양날의 검 플라스틱

우리 주변을 둘러보라. 당신이 두드리는 키보드, 마시는 생수병, 입고 있는 옷, 타고 있는 자동차의 대시보드까지, 이 세상은 온통 '플라스틱(Plastic)'으로 뒤덮여 있다. 인류 역사상 나무와 돌, 철을 제치고 가장 짧은 시간 안에 지구를 완벽하게 정복한 이 마법의 물질은 19세기 당구공의 재료인 상아를 대체하기 위해 처음 발명되었다. 열만 가하면 내가 원하는 어떤 모양으로든 빚어낼 수 있고, 깃털처럼 가벼우면서도 강철보다 질기며, 무엇보다 썩지 않는 완벽한 방수 소재. 20세기의 화학자들은 플라스틱을 가리켜 '신이 빠뜨리고 창조하지 않은 유일한 물질'이라고 찬양했다. 하지만 오늘날, 이 영원히 썩지 않는 완벽함은 부메랑이 되어 핏속까지 스며드는 미세플라스틱의 저주로 인류의 숨통을 조이고 있다. 축복과 재앙의 얼굴을 동시에 가진 플라스틱의 분자 화학적 비밀을 파헤쳐 보자.

끝없이 이어진 탄소의 사슬, 고분자

플라스틱이 강하고 질긴 이유는 이 녀석이 '고분자(Polymer)'라는 특이한 화학 구조로 이루어져 있기 때문이다. 원유(석유)를 끓이면 '에틸렌'이나 '프로필렌' 같은 아주 작고 가벼운 분자(단량체)들이 튀어나온다. 화학자들은 펄펄 끓는 반응기 안에서 촉매를 섞어 이 작은 분자들의 팔을 강제로 비틀어 서로 손을 잡게 만들었다. 그러자 수만, 수십만 개의 탄소(C) 원자들이 기차의 객차처럼 끝없이 한 줄로 엮이며 거대한 사슬 구조(고분자)를 형성했다. 이 기나긴 사슬들이 실타래처럼 엉키고 뭉친 덩어리가 바로 플라스틱이다. 탄소와 탄소가 맞잡은 이 화학 결합(공유결합)은 우주에서 가장 강력한 결합 중 하나이기 때문에, 플라스틱은 아무리 잡아당겨도 쉽게 끊어지지 않고 단단하게 버틸 수 있는 것이다.

열쇠를 쥔 조물주, 열가소성

플라스틱이라는 단어의 어원은 그리스어로 '마음대로 모양을 만들 수 있다(Plastikos)'는 뜻이다. 탄소 사슬들은 서로 엉켜있지만, 불에 구워 열을 가하면 사슬들 사이의 미세한 틈이 벌어지면서 엿가락처럼 흐물흐물하게 녹아내린다. 이때 거푸집(금형)에 넣고 꾹 찍어낸 뒤 차갑게 식히면 다시 사슬들이 찰싹 달라붙으며 튼튼한 장난감도 되고, 자동차 범퍼도 된다. 이를 '열가소성(Thermoplastic)'이라고 한다. 유리는 깨지면 끝이고 나무는 깎으면 버려야 하지만, 플라스틱은 녹여서 무한대로 다른 모양을 창조할 수 있는 궁극의 가성비를 자랑하며 20세기 대량 생산 혁명을 주도했다.

완벽함의 저주, 썩지 않는 기적

하지만 플라스틱을 위대한 발명품으로 만들었던 바로 그 '강력한 탄소 결합'이 이제 생태계의 숨통을 끊는 독이 되었다. 자연계에 존재하는 박테리아와 곰팡이들은 낙엽이나 죽은 동물의 사체를 분해할(썩게 할) 줄은 알지만, 인간이 억지로 엮어놓은 거대한 플라스틱의 탄소 사슬을 끊어낼 수 있는 '효소(가위)'를 가지고 있지 않다. 우리가 마시고 버린 페트병 하나가 흙 속에서 완벽하게 분해되려면 무려 400년에서 500년이 걸린다. 인류가 플라스틱을 발명한 지 이제 갓 100년이 넘었으니, 지구상에 만들어진 플라스틱 쓰레기 중 단 한 조각도 아직 지구상에서 자연적으로 소멸한 적이 없다는 소름 돋는 뜻이다.

눈에 보이지 않는 살인마, 미세플라스틱

버려진 플라스틱이 바다로 흘러가면 썩는 것이 아니라 뜨거운 태양 자외선과 거친 파도에 맞아 모래알보다 작게 바스라진다. 이를 '미세플라스틱(Microplastic)'이라고 부른다. 눈에 보이지 않는 5mm 이하의 이 플라스틱 조각들은 플랑크톤이 먹이인 줄 알고 삼키고, 작은 물고기가 플랑크톤을 삼키며, 결국 식탁 위 생선과 천일염을 통해 고스란히 우리 몸속으로 들어온다. 최근 연구에 따르면 인간은 매주 신용카드 한 장 분량(5g)의 미세플라스틱을 먹고 있으며, 이 미세한 조각들은 뇌의 혈관과 태아의 태반까지 침투해 호르몬을 교란하고 세포에 염증을 일으키는 끔찍한 시한폭탄으로 밝혀지고 있다.

남은 과제

플라스틱이 없으면 현대 병원의 수혈 팩과 무균 주사기도 사라져 의료 시스템이 붕괴한다.