1.서 론
바지락은 우리나라 식생활에서 접하기 쉬운 중요한 단백 질 공급원이고, 웰빙 식품으로서 지속적으로 수요가 증가하 고 있다. 전라북도 고창군과 부안군 사이에 위치한 곰소만 은 2009년부터 2011년까지 국내 바지락 천해양식 생산량이 가장 많은 지역으로 매우 중요한 역할을 하고 있다(NFRDI, 2014a). 2000년부터 2014년까지 우리나라 전국 바지락 생산 량은 18,145 ~ 40,642 M/T이고, 전라북도 바지락 생산량은 1,206 ~ 17,986 M/T으로 전라북도에서 전국 바지락 생산량의 최대 약 47 %를 생산하고 있다. 일반해면을 제외한 천해양식 생산량은 2000년 이후 2004년에 27,570 M/T으로 가장 높게 나타났으나, 2012년 천해양식 생산량이 12,623 M/T으로 급감 하여 2013년에 4,580 M/T으로 최저 생산량이 나타나기도 하 였다(MOF, 2015). 이러한 바지락 감소의 원인은 남획, 해양 오염, 서식지 파괴, 간척에 의한 갯벌 변화 때문으로 추측되 고 있으며(Park et al., 1999; Baek et al., 2014), 이러한 문제 해 결을 위해 바지락 양식장이 밀집된 곰소만 갯벌어장 환경에 대해 지속적인 관리와 모니터링이 필요할 것으로 보인다.
곰소만에 서식하는 바지락에 관련한 기존 연구들은 물리 적, 생태학적, 환경적 접근들이 시도된 바 있다. 물리적 연구 로는 외해로부터 오는 강한 해수유동을 막아주는 모래톱에 대한 연구(Lee and Chun, 2001), 바지락 서식에 적합한 퇴적환 경과 투수계수 연구가 있다(Cho et al., 2001). 또한 급격한 해 수면 변화가 기존 해류와 조석류를 변화시켜 바지락 생존에 중요한 해저의 퇴적물 환경도 변화시킬 수 있기 때문에 (Chang and Jo, 2000), 곰소만 조간대의 퇴적환경 변화 원인으 로 곰소항 매립과 새만금 건설 등에 의한 해수유동변화에 기인한 것으로 해석한 연구가 있다(Chang et al., 2007; Jung and Jeong, 2013). 생태학적 연구는 바지락의 수온과 염분 변 화에 대한 내성한계 연구(Shin et al., 2000), 곰소만에 서식하 는 바지락에 대한 성장식 연구(Park and Kim, 2009), 바지락 개체수 밀집에 따른 폐사율 연구(Park et al., 2010)가 이루어 졌다. 환경적 연구는 곰소만 내의 물질수지 연구로 곰소만 조간대가 DIP, TDN의 저장 역할을 하는 것으로 판단하였다 (Jeong et al., 2006).
이처럼 곰소만 바지락에 대한 다양한 연구가 선행되었지 만, 최근 바지락 생산량 저하 문제가 대두되고 있으며, 이는 현재 바지락 서식지 변화(Personal Communication)와 관련이 있을 것으로 판단된다. 이러한 문제에 접근하기 위해서는 양식생물과 환경간의 상관성을 이해하고, 이를 활용하여 생 물에 적합한 서식지를 평가하는 서식지 적합지수(Habitat Suitability Index, 이하 HSI; USFWS, 1980)가 있다. HSI 기법은 서식지 내에서 한 종이 이용 가능한 정량적, 정성적 특성을 규명하기 위한 것으로, HSI 기법에 의한 적지평가는 생물의 생리·생태 특성연구와 GIS를 이용(Nath et al., 2000)한 객관적 인 연구방법이다(Gibson et al., 2004). 해외에서는 이탈리아 Sacca di Goro에서 바지락 양식 적지선정을 위해 사용되었고 (Vincenzi et al., 2006), 뉴질랜드에서는 홍합 양식 적지선정을 위해 사용되었다(Longdill et al., 2008). 국내에는 거제·한산만 의 수하식 굴양식(Cho et al., 2012)과 진동만 미더덕 어장적 지평가(Cho et al., 2013)에 대하여 적용된 바 있다.
본 연구에서는 바지락 양식장이 밀집되어 있는 고창 갯벌 어장의 물리적, 화학적 환경 특성 파악과 바지락의 생태 연 구 자료를 통해 갯벌환경과 바지락간의 상관성을 활용하여 적정 HSI를 가점하고, 이를 바지락 양식장 최적 관리 방안을 위한 자료로 제공하고자 한다.
2.재료 및 방법
2.1.연구지역
곰소만에 위치한 고창 갯벌어장은 전북 고창군 심원면 하 전리에 소재해 있으며, 곰소만 남쪽 중앙에 위치하고 있다 (Fig. 1). 조사지역은 고창 갯벌어장이 시작되는 st. 1부터 고 창 갯벌어장이 끝나는 지점인 st. 9까지이며 좌표는 Table 1 과 같다. 본 조사에서 수행한 갯벌어장의 환경 모니터링은 2014년 5월에 실시하였는데, 이 기간이 바지락 양식장의 수 확이 가장 활발하고, 성장이 왕성한 시기라고 알려져 있기 때문에 적합한 시기라고 판단된다(NFRDI, 2014a).
고창 갯벌어장의 환경모니터링과 해수유동 자료를 바탕으 로 서식지 적합지수를 평가하였다. 또한 주요 양식생물인 바 지락의 서식 조건과 상관성이 높은 서식지 적합도(Suitability Index)의 변수 항목을 현 갯벌어장의 상황에 맞추어 설정한 후 환경 특성을 해석하였다.
2.2.환경조사
2014년 5월, 고창 갯벌어장의 환경조건을 파악하기 위해 현장조사를 실시하였다. 만조 시 채수기를 이용하여 수심 약 1 m의 각 정점별 해수를 채취하여 Temperature, Dissolved Oxygen(이하 DO), Salinity, Chlorophyll α를 측정하였다. Temperature와 DO는 YSI 556 Multiprobe System, Salinity는 YSI model-30 SCT meter로 현장 측정하였으며, Chlorophyll α는 분 광광도법(Spectrophotometry)에 의해 시료의 색소를 90 % 아세 톤용액으로 추출하고, 추출한 용액을 750, 665, 645, 630nm 흡광도에서 각각 측정 후 계산하였다. 퇴적물은 만조 시 채니 기(Van Veen Grab Sampler)를 이용하여 각 정점별 표층퇴적물 을 채집하였다. 퇴적물 입도는 과산화수소(Hydrogen peroxide) 로 전처리 과정을 거친 후 SediGraph III 5120 모델을 이용하 여 분석하였으며, 분석 후 측정된 자료는 Folk(1968)의 방법 에 의해 계산하였다. 퇴적물의 오염지표를 나타내는 화학적 산소요구량(Chemical Oxygen Demand, 이하 COD)은 1 g의 습시 료를 이용하여 알카리성 과망간산칼륨법으로 정량(mg/g·dry, 이하 mg/g)하였다(MOF, 2010). 또한, 정점별 유속(m/s)을 파악 하기 위하여 KOHA(2015)에서 배포하는 해수 유동 시뮬레이 션 수치조류도를 이용하였고, 5월 1일부터 5월 31일까지 1시 간 간격으로 추출하여 월평균 값을 이용하였다. 수치조류도 를 이용한 2014년 5월의 고창 갯벌어장 각 정점별 해수유동 과 환경 조사 결과 값을 적지평가 항목에 적용하여 평가하 였다. 각 정점별 저서동물의 생체량은 시추형 주상채니기 (Can Corer, 0.025m2 × 0.3 m)로 퇴적물을 4회씩 채집한 후 습 식 체질하여 잔존물을 10 % 중성 포르말린으로 고정시켜 실 험실로 옮긴 후 동정하였다.
2.3.HSI 평가
이전의 연구에 따르면 바지락의 서식지 적합지수의 변수 항 목을 6가지(Chlorophyll α, DO, Salinity, Hydrodynamics, Sediment, Bathymetry)로 선정하였으며, 이에 따른 가점화 기준을 각 항 목마다 차별화 하였다. 서식지 적합도를 등급화하여 1.0에 근접하면 최적서식지, 0.0에 근접하면 부적합한 서식지로 평 가하였다(Vincenzi et al., 2006). 본 연구에서는 고창 갯벌어장 바지락 양식장의 현재 상황에 맞추어 가장 적합하다고 예측 되는 6가지 항목 Chlorophyll α, DO, Salinity, Hydrodynamics, Sediment(sand), Sediment(silt-clay)를 서식지 적합도 변수로 설 정하였다. 특히, Sediment(silt-clay)는 고창 갯벌어장의 퇴적물 오염도나 해수유동에 의한 퇴적물 변화에 크게 관여하는 인 자로 판단되어 설정하였으며 Mulholland(1984)의 평가방법을 적용하였다. 설정된 인자들은 HS(Habitat Suitability)식을 이용 하여 각 변수 항목의 가중기하평균(Vincenzi et al., 2006)과 단 순기하평균으로 계산하였다(Cho et al., 2012). HS식은 서식지 의 생태학적 환경용량(Ecological Carrying Capacity)과 선형적 관계에 부합되며 양식생물의 생리·생태와 환경 사이에 밀접 한 관계가 있음을 가정한다. 서식지 적합도에 대한 각 변수 의 상관성 그래프와 복합변수 상호작용을 바지락의 Growth, Survival, Water Environment 계층구조로 분류하였다(Table 2). HSI 평가 항목 중 Growth에 해당하는 인자로는 해수유동과 Chlorophyll α가 선택되었다. 해수유동의 경우 먹이원이 되는 부유입자나 부산물들의 확산을 일으켜 양식생산에 도움이 된 다고 보고된 바 있으며(Malouf and Breese, 1977), Chlorophyll α 의 경우 수관을 통해 수중의 플랑크톤, 부유입자 등을 빨아 들여 여과 섭식하는 패류에 중요한 먹이원이 된다. Survival 에 해당하는 인자는 저서동물들의 서식공간이자 고창 갯벌 어장의 많은 비중을 차지하는 퇴적물상인 Sand와 Silt-clay를 채택하였고, Water Environment부분에는 Salinity와 DO를 채 택하였다. 바지락에 대한 SI 변수의 범위는 Chlorophyll α는 2 μg/L 이상일 때, Hydrodynamics는 0.3~1 m/s, Sediment(sand) 는 60~85 %, Sediment(silt-clay)는 0 %, Salinity는 25 ~ 35 psu, DO 포화도는 80 % 이상일 때 가장 높은 1.0의 가점을 주었 다(Fig. 2). 각 항목에 대한 SI 가중치는 Vincenzi et al.(2006) 가 적용한 방법에 따라 해수유동은 가장 높은 가중치 10.0, Sediment(sand)는 5.0, 나머지 항목은 1.0으로 설정하였다(Table 2). 기존의 연구에서(Vincenzi et al., 2006) 적용된 Bathymetry 항목은 Mulholland(1984)의 대합 적지평가 항목 중 하나인 Sediment(silt-clay)로 대체하였는데, 일반적으로 Silt가 많이 함 유된 단단한 퇴적물에서는 바지락의 성장과정 중 지반의 변 동, 잠입 등의 어려움으로 인해 성장이 저하된다고 알려져 있다. 따라서 Sediment(sand)와 Sediment(silt-clay)를 함께 비교 해보는 것이 적절하다고 판단되었으며, 국내에서 바지락의 수심에 따른 성장 상관관계에 대한 연구는 보고된 바가 없 어 Bathymetry를 제외시켰다.
3.결과 및 고찰
3.1.고창 갯벌어장 환경 및 퇴적물의 특성
2014년 5월 고창 갯벌어장 st. 1 ~ st. 9까지의 환경조사 및 해수유동 모델 결과 값은 다음과 같다(Table 3). 수온 분포는 23.6 ~ 25.8°C(평균 24.4°C)로 st. 2가 가장 높았으며, DO는 10.2 ~ 14.3 mg/L(평균 12.8 mg/L), Salinity는 28.7 ~ 32.2 psu(평균 30.7 psu)로 나타났다. 수온은 춘계 5월의 일반적인 해수의 염 분 분포를 나타냈다. DO는 정점이 올라갈수록 증가하는 경향 을 보였는데 평균 약 12.8 mg/L로 빈산소가 아닌 과포화 상태 를 보여 갯벌어장의 생물에게 악영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 퇴적물 COD 값은 2.57 ~ 7.42 mg/g(평균 5.05 mg/g) 로 상부에서 하부로 갈수록 증가하는 것을 알 수 있다. 퇴적 물의 COD 분석은 갯벌어장의 오염지표로 퇴적물의 유기물 함량을 간접적으로 나타낸다. 일반적으로 퇴적물의 입자가 점토인 경우 상대적으로 입자가 큰 사질에 비해 표면적이 높 아 유기물의 흡착력이 커져 이로 인해 COD가 높은 경향을 보인다(Forstner and Wittmann, 1981). 고창 갯벌어장은 상부 보다 하부의 퇴적물 COD 값이 증가하는 경향을 나타내며 퇴적물 속 Clay의 함량 역시 높게 나타나 COD값과 Clay의 함량은 상관성을 보여, 입도와 퇴적물 COD간의 유기물 함량 의 일반적인 패턴을 잘 보여주었다(Fig. 3). 그러나 퇴적물 COD값이 상부보다 하부가 높은 이유로 Clay 함량의 영향도 있겠지만 st. 7 ~ st. 9 지역에 바지락 양식장의 장기밀식에 따 른 퇴적물 오염의 가능성이 큰 것으로 생각된다.
3.2.고창 갯벌어장의 해수유동
수치조류도를 이용한 고창 갯벌어장의 해수유동 값은 0.10 ~ 0.43 m/s(평균 0.25 m/s)의 범위로 나타났다(Table 3). st. 1 ~ st. 5까지는 약 0.11 m/s의 평균 유속을 보인 반면 st. 6 ~ st. 9 까지의 평균 유속은 약 0.42 m/s로 곰소만 상부의 유속은 느 리고, 하부의 유속은 빠른 경향을 보였다. 이러한 해수 유동 의 결과는 고창 갯벌어장의 물리적 조건이 같지 않다는 것 을 직접적으로 보여준다. 또한, 퇴적물의 입도 결과 Sand의 분포는 5.2 ~ 31.3 %(평균 19.1 %), Silt-clay의 분포는 68.4 ~ 94.7 % (평균 80.6 %)로 나타났다(Table 3). 평균 유속이 빠른 st. 6 ~ st. 9 에서의 Silt-clay의 분포는 st. 1 ~ st. 5에 비해 감소하는 결과 를 보여 입자가 미세한 Silt-clay 퇴적물이 해수 유동에 의해 공간적 분포가 다른 양상을 보였다. 고창 갯벌어장의 해수 유동의 세기에 따라 유속이 느린 지역은 퇴적물 속 Silt-clay 의 함량이 높았고 유속이 빠른 지역은 Silt-clay의 함량이 낮 게 나타났다(Fig. 4). 따라서 퇴적물상의 분포의 차이가 해수 유동에 기인하는 것이라고 생각되며, 이러한 사실들은 곰소 만 내 해수유동에 의한 영향이 저서동물의 생존에 있어 터 전이 되는 서식지에 다른 환경적인 요소들 보다 더 크게 작 용할 것으로 생각된다. 곰소만 퇴적물의 장기적 변화를 연 구한 이전의 보고에 따르면(Chang et al., 2007) 1991년과 2006 년의 퇴적물 변화가 만 입구에서는 Clay와 Silt의 함량이 감 소하고 Sand의 함량이 증가한 반면, 내만으로 들어갈수록 Clay와 Sand의 함량이 감소하고 Silt의 함량이 증가하였다고 한다. 이러한 이유로 매립 및 호안건설에 의한 해안선 변형, 양식장의 구조물, 곰소만 북쪽의 새만금 방조제 건설을 언 급하였으며, 이와 같은 물리적 환경변화에 기인하는 것으로 생각된다. 고창 갯벌어장의 퇴적물상 차이의 간접적인 영향 으로 양식장의 바지락 및 가무락, 동죽 등 여러 유용패류들 을 채집하는 과정을 들 수 있다. 이러한 과정을 통해 퇴적물 의 표층과 저층이 뒤엉켜 있는 상태에서 간조에서 만조로 넘어가는 동안 유속이 느린 st. 1 ~ st. 5에서는 Silt가 멀리 이동하지 못하고 쌓이게 되며, 유속이 빠른 st. 6 ~ st. 9에서 는 멀리 이동하게 될 것으로 추측된다. 현재 고창 갯벌어장 서식생물 분포는 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 가무락 (Cyclina sinensis)과 바지락(Ruditapes philippinarum)이 이에 해 당한다. 이외에도 민챙이(Bullacta exarata)는 st. 1, 2, 3에서 분포하였고, 동죽(Mactra veneriformis)은 st. 4, 5, 7, 8에서 운모조개(Laternula anatina)는 st. 5, 황해비단고둥(Umbonium thomasi)은 st. 4에 분포하고 있다. 각 종들마다 선호하는 퇴 적물의 종류가 상이한데 가무락은 Silt의 함량이 높은 지역 즉, 퇴적물 입자 간격이 조밀한 단단한 지역을 선호하고 바 지락은 Sand나 Gravel이 섞인 지역을 선호한다. 이 사실로 미 루어 볼 때 해수유동이 약한 지역에서는 Gravel, Sand보다 비 교적 가벼운 Silt가 쌓이고 단단해져 가무락이 선호하는 환 경이 조성되기 쉽고, 해수유동이 강한 지역에서는 조수간만 의 차에 의해 가벼운 입자들이 계속 침식과 퇴적작용을 반 복하여 이동하고 무거운 입자들은 상대적으로 이동성이 낮 아 바지락이 선호하는 환경이 조성될 것으로 생각된다. 따 라서 해수유동과 퇴적물의 양상을 토대로 적지선정에 있어 중요한 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
3.3.HSI를 이용한 적지평가
Table 4 는 고창 갯벌어장의 환경모니터링 데이터와 해수 유동 데이터를 종합하여 각 정점별로 SI를 계산하고, 최종적 으로 HS식을 이용해(No weight, Weight) 가점화 하여 각 정점 별로 HSI를 평가하였다. 두 가지의 HS식을 이용한 결과는 단순기하평균으로 나타낸 No weight 값과 가중기하평균으로 나타낸 Weight의 값의 차이는 있었지만 비슷한 경향으로 나 타났다. 기존의 연구에서(Vincenzi et al., 2006) 가중기하평균 으로 HSI를 계산 시 전문가의 주관적 판단에 따라 좀 더 현 실적으로 산출할 수 있지만, 오류의 가능성이 내포한다는 단 점이 있어 단순기하평균에 의한 계산 값을 함께 비교해보는 것이 적절하다고 판단된다. HSI 산정 결과 st. 1 ~ st. 5 지역이 HSI(No weight) 0.25 ~ 0.27(평균 0.26), HSI(Weight) 0.09 ~ 0.10 (평균 0.10)으로 나타났고, st. 6 ~ st. 9 지역이 HSI(No weight) 0.60 ~ 0.76(평균 0.67), HSI(Weight) 0.47 ~ 0.70(평균 0.57)으로 나 타나, 고창 갯벌어장의 정점 중 하부 지역이 바지락 양성에 더 적합한 지역으로 나타났다. SI의 6가지 항목 중 DO 및 Salinity, Chlorophyll α는 9개 정점 모두 1.0의 범위에 들어와 가점화 과정에서 큰 영향을 미치지 않았으며, Sediment(sand, silt-clay)와 Hydrodynamics 부분에서 많은 영향을 미친 것으로 판단된다. Sediment(sand, silt-clay)의 경우, 바지락 양식장이 시작되는 st. 6, 7, 8, 9에서 비교적 Sand의 함량이 높았으며, Silt-Clay의 함량은 낮게 나타났다. 바지락 양성의 경우 Sand 의 함량이 높고 Silt-clay의 함량이 낮을수록 최적서적지에 가 까워진다는 것을 알 수 있다. 현재 st. 7 ~ st. 9까지 바지락 양 식장이 밀집되어있는데 st. 6의 HSI가 No weight일 때 0.76, Weight일 때 0.70으로 나타나 st. 6도 바지락 양식장으로서 잠 재력 충분하다고 판단된다.
2015년 현재 각 정점별 주요 서식생물을 Table 4로 나타내 었다. HSI 산정 결과 값과 서식생물의 분포도가 일련의 상관 성이 있음을 볼 수 있다. 각 정점별 저서동물의 생체량을 살 펴보면 바지락 양식장이 형성된 st. 7 ~ st. 9까지의 정점에서 생체량이 높다는 것을 알 수 있다(NFRID, 2014b). st. 8같은 경우, 바지락을 수확한 직후이기 때문에 다른 정점들보다 생체량이 낮게 나타난 것으로 판단되며, 이러한 결과들은 바지락 양식에 퇴적물 입도와 해수유동의 영향이 크다는 것 을 뒷받침할 수 있는 자료가 된다.
4.결 론
본 연구에서는 곰소만에 위치한 고창 갯벌어장의 바지락 최적 적지선정을 위하여 HSI 기법을 이용해 평가하였다. 고창 갯벌어장의 환경모니터링과 해수유동 자료를 바탕으로 9개 정 점에 대해 가장 적합하다고 예측되는 서식지 적합도 변수를 DO, Salinity, Sediment(sand), Sediment(silt-clay), Chlorophyll α, Hydrodynamics로 설정하고, 설정된 인자들은 단순 및 가중기 하평균을 적용하여 계산한 후 서식지 적합지수를 산정하였 다. 그 결과 고창 갯벌어장 바지락의 적지선정에 중요한 인 자들을 파악하게 되었고, 그 중 가장 큰 영향을 미치는 요소 가 퇴적물의 입도와 해수유동이라는 것을 알 수 있었다. 이 러한 산정 결과를 토대로 바지락 양식장의 Sand 및 Gravel의 살포, 밀식 방지 등 지속적인 관리가 필요할 것으로 생각되 며, 현 갯벌어장 이외의 잠재력이 충분한 적지를 고려할 수 있을 것으로 판단된다.
HSI 기법을 이용한 적지평가가 어장의 양식생물 생산량 과 맞물려 검증이 반드시 필요하나, 이 논문에서는 바지락 생산량 자료가 없어 저서동물의 생체량으로 대체하였다는 한계점이 있었다. 앞으로 추가될 연구들은 생산량 자료를 바탕으로 객관적인 검증이 필요할 것으로 생각되며, 국내 실정에 맞는 HSI 평가를 위해 예비실험을 통한 서식지 적합 도 변수 항목, 가중치 설정 등이 이루어져야 할 것으로 판단 된다. 또한, 바지락 양식장 뿐 만 아니라 다른 유용패류에 대한 적지평가도 이루어져야 할 것이며 해양생물들이 살아 가기에 적합한 서식지를 보전하기 위해 환경용량을 고려한 연구와 관리가 지속되어야 할 것으로 생각된다.
