수산폐기물

어획 및 양식 과정에서 발생하는 폐기물은 수산업 활동 중 가장 초기 단계에서 생성되는 유기성 폐기물이다. 이는 주로 어선에서의 어업 활동과 양식장에서의 양식업 활동에서 비롯된다.

어획 과정에서는 목표 어종 외에 함께 잡히는 혼획 생물이나, 법정 포장 규격에 미달하거나 상품 가치가 낮아 버려지는 어획 폐기물이 발생한다. 양식 과정에서는 양식 폐기물로 분류되며, 주로 사망한 양식 생물, 폐기되는 사료 잔여물, 그리고 양식 생물의 배설물 등이 포함된다. 이러한 폐기물은 대량으로 발생하며, 부패하기 쉬운 유기물 특성을 지닌다.

이러한 폐기물의 방치 또는 부적절한 처리는 심각한 환경 문제를 일으킨다. 양식장 인근 해역이나 어선이 활동하는 해상에서 폐기물이 축적되면 부영양화를 촉진하여 적조 발생 위험을 높이고, 해양 생태계를 교란시킬 수 있다. 또한 육상에 방치될 경우 악취 발생과 함께 메탄 같은 온실가스를 배출하는 원인이 된다.

따라서 어획 및 양식 폐기물의 효율적인 수거와 관리가 중요하며, 이를 사료 원료나 퇴비로의 자원화, 또는 바이오가스 생산을 통한 에너지 회수 등 다양한 처리 방안이 모색되고 있다.

수산물 가공 과정에서 발생하는 폐기물은 수산물을 식용 또는 기타 용도로 가공하는 과정에서 부산물로 배출되는 것을 의미한다. 주요 발생원은 수산물 가공 공장이며, 어류의 내장, 비늘, 뼈, 껍질, 지느러미, 머리 등이 대표적이다. 갑각류의 경우 껍데기와 머리가, 패류에서는 껍질이 주요 폐기물을 구성한다. 이 외에도 가공 중 발생하는 혈액, 세척수, 포장재 등도 포함된다.

이러한 가공 부산물은 전체 수산물 생산량의 상당 부분을 차지하며, 고형 폐기물 외에도 액상 폐기물의 형태로도 다량 발생한다. 가공 과정의 효율성과 최종 제품의 형태에 따라 폐기물의 양과 구성이 크게 달라진다. 예를 들어, 필렛 형태로 가공할 경우 뼈와 내장 등이, 통조림 제품을 만들 경우 국물 등이 추가적인 폐기물원이 된다.

이러한 폐기물들은 높은 수분 함량과 유기물질을 포함하고 있어 부패가 쉽게 진행되어 악취 발생의 주요 원인이 된다. 또한, 적절한 처리가 이루어지지 않을 경우 매립지나 하천을 통해 환경으로 유출되어 심각한 환경 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 효율적인 수집, 처리 및 자원화 기술의 개발이 중요한 과제로 대두되고 있다.

유통 및 소비 단계에서 발생하는 폐기물은 수산물이 소비자에게 도달하기까지의 과정과 최종 소비 후에 배출되는 폐기물을 의미한다. 이 단계의 폐기물은 주로 유통 과정에서 발생하는 불량품, 포장재, 그리고 소비 단계에서 발생하는 음식물 쓰레기 형태를 띤다. 수산물은 신선도 유지가 중요하기 때문에 저온 유통 과정에서 품질이 저하되거나 유통 기한을 초과한 제품이 폐기물로 발생하기 쉽다. 또한 소매점이나 식당, 가정 등에서 식용 부위를 제외한 껍질, 뼈, 내장 등이 폐기된다.

이러한 폐기물의 특징은 비교적 이물질이 적고 유기물 순도가 높다는 점이다. 그러나 신선식품 유통 과정에서 발생하는 폐기물은 수분 함량이 매우 높아 부패가 빠르고, 악취 발생 및 병원균 증식의 원인이 될 수 있다. 특히 대규모 수산시장, 대형마트, 또는 어촌 관광지의 횟집 등에서는 단기간에 다량의 폐기물이 집중 발생하여 처리 문제가 심각해질 수 있다. 이는 지역 환경에 부담을 주고, 처리 비용을 증가시키는 요인으로 작용한다.

수산폐기물이 해양에 유입되면 해양 오염을 일으키고 해양 생태계를 교란시킨다. 양식장에서 발생하는 미처리 배출수나 어선에서 버려지는 어획 폐기물은 해양 환경에 직접적인 영향을 미친다. 이러한 유기물이 해수에 다량 유입되면 수질이 악화되고, 부패 과정에서 용존산소를 고갈시켜 해양 생물의 서식 환경을 크게 위협한다. 특히 폐사된 양식 생물이나 처리되지 않은 내장 등은 해저에 침적되어 저층 생태계를 파괴할 수 있다.

해양 생태계 교란은 부영양화 현상을 통해 나타나기도 한다. 수산폐기물에서 유래한 영양염류가 과도하게 공급되면 적조나 녹조와 같은 유해 조류의 대량 번식을 유발한다. 이는 해수면의 색을 변화시키고, 빛의 투과를 방해하며, 일부 유해종은 독소를 생성해 패류나 어류에 축적되어 식중독의 원인이 되기도 한다. 결과적으로 어업과 양식업 자체에 타격을 주는 악순환이 발생한다.

또한, 버려진 어구나 플라스틱 포장재와 혼합된 폐기물은 해양 쓰레기 문제를 심화시킨다. 그물이나 낚싯줄과 같은 유령어구는 오랜 기간 해양에 남아 돌고래, 바다거북, 해양 포유류 등에 유엽이나 섭식 장애를 일으키는 주요 원인으로 작용한다. 이는 생물 개체군의 감소와 생물다양성 손실로 이어진다.

이러한 해양 오염과 생태계 교란은 결국 인간의 경제 활동과 직결된다. 어획량 감소, 관광업 피해, 해양 환경 정비 비용 증가 등 사회경제적 손실을 초래한다. 따라서 수산폐기물의 해양 투기를 방지하고 육상에서 적절히 처리하는 것은 해양 생태계 건강을 유지하는 데 필수적이다.

수산폐기물의 매립은 메탄과 이산화탄소 같은 온실가스 배출의 주요 원인이 된다. 유기물이 매립지에서 혐기성 조건으로 분해될 때 강력한 온실가스인 메탄이 대량으로 발생한다. 이는 지구 온난화에 미치는 영향이 이산화탄소보다 훨씬 크기 때문에 심각한 문제로 여겨진다. 또한, 수산폐기물을 처리하기 위한 운송 과정에서도 화석 연료 사용으로 인한 이산화탄소 배출이 추가된다.

전통적인 처리 방식인 소각 또한 온실가스 배출을 유발한다. 소각 과정에서 폐기물 내 탄소가 직접 이산화탄소로 전환되어 대기 중으로 방출된다. 특히 수분 함량이 높은 수산폐기물을 소각할 경우 추가적인 연료가 필요해 간접적인 배출량이 늘어날 수 있다. 이에 비해 퇴비화나 사료화와 같은 자원화 방법은 상대적으로 온실가스 배출을 줄이는 방식으로 평가받는다.

수산폐기물 관리의 전 과정을 탄소 발자국 관점에서 평가하는 것이 중요해지고 있다. 양식장이나 가공 공장에서 발생하는 폐기물을 에너지화하여 바이오가스를 생산하거나, 퇴비로 전환하여 토양에 탄소를 저장하는 방식은 배출을 저감하는 대안이 될 수 있다. 따라서 단순 매립이나 소각을 지양하고 자원 순환형 처리 기술로의 전환이 기후 위기 대응을 위해 요구된다.

수산폐기물이 해양이나 육수 환경으로 유입되면 부영양화를 초래할 수 있다. 이는 주로 양식장에서 배출되는 사료 잔여물이나 배설물, 그리고 어획이나 가공 과정에서 버려지는 내장이나 지느러미 같은 유기물이 수중으로 흘러들어가기 때문이다. 이러한 유기물은 수중에서 미생물에 의해 분해되면서 질소와 인 같은 영양염류를 다량 방출한다.

방출된 과잉의 영양염류는 식물성 플랑크톤의 급격한 증식을 유발하며, 이 현상을 적조 또는 녹조라고 한다. 플랑크톤이 대량으로 번성하면 수면을 덮어 수중 생태계에 도달하는 햇빛을 차단하고, 이후 플랑크톤이 대량으로 사멸하여 분해될 때는 막대한 양의 산소를 소비한다. 이로 인해 용존산소 농도가 급격히 떨어지는 무산소 수괴가 발생하며, 어류를 비롯한 수중 생물이 폐사하는 결과를 낳는다. 특히 폐쇄성 해역이나 양식장 인근 해역에서 이러한 영향이 두드러지게 나타난다.

부영양화는 단순히 국지적인 수질 오염에 그치지 않고, 해양 생태계의 균형을 근본적으로 교란시키는 광범위한 문제이다. 생물 다양성이 감소하고, 어장의 생산성이 떨어지며, 악취 발생으로 인해 주변 관광 산업에도 악영향을 미친다. 따라서 수산폐기물을 효과적으로 관리하여 육상에서 처리하거나 자원화하는 것은 부영양화를 방지하는 핵심 과제이다.

수산폐기물의 전통적인 처리 방식으로는 매립과 소각이 있다. 이 방법들은 처리 과정이 비교적 단순하고 대량의 폐기물을 신속하게 처리할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 소각의 경우 폐기물의 부피를 크게 줄일 수 있어 최종 매립지의 수명을 연장하는 효과가 있다. 그러나 이들은 자원 순환 측면에서는 한계가 명확한 방법이다.

매립은 주로 토양에 폐기물을 매몰시키는 방식이다. 그러나 수산폐기물은 높은 수분과 유기물 함량으로 인해 부패 과정에서 심한 악취와 침출수를 발생시킨다. 이 침출수는 지하수를 오염시킬 수 있으며, 폐기물이 분해되면서 메탄과 같은 온실가스를 배출하여 기후 변화에 기여하는 문제가 있다.

소각은 고온에서 폐기물을 연소하여 에너지를 회수할 수 있는 방법이다. 하지만 수산폐기물은 염분 함량이 높아 연소 과정에서 부식성 가스와 다이옥신 생성 위험을 높일 수 있다. 또한, 연소 후 남은 재의 처리 문제와 초기 시설 투자 비용이 높다는 단점이 있다.

이러한 환경적, 경제적 문제들로 인해 매립과 소각은 점차 퇴비화, 사료화, 에너지화 등 자원화 기술로 대체되는 추세에 있다. 많은 국가에서 매립을 최후의 수단으로 규제하고 있으며, 소각도 엄격한 배출 가스 관리 기준을 적용받고 있다.

퇴비화는 수산폐기물을 미생물의 작용으로 분해하여 안정된 유기질 비료로 전환하는 과정이다. 주로 어획 폐기물이나 양식 폐기물과 같은 유기물을 탄소 함량이 높은 볏짚이나 톱밥 등과 혼합하여 발효시킨다. 이 과정을 통해 악취를 줄이고 병원균을 사멸시키며, 최종 생성물인 퇴비는 농업 및 원예 분야에서 토양 개량제로 활용된다.

사료화는 수산물 가공 공장에서 발생하는 가공 부산물을 동물 사료 원료로 재활용하는 방법이다. 생선의 머리, 내장, 뼈 등은 단백질과 칼슘, 인 등 영양분이 풍부하다. 이들을 건조, 분쇄, 살균 등의 공정을 거쳐 가루 형태의 어분이나 어유로 가공하여 가축사료나 양식 사료에 첨가한다.

이러한 처리 방식은 단순한 폐기물 처리를 넘어 자원 순환의 중요한 고리를 형성한다. 퇴비화는 유기농업에 기여하고, 사료화는 사료 자급률 제고와 사료 원가 절감에 도움을 준다. 그러나 처리 과정에서 발생하는 염분 관리, 중금속 축적 가능성, 그리고 경제성을 위한 대량 처리 기술의 개발 등이 해결해야 할 과제로 남아 있다.

수산폐기물의 에너지화는 유기성 폐기물을 바이오가스나 바이오디젤과 같은 에너지원으로 전환하는 과정을 말한다. 이는 단순한 폐기물 처리를 넘어 재생 가능 에너지를 생산하는 자원 순환 모델로 주목받고 있다. 가장 일반적인 방식은 혐기성 소화 공정을 통해 메탄을 주성분으로 하는 바이오가스를 생산하는 것이다. 수산폐기물은 단백질과 지방 함량이 높아 높은 에너지 생산 잠재력을 가지고 있어, 농업 부산물이나 음식물쓰레기와 혼합 소화할 경우 가스 생산 효율을 높일 수 있다.

에너지화 기술로는 바이오가스 생산 외에도 열분해를 통한 바이오오일 생산, 에탄올 발효, 직접 소각을 통한 열에너지 회수 등이 연구되고 있다. 특히 어류 내장이나 새우 껍질과 같은 특정 부산물은 바이오디젤 원료로 활용될 수 있다. 이러한 기술들은 매립이나 소각에 비해 온실가스 배출을 줄이고, 화석 연료 의존도를 낮추는 데 기여할 수 있다는 장점이 있다.

그러나 수산폐기물 에너지화는 몇 가지 기술적 과제에 직면해 있다. 폐기물의 높은 염분과 질소 함량은 혐기성 소화 공정의 효율을 저하시키고, 장비 부식을 유발할 수 있다. 또한, 어획 폐기물이나 가공 부산물의 발생이 계절적이고 지역적으로 불규칙하여 원료의 안정적인 공급을 확보하기 어렵다는 점도 실용화의 걸림돌이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전처리 기술 개발과 효율적인 수집 및 유통 체계 구축에 대한 연구가 진행 중이다.

수산폐기물에서 고부가가치 물질을 추출하는 기술은 단순한 폐기물 처리의 차원을 넘어 순환 경제와 자원 재활용의 핵심적인 접근법으로 주목받고 있다. 이는 어획 폐기물이나 가공 부산물을 단순히 처리하는 것이 아니라, 그 안에 함유된 유용한 성분을 분리·정제하여 식품, 의약품, 화장품, 기능성 소재 등 다양한 산업 분야에 활용 가능한 원료로 전환하는 것을 목표로 한다.

주요 추출 대상 물질로는 키토산, 콜라겐, 펩타이드, 오메가-3 지방산, 미네랄, 단백질 등이 있다. 예를 들어, 새우나 게 껍데기에서 추출한 키토산은 생분해성 필름, 수처리제, 의료용 소재로 사용되며, 어류의 비늘과 뼈, 가죽에서 얻은 콜라겐과 젤라틴은 건강기능식품과 화장품 원료로 가치가 높다. 또한 어류 내장에서 추출한 효소는 산업용 촉매로, 어유에서 정제한 오메가-3는 건강보조식품으로 활용된다.

이러한 고부가가치화 기술은 열수 추출, 효소 분해, 초임계 추출, 막 분리 등 다양한 공정을 통해 이루어진다. 기술 개발은 식품 공학, 생명공학, 화학 공학 등 여러 학문 분야의 융합 연구를 통해 진행되며, 최근에는 보다 친환적이고 효율적인 추출 방법에 대한 연구가 활발하다. 이를 통해 수산폐기물 처리에 따른 환경 부담을 줄이면서 동시에 새로운 경제적 가치를 창출할 수 있는 길이 열리고 있다.