낙동강을 원수로 하는 수돗물에서 녹조로 인한 독성물질인 마이크로시스틴이 검출됐습니다. 낙동강 물 자체에서도, 낙동강 인근에서 재배되는 농작물에서도, 낙동강에서 잡힌 물고기에서도, 낙동강에서 1km 이상 떨어진 아파트에까지 공기를 통해 독성물질인 마이크로시스틴이 검출되기까지 했습니다. 어떤 위험이 있고, 어떻게 이 문제를 풀어야 할지 미국에서 연구하고 있는 여러 학자에게 알아봤습니다.
크리스 윈슬로 박사 오하이오 씨 그랜드(Ohio Sea Grant) 책임자 및 연구시설 스톤 랩(Stone Lab) 연구소장
저는 크리스 윈슬로 박사입니다. 이리(Erie)호의 문제 해결을 위한 연방 정부 기금으로 운영되는 프로그램인 오하이오 씨 그랜트(Ohio Sea Grant) 책임자입니다. 또한 저는 오하이오 주립대 스톤랩(Stone Lab) 연구소장이며, 이는 대학 자체의 섬 연구 시설로 녹조가 발생하는 이리호 한가운데 있습니다.
Q. OSC의 주요한 업무?
유해 조류의 대발생을 이야기할 때, 우리가 연구비를 지원하는 4대 주요 영역의 첫 번째는 '정수 처리는 어떻게 하나?'입니다. 따라서 물에 독소가 포함되어 있는 경우 정수 처리자에게 이 독소를 제거하는 최선의 방법이 무엇인지 알려서, 독소가 사람에게 노출되지 않도록 하는 것입니다.
두 번째는 이러한 독소의 인체 건강 위험입니다. 만약 사람이 식수를 통해 또는 호수에서 수영하는 여가 활동을 통해 노출됐을 때 인체에 어떤 영향을 주는가? 사람 몸에 주는 영향뿐 아니라 치료 방법에 관한 연구도 많습니다. 독소의 영향을 덜 받게 하려면 어떤 약을 줄 수 있을까?
세 번째 범주는 '녹조는 어떻게 행동하나?'입니다. 그것이 물기둥 어디에 있나? 위쪽인가 아래쪽인가? 독소는 어디에 있나? 물속 위에 있나, 아래에 있나? 어떤 온도를 좋아하나? 언제 독소를 생성하기 시작하나? 왜 독소를 생산하나? 그러니까 이건 문제의 본질을 이해하려는 것입니다.
그다음 마지막 분야는 영양염류 감축입니다. 그래서 우리는 농부들과 협력하여 농경지에서 영양염류가 유출되지 않게 합니다. 우리는 하수 처리장과 협력하여 하수 처리 시 인이 장치로 배출되지 않게 합니다. 우리는 가정 하수 처리장치 또는 정화조가 있는 집 주인들과 협력합니다.
따라서 우리가 협력하는 네 가지 큰 범주는 인체 건강 위험, 음용수에서 독소를 제거하는 방법, 이 유기체의 행동 방식을 이해하는 방법, 영양염류의 이동을 늦출 수 있는 방법입니다. 우리는 2015년, 털리도(Toledo)시의 식수 위기가 발생한 직후부터 자금을 지원했는데, 우리 시에도 그 문제가 있었고, 매년 200만 달러가 투자되었습니다. 그래서 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020, 2021, 20222, 2023년까지, 9년 곱하기 200만 달러, 총 1,800만 달러를 주 정부 기관이 문제를 해결하는 데 도움이 되는 연구 자금으로 투입했습니다. 그건 오하이오주에만 해당해요. 다른 주 또는 우리 연방 정부가 아니고요. 유해 조류의 대발생(HAB)에 대한 오하이오주의 투자만 1,800만 달러였습니다. 해당 주 기관에 답변을 제공하기 위해 우리가 자금을 지원한 프로젝트가 100개 또는 120개는 되죠. 엄청 많은 돈이죠.
Q. 인체에 대한 녹조의 영향은?
인체 건강 위험도 진척 중입니다. 신체에 어떤 영향을 주는지 압니다. 과민성 대장 증후군이나 지방간 질환, 비알코올성 지방간 질환이 있는 경우 고위험이라는 것을 알고 있습니다. 그래서 더 많은 것을 알고는 있지만 아직 끝난 건 아닙니다. 그리고 우리가 한 모든 치료 방법, 즉 문제를 줄이기 위해 복용할 수 있는 약, 이런 대부분은 생쥐 모델을 통해 이루어졌기 때문에, 아직 인체를 통해 한 것은 많지 않습니다.
Q. 녹조 막기 위해 가장 관심 두는 분야는?
우리에게 가장 큰 문제는 '영양염류가 강으로 유입되는 것을 어떻게 막을 수 있을까?'입니다. 심지어 우리가 그 수단, 즉 적용 영양염류를 살포할 수 없고, 토양에 주입해야 한다는 것을 알고 있다 하더라도, 농부들에게 그렇게 하라고 말하는 것은 첫 번째 단계입니다. 실제로 그들이 할 수 있는 방법을 찾는 것이 더 어려운 문제입니다. 왜냐하면 농부가 하기에는 비용이 많이 들기 때문에 그렇게 해야 한다는 것을 알면서도 재정적으로는 거기에 다다를 수 없는 거죠.
농가에선 영양염류를 쓰기 전에 토양 검사를 해야 하는 것을 알고 있습니다. 그래서 우리는 농부들에게 나가서 토양을 테스트하도록 가르쳤어요. 토양에 인(phosphorous)이 충분하고 질소(nitrogen)가 충분하다면 영양염류를 사용하지 말라고 가르쳤습니다. 농부들에게 토양 검사 방법과 토양 검사 장소를 가르쳐야 합니다. 그래서 우리는 농경지에서 흘러나오는 영양염류 유출을 늦추는 방법에 대해 많이 배우고 있지만, 그 땅에서 먹고 사는 사람들이 실제로 그렇게 하도록 만드는 것은 그저, 엄청나게 힘든 일입니다. 많은 노력이 필요합니다.
Q. 농부들과 소통은 어떻게?
오하이오 주립 대학에는 랜드 그랜트(Land Grant)가 있습니다. 저는 씨 그랜트 (Sea Grant)로 물 분야에서 일하고, 랜드 그랜트는 토지 분야의 일을 합니다. 그 사람들이 농부들과 관계있습니다. 우리가 이 모든 연구를 수행한다고 말했을 때, 일단 우리가 그 해답을 찾았을 때 단지 그것을 기관에 시장이나 선출직 공무원에게만 제공하는 것이 아니고요, 랜드 그랜트 담당자에게 가서 말합니다. “이것을 농가에 전해줄 수 있습니까?” 그래서 기본적으로 연구자를 그 농부들과 가까운 사람들과 연결하려고 노력합니다.
그래서 우리가 하는 일은 연구자들을 농부들과 연관된 사람들과 연결하기 위해 정말 열심히 노력하는 거죠. 제가 농부에게 찾아가서 "안녕하세요, 제가 대학교수인데요, 도와드릴 수 있어요"라고 말하면 그들은 나를 보고 이렇게 말할 겁니다. "난 당신 몰라요, 그러니까 당신 안 믿어요" 그래서 우리의 임무는 제가 농부들에게 정보를 제공하는 것이 아니라 농부들이 신뢰할 수 있는 사람들을 제가 찾고 그분들이 그 정보를 전달하는 것입니다.
Q. 농부들에게 전달해야 하는 것은?
오하이오에서는 옥수수가 자라기 위해 필요한 인의 양과 질소의 양을 정확히 알고 있습니다. 그래서 우리는 농부들에게 "그만큼만 사용하세요"라고 말합니다. 비료 사용을 중단하라는 것이 아닙니다. 일부 농가에서 비료를 추가로 쓰면 더 자랄 것이라고 생각하지만 한도가 있다는 것을 우리가 알게 되었어요. 그래서 이 양보다 더 많은 인을 사용하면 인이 거기 그냥 있다는 것이죠. 그러니까 우리가 그들에게 인을 쓰지 말라고 하는 것이 아니라 먼저 토양을 테스트하라고 말하려는 겁니다. 토양 수치가 낮으면 약간 추가하고요. 작물 재배할 때 식물이 그걸 빨아 들이기 때문이죠.
우리가 역사적으로 겪었던 문제는 농부들은 인이 거기에 머문다고 생각한다는 것입니다. 그래서 작황이 좋은 한 해를 보내고 돈을 많이 벌면 “비료를 더 뿌려 둬야겠다. 나중에 비료 살 돈이 없을 때도 거기 남아있겠지”라고 말합니다. 그런데 비료는 머물지 않아요. 그래서 우리는 농부들에게 비료 사용을 중단하라고 말하는 게 아닙니다. 농작물에 필요한 양만 적용하고 더 이상은 적용하지 말라고 합니다. 그리고 우리가 알게 된 것은, 토양의 인이 작물 성장 비율과 같다면 일반적으로 들판에서 유출되지 않는다는 것입니다. 들판에서 유출되는 곳은 토양에 인이 너무 많은 곳입니다.
Q. 적정량의 비료?
맞아요. 그래서 그들이 적정량을 따르고, 심지어 더 적게 쓰더라도, 우리의 말을 듣고 더 많이 쓰지 않더라도, 여전히 이전에 얻을 수 있었던 최대 수확량을 얻고 있습니다.
그래서 우리는 농부들과 대화할 때 이른바 '4R'에 대해 이야기합니다.
첫 번째 'R'은 '적정 비율(Right Rate)'이고, 이것은 토양 테스트입니다. 우리는 농부들에게 "먼저 토양을 측정하세요. 인이 부족하면 추가하고, 인이 높으면 추가하지 마세요"라고 가르칩니다. 그래서 '적정 비율'이죠.
'적정 시기(Right Time)'는 방금 말씀드렸죠? "겨울이나 비 오기 전에는 사용하지 마세요"
'적정 장소(Right Place)'. 이 또한 "토양 표면에 두지 마세요. 토양 안으로 주입하세요"
그리고 네 번째 'R'은 '적정 유형(Right Type)'입니다. 즉, "거름, 즉 동물 배설물을 사용하거나 상점에서 구입한 비료를 사용하세요. 하지만 둘 다 사용하면 안 되는 이유는 영양염류 과용이 되기 때문이에요"
따라서 '적정 비율'은 토양 테스트. '적정 시기'는 비가 안 올 때. '적정 장소'는 주입한다는 뜻. 그리고 '적정 유형'은 '둘 중 하나만 사용'을 의미합니다. 둘 다 쓰지는 마세요
이렇게 모든 과학이 '4R'을 만들어 냈습니다. 저는 이 '4R'을 담당자들에게 건네고 그분들은 농부에게 가서 "안녕하세요, 이렇게 하면 됩니다"라고 말하죠.
Q. 토양 검사 주기는?
상황에 따라 다르지만, 우리가 농가에 말해요. "아마 3년에 한 번씩 해야 합니다. 아니, 적어도 5년마다요. 그러니까 3년이나 5년. 대략 그 정도 주기로요" 상황 따라 다르겠죠. 많은 농부가 들판을 격자로 나누고 각 격자에서 샘플을 채취해요. 단지 큰 박스가 아니라 토지를 측정해야 한다는 것을 우리가 알게 되었어요. 언덕과 계곡이 있다면 계곡보다 언덕 꼭대기에서 더 많은 토양 테스트를 해야 하기 때문이죠. 맨 위에는 영양염류가 부족할 수 있기 때문입니다. 전부 다 아래로 흐르기 때문이죠.
그리고 계곡에서는 아마도 영양염류가 높을 것입니다. 거기가 모이는 곳이기 때문이죠. 그러니까 그냥 무작위로 사각형을 잡지 말고 농장의 지도를 작성하고 높은 언덕과 낮은 언덕을 측정하고, 그렇게 측정해야 할 것입니다. 그래도 3년 또는 5년 주기입니다.
Q. 우리나라가 녹조 막기 위해 할 일은?
우리에게는 데이터가 많아요. 미국 선행 연구들이 "다음은 물에서 독소를 제거하는 방법입니다" 그리고 "다음은 에어로졸로 흡입하거나 피부에 노출되면 건강에 위험한 경우입니다"라고 말해줍니다. 그래서 그런 수치는 이미 다 나와 있습니다. 제 말은, 한국에서 그런 내용을 조금 더 살펴보면 되겠네요.
제가 주장하는 바는 영양염류가 어디서 나오는지 알아야 한다는 것입니다. 그 대부분이 농경지에서 나온다는 사실을 알기까지 우리는 7~8년이 걸렸어요. 따라서 해결책에 투자해서 문제를 해결하려고 할 때, 하수 처리장에서 영양염류를 방출하지 않는다면 엄청난 돈을 하수 처리장에 쓰지 말아야 해요.
우리의 경우, 이리호의 서쪽 유역에서, 약 8%의 인이 하수처리장에서 나오고, 약 4%가 가정 하수 처리장치에서 발생하고, 약 88%가 농경지에서 나옵니다. 따라서 문제를 해결하려면 돈을 어디에 투자해야 하는지 알아야 하죠.
우리의 경우, 농경지로부터의 유출 문제를 해결하는 데 가장 많은 돈을 투자하려고 합니다. 그래서 한국에서 뭔가를 하려면, 문제가 아닌 문제를 해결하는 데 돈을, 그게 세금이든, 정부 자금이든, 뭐든 간에 낭비하고 싶진 않겠죠.
Q. 녹조 문제 해결에 가장 어려웠던 것은?
제가 볼 때 많은 뛰어난 학자들이 독성을 연구했고, 그분들이 우리 문제를 연구했어요. 그래서 그건 문제가 아닙니다. 우리의 당면 과제는 사회학입니다. 우리는 녹조의 생물학, 화학, 물리학에 대해 너무 많이 생각합니다. 제가 "농부님, 여름에는 쓰지 마세요"라고 말한다면, 그들이 나를 믿지 않거나, 나도 농부가 왜 그런 결정을 내리는지 알 수 없죠. 자, 여기 밭에 있을 수 있는 시간이 있다고 합시다. 어떤 날짜와 시간, 어떤 날짜와 시간에 비료를 뿌릴 수 있고요. 내가 그 농부에게 찾아가서 겨울에는 뿌릴 수 없다고 말하면 그가 그 밭에 있을 시간이 그냥 이렇게 되죠. 그리고 내가 그에게 비가 오기 전에 뿌릴 수 없다고 말하면 그의 기회는 더 줄어들죠. 그러니까 내가 그에게 그렇게 하지 말라고 말할 수 있고, 생물학적 관점에서는 이치에 맞습니다. 하지만 내가 밭에 나갈 시간이 이만큼 많았던 농부인데 지금 당신이 내게 시간이 이만큼만 있다고 하면 농부 입장에서 그 말을 듣겠어요? 모르죠, 그렇죠? 내가 그 농부에게 "비료를 표면에 뿌리지 말고요. 주입하세요"라고 말하면, 과학적으로 타당하고, 생물학적으로도 이해돼요. 그런데 제가 농부에게 가서 "이봐요, 이 장비를 사야 당신 토양에 비료를 주입할 수 있는데, 7만 8천 달러가 들어요"라고 말한다면, 그 농부가 그런 결정을 내리겠습니까? 맞죠? 그래서 우리가 지금 가진 문제의 일부는 우리가 생물학, 화학, 물리학은 할 수 있지만, 사회학, 즉 그 사람의 행동, 지시받기를 원하지 않는 사람의 행동입니다. 아니면 돈이 없어 마련할 수 없기도 하고요. 그래서 지금 우리의 가장 큰 공백은 이거죠. "왜 농부들은 그렇게 일할까? 그리고 그것이 우리가 바라는 것과 일치하지 않는 이유는 무엇일까?" 그래서 저는 사회학이 더 필요하다고 생각해요. 그래서 공학적, 화학적 발전이 있겠지만, 이것은 사람들의 연결을 돕는 과학이지, 물리적 문제를 해결하는 과학은 아니라고 생각해요.
