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국내의 해양폐기물 정의는 『해양폐기물 및 해양오염퇴적물 관리법』의 제2조제5호와 『해양환경관리법』의 제2조제4호에 따라 해양 및 바닷가에 유입･투기･방치된 쓸 수 없으면서 해양환경에 해로운 결과를 미칠 수 있는 물질을 의미한다.

해양폐기물은 중금속, 발암물질 등의 유해물질을 포함할 수 있으며, 이러한 물질의 대부분은 희석이나 확산되기보다는 침전되어 특정 해저를 오염시키게 된다. 유기물질이 대량으로 함유된 폐수 및 오니는 부영양화, 적조현상의 원인이 되어 어류의 생산성에 영향을 줄 수 있다(채영근, 2008, p.637). 폐기물에 포함된 중금속, 유기염소계 화합물, 플라스틱 등의 유해물질들은 먹이사슬로 인해 해양생물뿐만 아니라 인간에게도 악영향을 일으킬 수 있다. 또한 어망 등의 플라스틱 유래의 폐기물이 해양내에서 미세화되어 해양생물들의 소화기관에 축적되는 등의 물리적인 영향을 주고 있다. Gall and Thomson(2015)는 다양한 문헌자료에서 690종의 서로 다른 해양생물이 해양폐기물의 물리적인 영향을 받고 있는 사실을 확인했다.

이런 해양폐기물이 발생하는 요인은 크게 해양 기인과 육상 기인으로 구분할 수 있다. 해상 기인은 어업활동이나 낚시활동 등으로 발생하는 경우로 낚싯줄, 어망 등이 있다. 그리고 여객선 등의 선박의 운항이나 해양시설 등에서 발생되기도 한다. 육상 기인은 해변이나 연안에 거주하거나, 방문하는 사람들이 쓰레기를 방치하거나 무단 투기하는 경우와 육상에서 발생한 쓰레기가 집중호우, 홍수, 태풍 등의 풍수해로 인해 강이나 하천을 거쳐서 해양으로 넘어오는 경우로 분류가 가능하다. 이러한 발생 요인 중에서 육상 기인으로 인해 발생한 해양폐기물이 전체 해양폐기물에서 약 75%~85%에 해당되며, 특히 하천을 통하여 바다로 유입되는 양이 가장 많이 차지한다(홍종옥, 2007, p.61). 실제 “해양환경정보포털”에 따르면, 육상 기인으로 발생하는 해양폐기물이 약 9만 5천 톤이고 해상 기인으로 발생하는 해양폐기물이 약 5만 톤으로, 육상 기인이 대부분임을 알 수 있다. 그리고 육상 기인에 의한 것 중에서도 하천으로 인한 유입이 약 8만 7천 톤으로 가장 크며, 그 중에서 홍수시기에 유입되는 초목 종류의 폐기물은 약 6만 천 톤으로 전체 해양폐기물에서 가장 많이 차지한다.

｢2020년 재해연보｣에 따르면, 지난 2020년에 한국에서는 기상역사상 가장 따뜻했던 1월, 쌀쌀하고 강풍이 많았던 4월, 변동 폭이 컸던 여름 기온, 최장기간의 장마와 많은 비 등으로 7개의 이상기온 현상이 발생하는 것으로 발표되었다(행정안전부, 2020, p.58). 그 중 가장 주목해야 할 점은 최장기간 장마와 많은 비, 태풍(8월 이후에 4개의 태풍영향과 1951년 이후 처음으로 7월 태풍 미발생)이다. 실제 2020년 우리나라의 장마철 기간은 54일(중부지방 기준)로 1973년 이후로 가장 길었으며, 장마철 전국 강수량은 693.4mm로 상위 2위를 기록했다(행정안전부, 2020, p.73). 이를 보았을 때 갈수록 늘어나는 장마기간과 이에 따른 강수량이 증가하고 있으며, 태풍 또한 우리가 예측할 수 있는 범위 내에서 벗어나고 있다는 것을 알 수 있다. 이에 따라서 풍수로 인한 피해가 증가하고 있고, 이를 복구하기 위해 드는 비용도 증가하고 있다.

현재 해양폐기물과 관련해서 분포도나 특성, 수거시스템, 처리방법, 관리방안, 정책에 관한 연구는 활발히 진행되고 있다. 하지만 해양폐기물의 발생 원인에 관한 연구는 다른 연구에 비해 상대적으로 적은 상황이다. 현재 우리나라에서 해양폐기물 발생원과 관련하여 이루어진 연구로는 김용진 등(2012)이 남태평양 도서국에 현장조사를 실시해서 해당지역의 해양폐기물 성상과 그 원인을 연구하였다. 그리고 Jang 등(2014)이 해양폐기물의 흐름에 따라 2012년 한국 해양폐기물의 양을 추정하는 연구를 진행했다. 해당 연구는 재해 폐기물(나뭇가지 등과 같은 천연물질 포함)이 약 8만 7천 톤으로 가장 많은 양을 차지한 것을 보여준다. 그 이외에 이혜성･김경준･김용진(2018)이 도로분진 중 미세플라스틱이 합류식 관거를 사용하는 하수처리시설을 통해서 해양으로 방류될 가능성이 있다는 내용으로 연구하기도 했다. 앞서 설명한 세 연구는 모두 해양폐기물의 발생 원인을 설명하고 있으나, 해양폐기물 발생원인 중에서 적지 않은 부분을 차지하고 있는 풍수해와 관련된 연구는 진행되지 않고 있다.

본 연구는 재해연보에 기록된 전국 기상특보 발령현황 데이터와 해양수산부에서 제공하는 전국 해양폐기물 처리량 데이터를 서로 비교하여 연관성을 파악하고, 전국 기상특보 발령현황에 대한 전국 해양폐기물 처리량 원단위를 산정하였다. 그리고 앞으로의 전국 기상특보 발령현황을 예측해서 이에 따른 전국 해양폐기물 처리량에 대한 예측을 실시하였다.

전국 기상특보 발령현황과 해양폐기물 처리량을 파악하기 위하여 행정안전부에서 제공하는 재해연보와 해양수산통계시스템에서 제공하는 해양쓰레기 수거･처리 실적 데이터를 활용했다.

전국 기상특보 발령현황은 1979년부터 2020년까지의 재해연보에서 제공하는 각 연도별 기상특보 발령상황 통계를 사용했다. 해양폐기물은 주로 풍수해에서 발생하므로 풍수해에 해당하는 기상특보 발령현황만을 이용했다. 단, 풍수해 기상특보 중 폭설은 폭설로 인해서 발생한 폐기물은 해양에 유입되지 않는다고 가정하여 특보 건수에서 제외하였다. `79년부터 `20년까지 기상특보의 명칭에 변화가 있었기 때문에 1979년부터 `20년까지는 폭풍, 폭풍우, 파랑, 태풍, 해일, 강풍, 풍강, 풍랑, 호우에 대한 주의보와 경보가 발생한 수를 합해서 사용했다.

실제 전국 기상특보 발령현황과 지구온난화의 연관성을 파악하기 위해, 전국 기상특보 발령현황과 세계평균표면온도 변화율에 선형회귀를 사용해서 R²값을 산출했다. 세계평균표면온도 변화율은 미국 항공우주국(NASA)에서 제공하는 Global Temperature을 활용했으며, 세계평균표면온도가 14℃를 기준으로 얼마나 변화했는지 나타내는 지표이다. 실제 지구온난화와 관련된 연구를 할 때 많이 사용되는 지표이다.

전국 기상특보 발령현황과 전국 해양폐기물 처리량을 선형회귀를 통해서 R²값을 산출함으로써 연관성을 파악했다. 해양폐기물 처리량은 2009년부터 2020년까지의 해양쓰레기 수거･처리 실적에서 각 연도별 총합을 사용했다. 다만, 전국 해양폐기물 처리량에서 2012년과 2013년 데이터는 2012년부터 육상폐기물 해양투기에 관련된 정책에 의해 변화 폭이 크기 때문에 제외시켰다. 연관성을 파악한 후, 각 연도별로 전국 해양폐기물 처리량에 전국 기상특보 발령현황을 나누어서 각 연도별 전국 기상특보 발령현황에 대한 전국 해양폐기물 처리량의 원단위를 구했다. 그 후 각 연도별 원단위들을 평균을 내서 평균 원단위를 산출했다.

전국 기상특보 발령현황과 해양폐기물 처리량처럼 시간에 따라 값이 변하는 데이터를 시계열데이터라고 한다. 이런 시계열데이터를 가장 효과적으로 예측하는 방법이 바로 시계열분석이다. 시계열분석이란 과거에 발생했던 사실이 미래와도 일련의 관련성이 있다는 것을 전제로, 과거자료의 경향분석을 통해 미래의 수요를 예측하는 기법이다(송재호･허향진, 2001, p.310). 이 분석법은 비교적 정확한 결과를 도출할 수 있다. 시계열분석 중에서 지수평활법은 적절한 평준화방법을 통하여 불규칙한 형태의 패턴을 가진 시계열의 확률오차를 제거시켜서 쉽게 인식할 수 있도록 매끄러운 곡선을 구하는 방법이다(송재호･허향진, 2001, p.312). 이때 계절성을 반영한다. 이 방법으로 구한 예측 값들은 경우에 따라 다른 방법들에 비해 상당히 정확하고 계산이 간단하기에 많은 사람들이 사용하는 방법 중 하나이므로 본 연구에서는 시계열분석 중에서 지수평활법을 사용하여 예측하였다.

이런 지수평활법을 가장 쉽게 할 수 있는 방법이 엑셀에서 FORECAST. ETS함수를 활용하는 방법이다. FORECAST. ETS함수는 지수평활법을 기반으로 모든 시계열 데이터 중에서 최근 데이터에 더 많은 가중치를 부여하며 예측하는 함수이다. 이 함수를 사용하는 방법은 먼저 엑셀의 FORECAST. ETS. SEASONALITY 함수를 활용해서 주어진 시계열 데이터의 계절성을 계산한 후, FORECAST. ETS에 대입해서 예측하면 된다. 먼저 전국 기상특보 발령현황을 FORECAST. ETS 함수를 사용해서 자료가 제공되지 않은 2021년부터 향후 2030년까지 예측 값을 산출하였다.

예측된 전국 기상특보 발령현황에 앞서 구한 전국 기상특보 발령현황에 대한 전국 해양폐기물 처리량의 평균 원단위를 곱해서 2021년부터 2030년까지의 전국 해양폐기물 처리량을 예측했다. 이 방법의 정확성을 판단하기 위해서, 평균 원단위를 이용하여 2009년부터 2012년까지의 전국 해양폐기물 처리량을 구하고 실제 전국 해양폐기물 처리량과의 오차율을 계산했다. 추가적으로 전국 해양폐기물 처리량에 FORECAST. ETS 함수를 직접 사용해서 예측한 값과 앞서 평균 원단위를 이용해서 나온 예측 값을 비교해서, 앞으로의 정부에서 해양폐기물을 대비해야하는 처리량을 예측했다.

해양폐기물은 해양이나 바닷가에 유입･투기･방치된 폐기물로 여려가지 유형으로 피해를 줄 수 있다. 이런 해양폐기물은 다양한 형태로 유입되며, 특히 풍수해로 인한 하천 등을 통한 유입이 해양폐기물 발생에 적지 않은 영향을 준다. 최근 2020년의 재해연보에서 이상기후로 인한 기상재해가 늘어나고 있으며 이로 인한 피해가 증가하고 있는 것으로 지적하고 있다. 하지만 이런 상황 속에서도 국내 연구에서는 해양폐기물과 기상재해와 연관 지어서 진행된 연구가 거의 없는 상황이다. 본 연구는 행정안전부의 재해연보와 해양수산통계시스템의 해양쓰레기 수거･처리 실적 데이터를 바탕으로 선형회귀를 통해 전국 기상특보 발령현황과 전국 해양폐기물 처리량간의 연관성을 파악하고 원단위를 산정하였다. 그 후 FORECAST. ETS함수를 사용해서 2021년부터 2030년까지의 전국 기상특보 발령현황과 이에 따른 전국 해양폐기물 처리량을 예측하였다.

전국 기상특보 발령현황은 지구온난화로 인한 이상기후 때문에 1979년부터 2020년까지 증가와 감소를 반복하면서 전반적으로 증가하고 있는 추세를 보여주고 있다. 전국 해양폐기물 처리량은 2012년부터 2013년까지의 육상폐기물 해양투기 정책의 변화로 큰 폭으로 감소하였으나 2013년 이후부터 2020년까지 계속 증가하는 추세를 보였다.

전국 기상특보 발령현황과 해양폐기물 처리량을 선형회귀를 통해 분석한 결과, R²값이 0.9553으로 서로 연관성을 가지고 있으며, 기상특보 발령현황 당 전국 해양폐기물 처리량에 대한 대표 원단위는 64.5톤/건으로 나타났다.

2021년부터 2030년까지의 전국 기상특보 발생현황 예측 결과는 2021년에 1,507건으로 시작해서 2030년에 1,929건까지 전반적으로 증가하는 추세를 보이고 있으며, 같은 기간 동안 대표 원단위를 사용해서 나온 전국 해양폐기물 처리량 예측 결과는 전국 기상특보 발령현황과 같은 추세를 보여주고 있다.

2021년부터 2030년까지의 평균 원단위와 FORECAST. ETS 함수를 이용해 추정한 해양폐기물 처리량을 비교한 결과, 2021년에서 2024년까지는 FORECAST. ETS 함수를 이용한 해양폐기물 처리량이, 2025년부터 2030년까지는 평균 원단위를 이용한 전국 해양폐기물 처리량이 더 높게 나온 것을 확인하였다.

평균 원단위를 이용한 전국 해양폐기물 처리량과 실제 전국 해양폐기물 처리량으로 2009년부터 2020년까지의 각 연도별 오차율을 계산한 결과, 평균적으로 8.7 %로 나왔으며, 오차율이 낮기 때문에 평균 원단위를 이용해 전국 해양폐기물 처리량을 예측하는 것은 유의미 하다고 판단된다.

본 연구의 결과는 2021년부터 2030년까지 정부에서 풍수해와 이로 인해 발생될 해양폐기물의 처리를 대비하기 위해서 참고할 수 있는 기초자료로써 활용될 것으로 사료된다.