담배꽁초, 10년 후에도 사라지지 않고 오염물질 배출한다

이탈리아 연구팀 10년 최장기 연구
안 보여도 미세플라스틱으로 분해
‘쓰레기’가 아니라 ‘장기 오염물질’
담배 필터 퇴출하자는 주장도 나와

▲담배꽁초. (사진=Ocean Care)

매년 전 세계적으로 약 4조5000억 개, 부피로 80만 톤이 버려지는 담배꽁초. 지구상에서 가장 흔한 쓰레기가 됐다.

하지만 담배꽁초는 단순한 '일회성 쓰레기'가 아니라 10년 이상 환경에 영향을 미치는 장기 오염원이라는 연구 결과가 나왔다.

이탈리아 나폴리 페데리코 2세 대학교를 중심으로 한 국제 공동 연구진은 최근 국제학술지 '환경 오염(Environmental Pollution)'에 발표한 논문에서 담배꽁초의 환경오염에 대한 연구 결과를 공개했다.

이번 연구는 담배꽁초가 실제 환경에서 10년에 걸쳐 어떻게 변하는지 추적한 최초의 장기 실험이라는 점에서 의미가 크다.

◇왜 담배꽁초는 10년이 지나도 사라지지 않을까

연구진에 따르면, 담배꽁초가 쉽게 분해되지 않는 핵심 이유는 필터의 주성분인 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate) 때문이다. 이 물질은 플라스틱 계열로, 약 1만5000개의 미세 섬유로 구성되어 있고, 화학적으로 매우 안정적이다.

특히 셀룰로오스 아세테이트는 '아세틸화' 정도가 높아 미생물이 쉽게 분해하지 못한다. 미생물이 분해하려면 먼저 구조를 바꾸는 탈아세틸화 과정이 필요한데, 자연 상태에서는 이 반응이 매우 느리다는 것이다.

미생물 성장을 촉진할 질소가 극단적으로 부족하다. 담배꽁초의 질소 함량은 약 0.21%에 불과하고, 탄소 대비 질소 비율(C/N)이 약 192로 매우 높다. 이는 미생물 활동을 거의 억제하는 수준이다.

결국 분해가 안 되는 플라스틱인데다 먹을 영양이 없는 상태가 결합되면서 담배꽁초는 수년에서 10년 이상 환경에 그대로 남게 된다.

흥미로운 점은, 모든 환경에서 분해 속도가 같은 것은 아니라는 사실이다. 연구 결과, 질소가 풍부한 토양(초지 등)에서는 담배꽁초의 질량이 10년 동안 최대 84%까지 감소했다.

그 이유는 미생물이 주변의 질소를 끌어와 사용하고, 담배꽁초 내부의 C/N 비율이 점차 낮아지면서 셀룰로오스 아세테이트 분해가 활성화된다는 것이다. 즉, 담배꽁초 자체는 영양이 없지만, 주변 토양이 이를 보충해주면 분해가 가능해진다.

반대로, 모래사장이나 아스팔트, 토양이 거의 없는 환경에서는 10년이 지나도 형태가 거의 그대로 유지되는 것으로 나타났다.

▲실험실과 야외 조건에서 3600일 동안 달라진 담배꽁초의 모양. (사진=Environmental Pollution, 2026)

◇'분해'돼도 사라지지 않는다…미세플라스틱으로 변형

문제는 담배꽁초가 분해되더라도 완전히 사라지지 않는다는 점이다.

연구진은 10년 후 담배꽁초가 '공 모양의 유기-무기 복합체(spherulites)'라는 새로운 형태로 변하는 것을 확인했다.

이 복합체는 지름이 약 6㎛(마이크로미터, 1㎛=1000분의 1㎜)의 미세 입자다. 담배꽁초의 플라스틱 섬유와 주변 토양의 미네랄(칼슘 등)이 토양 구조 안에 완전히 통합된 것이다.

일반적으로 세균의 크기가 1~2㎛이고, 미세먼지(PM-10)가 10㎛ 이하인 점을 고려하면 점을 고려하면, 6㎛ 정도 크기의 입자는 눈에 보이지도 않는다.

이런 복합체가 형성되는 것은 실제로는 보이지 않는 미세플라스틱으로 변해 환경에 남는다는 것을 의미한다.

◇10년 뒤까지도 유해물질 방출

담배꽁초의 독성 변화도 단순하지 않다. 연구에 따르면 독성은 시간에 따라 세 단계로 변화한다.

버려진 직후(초기)에는 니코틴과 휘발성 유기화합물(VOCs)이 대량 방출된다. 이들 물질은 매우 강한 독성을 지니고 있다.

약 5년 후(중기)에는 독성이 다시 증가하는 '두 번째 정점' 발생한다. 분해 과정에서 생성된 분해 저항성 화합물 축적된 탓이다.

10년 정도 긴 시간이 지나면(장기) 전반적으로 독성 감소하지만 완전히 사라지지는 않는다. 실제로 10년이 지난 담배꽁초도 여전히 생물에 측정 가능한 독성 영향을 미치는 것으로 확인됐다.

연구진은 “담배꽁초 분해는 화학·생물·미생물 변화가 결합된 복합 과정"이라며 “완전 분해(광물화)는 일어나지 않고, 미세플라스틱 형태로 장기 잔류하면서 최소 10년 이상 생태계에 지속적으로 영향을 미치는 것이 확인됐다"고 강조했다.

▲10년 배양 기간 동안 담배꽁초의 구조적 변화. A는 실험실 및 야외 조건에서 0, 2, 3, 5, 10년 간격으로 촬영한 주사전자현미경(SEM) 이미지. B는 실험실 조건에서 10년 동안 분해되도록 한 담배꽁초의 고해상도 이미지. 말려 올라간 섬유들이 규칙적인 구형 결정체를 형성하는 것을 보여준다(척도 ​​막대: 각각 10 μm 및 2 μm).(사진=Environmental Pollution, 2026)

▲담배꽁초 필터가 분해되면서 만들어진 구형 결정체. (사진=Environmental Pollution, 2026)

◇담배 필터의 퇴출을 요구하는 목소리도

한편, 전문가들은 “필터는 담배 연기를 부드럽게 만들어 흡연자가 연기를 더 깊게 들이마시게 함으로써 오히려 폐암 위험을 높일 수 있다"고 지적한다. 세계보건기구(WHO)를 포함한 국제 사회는 이제 담배 필터를 '불필요한 일회용 플라스틱'으로 보고 강력한 규제를 촉구하고 있다.

현재 논의 중인 UN 플라스틱 협약에서도 담배 필터를 의무적 금지 대상(Annex Y)에 포함시켜 세계적으로 퇴출을 이끌어내야 한다는 목소리도 나오고 있다.

WHO 담배 규제기본협약(FCTC)의 앤드류 블랙이나 WHO 환경 및 기후 변화 책임자 루디거 크레치 등 전문가들은 담배 필터를 금지함으로써 담배가 '덜 해롭다'는 잘못된 인식을 제거하고, 담배를 “더 정직한(more honest) 제품"으로 만들어야 한다고 주장한다.

필터가 없는 담배는 연기가 훨씬 독하고 자극적이기 때문에 흡연의 즐거움을 떨어뜨려 결과적으로 흡연율을 낮추는 효과를 기대할 수 있다는 것이다.

강찬수 기후환경 전문기자 kcs25@ekn.kr