바다 속 쓰레기섬 – 위성은 플라스틱도 추적할 수 있을까?

위성으로 바다 속 플라스틱 쓰레기를 추적할 수 있을까요? Sentinel-2와 MODIS 등 주요 위성 센서가 해양 쓰레기 클러스터를 어떻게 감시하고 있는지, 실제 사례와 함께 위성 기술의 가능성과 한계를 설명합니다.

 

 

 

 

플라스틱 쓰레기섬이란 무엇인가?

 

바다에는 눈에 보이지 않는 ‘섬’이 존재합니다. 바로 수많은 해양 플라스틱 쓰레기가 모여 이룬 ‘쓰레기섬’입니다. 대표적인 예가 태평양 거대 쓰레기 지대(Great Pacific Garbage Patch, GPGP)입니다. 이 지역은 미국 캘리포니아와 하와이 사이 북태평양의 정체 수역에 위치하며, 세계에서 가장 많은 해양 플라스틱이 축적된 해역입니다. 이러한 쓰레기섬은 바닷속에서 고정되어 있는 것이 아니라, 해류의 순환 패턴과 바람의 흐름에 따라 특정 지역에 플라스틱이 점차 모이며 형성됩니다. 일반적으로 ‘해양 소용돌이’(gyre) 라 불리는 순환 해류 시스템이 중심에 있으며, 이곳으로 유입된 쓰레기들은 바다 표면을 떠돌며 넓은 지역에 걸쳐 분산된 상태로 존재합니다. 플라스틱은 자외선과 염분에 의해 점점 잘게 쪼개지며 마이크로플라스틱으로 변하게 되고, 이로 인해 해양 생태계에 더욱 큰 위협을 줍니다. 우리가 육지에서 사용하는 플라스틱이 결국 해양까지 흘러가며 쌓이고, 이를 탐지하고 감시하기 위한 기술이 바로 ‘위성 관측’입니다.

 

 

위성으로 플라스틱을 어떻게 추적하나?

 

플라스틱은 수면 위에 떠 있기 때문에, 광학 센서를 가진 위성들이 관측할 수 있는 대상입니다. 하지만 일반적인 색상 차이나 눈에 띄는 모양으로는 구별이 어렵기 때문에, 분광 분석(spectral analysis) 기술이 활용됩니다. 위성 센서들은 다양한 파장대의 빛 반사율을 측정하여, 플라스틱이 반사하는 특정한 스펙트럼을 감지합니다. 대표적인 위성으로는 Sentinel-2, MODIS, Landsat-8 등이 있으며, 유럽우주국(ESA)은 ‘Plastic Marine Debris’ 프로젝트를 통해 해양 플라스틱 탐지 전용 알고리즘을 개발하고 있습니다. 이 알고리즘은 바다 위에서 비정상적인 빛 반사 패턴을 감지하고, 이를 기반으로 쓰레기 밀집 클러스터를 식별합니다. 또한 해양 색도 변화 역시 중요한 지표입니다. 플라스틱이 많이 모여 있는 해역은 수면 색이 일반 해수와 다르게 나타나는 경우가 많고, 이러한 변화를 인공지능 기반 영상 처리로 분석함으로써 탐지 정확도를 높이고 있습니다.

 

 

세계 주요 플라스틱 집중 지대

 

위성으로 관측되는 주요 플라스틱 집중 해역은 전 세계에 걸쳐 다양하게 분포해 있습니다. 그중 가장 잘 알려진 곳은 다음과 같습니다:

• 북태평양 거대 쓰레기 지대(GPGP): 세계 최대 규모의 플라스틱 밀집 지대
• 남태평양 해류 중심부: 인구 밀집 지역에서 멀지만 쓰레기가 축적되는 정체 수역
• 인도양 중앙부: 아시아와 아프리카에서 흘러들어온 쓰레기가 모임
• 카리브해: 크루즈선과 해양 관광으로 인한 쓰레기 증가
• 지중해 북부: 해안도시 밀집, 수면 교환율 낮아 쓰레기 농도 높음

NASA와 ESA는 이러한 지역을 지속적으로 모니터링하고 있으며, 특정 시점의 고해상도 이미지를 분석하여 시간에 따른 쓰레기 밀도 변화를 관찰하고 있습니다.

 

 

위성 이미지 기반 실제 사례

 

위성 이미지로 관측한 플라스틱 쓰레기 클러스터는 일반적으로 해양 표면의 흰색 점들 또는 빛 반사가 비정상적으로 높은 영역으로 나타납니다. 이를 확인할 수 있는 대표적인 플랫폼은 ESA의 Sentinel Hub Playground입니다. 사용자는 날짜와 위성 종류를 선택한 후, 특정 해역의 수면 이미지를 확대하여 확인할 수 있습니다. 또한 NASA EarthData를 통해 MODIS 위성 이미지에 나타난 색도 이상을 기반으로 부유 플라스틱 농도 지도를 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 2023년 8월 기준 북태평양 중심부에서는 주변 해역보다 약 2배 이상 높은 반사율을 보이는 클러스터가 관측되었으며, 이는 위성 영상 상에서도 확연히 구분됩니다. 한편, ESA는 AI 기반 영상 처리를 통해 플라스틱 클러스터를 자동 인식하는 모델을 개발 중이며, 해양 쓰레기 감시 체계에 점차 적용되고 있습니다. 일반 사용자가 손쉽게 이런 데이터를 활용할 수 있도록, 시각화 도구와 해양 환경 오염 지도가 함께 제공되고 있습니다.

 

 

플라스틱을 줄이기 위한 감시 기술과 한계

 

위성 기술은 분명 해양 플라스틱 감시에 혁신을 가져오고 있습니다. 하지만 여전히 몇 가지 한계점이 존재합니다. 첫째, 구름이나 해무가 많을 경우 관측이 어려우며, 수면 아래 잠긴 플라스틱은 탐지 대상이 되지 않습니다. 둘째, 센서 해상도가 제한적이라 작은 플라스틱 입자나 밀도 낮은 지역은 파악이 어렵습니다. 그럼에도 불구하고, 최근에는 AI와 머신러닝 기술을 결합한 예측 시스템이 개발되고 있습니다. 예를 들어, 위성 영상과 해류 시뮬레이션 데이터를 결합해 플라스틱 쓰레기가 향후 어디로 이동할지를 미리 예측하고, 청소 작업에 활용하는 방식입니다. ESA는 2024년부터 전용 플라스틱 감시 위성(PMC) 개발 계획을 추진 중이며, 향후 수년 내 더욱 정밀하고 실시간에 가까운 감시 체계가 마련될 전망입니다. 이런 흐름은 단순한 오염 관찰을 넘어서 정책 설계, 국제 협력, 해양 보존 활동에 필수적인 데이터 기반 도구로 확장될 것입니다.