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1. 서 론

 우리나라 동해안의 연안 양식장은 동해 남부의 외해역에서 유입되는 고온 고염분수의 특징을 지닌 동한난류수가 연안으로 이안과 접안을 반복하면서 해양생물에 영향을 미치고 있으며, 한편 그 북부 해역에서는 저온 저염분수의 북한한류수가 동해 중부와 남부 연안까지 영향을 미치고 있다. 특히 동해 중부해역은 해수 특성이 서로 상이한 동한난류수와 북한한류수 및 연안수와 같은 수괴들이 접하고 있으며(Fig. 1), 이들 수괴들 사이는 서로 혼합하여 어류의 분포 및 회유경로 등에 크게 영향을 미치고 있다. 또한, 동해는 유용 해양생물이 서식하는데 최적의 해양환경을 제공함으로써 지리적으로 중요한 위치를 차지하고 있다.

Fig. 1. Schematic circulation patterns in Korean waters. Abbreviations for the main currents are as follows; KWC: Kuroshio Warm Current, YWC: Yellow Sea Warm Current, TWC: Tsushima Warm Current, NB: Nearshore Branch, EKWC: East Korean Warm Current, NKCC: North Korean Cold Current.

 동해는 해안선이 단조롭고 수심이 깊어서 대부분의 연구가 육지에 근접한 연안보다는 근해를 대상으로 한 이들 수괴에 대한 분석에 주로 초점이 맞추어져 수행되어 왔다(Gong and Park, 1969; Park, 1978; Park 1979; Kim and Kim, 1983; Yang et al., 1991; Moon et al., 1996; Cho et al., 1997). 그리고 연안에 대한 연구는 동해 남부해역의 하계 연안용승에 의한 냉수의 발생 등에 주목하여 많은 연구가 수행되었다(Lee et al., 2003; Kim et al., 2010). 동해 중부와 남부의 연안역은 매년 하계에 빈번히 발생하는 연안의 냉수와 대기의 고온이 만나서 안개를 발생시켜 어로활동과 항행하는 선박의 시정에 영향을 주고 있으며, 해상 가두리 양식장 및 육상 양식장으로의 갑작스런 냉수의 유입은 양식 어류의 폐사를 불러일으켜 큰 피해를 줄 수 있다. 그리고 이러한 해양환경 변동은 수산자원의 변동과 밀접한 관계를 가지며, 동해의 주요 상업어종인 오징어, 꽁치 등의 이동경로에도 크게 영향을 미친다.

 동해 연안은 남해와 서해의 연안과 달리 복잡하지 않고 남북으로 길게 놓여 있으며, 동해 남부와 중부의 남쪽에는 우렁쉥이 양식장, 동해 중부의 속초 이북해역에는 가리비 양식장이 분포하고 있다. 이러한 동해 연안의 양식장 주변해역은 위도별 해양환경 특성이 다양하게 나타날 것으로 생각된다. 일반적인 해양환경 특성을 보면, 동해 남부와 중부해역은 6-8월에 남풍계열의 바람 및 해저지형과 포텐셜 와도 보존 법칙에 의해 해안선과 분리되어 외해로 향하는 동한난류의 영향에 의해 냉수가 자주 출현하고 있다(Lee et al., 1998; Lee et al., 2003; Kim et al., 2010). 또한, 동해 중부의 북쪽 해역은 북한한류수 등의 영향으로 인한 냉수와 대마난류의 의한 난수가 만나는 특성을 나타내고 있다.

 본 연구에서는 동해 연안에 위도별로 남북에 걸친 대표적인 해역인 감포, 죽변 및 속초를 중심으로 한 연안 양식장 주변의 해양학적 특성을 파악하고자 하였다. 특히, 물리해양학적 요소로 중요한 수온(T)과 염분(S) 값을 이용한 T-S도를 작성하여 이들 해역에 분포한 수괴(water mass)들을 중점적으로 분석하고자 한다.

2. 자료 및 방법

 본 연구에서는 속초, 죽변, 감포 3개 해역의 월별 해양환경 특성을 파악하기 위하여 동해수산연구소의 탐구 12호를 이용하여 2012년 짝수 월(2-12월)에 해양조사를 하였다. 여기서, 3개 해역의 연안 조사 정점은 국립수산과학원에서 조사하는 동해 정선해양관측 조사의 연안쪽 연장선상에 있다(Fig. 2). 연안의 해역별 조사는 같은 월에 같은 날 동시에 수행된 것이 아니라 이동거리 및 날씨 등에 의한 영향으로 조사 일은 차이가 있다. 각월에 대한 해양조사 날짜를 보면, 2월은 속초 6일, 죽변 12일, 감포 14일, 4월은 속초 9일, 죽변 12일, 감포 14일, 6월은 속초 23일, 죽변 28일, 감포 29일, 8월은 속초 6일, 죽변 10일, 감포 12일, 10월은 속초 6일, 죽변 8일, 감포 10일, 12월은 속초 12일, 죽변 14일, 감포 16일에 CTD 관측 및 채수를 실시하였다. 해양물리조사는 Seabird SBE 19-plus CTD로 하였으며, 정선해양관측의 수온과 염분은 Seabird SBE 911 CTD로 연속 관측한 자료를 이용하였다. 또, 각 해역에 따른 월별 수괴들의 분포 특성은 수온과 염분값을 이용하여 계산한 등밀도선에 수온(T)과 염분(S) 값을 나타낸 T-S도를 작성하여 분석하였다.

Fig. 2. Study area in the vicinity of coastal aquaculture waters in the East Sea. The symbols of closed cycle and open cycle indicate locations of the East Sea serial oceanographic observation stations (ESSOS) at National Fisheries Research and Development Institute and climate change observation stations (CCOS) at Sokcho, Jukbyon and Gampo.

채수는 3개 해역의 4개 정점에서 계절 특성에 따라 실시하여 용존산소(DO), 영양염, 클로로필 a (Chl-a) 등을 분석하였다. DO는 Winkler-Azide 변법으로 측정하였고(해양환경공정시험법, 2010), 영양염은 현장에서 Niskin 채수기로 채수한 후 GF/F 여과지로 여과하여 실험실에서 비색법에 따라 Seal Analytical 회사의 영양염자동분석기(QuAAtro, Germany)로 분석하였다. Chl-a 농도는 해수 시료 500 mL를 공경 45 mm 멤브레인 여과지로 여과한 후 90 % 아세톤 10 mL를 냉암소에서 24시간 동안 침적시킨 후, 그 상등액을 형광광도계(TunerDesign Model 10-AU, USA)로 정량적인 농도 값을 산출하였다. 

연안양식장 주변해역의 정점들은 선박을 이용하여 매번 GPS로 같은 정점을 찾아서 이동하지만 계절에 따른 연안양식장의 어구설치 등으로 인하여 위치를 변경할 경우 0.5마일이내에서 조사가 수행될 수 있도록 하였다. 월별 연직단면도의 차이는 이와 같은 영향이 포함되어 있다. 

여기서 하계 연안냉수대의 발생 기작에 대한 분석을 위하여 기상청에서 제공하는 기상월보에 수록된 2011년과 2012년 8월의 죽변과 감포의 바람자료는 그 인근 지역에 있는 울진과 울산 기상대의 자료를 각각 이용하였고, 2011년과 2012년 8월의 동해 정선해양관측 자료 및 동시기의 NOAA 해양 표면수온 자료를 10일간 평균하여 상 중 하순으로 작성하여 분석하였다. 동해 정선해양관측 2012년 자료 중에서 죽변 이남의 조사는 기상의 악화 등으로 인하여 9월 1일 이후에 조사가 수행되어 본 연구 자료의 해석에는 제외시켰다.

3. 결과 및 고찰

3.1 해역별 해수의 물리적 특성

속초, 죽변 및 감포 연안양식장 주변 해역에서 2012년 짝수 월(2-12월)에 조사한 수온, 염분의 연직분포를 Fig. 3, Fig. 4에 각각 나타내었다. 

Fig. 3. Vertical distribution of water temperature, at Sokcho, Jukbyon, and Gampo in 2012.

Fig. 4. Vertical distribution of salinity at Sokcho, Jukbyon, and Gampo in 2012.

 동해 연안해역 3개소(속초, 죽변, 감포) 12개 정점에서 조사한 2월의 수온 분포는 3개 해역에서 5-12 ℃의 분포로서 속초에서 죽변과 감포로 갈수록 표층 혼합층 내의 수온이 증가하였고, 감포는 두 해역에 비해 연직 혼합이 잘되어 있다. 4월의 경우, 각 해역에 대한 수온의 분포 범위는 3-13 ℃로서 연직적인 수온약층의 형성이 해역별 차이를 보였다.속초는 수심 40 m 이심, 죽변은 20-60 m 층에서 수온약층이 형성되었으나 감포는 두 해역에 비해 수온약층이 발달하지 못하였다. 또한 표층 혼합층은 죽변 해역이 두 해역보다 얕게 형성되었다. 6월은 해면 일사량의 증가로 4월보다 수온약층이 강하게 형성되었으며, 속초는 10-20 m 층, 죽변은 10-30 m 층에 강한 수온약층이 형성되었다. 감포는 두 해역과 달리 표층에서 30 m 층에 20-21℃ 수온이 균일하게 혼합되었으며, 수온약층도 표층이 아닌 30-40 m 층에 발달하였다. 8월의 수온 범위는 3-21 ℃로서 속초와 죽변은 10-40 m 층에서 강한 수온약층을 형성하였고, 감포는 10-30 m 층에서 강한 수온약층을 형성하였다. 10월의 경우, 해면냉각에 따른 하계성층의 파괴와 함께 속초는 표층 혼합층이 20-30 m 층까지 형성되었고, 그 이심에서는 상대적으로 강한 수온약층이 나타났다. 죽변은 20 m 이천에서 19-20 ℃ 수온이 균일하게 분포하였고, 30-50 m 층은 강한 수온약층이 형성되었다. 감포는 두 해역보다 표층혼합층이 깊은 25 m 이천에 20 ℃ 수온이 균일하게 분포하였다. 12월의 경우, 속초와 죽변은 표층에서 50 m 층까지 11-12 ℃와 12-14 ℃ 수온이 균일한 분포를 보였고, 그 이심은 약한 수온약층이 형성되었다. 감포는 두해역과 달리 저층에서 약한 수온약층의 형성이 없이 60 m 이천에서 15-16 ℃ 수온이 균일하게 분포하였다.

 속초, 죽변 및 감포 해역에 대한 수온의 분포 특성은 동계인 2월은 연직혼합이 활발하여 깊은 혼합층의 형성과 함께 춘계(4-6월)에 들어서면서 해면가열에 의한 수온약층이 발달하기 시작하여 하계(8월)에 강한 수온약층이 형성되고, 그 다음 추계(10-12월)에 해면냉각에 의한 성층의 파괴로 표층 혼합층이 깊어지는 특징을 나타내고 있다. 또한, 수온 분포는 계절별 특성과 함께 각 해역별 분포 해역의 특수성도 잘 반영하고 있다.

 염분의 해역별 월별 특성을 보면, 2월은 각 해역에서 염분이 34-34.3의 범위를 보였고, 속초는 30 m 이천에서 34.1-34.2, 죽변과 감포는 60 m 이천에서 34.3 전후의 염분 분포를 나타내었다. 전체적인 동해 연안의 염분 분포는 남쪽이 북쪽보다 고염분을 나타내었다. 4월은 감포를 제외하고 34.1-34.4 사이에서 약한 염분약층을 형성하였다. 6월의 경우, 동한난류의 염분 특성을 나타내는 33.8 이하의 저염분이 속초는 30 m 층 이천에서 분포하였고, 죽변은 10 m 이천, 감포는 두 해역보다 깊은 40 m 층에서 33.8 이하의 저염분이 나타났다. 8월은 죽변을 제외한 두 해역에서 33 이하의 저염분이 표층에서 20 m 층 부근까지 나타났다. 속초는 31.2-34.2 분포범위로서 20 m 이천에 33.8이하의 동한난류가 분포하였고, 10 m 이천에서는 33 이하의 저염분이 강한 염분약층을 형성하였다. 죽변은 33.2-34의 범위로서 10 m 층 이천에서 33.8 이하의 수괴가 분포하였다. 감포는 32.1-34.4의 범위로서 표층에서 15 m 층까지 두 해역보다 32.2 이하의 저염분의 혼합층이 두껍게 형성되었고, 15-25 m 층 사이에 급격한 염분약층과 함께 33.8 이하의 저염분이 30 m 층 부근까지 존재하였다. 10월의 경우, 속초는 8월에 비하여 표층 부근에서 저염분의 강한 염분약층은 사라졌지만, 대체적으로 수심이 깊어질수록 염분의 농도가 감소하였다. 죽변과 감포는 8월에 비해 50 m 이천은 더욱 저염분화 되었고, 감포는 30-40 m에 강한 염분약층이 형성되었다. 특히 감포는 33.2 이하의 저염분이 8월보다 깊은 25 m까지 혼합층을 이루었다. 12월의 경우, 속초와 감포는 각각 33.7과 34.1 전후의 염분이 전 층에 균일하게 분포하였고, 죽변은 33.8-34의 염분 분포는 저층을 제외하고 33.8-33.9의 염분을 나타내었다. 염분은 기본적으로 수온과 유사하게 계절 및 해역적인 특성이 잘 나타났다. 이것을 보다 상세히 보기 위하여 앞에서 기술한 수온과 염분 자료에서 계산된 밀도(σ_t)의 등치선 위에 가로축이 염분(S), 세로축을 수온(T)으로 한 T-S도를 작성하였다.

본 연구의 3개 해역들에 대한 수괴 분포의 계절적 특성은 동해라는 미니 대양(mini-ocean)을 접하고 있기 때문에 여러연구자들(Gong and Park, 1969; Park, 1978; Park 1979; Kim and Kim, 1983; Yang et al., 1991)이 대마난류 표층수, 대마난류 중층수, 북한한류수, 동해고유수로 분류한 것과 같이 다양한 수괴가 존재한다. 본 연구에서는 각 수괴들의 분석을 위해 Table 1과 같이 정의하였다. 대마난류 표층수는 Moon et al.(1996)이 수온을 17.6-20.3 ℃, Cho et al.(1997)이 19.47-21.51 ℃로 제시하였으나, 본 연구에서는 Park(1978)과 Yang et al.(1991)이 정의한 수온이 20 ℃이상인 값과 염분 값은 33.8 이하로 정의하였다. 대마난류 중층수는 Park(1978), Park(1979), Kim and Kim(1983) 및 Yang et al.(1991)이 분류한 수온과 염분의 최소와 최대 값의 범위인 수온 12-17 ℃, 염분 34.2-34.6으로 하였다. 한편, 이 수괴의 정의를 Moon et al.(1996)은 수온이 10.4-17.4 ℃, Cho et al.(1997)은 11.01-16.63 ℃로 제시하고 있다. 북한한류수는 Gong and Park(1969), Kim and Kim(1983), Yang et al.(1991)이 제시한 수온 1-7 ℃, 염분 33.95-34.2 범위로 하였다. 동해고유수는 Fig. 3에 나타난 바와 같이 여러 연구자들의 제시한 수온 값이 1 ℃이하의 수괴는 존재하지 않아서 분석에서 제외시켰다.

Table 1. Distinctive values of temperature and salinity for water masses in the southern part of the East Sea

 속초, 죽변 및 감포 해역에 대한 짝수 월의 각 수괴들의 분포 특성을 Fig. 5의 T-S도 위에 나타내었다.

Fig. 5. Water masses(…) by the definition of water temperature and salinity. Tsushima Middle Water(TMW; □) and North Korean Cold Water(NKCW; □) are hatched darkly.

대마난류 표층수는 수온과 염분의 정의에 의한 등밀도가 23.85 이하로서 2월과 4월은 3개 해역에서 나타나지 않았다. 그 표층수는 6월부터 감포 해역에 그 영향을 미치기 시작하여 8월에는 보다 북상하여 3개 해역에서 공히 존재하였고, 10월에는 그 영향이 줄어들어 죽변과 감포에만 나타났으며 해면냉각이 강화되기 시작하는 12월부터 사라지는 양상을 보였다. 해역적인 차이와 함께 이 수괴가 나타나기 시작하는 6월부터 10월까지 분포한 결과를 상세히 살펴보면 다음과 같다. 6월의 경우 대마난류 표층수는 감포에서 표층-25 m에 분포하였으며, 수온은 20.2-21.6 ℃, 염분은 32.93-33.39이었다. 수온은 Park(1978)과 Yang et al.(1991)이 제시한 것과 같이 20 ℃이상이었고, 염분은 이들이 제시한 33.8 이하의 범위에 속하나 Moon et al.(1996)과 Cho et al.(1997)이 제시한 염분 값과 비슷하였다. 8월은 이 수괴가 전반적으로 표층에서부터 20 m까지 분포하였으나 각 해역별로 보면 속초는 15 m 이천, 죽변은 5 m 이천, 감포는 20 m 이천에서 분포하여 해역적인 수심의 차이를 보였다. 수온과 염분의 분포 범위는 각각 20.0-28.3 ℃와 31.04-33.75로서 3개 해역에서 상대적으로 가장 낮은 염분은 속초의 정점 1-3에서 나타났으며, 속초의 저염분은 본 연구의 조사 시기 이전의 일주일 동안 강수의 영향도 없었다. 10월의 경우, 감포와 죽변은 이 수괴가 표층에서부터 분포하여 각각 25 m와 15 m 층에 나타났고, 수온과 염분의 분포 범위는 각각 20.8-21.1 ℃와 32.01-32.90를 보였다. 12월에는 이 수괴가 전 해역에서 나타나지 않았다.

 대마난류 중층수로 정의한 수온과 염분 값의 영역에서 4월은 감포와 죽변, 8월에는 자료의 제한과 함께 전체 해역에서 나타났지만 10월과 12월은 감포에만 나타나 기존에 연구한 결과에 따라 정의한 결과로는 이 수괴가 명확하게 나타나지 않았다. 본 연구에서 제시한 수온과 염분으로 정의한 구간은 밀도(σ_t)가 24.90-26.28 등밀도 선상에 있으므로 이 등밀도 선상에서 대마난류 중층수를 재분석하였다(Fig. 5 and Table 2).

Table 2. Physical character for Tsushima Middle Water (TMW) observed at Sokcho, Jukbyon and Gampo in February, April, June, August, October and December, 2012

 밀도(σt)가 24.90-26.28 인 등밀도 선상에서 분석한 결과, 이전의 결과와 달리 속초를 제외하고 죽변과 감포는 2월부터 대마난류 중층수가 존재하였으며, 죽변은 수심 5 m 이천에서 수온과 염분의 범위가 각각 10.5-10.7 ℃와 34.24-34.27이었다. 감포는 표층에서 65 m 층까지 분포하였고, 수온과 염분의 범위는 각각 10.8-12.3 ℃와 34.26-34.39를 나타내었다. 수온의 경우, Moon et al.(1996)과 Cho et al.(1997)이 제시한 최소 수온의 범위는 유사하였지만 전체적으로 낮았고, 염분은 Kim and Kim(1983)과 Moon et al.(1996)이 제시한 범위에 나타났다. 특히 근해와 달리 연안은 동계에 해면냉각으로 낮아진 수온이 표층에서 저층까지 강한 연직혼합으로 거의 균일하게 분포하여 기존 수괴와의 명확한 구별이 어렵다(Yang et al., 1997). 4월도 이 수괴는 감포와 죽변에만 나타났으며, 그 분포 수심은 표층에서 20 m와 40 m 층으로 감포가 죽변보다 깊은 수심까지 분포하였다. 수온과 염분은 죽변이 11.0-12.7 ℃와 34.15-34.46, 감포가 11.0-13.2 ℃와 34.33-34.49로서 2개 해역에서 수온의 범위는 본 연구에서 제시된 것보다 최소 수온은 낮았으며, 최대 수온인 17 ℃에는 미치지 못하였다. 6월은 3개 해역에서 모두 이 수괴가 나타났고, 그 수심은 20-45 m 층에 분포하였다. 수온과 염분의 분포 범위는 속초가 9.5-12.4 ℃와 33.53-33.94, 죽변이 10.1-14.4 ℃와 33.55-34.12, 감포는 9.4-12.6 ℃와 33.00-33.87을 보였다. 죽변은 2개 해역보다 수온과 염분 값이 상대적으로 높았으나 전체적으로 이들 해역에 나타난 값은 기존에 연구된 값들 보다는 낮았다. 8월은 이 수괴가 25-50 m 층에서 해역별로 수온과 염분의 범위는 속초가 10.1-15.4 ℃와 33.87-34.42, 죽변이 10.0-15.0 ℃와 33.95-34.15, 감포는 10.7-14.5 ℃와 33.93-34.40로서 수온과 염분의 전체적인 범위는 Moon et al.(1996)이 제시한 값에 가깝게 나타났으나 전반적으로 다른 연구 결과에 비해 낮았다. 10월은 3개 해역에서 수심 30-55 m 층에서 수온과 염분은 각각 9.0-14.6 ℃와 33.44-34.30 이었고, 12월에는 3개 해역의 표층에서 수심 75 m 층까지 수온과 염분은 각각 8.1-16.3 ℃와 33.49-34.25를 보였다. 본 연구해역에서 나타난 대마난류 중층수의 특징은 종합해 보면, 밀도가 24.93-26.27인 범위 내에서 수온과 염분이 각각 8.1-16.3 ℃와 33.00-34.49를 보였고, 전반적으로 기존에 연구된 결과 값보다 낮았다.

 북한한류수로 정의된 수온과 염분 값의 등밀도 선상의 범위는 26.59-27.40 으로서 이 범위 내에 분포한 3개 해역에 대한 수괴의 특징을 분석하였다(Table 3). 북한한류수는 2월에 속초와 죽변에만 분포하였고, 동해 남부해역에 위치한 감포까지는 미치지 못하였다. 이 수괴가 존재한 수심의 분포는 속초의 경우 거의 전 층, 그리고 죽변은 60-110 m 층에 나타났다. 수온과 염분은 각각 4.1-8.2 ℃와 33.84-34.23의 범위로 2개 해역이 거의 비슷하게 나타났고, 최대 수온은 기존 연구결과보다 약 1℃ 높았다. 4월은 해역별 차이는 있지만 수심 30-100 m 층에 이 수괴가 분포하였고, 수온과 염분은 각각 1.8-9.4 ℃와 33.88-34.41의 범위로 보였다. 6월에도 4월과 같이 전 해역에서 35-95 m 층에 이 수괴가 분포하였고, 수온과 염분은 2.6-8.6 ℃와 33.92-34.40을 나타내었다. 2-6월의 수온과 염분의 최고 값은 기존 연구 결과에 제시된 이들 값보다 높게 나타났다. 8월은 속초를 제외한 죽변과 감포의 수심 60-110 m 층에 나타났고, 수온과 염분은 2.7-7.0 ℃와 33.94-34.10으로 Gong and Park(1969)과 Cho et al.(1997)이 제시한 값의 범위와 유사하였다. 10월은 전 해역에서 55-105 m 층에 이수괴가 분포하였고, 수온과 염분은 3.0-8.0 ℃와 34.11-34.42로서 2-6월과 같이 이들 값이 높았다. 12월은 감포를 제외하고 속초와 죽변의 저층인 수심 65-100 m 층에 나타났고, 수온과 염분은 2.7-7.0 ℃와 33.78-34.11을 나타내었다. 이 수괴는 감포의 동계(2월과 12월)와 속초의 8월에는 분포하지 않았다.

Table 3. Physical character for North Korean Cold Water (NKCW) observed at Sokcho, Jukbyon and Gampo in February, April, June, August, October and December, 2012

 본 연구에서 분석한 속초, 죽변 및 감포 해역에 대한 대마 난류의 표층수와 중층수 및 북한한류수에 대한 수온, 염분 및 밀도의 특징은 Table 4와 같이 요약할 수 있다. 특히 동해에 존재하는 여름철(8월) 수괴들의 물리적인 특성을 보면(Table 2 and Table 3), 수온과 염분에 의해 계산한 밀도(σt)로 뚜렷이 구분되었다. 전체 월에 대한 이들 수괴들의 밀도 범위를 보면(Table 4), 대마난류 표층수는 23.85 이하, 대마난류 중층수는 24.93-26.27, 북한한류수는 26.59-27.30에 분포하였다. 그러나 Table 1에 제시된 바와 같이 동해에 대하여 기존에 연구된 이들 수괴의 분석은 거의 연안해역 보다는 근해 해역에 초점이 맞추어져 있어서 본 연구 결과의 수괴별 수온과 염분의 특징은 다소 차이를 보였다.

Table 4. Distinctive values of temperature and salinity for water masses in the three regions (Sokcho, Jukbyon and Gampo) along the eastern coast of Korea

3.2 해역별 해수의 생물·화학적 특성

 속초, 죽변 및 감포 연안양식장 주변 해역에서 2012년 짝수월(2-12월)에 조사한 용존산소(DO), 클로로필 a(Chl-a) 및 N/P비의 연직분포를 Fig. 6과 Fig.7, Fig. 8에 각각 나타내었다.

Fig. 6. Vertical distribution of dissolved oxygen (DO) at Sokcho, Jukbyon, and Gampo in 2012.

Fig. 7. Vertical distribution of chlorophyll a concentrations at Sokcho, Jukbyon, and Gampo in 2012.

Fig. 8. Vertical distribution of N/P ratio at Sokcho, Jukbyon, and Gampo in 2012.

DO의 해역별 월별 특성을 살펴보면, 2월은 3개 해역에서 5.6-6.5 ml/L로 남쪽에서 북쪽으로 갈수록 DO 농도가 높게 나타났다. 속초, 죽변 및 감포는 각각 6.4 ml/L, 6.1 ml/L 및 5.8 ml/L의 전후 농도가 전 층에 균일하게 분포하였다. 4월은 속초, 죽변 감포의 DO 농도가 각각 6.3-6.6 ml/L, 5.8-6.6 ml/L, 5.8-6.2 ml/L로 상층이 하층보다 DO가 높게 나타났다. 6월도 속초와 죽변은 각각 5.8-6.2 ml/L, 죽변은 5-6.4 ml/L로 상층이 하층보다 DO가 높았고, 감포는 5.4-6.6 ml/L로 육지쪽보다 외해쪽에서 DO가 높았다. 8월의 경우, 속초는 5.2-6.2 ml/L의 범위로서 15-25 m 층에서 5.4 ml/L 이하가 전 정점에서 분포하였고, 그 상하층으로 갈수록 DO 농도가 높았다. 죽변은 수심 20-60 m 층 사이의 6.2 ml/L를 중심으로 그 상하층으로 갈수록 DO 농도가 낮아지면서 DO 약층을 형성하였다. 감포는 4.2-4.8 ml/L로 전 층이 낮은 DO 농도를 보였다. 10월의 경우, 속초와 죽변의 DO 농도는 5.2-6 ml/L 범위로서 표층에서 저층으로 갈수록 그 농도가 높았고, 감포는 4.2-5 ml/L로 두 해역과 반대로 표층에서 저층으로 갈수록 DO 농도가 낮았다. 12월의 경우, 속초는 5.8 전후로 전 층이 균일하게 분포하였고, 죽변은 5.2-5.6으로 연안에서 외해의 중층 수심으로 갈수록 DO 농도가 낮았다. 감포는 4.8-5.2로 죽변과 거의 유사한 형태이지만, 연직 혼합은 더 강하게 나타났다. 

 클로로필 a(Chl-a) 농도의 월별 해역별 특성을 보면, 2월은 속초, 죽변 및 감포는 0.1-0.3의 농도 범위로 전 층이 낮은 농도로서 균일한 분포를 보였다. 4월은 속초의 경우 Chl-a 농도가 0.1 μg/L 전후로 전 층이 균일한 분포를 보였고, 죽변과 감포의 Chl-a 농도는 0.1-0.6 μg/L과 0.1-0.3 μg/L로 연안이 상대적으로 고농도를 보였다. 6월의 경우, 속초는 0.1-0.3으로 낮은 농도를 보인 반면에 죽변은 0.1-1 μg/L의 범위로 정점 3과 4의 20-40 m 층에서 0.5-1 μg/L로 고농도를 나타내었다. 감포는 0.1-2의 범위로서 정점 4의 20 m 층에서 최대농도(2.34 μg/L)를 보였으며, 이것은 수온약층과 염분약층의 상부에 나타났다. 8월의 경우, 속초는 0.1-1 μg/L의 농도 범위로서 연안의 표층 부근에서 0.8 μg/L 이상의 고농도이었고, 10 m 이천에서는 0.5 μg/L이상으로서 저염분이 나타난 곳과 일치하였다. 죽변은 0.1-0.9 μg/L의 범위로서 6월에 나타난 정점 3과 4에서 고농도의 분포 형태는 유사하였으나 그 농도는 6월보다 낮게 나타났다. 감포는 6월에 외해 정점 4의 수심 20-40 m층에 국한되어 나타났으나 8월에는 연안의 20-40 m에서 정점 4의 10-30 m 층에 띠 형태로 1 μg/L 이상의 농도를 보였고 정점 2와 3의 20 m 층에서는 2 μg/L 이상의 고농도를 보였다. 이것은 수온약층과 염분약층이 강하게 형성된 곳과 일치하였다. 10월과 12월은 0.1-0.4 μg/L의 농도 범위로서 세 해역에서 표층 일부에서 상대적으로 높은 농도를 보였으나, 거의 전 층이 낮은 농도를 나타내었다.

 동해의 경우, 연안은 수심이 얕고 육상으로부터의 영향을 쉽게 받으며, 연안에서 수십 마일만 바깥쪽으로 나가면 깊은 수심과 함께 동한난류의 영향을 직접적으로 받는다. 그리고 속초와 같이 동해 중부의 북쪽에 위치한 연안은 북한 한류의 영향도 쉽게 받을 수 있다. 이와 같이 서로 상이한 난류수와 한류수 및 연안수와 같은 수괴들이 접하여 서로 혼합되어 있는 곳에서 식물플랑크톤이 기초생산을 하기 위한 영양염 제한요소로서 질산염과 인산염은 중요한 역할을 한다. 여기서 두 영양염의 제한요소를 측정하는 일반적인 방법인 질산염과 인산염의 Redfield 비(DIN : DIP)를 가지고 추정한다. 해수에서 DIN : DIP의 비가 16보다 작으면 질산염에 비해 인산염이 상대적으로 풍부함을 말하며 식물플랑크톤 성장에 질산염이 제한요소로 작용하며, 그 반대는 인산염이 성장 제한요소가 된다(Graham et al., 1998). Imai et al.(1990)은 동해 근해해역에서 식물플랑크톤 성장에 필요한 영양염 제한요소가 질산염에 거의 의존한다고 밝힌바 있다.

DIN : DIP (N/P) 비의 해역별 월별 특성을 보면, 속초는 2-6월과 12월에 그 비가 전 층이 16 이하로 질산염이 영양염의 제한요소를 나타내었고, 8월과 10월은 30 m 이천에서는 인산염이 그 외는 질산염이 제한요소로 작용하였다. 죽변은 2월과 12월에 전 층이 N/P의 비가 16 이하이었고, 4월, 6월과 10월은 표층과 일부 정점을 제외하고 그 비가 16 이하로 질산염이 제한요소로 작용하였다. 8월은 다른 월과 달리 정점 3과 4의 수심 30-80 m 층을 제외하고 N/P의 비가 16 이상으로 인산염이 영양염의 제한요소로 작용하였다. 감포는 2-6월과 12월에 거의 전 층이 N/P의 비가 16 이하를 나타내었다. 8월은 30 m 이천에서 16 이상을 보였고, 10월은 정점 1-3의 표층에서 40 m까지 16 이상으로 인산염이 제한요소로 작용하였다. 8월과 10월은 3개 해역에서 N/P의 비가 16 이상을 보인 곳이 많았으며, 특히 속초와 감포 해역에서 Chl-a가 고농도를 보인 곳은 인산염이 제한요소로 작용한 곳과 일치하였다. 

4. 결 론

 본 연구에서는 동해 연안양식장 주변해역의 월별 해양학적 (수괴 분석과 생물 화학적 특성) 특성을 파악하기 위하여 2012년 짝수 월(2-12월)에 속초, 죽변, 감포 연안에서 CTD 관측과 함께 생물 화학적 분포 특성을 조사하였다.

 동해 3개(속초, 죽변, 감포) 해역에 대한 T-S도를 이용한 월별 수괴 분석 결과, 이들 해역의 수괴는 해역과 월에 따른 차이는 있지만 각 수괴의 밀도 범위는 대마난류 표층수가 23.85 이하, 대마난류 중층수는 24.93-26.27, 북한한류수는 26.59-27.30 으로 나타났다. 각 수괴들의 수온과 염분의 분포 범위를 보면, 대마난류 표층수는 각각 20-28.3 ℃와 31.04-33.75이었고, 대마난류 중층수는 각각 8.1-16.3 ℃와 33.00-34.49를 보였다. 그리고 북한한류수는 각각 1.8-9.4 ℃와 33.78-34.42로 나타내었다.

 DO의 해역별 분포는 동계(12-2월)는 각 해역에서 전 층이 혼합에 의한 균일한 농도로서 남쪽에서 북쪽으로 갈수록 DO 농도가 높았고, 춘계(4-6월)는 상층이 하층보다 DO 농도가 높았다. 하계(8월)의 경우, 감포는 전 층이 4.2-4.8 ml/L로 낮았으나, 죽변과 속초는 중층을 중심으로 상하층으로 갈수록 농도가 높아지는 경향을 보였다. 추계(10월)의 경우, 속초와 죽변은 표층에서 저층으로 갈수록 그 농도가 높았고, 감포는 두 해역과 반대로 표층에서 저층으로 갈수록 농도가 낮았다.

 Chl-a 농도의 해역에 따른 월별 특성을 보면, 10-4월은 전 해역에서 0.4 μg/L 이하로 전 층의 농도가 낮았으나, 죽변은 4월에 연안에 0.5-0.6 μg/L 로 상대적인 고농도를 보였다. 그러나 6-8월은 다른 월에 비하여 고농도의 분포역이 넓었고, 감포는 8월에 수온과 염분의 약층이 강하게 형성된 곳에서 띠 형태로 2 μg/L 이상의 고농도가 넓게 분포하였다. N/P 비를 보면, 속초와 감포는 2-6월과 12월, 죽변은 2월과 12월에 N/P 비가 16 이하로 질산염이 영양염 제한요소로 작용하였다. 8-10월은 전 해역에서 N/P의 비가 16 이상인 곳이 많았고, 특히 속초와 감포 해역에서 Chl-a 농도가 높은 곳은 N/P의 비가 16이상으로 인산염이 제한요소로 작용한 곳과 일치하였다.

 동해 연안양식장 주변해역의 해양학적 특성을 보다 명확하게 이해하기 위하여 지속적으로 위도별 거점 모니터링 해역으로 감포, 죽변 및 속초 해역을 조사 및 연구함으로써 장기적으로는 기후변화에 대한 취약성 분석과 함께 연안양식장을 운영하는 어업인에게 보다 양질의 분석 결과를 제시할 수 있을 것으로 생각된다.

감사의 글

본 연구는 국립수산과학원의 “동해 어업자원과 환경생태조사(RP-2013-ME-065)” 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.