• 1. 서 론
• 2. 자료 및 방법
• 3. 결과 및 고찰
• 3.1 수온 변동
• 3.2 수온의 일교차
• 3.3 전복사육의 수온조건과 일평균 수온 비교
• 4. 결 론
• 후 기

1. 서 론

전라남도 완도 연안 해역은 다도해해상국립공원으로 천해양식이 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 우리나라 양식 전복 생산량의 80 %를 생산할 정도로 완도해역은 전복양식이 중요하다(Ock, 2010). 1990년대 육상수조식에 의한 전복양식업은 2000년대에 들어 해상에서 직접 양성하는 해상가두리 양식이 보편화되어 수온과 같은 해양환경정보가 중요해졌다. 그러나 완도가 위치하고 있는 남서해 연안 해역은 하계에 대마난류, 황해저층냉수, 양자강희석수와 우리나라 연안수 등이 혼합하는 곳으로 해황 변동이 심하고, 진도 연안에서 주로 형성되는 조석전선의 영향이 완도해역에까지 미치기도 한다(Kim and Rho, 1994; Lie and Cho, 2002; Jeong et al., 2009).

또한 어린 전복의 생존률과 먹이섭식률이 수온과 매우 밀접한 관계가 있으므로 전복의 생산량을 증대하기 위해서는 수온의 변동을 이해할 필요가 있다(Yoo, 1986). 뿐만 아니라 해양환경의 급격한 변화나 유기물이나 독성물질 등에 의한 환경오염으로 양성생물의 대량폐사가 발생하는 것으로 알려져 있으며(Suh et al., 1999; Boesch and Rosenberg, 1981; Hartly, 1982; Sinderman and Swanson, 1979), 여러 요인 중에서 수온변동에 의한 피해가 큰 것으로 보고되고 있다(Gyeongsangnam-do, 2006).

본 연구에서는 국립수산과학원이 완도해역에 2005년부터 운영하고 있는 실시간 어장환경 정보시스템(Yang et al., 2007)의 두 관측소인 신지도, 청산도에서 수집한 30분 간격의 수온자료를 통계적으로 분석하고 아울러 전복 사육에 중요한 수온과 비교함으로써 완도 양식장 해역의 수온 변동 특성을 파악하고자 한다.

2. 자료 및 방법

완도해역 양식장의 수온변동을 분석하기 위하여 국립수산과학원이 운영하고 있는 실시간 어장환경 정보시스템의 관측소 중 청산도와 신지도의 수심 5 m의 수온자료를 이용하였다(Fig. 1). 자료의 기간은 신지도의 경우 2005년 10월 25일부터 2009년 4월 8일이며, 청산도는 2005년 10월 25일부터 2009년 12월 31일로 각각 약 41개월과 50개월이다(Table 1).

Fig. 1. Location of stations of Real-time Information System for Aquaculture around Sinji-do and Cheongsan-do.

Table 1. Locations of stations and observation periods

그러나 자료의 이상치 제거와 관측기기의 작동 중단으로 자료가 없는 기간이 포함되어 있다(Fig. 2). 따라서 평균값을 구할 때 편향되는 것을 막기 위하여 선별하는 작업을 수행하였다. 정상적으로 기기가 작동할 경우 하루에 48개의 자료가 수신되어야하므로 오전에 12개 이상, 오후에 12개 이상 자료가 수신된 날을 선택하여 일평균을 구하였으며, 하루 중에서 수온의 최고치와 최저치의 차이인 일교차도 0시부터 12시까지, 12시부터 24시까지 50 % 이상 수신된 날만 구하였다. 마찬가지 방법으로 월평균값도 1일부터 15일까지, 15일부터 30일까지 각각 자료가 50 % 이상 수신된 월에 한하여 구하였다. 2006년 NOAA 위성에 탑재된 고해상도 감지기(AVHRR)의 수평 수온 분포 영상을 이용하여 단기적 공간변동을 분석하였다(NFRDI, 2007).

Fig. 2. Time series of seawater temperature measured at Sinji-do (a) and Cheongsan-do (b) in 2006.

3. 결과 및 고찰

3.1 수온 변동

Fig. 2는 자료의 결측율이 가장 낮은 2006년 신지도와 청산도에서 관측한 30분 간격의 수온을 도시한 것이다. 신지도의 수온 변동범위는 5.51℃∼27.98℃이고, 청산도는 7.36℃∼ 28.77℃로 상대적으로 외해에 위치한 청산도가 낮았으나, 전체적으로는 청산도가 높았다. 두 관측소 모두 하계에 단주기 변동이 뚜렷하였고, 그 주기는 일주기, 반일주기의 조석주기에 해당하였다(Fig. 3). 이러한 단주기의 변동폭 또한 청산도가 상대적으로 크고 불규칙적으로 나타났다. Fig. 5a는 수온의 변동이 큰 시기(Fig. 2의 t1, Fig. 3)와 Fig. 5b는 작은 시기(Fig. 2의 t2, Fig. 4)의 인공위성 관측 표면수온이다. 한반도 남서해역의 진도에서 완도 부근 해역에서 Fig. 5b에 비해 Fig. 5a가 수평적인 수온구배가 큰 것을 볼 수 있다. 따라서 단주기 조석주기의 수온변동은 강한 조석과 수평적인 수온구배에 의해 나타난 것으로 판단된다.

Fig. 3. Time series of seawater temperature measured at Sinji-do (a) and Cheongsan-do (b) from 8 August to 14 August 2006.

Fig. 4. Time series of seawater temperature measured at Sinji-do (a) and Cheongsan-do (b) from 26 September to 2 October 2006.

Fig. 5. Satellite-observed sea surface temperature composited from 8 August to 14 August 2006 (a) and from 26 September to 2 October 2006 (b).

일평균 수온자료는 신지도의 경우 1월 초순에 수온의 최저치를, 8월말에 최고치를 보인 반면에, 청산도는 2월 중순에 최저치를 9월초에 최고치를 보였다(Fig. 6). 두 관측소 모두 6월부터 단주기 변동이 커지기 시작하였으며, 9월이 되면서 수온의 감소와 함께 단주기 변동이 약화되면서 안정되는 특징을 보였다. 월평균 수온자료도 앞서 분석한 일평균 수온자료와 같은 연변동 결과를 보여주었다(Table 2). 12개의 월평균 자료가 있는 청산도의 경우 연평균 수온은 15.41℃이었다. 신지도는 10월 월평균 자료의 산출이 불가능하여 연평균을 구할 수 없었다. 청산도는 2월부터 9월까지 7개월 동안 월평균 수온이 평균적으로 0.07℃/day로 증가한 반면에, 9월부터 이듬해 2월까지 5개월 동안 0.09℃/day로 감소하였다. 즉, 수온이 증가한 기간이 긴 반면에 증가폭은 작았다. 신지도는 1월부터 8월까지 월평균 수온이 평균적으로 0.08℃/day로 증가하였다. 두 관측소 모두 수온이 증가한 2월부터 7월까지의 월평균 수온 증가율은 신지도가 청산도에 비해 1.3배 컸다. 특히 신지도는 4월부터 7월까지 0.10℃/day 이상의 급격한 월평균 수온 증가와 11월에서 12월 사이에 0.17℃/day 급격한 감소를 보였다.

Fig. 6. Time series of daily averaged temperature (dots) from 2005 to 2009 of Sinji-do (a) and Cheongsan-do (b). Arrows represent the periods of three ranges relating raising abalone.

Table 2. Monthly mean temperature and its rate of temperature variation

Fig. 7은 신지도와 청산도의 일평균 수온 자료를 이용하여 공간적인 수온 구배율을 도시한 것이다. 즉, 두 관측소의 수온 차이(신지도-청산도)에 두 관측소의 거리는 18.7 km를 나눈 것이다. 4월 중순부터 10월까지(9월 일부 제외) 양의 값이며, 8월초에 약 +0.15℃/km로 최고였다. 이것은 이 기간 동안 육지에 가까운 신지도가 청산도에 비해 수온이 높고, 8월초에 수온 차이가 큰 것을 의미한다. 9월은 일시적으로 공간적인 수온 구배가 사라졌다. 한편 11월부터 이듬해 4월 중순까지 음의 값을 보이고, 1월 중에 -0.20℃/km로 최저였다. 이것 또한 상대적으로 외해에 위치한 청산도의 수온이 높고, 1월 중에 수온 차이가 크게 나타났음을 알려준다.

Fig. 7. Spatial gradient of daily averaged temperature between Sinji-do and Cheongsan-do.

3.2 수온의 일교차

수온의 일교차는 하루 중 수온의 최고치와 최저치의 차이로 청산도에서 8월말에 최대 8.5℃로 7월말에 3.64℃를 기록한 신지도에 비해 컸다(Fig. 8). 청산도 부근 해역에 조석전선이 형성된 결과라고 생각된다(Fig. 5a). 수온일교차의 평균도 청산도가 1.2℃로 신지도의 0.80℃에 비해 크게 나타나 외해에 위치한 청산도가 수온변동이 심한 것을 알 수 있다. 즉, 청산도는 전체적으로 2℃ 이하의 분포를 보였으나 6월부터 8월까지는 최대 8.5℃로 상당히 크게 나타난 반면에 신지도는 수온일교차가 대체로 1℃ 이하로 안정적이었지만, 1월과 2월 그리고 5월부터 8월까지 1℃ 이상, 4℃ 이하로 신지도의 다른 기간에 비해 컸다.

Fig. 8. Diurnal temperature range at Sinji-do (a) and Cheongsan-do (b).

3.3 전복사육의 수온조건과 일평균 수온 비교

어린 전복은 10℃이하의 수온에서 성장을 멈추고, 2℃이하이면 폐사가 일어나게 되며, 수온이 7℃이하이면 먹이섭취를 거의 하지 않고 10℃에서 몸무게의 7.5 %, 20.3℃에서 몸무게의 17.6 % 정도를 섭취하는 등 전복사육에 수온 관리가 중요하다(Yoo, 1986). 청산도와 신지도의 일평균 수온과 앞서 언급한 전복사육에 관한 수온조건을 비교하였다(Fig. 6). 두 해역 모두 수온이 20℃ 이상인 날은 대체로 8월과 9월이며, 수온이 10℃ 이하인 날은 신지도는 12월부터 3월, 청산도는 2월에 있었다. 신지도는 수온이 20℃ 이상인 날이 365일 중 100일로서 75일인 청산도보다 많은 반면에, 수온이 10℃와 20℃ 사이인 날이 160일로 280일인 청산도에 비해 상당히 적었다(Table 3). 성장이 멈추는 10℃ 이하는 신지도가 105일로 10일인 청산도에 비해 상당히 많았다.

Table 3. Duration of temperature ranges relating abalone culture at the two stations a year

4. 결 론

공간적으로 외해에 위치한 청산도가 신지도에 비해 동계의 수온이 높은 반면에 하계의 수온은 큰 차이를 보이지 않아 육지에 가까운 신지도의 연간 수온변동 범위가 크게 나타났다. 따라서 신지도의 수온 변화율이 청산도에 비해 1.3배 높았다. 시간적으로는 수온이 증가하는 기간이 7개월로 감소하는 기간 5개월에 비해 길어 추계에 수온의 감소율(0.09℃/day)이 춘계의 상승률(0.07℃/day)에 비해 크게 나타났다. 4월부터 10월까지 연안의 신지도 수온이 외해의 청산도에 비해 높았으며, 11월부터 이듬해 4월까지는 청산도의 수온이 높았다. 수심이 낮은 연안 해역에서 하계 태양복사열에 의한 가열과 동계의 냉각에 기인한 것으로 판단된다. 두 관측소 모두 조석 주기의 단주기 수온변동이 있었다. 이것은 조석전선에 의해 형성된 수평적인 수온 구배가 있는 해역에서 고정되어 있는 관측소에서 조석에 의해 해수가 이동함에 따라 관측되는 수온이 변동한 결과로 생각된다. 또한 하계 외해에 위치한 청산도의 단주기 수온 변동폭이 크게 나타난 것은 연안보다 하계 외해의 수온 수평구배가 크기 때문인 것으로 분석된다.

급격한 수온 변화로 인한 스트레스로 생리학적인 방어기작이 한계에 도달하면 양성생물이 폐사에 이르기도 한다(Kim et al, 2005). 급격한 수온변화에 해당하는 큰 수온일교차는 외해에 위치한 청산도에서 8월말에 최대 8.5℃로 연안의 신지도에 비해 컸다. 신지도는 수온일교차가 대체로 1℃ 이하로 안정적이었지만, 1월과 2월 그리고 5월부터 8월까지 2℃ 내외로 다른 기간에 비해 컸으며, 이 기간은 신지도와 청산도 사이의 공간적인 수온 구배율이 큰 시기와 대체로 일치한다(Fig. 7). 반면에 청산도는 6월부터 8월까지 2℃ 이상 크게 나타났다. 전복이 빠르게 성장하는 20℃ 이상의 수온을 보인 날이 연안에 위치한 신지도가 100일로 외해에 위치한 75일의 청산도에 비해 25일 길지만, 전복이 성장할 수 있는 조건인 10℃ 이상은 청산도가 355일로 260일인 신지도에 비해 95일이나 길었다. 더욱이 전복이 성장을 멈추는 10℃ 이하인 날이 신지도는 105일이나 지속되어 수온자료 판단한 전복의 성장에는 외해에 위치한 청산도가 연안보다 더 적합한 해역으로 분석된다. 전복의 성장 단계에 따라 서식적수온이 다를 수 있으므로 전복 성장 시기별 수온의 영향 연구가 향후 필요할 것으로 생각된다.

후 기

본 연구는 국립수산과학원(첨단해양탐사 시스템 활용 한반도 주변 해양변동조사 및 운영, RP-2012-ME-057)의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.