바다 위를 떠다니는 수많은 플라스틱 쓰레기들. 지금 이 순간에도 해양 생태계는 플라스틱 오염으로 신음하고 있습니다. 2019년 조사에 따르면 전 세계 6개 해양 지역에 떠다니는 플라스틱은 무려 평균 230만 톤에 달하며, 이 중 북대서양이 가장 심각한 것으로 나타났습니다. 이러한 해양 플라스틱 문제를 해결하기 위해 전 세계 과학자들과 엔지니어들이 혁신적인 특수 선박 설계에 주목하고 있습니다. 과연 특수 선박은 어떻게 해양 플라스틱 오염 문제를 해결할 수 있을까요? 오늘은 바다를 지키기 위한 특수 선박 설계의 최신 동향과 기술에 대해 알아보겠습니다.
해양 플라스틱 오염의 심각성: 왜 특수 선박이 필요한가?
해양 플라스틱 오염은 생각보다 훨씬 더 심각한 상황입니다. WWF의 보고서에 따르면 2050년까지 해양 플라스틱 오염은 현재보다 4배 증가할 것으로 예상됩니다. 더 충격적인 것은 바닷새의 90%와 바다거북의 52%가 이미 플라스틱을 섭취하여 부정적인 영향을 받고 있다는 사실입니다. 단순히 바다 생물만의 문제가 아닌, 먹이사슬을 통해 우리 인간에게도 돌아오는 문제인 셈이죠.
한국의 경우 2020년 한 해 동안 수거된 해양쓰레기는 13.8만 톤에 달했으며, 이는 2018년 대비 45% 증가한 수치입니다. 더 심각한 것은 국내에서 수거된 해양 쓰레기의 75% 이상이 플라스틱이라는 점입니다. 또한 전 세계적으로 매년 64만 톤의 ‘유령어구'(버려지거나 유실된 어구)가 바다로 유입되며, 이는 이층버스 5만 대 분량에 해당합니다.
이렇게 심각한 해양 플라스틱 문제를 해결하기 위해서는 기존의 방식으로는 한계가 있습니다. 현재는 대부분 수거 전용선박이나 어선을 활용해 직접 수거하는 방식을 사용하고 있지만, 수거된 쓰레기를 육지로 옮겨 처리하는 과정에서 추가적인 비용과 환경 부담이 발생합니다. 바로 이 지점에서 혁신적인 특수 선박의 필요성이 대두됩니다.
혁신적인 해양 플라스틱 수거 선박의 종류와 기술
해양 플라스틱 오염 문제를 해결하기 위한 특수 선박 설계는 단순한 쓰레기 수거를 넘어 다양한 기술을 접목시켜 효율성을 극대화하고 있습니다. 대표적인 특수 선박 유형과 기술을 살펴보겠습니다.
1. 원스톱 해상처리 선박
가장 주목받는 특수 선박 유형은 바다에서 쓰레기를 수거하고 처리까지 한 번에 할 수 있는 ‘원스톱 해상처리 선박’입니다. 해양수산부는 2022년부터 2500톤급 해양쓰레기 수거·처리 선박 개발에 착수했습니다. 이 선박은 해양쓰레기 동결파쇄, 플라즈마 열분해 처리 기능을 탑재해 수거한 쓰레기를 바로 선상에서 처리할 수 있도록 설계되고 있습니다.
특히 LNG 연료를 사용하는 과정에서 발생하는 폐냉열을 이용해 해양쓰레기를 동결시킨 후 직경 5mm 입자로 파쇄하고, 이후 전기화학적 처리를 통해 수소를 생산하는 혁신적인 기술이 적용됩니다. 이는 온실가스를 발생시키는 쓰레기 처리 공정을 수소 생산으로 대체하는 기술로, 선박에 필요한 에너지를 저비용·친환경적으로 제공할 수 있습니다.
2. 만타(Le Manta) – 프랑스의 혁신적 수거 선박
프랑스 환경단체 ‘플라스틱 오디세이’가 개발한 ‘만타호’는 해양 플라스틱 수거 선박의 혁신적 모델로 주목받고 있습니다. 길이 39m, 너비 9.4m의 이 선박은 해양쓰레기 파쇄·세척·압출성형·열분해 설비 등을 갖추고 있어 수거한 플라스틱을 선상에서 바로 처리할 수 있습니다.
만타호의 가장 큰 특징은 해심 최대 1m 깊이까지 있는 미세플라스틱을 추출할 수 있다는 점입니다. 시간당 1~3톤의 폐기물을 수거할 수 있으며, 수거된 쓰레기는 플라스틱, 유리, 알루미늄 등으로 분류되어 재활용됩니다. 더 놀라운 것은 수거한 플라스틱을 연료로 재활용하는 폐기물-에너지 전환 장치를 통해 최대 20시간 동안 지속적인 운영이 가능하다는 점입니다.
3. 오션클린업(The Ocean Cleanup)의 혁신 기술
네덜란드에 본사를 둔 비영리 환경 단체 ‘오션클린업’은 혁신적인 기술로 해양 폐플라스틱 오염에 맞서고 있습니다. 이들이 개발한 특수 시스템은 머신러닝(ML) 등 첨단 기술을 이용해 파도와 해류의 흐름을 분석하고, 이를 기반으로 폐기물 수거에 가장 적합한 지역을 찾아냅니다.
오션클린업은 2023년까지 태평양 쓰레기섬에서 745톤의 해양 폐기물을 수거했으며, 수거된 폐플라스틱 중 일부는 선글라스와 같은 제품으로 재탄생했습니다. 특히 해양생물 어획을 방지하기 위해 선박이 그물을 견인하는 속도를 조절하고, 그물에 호흡구멍을 설치하는 등 생태계 보호를 위한 노력도 함께 기울이고 있습니다.
최신 특수 선박 설계의 핵심 기술
해양 플라스틱 오염 해결을 위한 특수 선박 설계에는 여러 혁신적인 기술이 적용되고 있습니다. 이러한 기술들이 어떻게 해양 환경 보호에 기여하고 있는지 살펴보겠습니다.
1. 친환경 재질의 활용
최근 선박 설계에서는 친환경 소재 사용이 늘고 있습니다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 소재는 기존 선박의 소재인 유리섬유 강화 플라스틱(FRP)보다 가볍고 내충격성이 뛰어나며, 폐선 시 100% 재활용이 가능해 차세대 친환경 선박 소재로 주목받고 있습니다. 특히 국내 기업 대해선박기술은 HDPE 소재를 이용한 친환경 선박 제조 기술로 글로벌 시장을 공략하고 있습니다.
2. 동결파쇄 및 플라즈마 열분해 기술
해양쓰레기를 선상에서 처리하기 위한 핵심 기술 중 하나는 동결파쇄와 플라즈마 열분해 기술입니다. LNG 선박의 폐냉열을 이용하여 쓰레기를 동결시킨 후 파쇄하면 부피를 크게 줄일 수 있어 처리 효율이 향상됩니다. 이후 플라즈마 열분해 기술을 통해 쓰레기를 에너지원으로 전환하는 과정에서 수소를 생산할 수 있어, 선박 운영에 필요한 에너지를 자체적으로 공급할 수 있습니다.
3. AI 및 IoT 기반 자율 수거 시스템
최신 특수 선박에는 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술이 활용되고 있습니다. 예를 들어 ‘웨이스트 샤크’라는 기술은 탑재된 센서를 통해 염분, 화학적 조성, pH 균형, 온도 등의 환경 데이터를 수집하고, 자율주행 기능으로 효과적인 쓰레기 수거가 가능합니다. 또한 머신러닝 기술을 이용해 파도와 해류의 흐름을 분석하고 쓰레기가 많이 모이는 지점을 예측하여 수거 효율을 높이는 시스템도 개발되고 있습니다.
4. 음파 기술을 활용한 해양 쓰레기 제거
최근에는 음파를 활용한 해양 쓰레기 제거 기술도 주목받고 있습니다. 특정 주파수의 소리를 이용해 플라스틱과 같은 부유물의 움직임을 조정하는 원리로, 초음파를 활용하여 미세플라스틱까지 효과적으로 수거할 수 있는 기술입니다. 이 기술은 기존의 물리적 수거 방식으로는 어려웠던 미세플라스틱 문제 해결에 새로운 가능성을 제시하고 있습니다.
글로벌 협력을 통한 해양 플라스틱 문제 해결
해양 플라스틱 오염은 한 국가만의 문제가 아닌 전 지구적 문제입니다. 따라서 특수 선박 개발과 운영에 있어서도 국제적 협력이 필수적입니다.
2022년 유엔환경계획(UNEA) 총회에서는 해양 플라스틱 쓰레기에 관한 국제 협약을 제정하기로 합의했으며, 2024년 말까지 완료를 목표로 플라스틱 오염에 관한 논의가 진행 중입니다. 한국 정부도 2030년까지 해양 플라스틱 폐기물 발생량을 60% 저감하고, 2050년까지 제로화를 달성할 계획을 발표했습니다.
국제 협력의 좋은 사례로는 한국국제협력단(KOICA)이 2021년부터 약 109억원을 투입해 필리핀에서 진행 중인 해양폐기물 관리 개발원조 사업이 있습니다. 이처럼 선진국의 기술과 자본을 개발도상국과 공유하는 국제 협력이 해양 플라스틱 문제 해결에 중요한 역할을 하고 있습니다.
특수 선박 설계의 미래와 과제
해양 플라스틱 오염 해결을 위한 특수 선박 설계는 계속해서 발전하고 있지만, 여전히 해결해야 할 과제들이 남아 있습니다.
경제성 확보의 과제
특수 선박 개발과 운영에는 막대한 비용이 소요됩니다. 예를 들어 2500톤급 해양쓰레기 수거·처리 선박 개발에는 5년간 109억 원이 투입될 예정입니다. 이러한 비용을 줄이고 경제성을 확보하기 위해서는 수거한 폐플라스틱의 재활용 가치를 높이는 기술 개발이 필요합니다.
최근 한국해양과학기술원에서 특허 출원한 기술은 압연 롤러를 이용해 수거한 해양쓰레기에 붙어 있는 이물질을 제거하고, 미세필터를 통해 용융 과정을 거쳐 양질의 보강재 원료로 재생산하는 방식으로, 해양 쓰레기의 재활용을 획기적으로 개선시킨 기술입니다. 이러한 기술을 통해 특수 선박 운영의 경제성을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.
선박의 운용 효율 향상
해양은 넓고, 오염 지역은 분산되어 있기 때문에 선박의 운용 효율을 높이는 것이 중요합니다. 이를 위해 AI와 빅데이터를 활용한 해양 쓰레기 핫스팟 예측 기술, 드론을 활용한 연안 해양쓰레기 추적 감시 기술 등이 개발되고 있습니다. 또한 수소 연료전지와 같은 친환경 에너지원을 활용해 선박의 운용 시간을 늘리고 탄소 배출을 줄이는 방향으로 기술이 발전하고 있습니다.
미세플라스틱 수거 기술 개발
눈에 보이는 큰 플라스틱 쓰레기뿐만 아니라, 미세플라스틱 수거도 중요한 과제입니다. 2019년 기준으로 전 세계 해양에 떠다니는 플라스틱 입자는 평균 171조 개로 추산됩니다. 이러한 미세플라스틱을 효과적으로 수거하기 위한 특수 필터 기술, 음파를 활용한 집적 기술 등이 개발되고 있으며, 앞으로도 더 효율적인 미세플라스틱 수거 기술 개발이 필요합니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q: 현재 운영 중인 대표적인 해양 플라스틱 수거 선박은 무엇인가요?
A: 대표적인 해양 플라스틱 수거 선박으로는 프랑스의 ‘만타호’, 네덜란드 오션클린업의 수거 시스템, 한국의 청항선 등이 있습니다. 특히 만타호는 시간당 최대 3톤의 쓰레기를 수거할 수 있으며, 해심 1m 깊이까지의 미세플라스틱도 추출 가능한 혁신적인 선박입니다.
Q: 해양 플라스틱 수거 선박의 건조 비용은 얼마나 되나요?
A: 해양 플라스틱 수거 선박의 건조 비용은 규모와 기능에 따라 다양합니다. 한국 해양수산부가 개발 중인 2500톤급 해양쓰레기 수거·처리 선박의 경우 5년간 약 109억 원의 예산이 투입될 예정입니다. 소형 특수 선박의 경우에도 수억 원에서 수십억 원의 비용이 필요한 것으로 알려져 있습니다.
Q: 해양 플라스틱 수거 선박은 어떤 방식으로 쓰레기를 수거하나요?
A: 수거 방식은 선박 종류에 따라 다양합니다. 일반적으로 특수 설계된 그물이나 컨베이어 벨트를 사용하여 바다 표면의 쓰레기를 수거합니다. 최신 기술이 적용된 선박은 AI와 센서를 활용해 쓰레기를 감지하고 자동으로 수거하는 시스템을 갖추고 있으며, 바다 속 일정 깊이의 미세플라스틱까지 추출할 수 있는 기술도 개발되고 있습니다.
Q: 수거된 해양 플라스틱은 어떻게 처리되나요?
A: 기존에는 수거된 해양 플라스틱을 육지로 옮겨 소각하거나 매립하는 방식이 주를 이루었지만, 최신 특수 선박은 선상에서 바로 처리하는 시스템을 갖추고 있습니다. 예를 들어 동결파쇄 후 플라즈마 열분해를 통해 수소를 생산하거나, 압출성형을 통해 재활용 원료로 만드는 등 다양한 방식으로 처리됩니다. 일부는 선글라스, 의류 등의 제품으로 재탄생하기도 합니다.
Q: 개인이 해양 플라스틱 오염 해결에 기여할 수 있는 방법은 무엇인가요?
A: 개인 차원에서는 일회용 플라스틱 사용 줄이기, 올바른 분리배출, 해변 정화 활동 참여 등을 통해 기여할 수 있습니다. 또한 플라스틱 절감 노력을 하는 기업의 제품을 선택하고, 해양 환경 보호 단체를 후원하는 것도 중요한 방법입니다. 특히 선박 이용자라면 선박 내 플라스틱 분리 캠페인에 적극 동참하는 것이 필요합니다.
결론: 해양 플라스틱 오염 해결을 위한 특수 선박의 미래
해양 플라스틱 오염은 날이 갈수록 심각해지고 있지만, 혁신적인 특수 선박 설계와 기술은 이 문제 해결에 새로운 희망을 제시하고 있습니다. 단순히 수거하는 데 그치지 않고 선상에서 바로 처리하고 에너지화하는 원스톱 해상처리 선박, AI와 IoT 기술을 활용한 자율 수거 시스템, 친환경 소재를 활용한 선박 건조 등 다양한 혁신이 이루어지고 있습니다.
하지만 특수 선박만으로 해양 플라스틱 오염 문제를 완전히 해결할 수는 없습니다. 근본적인 해결을 위해서는 플라스틱 생산과 소비를 줄이고, 재활용 체계를 개선하며, 국제적인 협력을 강화하는 등 사회 전반의 노력이 필요합니다.
해양 플라스틱 오염 해결을 위한 특수 선박 설계는 앞으로도 계속해서 발전할 것입니다. 우리가 지금 관심을 가지고 지원한다면, 언젠가는 플라스틱 없는 깨끗한 바다를 다시 볼 수 있을 것입니다. 바다를 지키는 것은 결국 우리 자신을 지키는 일임을 잊지 말아야 합니다.