1.서 론
울산광역시 울주군 서생면 대송리에 위치하는 간절곶은 우리나라 육지에서 해가 가장 먼저 뜨는 장소로 동해남부 해역인 울기(등대)에서 남남서방향 약 16.6 km, 부산(남항)에 서 북동방향 약 39 km에 위치한다. 간절곶은 육지에서 바다 로 돌출된 형상으로 인해 주변해역의 수심은 Fig. 1과 같이 50 m 등심선을 기준으로 해저가 융기된 듯한 형상의 얕은 구릉으로 존재하며, 남서-북동으로 형성된 등수심선 방향 남 측과 북측 연안역에 비해 수심이 얕다. 한국 남동해역은 대 한해협 서수도를 통과한 대마난류의 제 3분지가 한국 동쪽 연안의 대륙사면을 따라 북쪽으로 흐르는 동한난류의 영향 을 받는다(Naganuma, 1973). 또한 한국남동부 동한난류역의 표면수온은 겨울과 여름 북풍과 남풍계열 탁월풍의 영향을 크게 받고, 동계와 춘계의 상층 해양구조는 표면수온 수평 분포로도 판단될 수 있음이 보고되어 있다(Gong, 1984). 여름 철 남동해역의 표층수온 누년평균에 따르면, 대마난류의 확 장과 육지로부터 유입되는 하천수 및 태양복사에 의해, 최 고 26∼27 ℃까지 상승하나 겨울철은 연안이 10 ℃ 이상, 외 해측은 13∼14 ℃ 정도이다. 또 염분은 겨울~여름 34.50 ‰ 이 상이나 여름철 강우로 인한 동중국해 해수와 남해연안수 유 입증가로 염분이 낮아져 33.0 ‰ 이하가 되며 때때로 30.0 ‰ 정도까지 달하기도 한다(Lee, 1992). 한편, 동해남부의 조석 은 인근 남해와 서해에 비해 극히 미약하여 울산 근해에서 약 30 cm의 조차를 가지며, 해수유동 평균운동에너지에 대한 조류의 상대적 비율(Teague et al., 2001)이 간절곶 주변에서 19 %로 남해안의 40~90 %에 비해 매우 낮다(Jeong, 2008). 해 류성분을 포함한 울산 근해의 유동은 평균 60 cm/s의 유속으 로 북동향류가 우세하다. 해류와 조류의 방향이 일치하는 낙조시는 표층에서 최대 150 cm/s이고 두 흐름방향이 반대가 되는 창조시는 유속이 감소하는 특성을 나타낸다(Kim et al., 2003).
동한난류의 주된 흐름에 위치한 한국 남동해역은 하계 남 풍계열 바람과 함께 자주 발생하는 연안용승 지역(Lee and Na, 1985)으로도 잘 알려져 있으며, 특히 매년 하계에 발생하 는 연안냉수는 주로 울산(울기)-감포 해역에서 출현하는 것 으로 조사되어져 있다(Lee, 1978; Seung, 1988). Suh et al.(2001) 은 위성에 의한 표면수온 자료와 하계(7~9월) 최근 15년 간 연안 최저수온의 누년 통계조사를 통해 울기 및 감포 연안 에 5 m/s 이상의 남서풍이 우세할 경우 평년비 5 ℃ 이상의 음(-)의 이상수온 값이 출현하였음을 제시해, 한국 남동해역 의 수온변동이 지역적 풍계에 매우 관련이 있음을 밝혔다. 한국 남동 연안해역의 이러한 수온·염분변화는 영양염이 풍 부한 저층수의 용승과 연안 하천수 유입과 같은 해양생태학 적으로 다양한 해양환경을 조성해 주변해역에 높은 생산력 을 주고 있다(Kim et al., 2007a; Yoo and Park, 2009). Kim et al.(2008)은 NOAA/AVHRR 영상(표면수온)과 SeaWiFS 해색영 상자료(클로로필 a 농도)를 이용하여 하계 남동해역을 4개 영역으로 구분하였다. 또 Ministry of Oceans and Fisheries (2014)는 이러한 동해남부 해역의 높은 어업생산력은 수층 구조가 계절에 따라 혼합과 층상의 형태로 변하면서 먹이생 물군(혼합: 난바다곤쟁이, 층상: 요각류)이 바뀌어 이를 이용 하는 청어(혼합), 멸치‧오징어(층상)가 각각 번성하게 된다는 사실을 보도하였다.
이와 같이 한국 남동해역은 냉수괴 출현과 같은 다양한 수 괴 변화에 관한 연구가 이루어졌으나, 동해남부 연안해역의 계절적 수온·염분 변화를 통해 출현하는 이들 해역주변의 상세 해양구조와 시공간적 변동양상은 조사되어지지 못했 다. 본 연구는 2011년 1월부터 11월 말까지 간절곶을 포함한 주변 연안해역의 CTD 정밀조사와 장기 수온연속모니터링 조사를 통해 한국 남동해역의 계절별 열염구조와 시공간적 변동특성을 분석, 제시하였다.
2.자료 및 방법
2.1.CTD 관측
Fig. 2의 간절곶 주변 연안 20개 정점에서 2011년 1월 ~ 11 월까지 계절별(1월, 4월, 8월, 11월)로 대조와 소조 각각 2회 씩 8회에 걸쳐 CTD 관측을 실시하였다. 현장 관측시 조석, 조류에 의한 영향을 최소화하기 위해 간절곶을 중심으로 조 사영역을 남과 북으로 나누어 2개 선박을 사용해 각 10개 정 점씩 동시 관측을 실시하였으며, 만조시각을 기준으로 관측 을 개시해 1시간 30분 이내에 완료하였다. 측정에 사용된 2 기의 CTD는 Ocean seven 304(Canada, RBR사) 모델로 기기 내 각 센서 감응시간은 약 0.5초이다. 각 정점에서 연직으로 연 속 관측된 수온·염분 측정치는 수심 0~5 m(1 m 간격), 7 m, 10~50 m(5 m 간격)로 정리하여 조사해역에서의 수평분포를 작성하였다. 해역 내 연직 단면구조를 위해 Fig. 2와 같이 U1, U2-line을 설정하였으며, 조사 자료의 계절에 따른 수온, 염분, 밀도 분포 파악을 위해 T-S 다이어그램을 작성하였다.
2.2.수온장기연속 조사
CTD 관측조사와 아울러 조사 정점 해역의 계절에 따른 수
온분포 및 변화특성을 조사하기 위해 수온 장기연속관측을 실시하였다. 조사 시기는 1월 14일∼2월 15일(동계, 32일), 3 월 25일∼4월 29일(춘계, 34일), 7월 25일∼9월 8일(하계, 45 일), 10월 28일∼11월 27일(추계, 30일)로, 해당계절 내 30~45 일 동안 조사하였다. 수온측정은 스테인리스 하우징(housing) 을 제작하여 수심 0~1 m 사이(표층)에 수온계가 위치하도록 하였으며, 부표에 연결된 측정장치는 2개의 닻을 이용하여 각 정점에 고정 계류시켰다. 간절곶 주변 20개 정점 중 U1-line 5개 정점(T5, T8, T11, T15, T20)과 U2-line의 T-23 정점 에서는 중층과 저층에도 수온계를 설치하였다. 측정에 사용 된 기기는 TR-1060(Canada, RBR사)모델의 소형 수온측정계로 0.00005 ℃까지 분해가 가능한 정밀 수온계이다.
각 정점에서 매 30초 간격으로 연속 측정된 수온자료는 10분 평균자료로 환산한 다음. 연속시계열자료로 사용하였 다. 각 계절에 대한 수온의 장주기적 일변화 분석에는 연속 시계열자료의 40시간 low-pass filtering을, 해당계절 내 연속수 온 시계열자료들의 단주기적 변동양상은 high-pass filtering을 실시한 후, spectrum 밀도분석과 상관성분석을 시행하였다.
3.결과 및 고찰
3.1.수온·염분의 수평, 연직 분포
간절곶 주변해역의 계절에 따른 수온분포를 비교하기 위 해 20개 정점의 표층(0~1m) 수온분포를 Fig. 3에 나타내었다. 표층수온은 전년에 걸쳐 11.5~21.5℃의 분포로 4월(봄)이 가
장 낮았고, 8월(여름)에 가장 높았다. 해안선 방향으로 남북 간 조사정점 거리는 약 10 km 정도로, 해양 조사영역의 범위 가 넓지 않아 수온의 수평방향 온도차는 연안 일부(T4)정점 과 8월을 제외하면 1 ℃ 정도의 온도차를 보였다. 수온은 전 반적으로 간절곶 남쪽이 북쪽보다 높았다. 수온 상승기인 8 월 수온은 전 해역이 19.5~21.5 ℃의 분포로, 간절곶 정점을 중심으로 외해방향으로 19.5 ℃ 이하의 수온이 분포하였다. 간절곶 주변의 이러한 낮은 수온은 최저수온이 나타나는 4 월에도 11.5 ℃ 이하의 낮은 수온을 나타냈다. 그러나 11월의 수온하강기에는 19 ℃ 이하의 연안 해역사이에 19.5 ℃의 수 온이 간절곶을 중심으로 외해측에 분포하였다.
간절곶을 중심으로 한 주변해역의 수온 연직구조를 살펴 보기 위해 U1과 U2-line의 수온연직단면을 작성한 후, 외해 측 조사정점들(U2-line)에 대한 수온 연직단면을 Fig. 4에 나 타냈다. U1과 U2-line의 수온단면은 일부 정점에서의 자료를 제외하면 대체로 유사한 구조의 수온분포였다. 4월과 1월 수 온은 전 수심에서 1 ℃ 미만의 수온차를 보여 전 해수층이 균일한 형태로 약층과 같은 수온성층현상은 없으며, 등온선 의 연직방향 분포에서 전 수층이 잘 혼합되어 있음을 보여 주었다. 8월은 수온상승에 따른 성층구조가 현저하나, 11월에 는 표층혼합과 성층 소멸형태가 나타났다. Fig. 4에 나타난 수 온 연직구조를 종합해 보면, 동 해역은 1월 해면냉각으로 표, 저층간 연직혼합이 시작되어 4월 전 층이 가장 낮은 11.7 ℃ 전후의 균일수온을 가지는 연직 수온구조가 형성되고, 8월 수심 10 m 부근에 수온약층이 형성되면서 표면수온이 20 ℃ 이상으로 상승하게 된다. 그러나 수심 30 m 이심의 저층수온 은 10 ℃ 이하로, 1~4월 표층냉각으로 형성된 저층의 저수온 수 보다 더 낮은 수온의 저층수가 존재해, 하계 연안 계절풍 취송에 따른 주변 외해 혹은 심해 저층냉수의 용승 또는 북 쪽으로부터의 냉수이류현상이 일어났음을 시사한다(NFRDA, 2011). 3개월 후인 11월엔 저층냉수의 소멸과 함께 간절곶 주변 T13, T16 정점을 중심으로 표, 저층 간 혼합이 발생해 간절곶 주변해역으로 수온 균일화가 진행되는 구조를 나타 낸다. 이러한 수온구조는 해면냉각이 더 강해지는 시기인 1 월, T16 정점을 중심으로 표층 14.4 ℃ 이하 표면냉각수와 T13 정점주변 표, 저층 혼합에 의한 14.5 ℃ 등온선 주변 수온 경도분포에서 잘 난다. 또 이 과정은 최저수온기인 4월 정점 T16 표층의 수온하강(11.7 ℃ 이하)과 T13 정점주변의 연직혼 합(11.7~11.8 ℃) 수온구조에서도 추론할 수 있다. 한편, 수온 상승기인 8월은 해면수온 상승으로 표면냉각이 존재하지 않 는 대신, 간절곶 주변 T16 정점의 얕은 천해지형 효과로 연 직혼합이 발생해 T13, T16, T17 정점의 등온선은 표층을 향 해 상승하고, 주변해역보다 낮은 수온구조를 나타낸다.
일반적으로 수중에 존재하는 초(礁)나 퇴(堆)와 같은 얕은
수심의 해중산이나 언덕(hill) 주변은 전면부에서 유속이 감 소하고 후면부는 와류증가로 유속이 증가하게 된다. 또한 이러한 해역 주위에 발생하는 와류는 물질의 체류시간을 길 게 해 저층의 저수온 고농도 물질을 표층으로 부상시키는 역할을 하기도 한다(Park et al., 2003). T16 정점 주변은 등수 심선 방향을 따라 중간에 수심이 갑자기 얕아지는 언덕형태 의 간절곶 해저지형이 솟아오른 해역으로 등수심선 방향을 따라 흐르는 조류나 해류에 있어 일종의 해중산이나 언덕에 해당한다. 따라서 T13, T16, T17 정점 주변의 연중 낮은 수온 은 이러한 지형적 요인에 따른 표, 저층수온의 혼합과 국지 용승현상에 의한 것으로 판단된다.
간절곶 주변해역의 계절별 표층염분 수평분포를 Fig. 5에 나타내었다. 염분은 1월과 4월 각각 34.1~34.3 psu, 34.4~34.5 psu 로 전 정점에서 0.1~0.2 psu의 염분변동을 나타내었으나, 8월 과 11월은 29.5~32.0 psu, 32.7~33.5 psu로 0.8~3.5 psu의 비교적 큰 변동을 보였다. 그러나 8월과 11월 최저염분을 나타낸 T21 정점을 제외하면 31.0~32.0 psu, 33.0~33.5 psu의 분포로 그 변동 폭은 1.0 psu 이하였다. 연중 염분이 가장 높은 시기는 최저수온이 나타난 4월로, 해수밀도가 가장 컸다. 8월은 전 해역이 32.0 psu 이하로 가장 낮았으며, 이 시기 수온이 최고 수온이었던 것을 감안하면 해수밀도는 가장 낮다. 8월 이후 11월과 1월로 가면서 염분은 점차 상승하는 형태를 나타냈다. 한편, 8월과 11월 최저염분이 출현한 T21 정점은 서쪽 연 안에 위치한 회야강 하천수의 영향을 받는 해역으로, 하천 수량이 많은 하계와 추계에 그 영향이 큰 지점이다. 회양강 은 간절곶에서 북북서 방향 약 3.5 km의 강양항 입구에 그 하류가 있으며, 남동방향으로 동해를 향해 흐르는 몇 안 되 는 강 중 하나이다. 이 강은 유역면적 218.35 ㎢의 낙동강 기 타수계 지방2급 하천으로 강의 중류에 회야댐(회야호)이 설 치되어 있고 상류에 석천(강 하구로부터의 거리 21.9 km)과 망양(11.6 km) 수위관측소가 있다. 8월과 11월 T-21 정점 주변 에 출현한 최저염분과 하천유량과의 관련성을 보기위해 Table 1에 2011년의 일 유량측정자료가 결측없이 비교적 잘 정리된 석천(울주군 웅촌면 석천리) 수위관측소의 월별 일 평균 하천유량(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2011)을 나타냈다.
Table 1에 따르면 T21 정점주변에 저염분수가 출현(관측시 기 8월 1일)한 7월 유량이 11.26 m3/s, 11월 5.93 m3/s로 회야강 년 평균 하천수 유출유량 3.84 m3/s의 2.9~1.5배에 달해 유출 량이 많았던 반면, 1월과 4월은 각각 0.01 m3/s, 0.84 m3/s로 매 우 적었다. 이러한 결과는 동해남부 해역 염분분포에 관한 기존연구에 지적된 하계 저염분의 원인이 남해연안수의 영 향(Lee, 1992)이라는 사실보다는 해역에 더 직접적인 영향을 주는 하천수 유출이 동 해역의 계절 염분구조에 더 적절할 것으로 생각된다.
간절곶 주변은 1월과 4월, 주변해역보다 0.05~0.2 psu 높았 고, 하천수 영향을 받는 8월과 11월은 간절곶 주변을 경계로 남쪽과 북쪽 해역간의 염분 변화가 매우 컸다. 표층염분 분 포의 전반적 특징은 간절곶 주변에 고염분이 연중 출현하 고, 하천수 영향을 받는 북쪽 해역과의 사이에 염분전선이 형성되는 구조를 보였다. 이러한 염분구조는 Fig. 6의 염분 연직분포에서도 잘 나타난다. Fig. 6의 염분 단면분포에서 1 월과 4월 정점 T13을 중심으로 해역 내 최고염분이 연직 균 일하게 분포하며, 8월과 11월 이 정점을 중심으로 강한 염분 경도가 형성되어 있음을 알 수 있다. 고염분이 연중 출현하 는 T13 정점 주변의 이러한 염분연직 구조는 해역 내 얕은 수심의 해저지형이 수중에 솟아 오른 듯 존재하는 해중산 해역의 계절별 CTD 조사결과(Kim et al., 2007b)에 나타난 염 분구조와도 잘 일치한다. Kim et al.(2007b)은 표, 저층 균질 수괴의 분포원인을 태양복사에너지 감소로 인한 자연혼합 과 해중산에 의한 상승류의 복합효과로 설명하였다.
Fig. 7은 각 계절 대조와 소조기의 수온, 염분, 밀도 분포를 T-S 다이어그램으로 나타낸 것이다. 두 시기의 분포에서 특 징적인 것은 8월 1일(Fig. 7의 좌측, 그림 속 심볼 형태 ‘o’) 10 ℃ 이하의 저수온수 출현과 8월 21일(Fig. 7의 우측)의 저 수온수 소멸현상이다. 이러한 저층냉수출현은 이 시기 한국 남동해안의 지역적 풍계로 인한 용승현상(Lee, 1983; Lee and Na, 1985)이나 한류의 남하와 연계된 현상(Lim and Chang, 1969)으로 설명되고 있어, 향후 구체적 원인 규명을 위한 관 련자료 들 간의 보다 세부적 분석이 필요할 것으로 생각된 다. 하계 냉수출현을 제외한 대조와 소조에 따른 수괴변화 는 상층(관측점 밀집부분)에서 전반적인 대조기 밀도감소와 소조기 증가현상이 나타났으며, 8월 저염분으로 인한 소조 기 밀도분산이 두드러졌다. 울산 근해의 평균 조류유속은 약 35 cm/s이나 창, 낙조류에 따른 해류와 조류방향의 변동 으로 표, 저층간 유속(해류+조류)차가 70~90 cm/s인 점(Kim et al., 2003)을 감안하면, 동 해역의 수층 간 연직혼합에 해· 조류 세기에 의한 영향이 적지 않을 것으로 판단된다. 한편, 1월과 4월의 해수밀도는 (σt)=26 전후로 매우 균일하나, 8월 은 밀도분포가 넓어져 18.5~25.5의 범위를 나타냈다. 이러한 밀도분산은 표층 저염분과 저층 저수온수에 따른 영향으로, 8월 이 해역의 열염구조가 하천수 유출(Oh and Han, 1986)과 저층냉수출현(Suh et al., 2001)에 크게 좌우되고 있음을 보여 준다. Fig. 7에 나타난 동계(1월)와 춘계(4월) 전 수층의 수 온, 염분, 밀도의 균일한 분포는 기온하강에 따른 해면냉각 과 북풍 계열 계절풍 등에 의한 연직혼합이 매우 활발했음 을 시사한다.
3.2.수온의 시간변동
동 해역 주변 울산 근해의 조석에 따른 수위변동은 M2,S2,K1,O1분조별로 각각 11.3 cm, 5.9 cm, 4.0 cm, 3.8 cm로 전 체 분조의 65 %를 차지하고, 조류는 이들 분조에 따라 왕복 성이 우세하다(Kim et al, 2003). U2-line 정점에서 조석·조류에 따른 단주기 변동을 제거한 계절별 40시간 low-pass filtering 된 표층수온 시계열 변화를 Fig. 8에 나타냈다. 그림 속 자료 의 공백은 20개 정점의 동시 장기연속 측정 중 측정기기 트 러블이나 연안 어선에 의한 기기 소실로 측정 자료가 없거 나 자료이상이 발생된 부분이다. 11~11.5 ℃의 저수온은 2월 초순 간절곶 북측해역에서 출현하기 시작해 점차 남측해역 으로 확장해 3월까지 지속되었다. 정점을 따라서의 등온선 변화는 간절곶이 위치한 T13 정점 주변을 경계로 1~2일의 시간변화가 발생한 다음 수온하강이 진행되는 특징을 보였 다. Lee et al.(2003)은 하계 울산연안에서 바람에 의한 수온변 화가 2.4일 주기의 바람에 17시간, 4.0~5.4일 주기에 27~37시 간의 시간차이(time lag)를 가짐을 제시하였다. 이 결과는 연 안용승과정이기는 하나 연직혼합에 의한 수온하강이라는 점에서, 기온하강기 북풍계열 바람으로 간절곶 북쪽의 저수 온수 남하 시 간절곶 해저지형이 해저언덕 역할을 하고 또 연직혼합에 시간이 소요될 수 있으므로 T13 정점 주변의 수 온변화는 공간규모의 차이를 감안하면 용승현상과 역학적 으로 유사한 점이 주목된다. 향후, 간절곶을 중심으로 바람 에 의한 수온의 수평 공간적(이류) 변동에 대해 좀 더 검토 할 필요가 있을 것으로 판단된다.
한편, 하계 저수온 현상은 7월 하순~8월 중순까지 진행되 었으며, 이 과정에서도 T13 정점 주변을 경계로 등온선의 시 간변화가 발생한 후 수온하강이 진행되었다. 8월 하순 남측 해역에서 수온상승시는 T13 정점 주변을 경계로 수온하강과 반대과정이 나타났다. 동일한 현상은 U1-line의 표층수온 시 계열분석에서도 파악되었다. 이러한 수온변화는 간절곶 주 변정점을 중심으로 북측과 남측 해역의 수온분포가 시간적 으로 차이가 나고 있음을 의미하며, 그 과정에 수심이 얕아 지는 간절곶 주변에서 일단의 혼합과정이 발생하고 있음을 말해준다.
40시간 high-pass filtering 된 U1, U2-line 각 정점 수온의 탁 월 주기 분석결과를 Table 2에 나타냈다. Table 2에 제시한 탁월주기에 대한 빈도는 스펙트럼 밀도분석에서 최대 1~3위 의 밀도를 가지는 주파수를 주기로 환산한 다음, 각각의 주 기가 2011년 1, 4, 8, 11월 동안 출현한 횟수를 나타낸다. 전 정점에서 가장 탁월한 주기는 24.4 시간으로 조석의 1일주기 변동에 의한 성분과 일치하였으며, 1/2일 성분인 12.2시간 주 기도 탁월하였다. 한편, 수온은 1일과 1/2일 변동 외 1/4일, 1/4~1/2일, 1/2~1일, 1~1.4일의 주기에서도 변동을 나타냈다. 간절곶 북쪽 해역 조석의 조차(4대분조의 합)는 30cm 전후로 남, 서해의 다른 해역에 비해 매우 작고, 조석형태수는 0.2~0.28로 반일주조가 우세하다(Jeong, 2008). 또 천해 분조인 M4 분조의 진폭도 1 cm 이하로 인근 남해연안역보다 작다 (Jeong, 2008). Lee et al.(1992)은 동해안 죽변 연안의 조석주기 에 따른 하계 내부수온변동에서 반일주기와 일주기에 스펙 트럼 밀도의 피크가 나타남을 조사해 반일주기의 수온변동 이 내부조석에 의한 것임을 주장하였으며, 동 해역의 수온 변동에 출현하는 반일주기는 내부파에 의한 제1경압모드 (baroclinic mode; Lim, 1991)일 가능성을 제기하였다. 그러나 균일 혼합층이 형성되는 동, 춘계에도 반일주기 변동이 탁 월하고, 동 해역의 관성주기(20.7시간)가 일주기보다 작아 일 주기 성분의 내부조석파가 발생, 전파될 가능성이 희박함 (Baines, 1973)에도 불구하고 전 계절 동안 수온의 일주기 변 동이 가장 탁월하였음을 감안하면, 간절곶 주변 표층수온의 탁월변동이 내부조석파에 의한 변동만으로는 설명되지 않는 다. 간절곶 주변은 수심이 급격히 변하는 해역으로 등수심선 에 수직한 해·조류성분에 의해 내부조석파의 발생(Baines, 1986)과 파의 불안정으로 인한 혼합, 해면냉각 및 계절풍과 같은 외부 기상요인에 의한 혼합효과(Matsuyama, 1985) 등이 혼재할 수 있는 해역이다.
한편, 조석이 탁월하고 해안선이 복잡한 우리나라 서, 남 해 연안은 수평방향 난류로 발생하는 천해조석성분과 조류 에 의한 해저마찰응력이 조석분조 상호간 비선형작용을 유 발하여 조위변동이 발생할 수 있다(Suh, 1999). 그러나 조석 과 해안선이 서, 남해안에 비해 단조로운 간절곶 주변해역 의 선형적 천문조석 외 변동은 얕은 수심과 해·조류에 의한 해저마찰, 바다를 향해 불쑥 튀어나온 해안지형, 북쪽 회야 강에 의한 담수유입 같은 여러 복합작용에 의한 비선형효과 (Ippen and Harleman, 1966; Friedrichs and Aubrey, 1988)로 발생 한 배조나 복합조 성분변동이 나타날 수 있다. 동 해역에 탁 월한 1/4~1/2일 주기의 수온변동은 순압모드(barotropic mode) 하에서 이러한 천해조로 야기된 내부진동으로, 수심이 급격 히 얕아지는 간절곶을 중심으로 T13 정점주변에서 가장 자 주 출현하였다. 또 하천수 영향이 두드러진 T20~T23 정점은 1~1.4일 주기변동이 타 정점에 비해 출현횟수가 많았는데, 이는 하구역에 조석이 존재할 경우, 조석주기에 맞추어 염 분이 주기적으로 변동하기는 하나 약 1.5일에 변동이 최대에 도달한다는 Hwang and Park(2009)의 조석영향역 염분변동에 관한 모의실험결과가 수온변동에서도 나타나고 있음을 말 해준다.
표층과 중층, 표층과 저층간의 수온변화에 대한 상관성과 위상차를 보기위해 Table 3에 U1-line의 표, 중, 저층에서 계 절별 high-pass filtering된 수온변화 주기(t = 1/f , f 는 주파 수)별 coherence(0~1.0)와 위상차(θ)에 의한 시간지연(time lag τ, τ = θ/ 2πf) 결과를 나타냈다. Table 3의 시간지연 부호를 음(-)으로 표시한 경우는 표층에 비해 중, 저층 수온변동 위 상이 느린 것을 나타낸다. 표층과 중, 저층간의 교차 스펙트 럼에 의한 주기는 전 계절에 걸쳐 1/2~1일 변동이 탁월했으 나, 하계엔 회야강 하구인 T20 정점을 제외하고 1/2일 변동 에서 높은 밀도를 보였다. 이는 Lee et al.(1992)이 수온성층이 강한 여름철 죽변 연안에서 조사한 내부조석에 의한 반일주 기 주파수의 높은 스펙트럼 밀도와 관련이 있을 것으로 추 정된다. 한편, 수온 성층기인 하계(8월)와 추계(11월)의 표층 수온 변동은 대체로 중, 저층보다 빨랐으나 혼합기인 동계(1 월)와 춘계(4월)는 중, 저층이 더 앞섰다. 위상차에 의한 시 간지연은 T5와 T8 정점의 일부시기를 제외하고 2시간 이내 였다. 상관도는 정점별로 간절곶 주변 T15정점이 중층 0.9 이상, 저층 0.5~0.9의 상관도를 보여 타 정점들에 비해 상하 층간 연직혼합이 활발했음을 시사한다. 또 계절별로는 동계 와 춘계가 타 계절보다 전 정점의 상관도가 커 해면냉각에 의한 표, 저층간 혼합이 증가했음을 알 수 있다. 수온변화의 위상차는 T15정점이 전 계절에 걸쳐 0.4시간 이내로 작아 해 역 중 수온변화의 동시성이 매우 컸다. 중, 저층 간 위상차 가 큰 정점은 회야강 하구인 T20정점으로, 상관성은 타 정점 보다 큰 편이었다. 이는 담수유출에 따른 밀도효과가 상하 층간 수온변동의 위상차를 크게 하고 조석 및 기상요인에 의한 수층 내 혼합이 상관성을 향상시킨 결과로 보여진다.
해역 내 정점들 간의 수온변동에 따른 상관도 비교를 위해 U1, U2-line 정점의 상호상관계수를 Table 4와 5에 제시하였 다. 분석에 사용된 수온시계열은 Table 2에 사용된 자료이다. 상관계수는 계절에 따라 다소 차이를 보였으나, 연 평균적 정점들 간 유사도 평가를 위해 계절 평균치를 사용하였다. 계절 분산이 제거된 정점 간 최대 상호상관계수는 0.68로, 0.3 이상의 값에서 유의성이 있다고 판단하였다. U1-line(Table 4)의 간절곶 남쪽 T5 정점은 T8과 T11 정점에서 0.30~0.39의 상관 도를 가지나, T14~T21 정점은 0.19 이하로 상관도가 낮았다. 간절곶 주변 T14와 T15 정점은 그 밖의 정점들에 비해 두 지 점에서 0.50의 높은 상관도를 나타냈다. 한편, 간절곶 북쪽 T21 정점은 T18과 T20 정점에서 0.39이상의 상관도를 보였 다. 이러한 상관계수 분포는 간절곶을 중심으로 한 남쪽과 북쪽의 수온·염분 구조 및 해역 내 수온변화 특성에 따른 분 석결과와도 일치하고 있어, Suh et al.(2001)의 연구에서와 같 이 간절곶 해역 간 유사도 구분을 위한 지표로 활용될 수 있 음을 알 수 있다.
해역 간 유사도 관점에서 U2-line(Table 5)의 상호상관계수 가 0.3 이상인 정점간 분포를 보면, 간절곶 남쪽 T6~T12 정 점, 간절곶 주변 T13~T17 정점, 북쪽 T19~T23 정점으로 구분 되었다. 그러나 U2-line은 U1-line과 달리 외해 쪽에 위치해, 간절곶 북쪽 T23 정점을 기준으로 한 정점간 상관계수는 T16~T23 정점에서 상관도가 컸다. U2-line의 이러한 차이는 연안과 가까운 U1-line과 달리 회야강에 의한 하천수 영향이 점차 감소한 반면, 간절곶 북쪽 외해수가 간절곶까지 전반 적으로 영향을 미침에 따라 나타난 결과로 생각된다.
4.요약 및 결론
한국 남동해역 간절곶 주변의 계절별 수온·염분 구조와 시공간적 변동특성을 조사하기 위해 2011년 1월부터 약 1년 간 간절곶 남서와 북북서 방향으로 각각 약 6 km 연안 해역 에 20개 정점에서 설정해 CTD 관측조사와 장기연속 수온측 정을 실시하였다.
표층수온은 11.5~21.5 ℃의 분포로 4월이 가장 낮고, 8월에 가장 높았다. 간절곶 남쪽해역은 북쪽해역보다 수온이 높았 으며, 얕은 언덕형태의 해저지형을 가진 간절곶 주변은 해· 조류에 의한 난류혼합과 용승으로 연중 수온이 낮았다. 수 온은 1월 해면냉각으로 표, 저층간 혼합이 일어나 4월 전 수 심에서 11.7 ℃ 전후의 등온상태를 나타냈다. 8월은 20 ℃ 이 상의 표면수온으로 수심 10 m 부근에 수온약층이 형성되었 으나, 수심 30 m 이심은 저층냉수의 용승현상으로 10 ℃ 이하 의 냉수가 존재했다. 11월은 간절곶을 중심으로 표, 저층간 혼합이 발생해 전 층의 수온 균일화가 간절곶 남쪽과 북쪽으 로 진행되었다. 염분은 1, 4월 34.1~34.5 psu, 8월 29.5~32.0 psu, 11월 32.7~33.5 psu의 분포로 1, 4월이 높고, 8월이 가장 낮았 다. 8, 11월의 저염분은 회야강에서 유출되는 하천수의 영향 이었다. 1, 4월의 염분은 수온과 같이 전 수심이 등염분 상태 였다. 간절곶 주변은 저층수의 용승으로 연중 고염분이 출 현했고, 하천수 영향의 북쪽해역 간 염분전선이 형성되었다. 해수밀도는 1, 4월 전 층이 균일한 분포로 기온하강에 따른 해면냉각에 의한 연직혼합 구조인 반면, 8, 11월로 갈수록 저염분에 의한 밀도분산이 커, 8월의 열염구조는 하천수 유 출에 크게 좌우되고 있음을 알 수 있었다.
간절곶 북쪽과 남쪽해역의 표층수온은 간절곶을 중심으로 1~2일의 시간차를 가지고 변화하여, 간절곶이 해저언덕의 역할과 연직혼합과정에 관여하고 있음을 추정할 수 있었다. 수온은 전 해역에서 1일과 1/2일 주기에 탁월한 변동을 나타 냈으며, 1/4, 1/4~1/2, 1/2~1, 1~1.4 일의 다양한 주기에서도 높 은 스펙트럼 밀도를 보여, 수온변동이 경압성분에 의한 내 부조석파나 파의 불안정으로 인한 혼합, 해·조류에 의한 해 저마찰과 해저지형 효과로 인한 비선형 천해조석의 영향이 작용하고 있음을 알 수 있었다. 또 조석에 의한 하천수 혼합 으로 간절곶 북쪽해역에 1~1.4일 변동이 탁월하였다. 수온변 동은 연직혼합이 활발한 간절곶 주변에서 수층 간 상관도가 크고 위상차가 작았다. 그러나 회야강 주변은 상하층간 위 상차가 컸다. 수온·염분구조와 그 시공간적 변동특성으로 볼 때, 동 해역은 간절곶 남쪽, 간절곶, 간절곶 북쪽해역이 각기 특징적 형태를 나타냄을 알 수 있었다.
