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ISSN : 1976-6769(Print)
ISSN : 2287-8122(Online)
Korean Journal of Nature Conservation Vol.7 No.2 pp.83-98
DOI : https://doi.org/10.11624/KJNC.2013.7.2.83

광양만의 장기 모니터링에 따른 연간 수질 변동

조은섭*, 황재동, 한인성, 서영상
국립수산과학원 수산해양종합정보과

Yearly Fluctuation of Water Quality in Gwangyang Bay Based on Long-Term Monitoring

Eun Seob Cho*, Jae Dong Hwang, In Seong Han, Young Sang Suh
Fishery and Ocean Information Division, NFRDI, Busan 619-705, Korea
(Received 20 March 2013; Revised 18 June 2013; Accepted 31 August 2013)

Abstract

Gwangyang Bay, a semi-closed water channel, has habited various shellfish species and has been muchinfluenced because of introduction from Sumjin River and sewage discharge from Gwangyang City, as well asenriched nutrients from industrial complex. We have determined the analysis of long-term monitoring data inwater qualities including nutrients in Gwangyang Bay during 1987-2010, except for 1991, 1995, 1996, 1998,2002 and 2003 of which these years do not enough water quality data to analysis in this study. In May, June,July, August, September and October were carried out the analysis of temperature, salinity, DO, transparency,SS, DIN, DIP, COD, Chl-a, and ocean climate. Temperature, salinity, DO, DIN, DIP, COD were analyzed insurface and bottom. These water parameters were showed in yearly fluctuations, in particular, salinity and DINwere a significant difference between surface and bottom based on One-way ANOVA because of intensiveprecipitation and irradiation in summer. However, the period of summer is the highest number of larvae inshellfish which possibly has increased their mortality because of osmotic pressure from freshwater. Higher SSand lower transparency were associated with decreasing the photosynthesis in phytoplankton, but higher Chl-ain this study was possibly contributed to more introduction of pico or nano-phytoplankton than that of commonsizephytoplankton. Consequently, it is necessary for long-term monitoring in Gwangyang Bay to produce asustainable shellfish farming and maintain marine eco-system.

0040-01-0007-0002-1.pdf3.94MB

1. 서 론

 광양만은 남쪽의 여수반도 및 남동부의 남해도로 둘러싸인 반 폐쇄적 만으로 해수 해만을 통해 남해와 연결되고, 노량 수로를 통해 진주만과 연결되는 남해의 중앙부에 위치하고 있다. 1970년대부터 국토종합개발사업의 일환으로 국가공업단지 조성을 위한 매립 공사가 진행되어 광양제철소, 광양컨테이너항, 여천공단, 율촌공단을 비롯한 각종 공단이 조성되어 있다. 따라서 광양만권 산업화에 따른 연안매립이 급속도로 진행됨에 따라 해양환경변화가 심해졌다. 해양수산부에서는 이미 광양만에 대한 수질 오염도의 지속적인 감시와 오염저감을 위한 조치가 이루어지고 있다(MOMAF, 2002). 이미 본 해역을 대상으로 해양오염(Cho, 2001; Kim et al., 2005; Cho et al., 2006; Kim et al., 2008), 해류구조와 변동(Lee and Kim, 2007), 유기물 기원 및 거동(Lee et al., 2007; Lee et al., 2010), 표층 퇴적물의 공간변화(Ryu, 2003), 조개류의 중금속 분포(Kwak et al., 2001) 등에 관해서 발표했다. 광양만의 남쪽에서는 쿠로시오 지류인 대마난류의 영향을 받아 외해수가 유입되고, 북쪽에서는 섬진강 기원의 담수가 유입되어 강우기에는 저염분화와 더불어 높은 영양염이 공급되기 때문에 많은 종류의 조개류가 서식하고 있다(Chang and Lee, 1982). Kim 등(2001b)은 광양만에 분포하고 있는 조개류를 대상으로 성장, 밀도 및 자원량을 추정하였다. 최근들어 새조개 생산이 본격화 됨에 따라 어민들의 고소득원으로 창출되고 있기 때문에 광양만의 조개류는 매우 중요한 수산자원이다. 

 패류 양식장의 특성은 양식장 생물들이 색이, 월동, 산란 등을 위해 적합한 곳으로 이동을 하지 못하고 거의 일정한 곳에 정착하는 특성이 있다. 이러한 정착 생활은 양식장 주변 해역의 환경영향을 많이 받게 됨으로 해양기후 및 해역환경의 변화에 의해 생산성이 많이 좌우 될 수 있다. 양식 어장의 생산량에 큰 변동을 주는 요인의 하나인 유생 단계의 대량 폐사는 점진적으로 진행 순간적으로 발생하는 경우가 많기 때문에 연속적이고 장기적인 관측을 통하여 연안 어장의 생산성을 보다 정확한 예측할 수 있을 것으로 본다. 그러나 위에서 언급된 광양만의 수질오염조사는 대부분 단기성으로 국한되어 광양만 수질의 계절적 특성에 따른 장기적인 수질 변화를 구명할 수 있는 자료가 미진하여 본 연구에서는 1987년부터 2010년까지 광양만 수질의 시·공간적인 변동을 파악하여 안정적인 조개류 생산을 위한 기초자료로 제공하고자 한다. 

2. 연구 방법

2.1. 연구자료

 본 연구의 자료는 국립수산과학원 남서해수산연구소의 남해안 적조정기조사 자료를 사용했다. 조사 정점은 여수시 낙포동 동방에 위치하고 있는 광양만 정점 5(34o49'55", 127o48'4", 그림 1)를 대상으로 1987년부터 2010년까지의 5월, 6월, 7월, 8월, 9월, 10월의 수질환경 자료를 사용했다. 단, 1991년, 1995년, 1996년, 1998년, 2002년, 2003년 자료는 수질환경 자료의 불충분으로 본 연구에서 삭제시켰다. 

Figure 1. Study area. Dark circle means sampling station.

2.2. 수질분석

 수온, 염분, 용존산소는 다항목수질측정기(YSI 6920)로 투명도는 직경 30 cm 세키원판을 이용하여 현장에서 측정했다. 단, 다항목수질측정기에 수질항목 측정은 2000년 이후부터 사용했다. 영양염(NH4-N, NO3-N, NO2-N, PO4-P)과 화학적산소요구량(COD) 및 부유물질(SS)은 해양환경공정시험법(해양수산부, 2002)에 따라 측정했다. 엽록소 a(Chl-a)는 표층 해수 500mL를 Whatman membrane(0.45 μm) 여과지로 여과한 후 냉암소에서 90% acetone으로 색소를 추출하여 spectrophotometer로 측정하였다. 조사 시료는 표층(0.3 m)과 저층해수를 Niskin bottle(G/O, 1.2 L, USA)을 이용하여 채수한 후 1 L 플라스틱 용기에 담아 냉장고에 보관한 후 실험실로 이동한 후 분석하였다. 단, 해양환경공정시험방법(MOMAF, 2002)에 의한 영양염 분석은 2002년이후부터 실시했다. 

2.3. 자료 분석

 측정 항목들의 차이는 One-way ANOVA을 이용하여 분석하였으며, 유의한 차이는 Turkey 사후분석을 수행하여 검정하였다. 또한 수질 변동에 영향을 미치는 요인들을 구명하기 위하여 상관분석을 SPSS 프로그램을 이용하였고 유의성은 p < 0.05 수준으로 하였다. 광양지점이 2010년부터 개소됨에 따라 1987년부터 2010년까지의 광양만의 강수량과 일조량 자료는 순천기상대 자료를 사용했다. 

3. 결과 및 고찰

3.1. 수질환경

 1987년부터 2010년까지의 광양만 5월 표층 수온을 보면 1987년과 1988년 제외한 나머지 연도는 18oC 내외로 본 조사 기간의 평균 수온인 17.12oC로 연도에 관계없이 표층 수온은 큰 변동이 없는 것으로 나타났다(그림 2). 저층 수온의 변화 곡선은 표층 수온의 상승과 동일한 변화을 보였다. 18년간 평균 저층 수온은 15.89oC로 표층 수온보다 약 1.3oC 정도 낮게 나타났다. 따라서 5월의 광양만 수온은 대체적으로 안정적인 수온 양상을 보여주고 있는 것 같다. 6월의 표층 수온을 보면 1987년부터 2000년 초까지 20oC 이상의 큰 변동없이 비교적 안정적인 추세를 보였으나 2005년에 24oC에 근접하는 고수온을 보여 평균수온(20.74oC) 보다 약 4oC 높은 변화를 보였고 그 이후는 평균 수온 정도를 보여 5월보다 표층 수온은 약 1.5oC 이상 높게 보였다. 반면에 저층 수온의 18년간 평균치는 19.18oC로 5월보다 약 3.3oC 정도 높게 나타난 것이 특징이다. 따라서 6월의 표층과 저층간의 수온 차이는 1oC 내외로 거의 균일한 수온 양상을 보이고 있으며 5월과 6월 모두 저층은 표층보다 안정적인 수온 분포를 보이고 있다. 그러나 7월에는 표층과 저층 모두 변화폭이 5월과 6월에 비하여 크게 나타났다. 1990년과 2008년에는 26oC를 상회하는 높은 수온을 보인 반면에 1997년과 2005년에는 22oC에 거의 근접하는 표층 수온을 보여 연도별에 따라 다소 큰 변동폭을 보였다. 또한 저층 수온도 표층 수온의 변화에 따라 변하는 양상을 보였으나 18년간 평균치는 6월에 비하여 약 1.8oC 높은 20.96oC를 보여 6월과 큰 차이를 볼 수 없었다. 8월과 9월은 표층 평균 수온은 각각 25.66oC, 24.87oC로 차이를 볼 수 없고 저층 평균 수온도 각각 23.09oC, 23.8oC로 표층 수온과 거의 동일한 수온 양상을 나타내고 있으면 연도별에 따른 변동 곡선도 8월과 9월은 거의 비슷한 패턴을 보이고 있다. 10월에는 표층 평균 수온이 8월과 9월에 비하여 약 3oC 이상 낮은 21.14oC을 나타내고 있으면 연도별에 큰 변동을 나타내고 있지 못하며 저층 수온 또한 표층 수온의 변동에 따라 동일한 변화 양상을 보이고 있다. 따라서 광양만은 6월에 수온이 상승하기 시작하여 8월과 9월에 거의 정점 수준에서 10월에는 다시 하강하는 전형적인 온대성 수온 곡선을 보여주고 있다. 또한 저층 수온도 표층 수온과 큰 차이를 나타내지 못하고 5월부터 10월까지 거의 큰 차이를 나타내지 못하고 있다는 것이 특징이다.

Figure 2. Yearly fluctuation of water temperature in surface and bottom in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

 염분 변화를 보면 5월과 6월의 표층 염분은 연도별에 따라 큰 변화 없이 평균 32.05와 32.34를 나타내고 있는 반면에, 저층의 경우 1993년 5월에 17.13까지 떨어지는 경우를 제외하고는 대부분 30 이상의 염분을 나타내고 있으며 6월의 경우도 거의 비슷한 경향을 보이고 있다(그림 3). 그러나 7월, 8월, 9월은 5월과 6월에 비하여 표층의 염분 변화가 연도별에 많은 차이를 볼 수 있다. 특히 2000년 7월, 8월, 9월 모두 20 이하의 매우 낮은 염분을 나타내었다. 18년간 표층 염분의 7월 평균치는 28.04, 8월에는 27.61, 9월에는 27.61로서 7월부터 9월까지의 평균치 변화는 없으나 편차는 대부분 4.01로서 연도별에 따라 극심한 변화를 알 수 있고 5월과 6월에 비하여 표층 염분은 현저히 낮은 농도로 3개월 정도 지속하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 여름철의 강우와 일조량이 증가되어도 저층의 염분 농도 변화에는 미미한 것으로 보인다. 그림 4은 1987년부터 2010년까지의 표층과 저층의 용존산소 변화를 나타낸 것으로 5월의 경우를 보면 1997년부터 2010년까지 6.0 mgl−1 이상을 보여 1994년 이전보다 높은 수치를 보였고 저층 또한 표층의 변화에 따라 거의 동일하게 변동되는 양상을 보였다. 5월의 18년간 표층 용존산소의 평균치는 7.21 mgl−1이며 6월의 평균치는 6.14 mgl−1로 5월에 비하여 약 1 mgl−1 이상 낮게 나타났다. 저층도 5월의 평균치 7.03 mgl−1인 반면에 6월에는 6.06 mgl−1으로 표층처럼 약 1.0 mgl−1 낮은 값을 보이고 있다. 그러나 5월과 6월 모두 표·저층 큰 구배없이 거의 균일한 용존산소 분포를 보이고 있다. 7월부터 10월 모두 18년 표층 평균치는 7.0 mgl−1 이하를 보여 5월 보다 낮은 용존산소 농도를 보이고 있으며 8월과 9월에 연도별에 따른 변화 곡선이 7월과 10월에 비하여 변동폭이 높게 나타났다. 저층은 표층에 비하여 낮은 분포 농도를 보이고 있으며 표층의 변동에 따라 거의 동일한 양상을 보이고 있다. 그림 5는 연도별에 따른 투명도를 나타낸 것으로 5월의 경우 1999년 5.5 m, 2000년 7 m를 제외한 나머지 연도는 3 m 이하의 낮은 투명도를 보여 대부분 연도별에 관계없이 거의 일정한 투명도를 보이고 있으며 6월도 2001년과 2009년을 제외하면 5월처럼 3 m 이하의 낮은 투명도를 나타내고 있다. 그러나 7월부터 10월까지의 투명도 변화 곡선을 보면 연도별에 따라 거의 일정한 투명도를 보이고 있다. 단, 7월의 18년 평균치는 본 조사 기간 중 가장 낮은 1.92 m로 8월(2.12 m), 9월(2.07 m), 10월 (2.06 m)에 비하면 약간 낮은 값을 보이고 있다. 따라서 광양만의 투명도는 하절기 동안 거의 일정한 값을 보여 비교적 안정된 수괴를 형성하고 있는 것을 알 수 있다. 

Figure 3. Yearly fluctuation of salinity in surface and bottom in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

Figure 4. Yearly fluctuation of dissolved oxygen in surface and bottom in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

Figure 5. Yearly fluctuation of transparency in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

 그림 6은 연도별에 따른 현탁 물질량(SS)을 나타낸것으로 5월을 보면 1997년과 2009년 각각 25 mgl−1, 23.6 mgl−1로 조사 기간중 최고치로 2000년 5 mgl−1에 비하면 약 4배 정도 높은 값을 보이고 있으나 대체적으로 18년간 동안 11.65 mgl−1로 비교적 안정적인 현탁 물질량을 보이고 있다. 6월에는 2008년을 제외하면 10 mgl−1 이하의 값을 보이고 있으며 연도별에 따라 큰 차이를 볼 수 없다. 7월과 8월도 연도별에 따라 차이를 볼 수 있으나, 18년간 평균치는 7월에 12.22 mgl−1, 8월에 12.72 mgl−1로 거의 비슷한 값을 보이고 있다. 그러나 9월의 경우 7월과 8월에 비하여 18년간 평균치의 값이 20.47 mgl−1로 약 8 mgl−1 정도 높게 나타났다. 특히 2008년 144 mgl−1로 2005년 7mgl−1에 비하여 약 20배 이상 차이를 나타내고 있다. 10월에도 2008년에 125.2 mgl−1으로 매우 높은 값을 보이고 있다. 그러나 2008년을 제외한 나머지 연도의 현탁 물질량은 30 mgl−1 이하의 비교적 변동폭이 크지 않은 농도를 보이고 있다.

Figure 6. Yearly fluctuation of suspended solid in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

3.2. 영양염

 1987년부터 2010년 동안 5월의 표층 용존무기질소 변화를 보면 1987년부터 1999년(1991년, 1995, 1996년 제외)까지 1~2 mgl−1 이하의 높은 농도를 보인 반면에 2000년 이후(2002년, 2003년 제외) 0.3 mgl−1 이하의 낮은 농도를 보여 2000년(2002년, 2003년 제외) 기점으로 많은 농도 차이를 보이고 있다(그림 7). 18년간 평균치는 0.74 mgl−1로 1999년 이전은 약 2배 정도 높은 농도를 보이고 있는 것이 큰 특징이다. 저층도 표층처럼 20009년(1991년, 1995년, 1996년, 1998년, 2002년, 2003년 제외) 이전과 이후 농도 차이가 약 2배 이상 나타났다. 저층의 18년간 평균치는 표층보다 낮은 0.49 mgl−1를 보였다. 6월도 2000년 이전(1991년, 1995년 제외)에는 0.02-4.95 mgl−1 범위인 반면에 2000년 이후(2002년, 2003년)의 농도 범위는 0.05~2.57 mgl−1로 많은 차이를 보이고 있다. 또한 저층도 2000년 이전에는 연도별에 따른 농도 변화가 매우 큰 양상을 보였다. 1993년 7.13 mgl−1로 매우 높은 농도를 보인 반면에 2000년 이후는 0.05~1.85 mgl−1 범위로 농도 차이는 약 100배 이상을 보이고 있다. 따라서 2000년 이후부터는 용존무기질소의 표·저층 농도가 급격히 감소하는 경향을 보이고 있는 것이 큰 특징이다. 또한 7월, 8월, 9월도 5월과 6월처럼 2000년 전·후에 따라 농도 차이가 현저하게 나타났다. 18년 평균치를 보면 6월, 7월, 9월 모두 1.53~1.85 mgl−1 범위로, 8월에는 약 2배 정도 높은 3.14 mgl−1이며, 저층도 2.54 mgl−1로 조사 기간 중 가장 높은 농도를 보이고 있다. 그러나 10월은 하절기에 비하여 2000년 전·후에 따라 농도 차이가 많이 나타나지 않았다. 오히려 2010년에는 10.31 mgl−1까지 나타내는 경우도 있었다. 용존무기인의 농도 변화를 보면 5월의 표층 농도는 1987년부터 1999년까지 연도별에 따라 많은 변화를 보이고 있고 그 범위도 0.01~1.32 mgl−1로 나타났다(그림 8). 그러나 2000년 이후부터는 0.009~0.01 mgl−1 범위로 비교적 변동이 크지 않다. 저층도 표층의 변화에 따라 거의 비슷한 농도를 보이고 있다. 18년간 평균치를 보면 표층의 경우 0.29 mgl−1, 저층에서 0.17 mgl−1로 표층이 높은 농도를 보이고 있다. 6월의 18년간 평균치는 5월보다 높은 농도를 보이고 있다. 표층에서 0.49 mgl−1, 저층에서 0.25 mgl−1를 보여고 변화 농도를 비교해 보면 2000년 전(1991년, 1995년, 1996년 제외)의 경우 연도별에 따라 농도 변화가 크게 나타났으나, 2001년 1.57 mgl−1을 제외한 나머지 연도는 변동폭이 크지 않은 농도를 보이고 있다. 7월과 8월도 6월의 농도 변화와 같이 비슷한 양상을 보였고 18년간 평균값도 7월 0.39 mgl−1, 8월 0.40 mgl−1로 6월, 7월, 8월 연도별(1991년, 1995년, 1996년, 1998년, 2002년, 2003년 제외)에 따라 변화를 보이고 있으나, 18년간 평균치를 보면 거의 비슷한 농도를 보이고 있다. 또한 저층보다 표층에서 다소 높은 농도를 보이고 있다. 9월의 경우 18년간 평균치를 보면 표층에서 0.71 mgl−1, 저층에서 0.68 mgl−1로 7월과 8월에 비하여 약 1.5-2배 정도 높게 나타났다. 10월에는 18년간 평균치의 표층에서 1.09 mgl−1, 저층에서 0.87 mgl−1로 9월부터 표·저층 용존무기인의 농도가 높아지는 것을 알 수 있다. 또한 2000년 이전과 이후의 농도 변화는 조사기간 동안 거의 비슷한 경향을 보여 광양만의 용존무기질소와 무기인의 농도 변화는 2000년을 중심으로 많은 차이를 볼 수 있다. 그림 9은 1987년부터 2010년까지의 광양만 COD을 나타낸 것으로 5월의 경우 보면 2007년 표층에서 10.70 mgl−1을 제외하면 나머지 연도에서는 거의 2 mgl−1 이하의 농도를 보여 비교적 큰 변화 없이 일정한 값을 보이고 있고 저층은 표층보다 더욱 더 변동폭이 크지 않았다. 6월도 연도별에 따라 변화를 나타내고 있으나 5월처럼 2 mgl−1 이하로 나타내고 있다. 18년간 평균치를 보면 5월 1.74 mgl−1, 6월 1.23 mgl−1, 7월 2.01 mgl−1, 8월 1.85 mgl−1, 9월 1.29 mgl−1, 10월 1.09 mgl−1로 비록 연도별에 따라 변화가 나타나지만 조사 기간 중 광양만의 COD는 월별에 관계없이 거의 일정한 값을 나타내고 있으며 표층보다 저층에서 더욱 더 안정적인 농도를 보이고 있다. 그림 10은 Chl-a 농도를 나타낸 것으로 5월의 경우 18년 평균치가 2.65 μgl−1로 나타났다. 1997년과 2007년에 최고치 10 μgl−1 이상을 보였으나, 나머지 연도는 대부분 3 μgl−1 이하의 낮은 값을 보였다. 6월은 18년 평균치가 5월보다 약 1 μgl−1 정도 높은 3.54 μgl−1을 나타내고 있으며 특히 2010년은 12.68 μgl−1로 최저치 2009년 0.22 μgl−1과는 약 50배 이상의 농도 차이를 보이고 있다. 7월의 18년간 평균치 6.85 μgl−1은 6월보다 약 2배 정도 높고 조사 기간 중 가장 높은 값을 보였다. 특히 2001년, 2004년, 2005년에 각각 13.16 μgl−1, 34.73 μgl−1, 10.23 μgl−1 그리고 2007년 25.46 μgl−1로 2000년 이후 매우 높은 Chl-a 값을 보였다. 8월과 9월에도 연도별에 따른 Chl-a 농도 변화는 나타났고, 특히 2006년 23 μgl−1  이상을 보여 최저치와 많은 차이를 나타내고 있다. 그러나 10월에는 여름철에 나타난 농도 변화는 18년간 큰 변동이 없었고 평균치도 2.54 μgl−1로 5월보다 적은 값을 보였다.

Figure 7. Yearly fluctuation of dissolved inorganic nitrogen in surface and bottom in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

Figure 8. Yearly fluctuation of dissolved inorganic phosphorus in surface and bottom in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

Figure 9. Yearly fluctuation of chemical oxygen demand in surface and bottom in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

Figure 10. Yearly fluctuation of Chl-a in surface in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

3.3. 기후

 그림 11은 1987년부터 2010년까지의 월별 및 연도별에 따른 총강수량과 일조량을 나타낸 것으로 5월을 보면 1997년 496 mm을 제외한 나머지 연도는 대체적으로 18년간 평균치 133.97 mm에 근접하는 강수량을 보였고, 일조량도 연도별에 따라 큰 차이를 보이지 않고 150~250시간 범위 내에서 나타내고 있다. 18년간 평균치도 207.22시간으로 5월의 강수량과 일조량은 대체적으로 18년간 평균치 범위 내에서 변화를 보였다. 2000년 이전의 6월은 5월보다 강수량이 약 2배 정도 증가되는 것을 알 수 있고 2000년 이후도 5월보다 훨씬 많은 강수량을 보였다. 특히 1990년, 1998년, 2001년, 2006년, 2008년은 250 mm 이상의 높은 강수량을 나타낸 반면에 1992년과 2010년은 50 mm 이하의 적은 강수량을 보인 연도도 있었다. 18년 평균치는 193.09 mm로 5월에 비하여 약 60 mm정도 많은 강우를 기록했다. 그러나 강우량이 많은 대신에 일조량은 상대적으로 18년 평균치가 157.40 시간으로 5월에 비하여 적고 연도별에 따른 차이는 5월보다 크게 보였다. 7월부터 8월까지 18년간 강수량 평균치는 362.31 mm와 337.82 mm였고 대체적으로 연도별에 관계없이 200 mm 이상 비가 내리는 것으로 나타났다. 물론 2009년 7월에 800 mm에 근접하는 집중강우가 있었지만 7월과 8월 모두 거의 비슷한 강우량을 나타내고 있다. 일조량도 7월의 18년 평균치가 147.56시간이고 8월도 162.26시간으로 연도별에 따른 일조량 추이 곡선도 유사하게 보여 하절기의 7월과 8월은 강우량과 일조량 모두 유사한 경향을 나타내고 있다. 그러나 9월에는 강우량이 현저히 감소되어 18년간 평균치가 161.61 mm로 7월과 8월에 비하여 약 50% 정도 적었다. 상대적으로 일조량이 증가되어야 되지만 18년 평균치가 144.65시간으로 7월과 8월에 비하여 현저한 증가가 나타내지 못하고 있다. 10월은 본 조사 기간 중 가장 적은 18년간 강수량 73.39 mm을 보이고 있어 다른 월별에 비하여 약 2배 이상의 적은 강수량을 보이고 있고 일조량도 2004년 206시간에 비하여 1997년 21시간으로 약 10배 정도의 차이를 보이고 있다. 또한 10월이 다른 월별에 비하여 연도별에 따른 변화 추이 곡선이 가장 현저하게 나타났다.

Figure 11. Yearly fluctuation of precipitation and irradiation in Gwangyang Bay in 1987~2010. Data in 1991, 1995, 1996, 1998, 2002 and 2003 was deleted because of the lack of water parameter in this study.

3.4. 항목분석

 표 1은 18년 동안 광양만의 표층과 저층간의 차이 95% 유의적 수준에서 분석한 것으로 염분은 표층보다 저층에서 1.89 정도 높게 나타났고 용존무기질소는 염분과 상이하게 표층이 저층보다 0.27 mgl−1 정도 높았다. 수온, 용존산소, COD, 용존무기인은 표층과 저층간의 차이가 유의적으로 나타나지 않았다. 표2는 수온, 염분, COD, 용존산소, 용존무기질소, 용존무기인, Chl-a, SS 상관관계를 나타낸 것으로 수온과 염분, 용존산소, 용존무기질소는 음의 상관성을 보이며, 특히 염분과는 높은 값(−0.385, 99%)을 보였다. 그러나 COD, 용존무기인, Chl-a, SS와는 상관성이 없는 것으로 나타났다. 염분은 COD, 용존무기질소, 용존무기인, Chl-a와는 음의 상관성을 보였으나, 용존산소와 양의 상관성이 강하게 나타났다. COD는 용존산소와 음의 상관성을 보였으나, 용존무기질소와 Chl-a와는 양의 상관성을 나타내고 있다. 용존산소, 용존무기인과는 음·양 상관성이 나타나는 수질항목이 나타나지 않았고 용존무기인도 용존산소처럼 상관성이 있는 수질항목이 없었다. 용존무기질소는 용존무기인과 Chl-a와는 강한양의상관성을 나타내고 있다. 

Table 1. Analysis of surface and bottom water qualities in Gwangyang Bay using One-way ANOVA during the period of 1987~2010.

Table 2. Pearson correlation between environmental parameters of surface water in Gwangyang Bay during the period of 1987~2010.

3.5. 종합고찰

 광양만은 묘도를 중심으로 광양시에 유출되는 생활하수, 섬진강 및 동천으로 공급되는 담수, 여수산업단지로 부터의 영양염 공급 등으로 복잡한 해양환경을 형성하고 있기 때문에(Lee et al., 2007) 본 조사의 정점이 광양만의 대표적인 해역으로 간주 할 수 없지만, 1987년부터 2010년까지의 장기 해양 모니터링 자료는 광양만에 서식하고 있는 수산생물과의 상호관계를 어느 정도 설명 할 수 있을 것으로 보며, 이러한 장기적인 해양환경자료는 광양만의 안정적인 수산자원관리를 위해서도 유용하리라 본다. 해양환경인자 중 수온은(그림 2) 수산생물의 산란 및 성육과 매우 밀접한 관계로 광양만의 표층수온은 여름철이 시작되는 7월부터 9월까지 변동폭이 가장 높게 나타난 원인은 강수량과 일조량을 보면 알 수 있다. 5월과 6월의 경우 강수량과 일조량은 연도별에 따라 일정한 수치를 보이고 있기 때문에 표층수온의 변화에 미미한 것으로 보이지만, 7월부터 9월까지의 강수량과 일조량은 연도별에 따라 나타나는 변동폭은 표층수온의 변화에 많은 영향을 미친 것으로 보인다. 따라서 5월, 6월, 10월의 광양만 수온의 변동폭은 크지 않고 일정한 수온을 나타내고 있지만, 여름철의 연도별에 따른 집중적인 강우량과 강한 일조량은 표층과 저층수온의 변동을 증폭시키는 역할로 볼 수 있다. 그러나 광양만은 저층보다 표층수온이 높은 현상은 일반적인 남해안의 만 특성을 잘 나타내고 있는 것 같다(Cho et al., 2011). 

 조개류의 성 성숙은 연중 성숙군, 겨울 성숙군, 여름 성숙군으로 나눌 수 있는데(Boolootian et al., 1962), 우리나라에 서식하는 조개류는 참가리비와 담치류를 제외하고는 대부분 5월에서 10월 초순에 성 성숙이 발달되어 6월에서 9월 초순까지 방란·방정이 일어나는 것으로 알려져 있다(Yoo et al., 1970). 현재까지 광양만에 출현하고 있는 조개류 종류는 새조개, 바지락, 피뿔고동, 새꼬막, 맛, 농조개 등으로 알려져 있다(Kim et al., 2001a,b). 그 중 새조개가 전체 출현량의 99% 이상의 점유율을 보여 주요 서식종임을 알 수 있다(Kim et al., 2001b). 새조개의 유생은 6월에서 8월까지 많은 출현량을 보이다가 9월 이후 급격히 감소되기 때문에(Chang and Lee, 1982) 새조개의 안정적인 자원량 확보는 여름철 해양환경인자의 모니터링이 매우 중요하다. 대부분의 조개류 유생은 수정란에서 부착기까지 단기간이 아니라 2주~6주 정도 소요되기 때문에(Yoo, 2000) 부유 기간 동안 급격한 수온과 염분변화는 유생기의 생리적 발달에 저해요인으로 충분히 작용될 수 있다. 본 조사에서 나타난 바와 같이 표층수온은 연도별에 따라 많은 변동을 보이고 있으나 고수온으로 계속 지속되고 있기 때문에 부유 유생기의 변태 발달에 큰 영향을 미치지 않고 오히려 부유기간을 단축시킬 수 도 있을 것으로 사료된다. 또한 표·저층 간의 현저한 차이도 없기 때문에(표 1) 부유 유생의 생리적 행동에는 저해요인으로 작용되지 않을 것으로 본다. 단, 염분의 여름철은(그림 3) 저층이 표층보다 높은 염분밀도를 장기간 동안 형성하고 있기 때문에 하절기 조개류 부유 유생의 생존율은 표층의 30 이하의 저염수와 저층의 30 이상의 고염수 노출에 따른 삼투압 작용에 의하여 많이 좌우 될 것으로 보여 진다(Kim et al., 2006). 또한 표층과 저층간의 염분농도는 현저한 차이를 보여주기 있기 때문에(표 1) 유생 출현량이 가장 많이 나타나는 여름철에 표층의 저염수로 인하여 조개류 부유 유생 자원량에 많은 영향을 미칠 것으로 보인다. 이러한 시기만 경과되면 10월부터 염분이 매우 안정화되기 때문에 부유 유생 생존율은 급격히 향상될 것으로 본다. 그러나 저층에 서식하고 있는 조개류 어미에게는 5월부터 10월까지 거의 일정한 30 이상의 염분농도에 노출되어 있기 때문에 하절기에도 충분히 생존할 수 있다. 따라서 광양만의 수온과 염분은 어미의 산란행동 및 산란량에 미치는 영향은 미미하나, 염분은 부유 유생의 생존율에 많은 영향을 미칠 것으로 보여, 지속적인 조개류 자원관리를 위해서는 산란량 추적보다 부유 유생의 생존율을 과학적이고 체계적으로 조사하는 것이 바람직 할 것으로 생각된다.

 식물플랑크톤은 해양 생태계를 형성하고 있는 기초 먹이원으로 매우 중요하다. 이러한 식물플랑크톤 또한 해양환경과 같은 물리적인 작용에 의해서 지배를 받게 된다. 부유물질은 식물플랑크톤의 광합성 작용과 밀접한 관계에 있기 때문에 많은 부유물질은 대기로부터 유입되는 빛의 소광계수를 상승시켜 광합성 작용을 저해시킬 수 있다. 본 조사에 나타난 바와 같이 부유물질의 양은 비교적 안정적인 추세를 보이고 있는 원인으로 광양만의 부유 입자 물질 거동은 부유 입자의 재부유와 깨어짐이 활발한 운동으로 인하여 부유 입자의 농도 변화가 적게 나타난다고 하였다(Lee et al., 2010). 또한 투명도(그림 5)에서 보는 바와 같이 본 조사 기간 동안 거의 일정한 깊이를 보이고 있는 원인도 광양만의 활발한 부유 물질의 순환에 기인된 것으로 생각된다. 비록 투명도가 낮아서 식물플랑크톤 현존량이 적을 것으로 예상되나, Chl-a 함량은(그림 10) 투명도에 비하여 높은 값을 나타내는 원인으로 소형플랑크톤보다 극미소 혹은 미소플랑크톤이 많이 출현되기 때문에 담수의 영향이 적은 5월, 6월, 10월의 높은 클로로필은 이러한 원인생물의 영향으로 추측된다(Yoon, 1998, 2001, 2003). 용존무기질소와 용존무기인의 농도는 남해안을 대상으로 한 수질환경특성(Cho et al., 2006, 2007; Park et al., 2010)을 고려해 볼 때 상대적으로 높은 농도를 보이고 있으며(그림 7, 8), 특히 2000년 이전의 높은 영양염 농도는 광양시의 공업화 및 도시화로 인한 오염정화시설의 미비로 다른 해역에 비하여 다소 높은 영양염을 보인 원인으로 예상되며, 본 조사에서 나타난 바와 같이 2000년 이후의 영양염은 2000년 이전보다 훨씬 낮은 농도로 유지되는 것은 정화시설의 활성화에 따른 것으로 판단된다. 따라서 광양만은 급변하는 염분과 낮은 투명도 및 높은 현탁물질로 인하여 낮은 광량에서도 충분히 광합성이 가능한 규조류가 우점으로 출현될 것으로 예상되며(Langdon, 1987) 빛의 투과성이 떨어지기기 때문에 와편모조류의 일주 운동에 많은 생리적 장애를 초래할 수 있어 하절기에도 우점으로 출현될 수 없는 환경을 조성하고 있다. 그러나 풍부한 영양염 공급으로 인하여 식물플랑크톤의 생태계 유지 및 성장에는 아무런 문제가 없다. 특히 수온 및 염분과 용존무기질소는 역의 상관관계를 이루고 있으며, 용존무기인도 염분과는 역 상관성을 보여 봄, 가을철과 같은 계절에 높은 Chl-a을 형성할 가능성이 매우 높을 것으로 예상되며, 본 조사에서 나타난 바와 같이 용존무기인의 농도변화는 용존무기질소에 비하여 변화폭이 상대적으로 약하고 농도도 월별에 관계없이 일정한 값을 보이고 있기 때문에 용존무기질소와 Chl-a와는 밀접한 관계가 있다. 본 조사에도서 용존무기질소와 Chl-a와는 양의 관계에 있지만, 용존무기인과는 상관성이 없는 것으로 나타났기 때문에(표 2) 용존무기질소에 대한 영양염 모니터링은 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 용존무기질소원은 소형 식물플랑크톤보다 극미소 혹은 미소 플랑크톤 증식에 매우 효과적으로 이용되기 때문에 식물플랑크톤 개체수에 비하여 높은 Chl-a 농도의 주된 원인으로 보인다.

4. 결 론

 광양만은 섬진강 하구, 동천, 광양시, 여수산업단지로부터 담수 및 오염원 유출에 따른 해양환경 변동에 관한 정기적인 모니터링은 수산자원의 안정적인 관리를 위해서는 매우 중요하다. 광양만의 수온은 전형적인 온대성 기후에 따라 6월부터 수온이 증가되어 10월에 감소되는 추세를 보이고 있고 표층과 저층간의 뚜렷한 차이를 나타내지 않고 거의 균일한 수온을 나타내고 있다. 그러나 염분은 5월, 6월, 10월은 안정적인 경향을 나타내고 있으나, 7월부터 9월까지 집중적인 강우와 일조량으로 인하여 저층이 표층보다 높은 농도를 보이고 있기 때문에 부유 유생 출현량이 많이 나타나는 시기에 저염수에 의한 삼투압 작용으로 많은 폐사를 유발 가능성이 높은 것으로 추측된다. 그러나 저층에 서식하고 있는 조개류 어미의 산란행동에는 큰 영향이 없다. 또한 광양만은 현탁 물질이 많고 투명도는 낮기 때문에 식물플랑크톤의 광합성 작용에 중요한 소광계수가 높아서 Chl-a 수치가 떨어져야 하지만, 식물플랑크톤보다 크기가 소형인 미소플랑크톤이 높은 Chl-a 함량에 많은 영향을 미쳤을 것으로 생각된다. 따라서 수온이 높은 하절기에도 광양만은 높은 소광계수로 인하여 와편모조류보다 규조류가 우세할 것으로 보이며, 이러한 우점군은 부유 유생의 주요 먹이원 역할이 기대되며 지속적인 용존무기질소의 공급으로 개체수 증가 및 유지에 충족할 것으로 판단되어 저염수로 인한 생리적 쇼크현상은 초래될 수 있지만 먹이생물의 공급에는 큰문제가 되지 않을 것으로 본다.

감사의 글

 이 연구는 국립수산과학원(첨단 해양탐사 시스템 활용 한반도 주변 해양변동 조사 및 운영, RP-2013-ME-009)의 지원에 의해 운영되었습니다. 

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