논의된 내용들을 종합, 정리해 보면 다음과 같은 결론으로 압축된다.

 “녹조현상은 햇빛과 느린 유속, 수온(25℃ 이상), 영양염류(질소, 인)와 같은 4가지 조건 중 하나라도 부족하면 나타나지 않지만 조건이 맞으면 언제든지 발생한다. 녹조현상은 인간과 수생태계에 해를 줄 수 있다. 그러나 고도정수처리에 의한 수돗물에서는 안전성 확보가 가능하다. 단, 고도정수처리가 미설치된 소규모 정수장에서는 대응과 주의가 필요하다.”

▷이상협 KIST 책임연구원이 주제발표를 하고 있다.

 먼저 이상협 한국과학기술연구원(KIST) 녹색도시기술연구소 물자원순환연구단 책임연구원이 ‘남조류, 과학기술로 죽이지 않고 제어한다(Not kill but Control the Blue Green Algae By Science and Technology)’란 제목의 주제발표를 통해 녹조현상에 대한 과민반응을 경계했다. “지금까지 수많은 연구가 진행됐지만 ‘녹조라떼(SNS등에서 ‘녹차라떼’를 패러디한 것을 인용함)’는 박멸도, 제거도 되지 않고 해마다 반복해서 나타나고 있다. 이는 녹조현상 그 자체는 박멸이나 제거의 대상이 아닌, 관리 대상이라는 사실을 의미한다.”
 
 환경부는 녹조현상이 국민 안전을 위협하는 요소로 ▲햇빛 차단으로 인한 수중 용존산소량 감소 ▲물고기 등 수중생물의 폐사 ▲상수처리 과정에서 과도한 염소처리로 인한 수돗물의 질 저하 ▲농업 및 산업 용수의 부족 ▲어민들의 피해와 경제적 손실 등을 공시한 바 있다. 그러나 그는 “평범한 하천에는 항상 녹조가 있기 마련이다. 이것이 적절한 증식 조건에서 과대 증식하면 ‘녹조라떼’라고 불리는 비정상적인 상태가 된다. 그런데 많은 사람들이 정상 수준의 녹조현상까지도 인체 건강을 직접적으로 위협하는 것으로 오해한다”고 언급했다.

 이 책임연구원은 “녹조 그 자체에 대한 정확한 지식만이 녹조현상에 대한 과도한 불안과 막연한 공포를 없앨 수 있다”며 녹조의 사전적 개념을 소개했다. “녹조는 ‘파이토플랑크톤(Phytoplankton)’이라 불리며 광합성을 하는 플랑크톤이다. 수생태계의 가장 하단부를 구성하는 요소로, 지구상에 산소를 공급하고 수생태계 먹이사슬의 가장 기본을 구성한다. 그러므로 녹조를 박멸한다는 것은 수생태계 전체를 고려했을 때 올바른 대응 방법이 아니다.”

 최근 한 생태학자로부터도 “환경 분야에 사용되는 용어는 대개 전투적인 용어”라는 말을 듣고 자신도 지금까지 R&D과제를 신청할 때 제목에 “환경오염물질 100% 제거”란 용어들을 자주 써왔고 그래야만 뭔가 일을 하는 것 같은 생각이 들었지만 잘못 써 왔음을 알게 됐다고 말했다. 따라서 녹조를 과학기술로 제거‧박멸‧퇴치하기 보다는 자연과 인간에게 피해가 없는 수준으로 유지‧관리하는 방법을 개발하는 것을 연구목표로 정했다고 한다.

 이를 위해 통합‧ 융합적인 전략을 선택했다. 그간 물리, 생물, 기계, 화학, 환경, 하천, 분야 전문가들이 100개 이상의 녹조 관련 기술들을 개발해 왔다. 이들 기술은 실험실 규모에서는 녹조 저감 효율이 우수하지만, 정체된 수역이 아닌 문제의 녹조현상이 있는 현장의 흐르는 하천에 적용했을 시 비용 및 효율 등의 측면에서 실용성 확보에 어려움이 있었다는 것.

 한 기관에서 할 수 없었던 일들을, KIST를 비롯해 한국건설기술연구원((KICT), 한국생명공학연구원(KRIBB)등 녹조와 관련해 가장 전문성 있는 12개 산‧학‧연 기관들이 함께 모여서 융합적으로 접근해 보기로 했다. KIST 개방형 연구 사업으로 통합형 녹조제어기술연구단을 구성한 연구진은 녹조의 증식요인과 대응방법, 실현가능성을 알아보았다. 증식요인 가운데 수온이나 햇빛 등 자연현상은 인위적인 조절이 어려운 반면, 인과 같은 영양물질 차단은 기술적으로 해결이 가능할 것으로 보았다.

 앞의 두 조건에 조류의 먹이가 되는 영양염류인 인산염(phosphate) 원인이 더해질 경우, KIST가 개발한, 002mg/L까지 인산염 배출농도를 줄일 수 있는 인 차단 소재 기술을 적용할 수 있었다. 그 결과 인 농도를 0.035mg/L 이하로 유지 관리할 수 있었다는 것. 또 KRIBB과 함께 부착성 조류(미역 등) 표면에 부유성 조류를 부착하게 해 생태학적으로 제거하는 방법을 소규모로 현장에서 테스트한 결과, 녹조 과대 증식을 효과적으로 억제할 수 있었다는 것이다.

 현재 경기도 수원 테스트 현장에서 대규모(40mx10m)로 장시간 시험 관찰 중에 있다. 아울러 사업에 참여한 중소기업과 함께 약품 사용 없이 적절한 기포 크기 조절을 통해 발생된 녹조를 저수지에서 효과적으로 제거함과 동시에 처리수 내 인산염을 제거해 호수로 순환시키는 친환경 녹조 제거 및 사전 예방 기술을 개발했다. KICT와는 공동으로 고속 하천 바닥 산소 공급기술을 개발했다. 이들 4가지 개발된 기술들을 적용한 결과, 처리수 방류 구역에서 클로로필-a 농도가 지난해 대비 80% 이상 저감되는 것을 확인할 수 있었다.

 하천에서의 지속적이고 효율적인 관리를 위해 녹조의 생태주기에 따른 접근방법도 KICT와 함께 연구했다. 상습적인 녹조 과대 증식 지역에 녹조 발생 진행 정도에 따라 초기, 중기, 후기로 나눠 단계별로 적절한 기술들을 적용한 것. 즉 녹조 발생 초기에는 초음파 등 개체수 저감 기술을 적용했다. 중기에는 황토에 비해 효율이 우수하면서도 환경에 해가 없는 천연응집제를 투입해 조류의 농도를 낮췄다. 발생 후기에는 개발한 천연응집제와 미세기포 가압부상 복합 공정기술을 적용해 부유성 녹조 입자들을 하천 수면으로 끌어올려 고속으로 수거해 녹조를 저감시켰다.

 구체적인 접근방법도 설명했다, 기술의 적용을 낙동강 전체 600km를 대상으로 하는 것은 불가능하므로 녹조현상으로 인해 실질적으로 관리에 문제가 발생할 경우 식수 안전을 위협할 수 있는 취수원 주변 지역으로 범위를 좁혔다. 조류경보 발령 빈번지역인 낙동강 하류 남지대교 11km 일대 칠서 취수구 건너편에 50mx100m 규모의 테스트베드를 설치했다.

 그 결과 동일 지역에 대해 2차년도에 측정한 결과, 클로로필-a의 평균 농도를 40mg/m3에서 9mg/m3까지 낮춤으로써 조류주의보 수준인 15mg/m3 이하로 유지, 관리할 수 있는 가능성을 확인했다. 그는 “지방자치단체가 필요로 하는 경우 연구진이 개발한 기술을 무료로 공급할 수 있다”고 밝혔다.

   ▷박철휘 서울시립대 환경공학부 교수(가운데) 주재로 패널토의가 진행되고 있다.

 이어서 박철휘 서울시립대 환경공학부 교수가 주재한 패널토의에서 김석구 KICT 환경‧플랜트연구소 선임연구위원은 자신이 KIST와 함께 녹조방제 관련 연구를 수행하고 있다고 소개한 다음, “정체된 물의 조류를 제어하는 기술은 그다지 어렵지 않지만, 하천처럼 흐르는 물에서 조류를 관리하는 것은 어렵다. 하지만 기술들을 조합하면 가능하다”고 발표에 대한 부연설명을 했다. 그는 “특히 상취수원 등 수돗물과 관련된 시설을 중심으로 1,000억 원 이내로 투입하면 조류를 관리할 수 있을 것”으로 추정했다.

 김 선임연구위원은 “이는 마치 주기적 간벌을 통해 숲을 관리하는 개념과 같다. 조류 전체를 제거하는 것이 아니라 불필요한 조류만 관리하는 개념이며 이를 통해 건강한 하천생태계를 유지할 수 있다”고 말했다. 아울러 “조류 제어에 그치지 않고 조류를 예측할 수 있는 모델개발과 조류 모니터링 등을 계속 연구할 필요가 있다”고 덧붙였다.

 패널로 참석한 김범철 강원대 환경학과 교수는 녹조현상의 인체와 자연에 대한 유해성과 관련, 이견을 보였다. 그는 “사람들이 흔히 녹조류와 녹조현상을 혼동하고 있다”고 바로잡으며 이들 간의 차이점을 분명히 했다. “녹조류는 플랑크톤 중 규조류처럼 독성이 없는 조류를 가리킨다. 녹조류는 자연적인 현상이다. 반면, 녹조현상은 녹조류가 아닌, 남조류(남세균)가 번성하는 현상을 뜻한다. 특히 남세균은 간에 해를 주는 독소를 생성한다. 조류현상이 발생하면 음용수의 안전성을 우려하는 것도 그러한 이유에서다.”

 김 교수는 “남조류가 자연에 퍼져 있으면 매우 나쁜 것이지만 현재의 고도 정수처리 공정에서는 거의 제거되고 있고 특히 남세균의 세포 독소는 활성탄과 염소소독 과정에서 많이 사라지기 때문에 위해성이 떨어진다”는 사실에 동의했다. 그러나 “소규모 간이 정수장의 경우 잘 제거되지 않아 사고가 발생할 가능성이 있는 만큼 정수시설이 미흡한 지역에서는 주의해야 한다”고 단서를 달았다.

 그는 또 “녹조현상이 인간에게 해를 줄 수 있는 경로는 수돗물이 아니라 오히려 민물새우와 우렁이, 민물고기 등 어패류의 섭식”이라고 지목했다. “녹조현상 발생지역에서 잡은 어패류의 내장에는 남세균 세포 독소가 함유되어 있을 수 있다. 남세균이 있어도 끓여먹으면 된다고 생각하고 내장째 집어넣어 매운탕으로 먹기도 하지만 남세균 독소는 끓여도 분해되지 않는다. 녹조현상이 발생하는 한강 하류, 천수만, 평택호 등에서 상업적 어획이 이뤄지지만 원산지 표시도 없이 판매되므로 녹조현상 발생지역에서의 어획은 중단시켜야 한다”고 주장했다.

 그에 따르면 녹조현상의 발생원인은 주로 생활하수, 하수처리장 방류수, 가축분뇨, 퇴비 등이며 오염제거는 발생원에서 제거하는 것이 가장 효율적이라는 것. “하루 t당 하수처리 비용이 약 200원~500원 든다. 그러나 남조류가 번진 후 문제를 해결하려고 하면 비용이 몇 배나 더 든다.” 그는 또 “우리나라의 하수처리는 아직 후진국 수준”으로 평가했다.

 “비가 와서 하수의 유량이 증가하면 처리장의 용량을 초과하기 때문에 하수처리가 생략된 월류수가 그대로 하천에 방류된다. 처리를 해도 인을 충분히 제거하지 않은 방류수가 부영양화의 원인이 된다. 인은 하수에서 가장 많이 검출된다. 하수처리장 방류수의 인 농도 기준을 부영양화 기준인 0.03mg/L로 맞춰야 한다. 미국의 경우 반드시 인 제거 공정을 거쳐야 방류할 수 있게 하고 있다. 기술이 아니라 투자와 관심의 문제”라고 강조했다.

 최일환 한국수자원공사 수질분석센터 파트장은 수돗물의 안전성을 강력히 주장했다. “강이나 호수에 출현한 남조류에서 마이크로시스티스라는 남세균 종을 분리해서 실험실에서 배양시키면 독소를 전혀 생성하지 않는 사례가 대부분이다.” 그는 또 남조류에서 독성 생성이 확인되더라도 수돗물 생산과정은 응집침전공정과 염소처리, 오존처리, 활성탄 흡착공정 등 다단계 방어조치를 갖고 있어서 대부분의 조류독소는 걸러지고 제거된다고 역설했다.

 최 파트장은 “세계보건기구(WHO)는 생산수에서 1ug/L 이상의 마이크로시스틴 독소가 검출되는 경우 정수 공급을 중단하도록 권고하고 있고 우리나라도 이와 같은 권고를 따르고 있다. 그러나 그런 사태가 발생한 적이 한 번도 없었다”고 말했다. 또 “간 독소인 마이크로시스티스에 영향을 받으려면 장기간 수질 사고에 노출된 수돗물을 음용해야 하는데 이러한 경우는 수돗물 공급 시스템에서는 거의 불가능하다”고 강변했다.

 김영철 대구광역시 상수도사업본부 수질연구소 소장은 “4대강 살리기 사업 결과, 보로 인해 물은 풍부해진 반면 호수의 수질과 수생태계에는 변화가 일고 있다”며 대책 마련을 촉구했다. “담수 후부터는 강물의 흐름이 느려져 호수에서 주로 나타나는 남조류(특히 독성이 강한 마이크로시스티스, 오실라토리아, 포미디움, 아파니조메논 등)의 개체수가 증가하고 있다”며 낙동강 조류 현장의 모습을 전했다.

 김 소장은 또 “유속이 빠르면 인이 많아도 조류가 적게 핀다. 보에서 조류 현상을 해결하려고 비가 올 때 상류에서 일시적으로 한꺼번에 많은 물을 흘려보내(는 펄스방류를 하)지만 비만 그치고 나면 이내 조류가 이전보다 더 많이 다시 피어오른다. 녹조현상 발생 시 조류 문제를 해결하려면 보의 수위 관리를 유동적으로 해, 본래 강의 흐름을 되찾아 주는 것이 중요하다”며 자연 상태의 유속의 중요성을 강조했다.

 성지원 환경부 물환경정책국 수질관리과 과장은 “녹조현상 유발 요인 중 정부대책과 역할이 필요한 부분은 오염원 관리”라고 말했다. 또 “그간 하수처리장의 인 제거와 부영양화를 막기 위해 많은 투자를 해왔으나 적정하게 운영되는지 점점해 볼 필요가 있다”고 언급했다.

 성 과장은 “국토부와 협력해서 기존의 사후 비상 방류를 올해는 선제적 개념으로서 ‘보 펄스방류’를 적용하고 있다(6월~9월)”며 “효과와 관련해 논란이 있지만 아직 평가는 시기상조인 것 같다. 환경부가 방류 후 모니터링을 하고 있고, 결과에 따라 효과를 검토하고 최적의 방안을 모색 하겠다”고 밝혔다.

 마무리 발언으로 김범철 교수는 “부영양화와 녹조현상은 인간과 자연계에 해를 준다”고 거듭 강조하며 그 피해를 가볍게 보는 일부 토론자들의 의견에 반박했다. “호수생태학을 전공한 학자의 관점에서 부영양화에 의한 녹조현상은 생태계에 매우 해롭다. 조류와 같은 플랑크톤은 생물의 먹이가 되고 산소를 생산하는 기능이 있다. 부영양화가 되면 조류가 낮에 산소를 과도하게 발생시켜 표수층은 과포화되고 심수층은 산소가 부족하게 된다. 산소가 과포화되면 용존 기체가 110%를 넘어가고 활성산소가 증가해 산소가 고갈되면 어패류 폐사의 원인이 된다.”

 김 교수는 부영양화와 녹조현상이 생물다양성에 영향을 미치는 메커니즘을 설명했다. “조류 유발물질인 클로로필-a는 5mg/m3 정도, 즉 중영양 정도에서 생물다양성이 가장 좋고 그 수준을 넘어가면 오히려 종의 다양성이 줄어든다.” 그에 따르면 전국 수십 군데 호수에서 조사해 본 결과, 어류의 건강성 지수가 부영양화 지수와 상관관계가 높은 것으로 나타났다는 것. 즉 동물의 건강을 결정짓는 요인이 부영양화, 녹조현상인 셈이다.

 “남조류가 생성하는 독소인 마이크로시스틴 성분은 야생동물이나 플랑크톤, 물고기, 새우, 조개 몸속에서 많이 검출된다. 이 독소는 동물의 간에 영향을 준다. 남조류에 민감한 물고기는 간이 오그라들고 쇠퇴되어 죽는다. 그 결과 내성이 약한 종은 줄어들고 강한 종만 살아남게 된다.”