< 연구 결과요약서 >

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소속 학교 이름 남녕고등학교 책임 지도교사 이름 이O문

참여 학생 이름 고O의, 김O재, 오O원, 이O규, 임O석, 현O우, 홍O민

과제명 제주 지역 연안생태계 변동에 따른 파래류 이상번식과 해수유동과의 관련성 연구

연구목표 제주 파래류의 성장 환경 요인, 해류의 유동에 의한 영향을 찾아내어 원인 제거 및

성장 요소를 억제시켜 해양 생태계 복원과 청정 제주의 브랜드를 높인다.

연구개 요 및 내용

□ 과제 개요

○ 연구 동기 및 목적

1. 청정 제주연안 바닷가에 이상 번식하는 파래가 다량으로 퇴적되면서 악취와 여름철 해수욕장 이용객들에게 불편을 주고 제주 청정 바다의 이미지를 훼손시키는 등 해안가의 천덕꾸러기로 자리를 잡고 있다.

2. 행정기관에서는 여름철 골치덩어리인 갈파래 제거를 위하여 매년 막대한 예산과 인력을 투입하 여 지속적으로 수거·처리에 나서고 있으나, 근본적인 해결 방안을 내놓지 못하는 것이 현실이다

따라서 파래류의 성장 환경 요인, 해수의 유동에 의한 영향을 찾아내어 원인 제거 및 성장 요 소를 억제시켜 해양 생태계 복원과 청정 제주의 브랜드를 높인다.

○ 선행연구

1. 2008년 8월 중국 Quingdao 해안가의 600㎢에서 Ulva 속 식물이 100만톤 가량 대발생 됨으로 인해 올림픽 개최에 심각한 피해를 주었으며(제거비용으로 US $ 100 million 이상 소요) 그 이후에도 황해지 역에 꾸준히 발생하면서 생태계를 악화시키고 있음.

2. 서해안(2009년 7월, 2012년 5월), 동해안(경포호수, 2011년 6월), 제주해안에 Ulva 속 식물이 대발생 하여 사회적 문제로 대두됨.

3. 특히 제주도의 동부해안은 매년 상습적으로 대량 번식하여 해수욕장 사용에 지장을 초래, 부패로 인한 악취발생 및 주변 생태계 오염, 일부 마을 어장의 갯녹음화 등의 산업적 피해를 유발.

4. 우리나라에 있어서 녹조에 의한 해안오염의 주범은 연안지역의 기수(brackish water)에서 잘 자라며 번식 및 생육이 왕성한 Ulva속 식물 임.

□ 연구 내용 ○ 가설 설정

1. 양식장 배출수의 무기염료의 농도가 일반 해안보다 높을 것이다.

2. 양식장의 수 및 규모와 농지면적이 증가했을 것이다.

3. 생활하수가 대량 방출되었을 것이다.

4. 해류가 막힌 곳에서 갈파래가 더 잘 자랄 것이다.

5. 제주 연안의 해류는 근접 연안에서 시계방향으로 흐를 것이다.

○ 수행 내용

1. 제주 연안 갈파래 과다 번식 지역인 동서남북 각각 2개소 및 전체 8개소를 중심으로 영양염류 주요 배출원으로 주목받고 있는 양식장, 일반 해안 지역 유출수 샘플링 후 측정, 농지 규모, 생활하수 배출 량을 비교 평가하였다.

▶ 유출수 용존무기질소, 용존무기인 측정 ▶ 위성 사진을 통한 양식장 변화 비교 ▶ 농지 규모 연도별 비교

▶ 성장 환경에 따른 갈파래 길이 비교 ▶ 그 외 갈파래의 성장 환경에 영향을 미치는 요인 2. GPS를 이용한 주요 지역 해수 유동 조사

▶ Gper(위치추적기) 주요 지역 다수 투하

▶ 위치추적장치(수신시간 5분, 10분, 30분 등으로 세팅)를 통한 위치 추적 캡쳐 ▶ 제주 해안 해수 유동맵 제작

□ 연구 결과 ◈ 연안 지역별 조사

○ 육상 양식장 배출수 및 일반 연안 해수의 무기염류 농도

1. 염분농도는 크게 차이 나지 않았으나, 대 체적으로 양식장 배출수의 염분 농도가 낮음을 알 수 있는데 이는 배출구 근처에 용천수가 흐르는 경우가 많았다.

2. 용존무기질소(DIN)의 농도는 양식장 및 하수종말처리장이 훨씬 높다. 용존무기질소 의 농도가 최고, 최저치 비교시 약 28배 차이가 남을 알 수 있다. 이는 양식장 및 하수처리장 배출수가 갈파래 성장 환경에 촉진제 역할을 하고 있음을 알 수 있다.

3. 용존무기인(DIP)의 농도는 양식장 및 하 수종말처리장이 훨씬 높다. 용존무기인의 농도가 최고, 최저치 비교시 약 34배 차 이가 있음을 알 수 있다.

4. 규산염 농도는 최고, 최저치 비교시 약 29배 차이가 있음을 알 수 있다. 이는 양 식장 및 하수처리장 배출수가 갈파래 성 장 환경에 영향을 끼침을 알 수 있다.

○ 양식장 수 및 규모와 농지면적의 변화

1. 제주 동/서/남/북 모든 지역의 경우 영양염류를 주로 배출하는 양식장이 2008년도에 비하 여 현재 2배수 이상 증가하여 육상 양식장 배출수가 갈파래 성장 환경에 촉진제 역할을 하 고 있음을 알 수 있다.

2. 2007년에서 2017년까지의 제주도 경지면적의 변화를 살펴보게 되면 조금 증가하였지만 큰 차 이는 없으므로 갈파래의 성장에 미치는 영향은

미비한 것으로 판단된다.

○ 성장 환경에 따른 갈파래 길이 비교

육상양식장에서 배출하는 영양염류 영향 유무 에 따른 갈파래 성장을 비교하기 위하여 실험실 내부보다는 현장 환경 영향을 중시하기 위하여 가장을 유사한 장소를 찾아내어 갈파래 성장 비 교한 결과 영양염류 영향을 받은 갈파래가 3배 정도의 큰 성장을 보였다.

○ 그 외 갈파래의 성장 환경에 영향을 미치는 요인 1. 제주하수처리장의 용량 부족으로 인하여 지난 2016년 9월까지 약 15개월 이상 바다로 오

염수가 방류되었다. 특히 총질소량이 기준치(20 mg/L)보다 5배 이상 초과한 방류수를 바다 로 내보냈고, 갈파래 성장 환경에 촉진제 역할을 하고 있음을 알 수 있다.

2. 해수의 유동성 및 해류는 갈파래의 성장에 영향을 끼친다. 그러나 현재 제주 해안의 경우 모래 유실이 가속화 되고 연안 침식 모니터링을 시행한 결과 11곳 중 7곳이‘우려’에 해당하 는 C등급 판정을 받았다. 이러한 현상이 방파제 설치 및 무분별한 해안도로 개설, 인공구조물 건설로 해류의 방향이 바뀌었기 때문이라고 판단된다. 이러한 해류의 방향 변화 및 해안 환경 변화는 갈파래 성장에도 영향을 끼친 것으로 조사 되었다.

◈ GPS를 이용한 주요 지역 해수 유동 조사 ○ 해수유동과 경계면

1. 일반적으로 생각하는 제주 해안 영양염류가 층류 현상으로 먼 바다로 흘러 나갈 것으로 생각 되나 실제로 해수의 흐름 후면부위에서 난류의 소용돌이로 근접 연안으로 영양염류가 유입됨 을 알 수 있다.

2. 제주 해안 해수유동은 밀물, 썰물의 영향을 받아서 물의 흐름이 좌우로 이동하며 변동이 있지 만 최종적으로 시계방향으로 흐름을 확인 할 수 있었다.

3. 제주 해안 해수유동으로 현재 하수종말처리장 방류 수 파이프가 해안쪽으로 800m 떨어져 방출하지만 방류수가 먼바다로 방출되 는 것이 아니고 해안으로 밀려오는 현상이 발생하여 그 효과가 없는 것으로 분 석이 되었다.

4. 현재 육상 양식장 방류수에 포함된 영양염류가 연안 해 안을 오염시키는 오염원으로 판명된다.

5. 제주 해수 유동맵을 통하여 영양염류의 흐름을 알 수 있다.

연구 성과

□ 연구 결론

양식장과 생활하수 과잉으로 유입된 영양염류(인과 질소)가 다량으로 퍼지면서 물의 자정능력을 초과하고 수온이 오르는 여름철에 이 영양소를 먹고 구멍갈파래가 번성함과 동시에 다른 수중생명체를 감소시켜 악취를 유발하여 청정 제주의 이미지를 흐리고 있다.

이러한 문제는 양식장 규모가 2008년에 비하여 2배 이상 증가함과 동시에 농경지 방출수 및 하수처리 방출수 증가, 물이 흐름을 차단시키는 주요 방파제 신설 및 확장 등이 주요 원인으로 조사 되었다. 갈파래의 성장 속도를 유사한 장소를 찾아내어 현장에서 직접 측정해봄으로써 이를 확인할 수 있었다.

특히, 양식장에서 배출된 방출수와 하수처리장에서 배출된 방출수에 포함된 영양염류량이 매우 우려되는 수준이며, 현재 양식장 방출수는 근접 해안으로 방출되어 미관상으로도 우려될 수준으로 심각하다. 또한 GPS를 이용하여 제주 연안의 해수 흐름을 관찰하였을 때 이렇게 배출된 방출수는 대양으로 퍼지는 것이 아니라 다시 연안으로 돌아옴을 알 수 있어 문제가 더욱 악화된다.

따라서 파래류의 악취 문제를 단기적인 방안인 미생물처리, 기능성 제품 개발, 사료화 등 방안 보다는 근본적인 문제를 해결하여 청정 이미지 훼손을 막아야 한다.

□ 제언 및 대책

○ 단기 대책을 통하지 않아도 근본적 문제 해결을 통해 파래류의 성장 환경을 억제할 수 있다.

○ 이번 제주 최초로 만들어진 해수 유동맵을 조금 더 구체화하여 다방면 이용 극대화한다.

○ 하수종말처리장 방출관을 현재보다 최소 2배 이상 길게 하여 대양으로 물이 방출되도록 기초 단계에서 반영하도록 법제화 한다.

○ 양식장 방류수 파이프라인의 길이 제한 등 법제화가 필요하다. 지금의 물 유입과 방출 방법을 반대로 실시하여 유입은 양식장 인근에서 방류는 먼 바다로 보내게 한다.

○ 오염수가 해안으로 유입되는 것을 방지하는 방안을 마련해야 한다. 빗물, 하수, 기타 방출수는 반드시 파이프 라인을 먼 바다로 향하게 한다.

○ 방파제 건설시 물이 자연스럽게 흐를 수 있는 대안 마련이 필요하다. 방파제 하단부에 둥근 관을 설치하여 물이 자연스럽게 유동하도록 기초 설계 단계에서 도입한다.

○ 육상 양식장 영양염류 방출을 줄이기 위해서 의무적으로 양식장 자체 정화처리장치를 하여야 한다.

□ 향후 계획

○ GPS를 이용하여 계절별 제주 연안 유동맵을 완료한다.

주요어 (Key words)

영양염류, 해수 유동, 용존무기질소, 용존무기인, 규산염

Ⅰ. 연구 동기 및 목적

Ⅱ. 선행 연구 및 이론적 배경

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Ⅲ. 연구 활동 및 과정

IV. 연구 결과 및 고찰

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V. 결론 및 시사점

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Ⅵ. 홍보 및 사후 활용

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Ⅵ. 참고문헌

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Ⅰ. 연구 동기 및 목적

□ 연구동기

○ 매년 해수욕장에 가면 해조류가 썩어서 방치되어 있고, 그 해조류에서 나는 악취로 인해 여름철 바다를 찾는 사람들의 불만이 커지고 있다. 실제로 봄철에 섭지코지 근처 해안을 돌아다니던 중 대량으로 쌓여있는 흰색의 무언가를 밟고 심한 악취가 나는 것을 느꼈다. 이에 불만을 가지며 ‘흰색의 무언가’에 대해 조사를 하였는데, 그 악취를 풍기는 해조류가 바로 구멍갈파래라는 사실과 갈파래가 악취 이외에도 여러 문제를 일으킨다는 것을 알게 되어 이 문제를 해결할만한 방안을 탐색하고자 이를 주제로 삼고 연구를 계획하게 되었다.

□ 연구목적

○ 양식장과 생활하수로 과잉으로 유입된 영양염류(인과 질소)가 다량으로 퍼지면서 물의 자정 능력을 초과한다. 수온이 오르는 여름철에 이 영양소를 먹고 구멍갈파래가 번성함과 동시에 다른 수중 생명체를 감소시킨다.

○ 구멍갈파래는 청정 제주 연안 바닷가에 파래가 이상 번식해 다량으로 퇴적되면서 여름철 해수욕장 이용객들에게 불편을 주고 청정 제주 바다의 이미지를 훼손시키는 등 해안가의 천덕꾸러기로 자리를 잡고 있다.

○ 제주특별자치도 파래분 가공시설 완료로 제주 연안 바닷가에 다량번식(연간 약 2,500 톤∼3,000톤 발생)하고 있는 구멍갈파래의 신속한 수거․처리로 제주 청정바다 이미지 제고와 함께 악취 오염원 제거로 민원이 해소됨은 물론 기능성 어분 생산, 전복 배합사 료 및 향장품 개발 등 새로운 소득원이 될 것으로 기대된다고 밝혔으나 이는 단기적 대안에 불과하다.

○ 오늘날 행정기관에서는 여름철 골칫덩어리인 구멍갈파래 제거를 위하여 매년 막대한 예산과 인력을 투입하여 지속적으로 수거․처리에 나서고 있다. 하지만 구멍갈파래의 이상 번식의 근본적인 해결 방안을 내놓지 못하는 것이 현실이다.

○ 따라서 파래류의 성장 환경 요인, 해류의 유동에 의한 영향을 찾아내어 원인 제거 및 성장 요소를 억제시켜 해양 생태계 복원과 청정 제주의 브랜드를 높인다.

□ 연구범위

○ 인간이 살고 있는 환경에 많은 악영향을 끼치며 새롭게 떠오르는 구멍갈파래 이상 번식이라는 문제를 과학적으로 접근하고 해결한다는 점에서 환경과학 분야이다. 연구 과정 중 제주도 연안에서의 해수의 이동과 해안에 배출되고 있는 방류수가 먼 해양으로 흘러갈지 혹은 제주도 연안을 따라 흐르는지를 물리학적 관점에서 분석하고자 하였다. 제주도 연안의 해수 유동을 파악하기 위하여 Gper(gps 위치추적장치)를 제주도 연안에 던지고 추적함으로써 지리학적으로 해수 유동맵을 제작하였다. 제주 연안에서 해수를 표집하고 이의 염분, 수온, 용존무기염류, 규산염, pH를 디아조화법, 아스코르빅산법 등을 이용하여 화학적으로 검사, 분석하였다.

Ⅱ. 선행 연구 및 이론적 배경

□ 선행 연구 및 이론적 배경

○ 구멍갈파래는 청태과(靑苔科)라고도 불린다. 바닷가 조간대(潮間帶) 윗부분의 민물이 흘러들어 오는 곳에서 자란다. 원통 모양의 엽상체(葉狀體)가 아래나 윗부분에서 여러 갈래로 갈라지며 속이 비어 있는 종류도 있다. 빛깔은 파란빛을 띤 녹색이다. 구멍갈파 래가 여기에 속한다. 한국의 전 연안에서 가장 흔하게 볼 수 있다.

○ 갈파래의 식물체는 녹색이며 식물체의 기부는 물결 모양으로 꾸불꾸불하게 휘었지만 위로 갈수록 넓게 펼쳐진다. 식물체의 가장자리는 매끈하다. 식물체의 표면에서 볼 때 세포는 모서리가 없는 다각형으로 둘씩 짝을 이루고 엽록체는 짝을 이룬 세포의 반대쪽에 있다. 단면에서 세포는 네모꼴이며 엽록체는 보통 세포의 허리 부분에 있고 드물게 식물체의 표면 쪽에 있는 것이 있다.

○ 제주시는 전국 최초로 유용 미생물제를 이용해 여름철 골칫덩어리인 구멍갈파래 제거 시범사업을 추진하고 있다. 구멍갈파래는 염분농도가 낮은 지역에 집중적으로 대량 발생해 부패하면서 발생하는 악취와 미관상 청정한 제주 해양환경을 저해하는 등 심각한 상황이 매년 되풀이 되고 있는 실정이다. 이 유용 미생물은 천연 제오라이트 (zeolite)에 극히 안전성이 높은 고초균(Bacillus subtilis)을 흡착, 배양한 것으로 해양에 살포하였을 경우 수심과 관계없이 유용 미생물을 수중의 밑바닥에 가라앉혀 직접적 수질 악화의 원인인 오염퇴적물질을 흡수, 분해하고 악취 등의 원인이 되는 암모니아, 황화수소, 초산 등이 먹이로 활용되어 어장정화에 효과가 큰 것으로 알려져 있다.

○ 2008년 8월 중국 Quingdao 해안가의 600㎢에서 Ulva 속 식물이 100만톤 가량 대량 발생되면서 올림픽 개최에 심각한 피해를 주었으며 제거비용으로 US $ 100 million에

달하는 금액이 필요하였다. 그 이후에도 황해지역에 꾸준히 발생하면서 생태계를 악화 시키고 있다.

○ 서해안(2009년 7월, 2012년 5월), 동해안(경포호수, 2011년 6월), 제주 해안에 Ulva 속 식물이 대발생하여 사회적 문제로 대두되고 있다.

○ 우리나라에 있어서 녹조에 의한 해안오염의 주범은 연안 지역의 기수(brackish water) 에서 잘 자라며 번식 및 생육이 왕성한 Ulva 속 식물이다.

○ 불규칙한 유체의 흐름을 난류(亂流)라 하고 규칙적으로 흐르는 흐름을 층류(層流)라 한다. 이러한 불규칙적인 공기의 흐름을 난류라 한다. 층류는 관이 가늘거나 흐름의 속도가 느릴 때 물의 흐름이 가는 선을 이루면서 똑바로 흐르는 것을, 난류는 관이 굵거나 흐름의 속도가 빠르면 물의 흐름이 입구를 지나면서부터 진동하고 굵기도 증가하여 마침내 관 전체로 퍼지는 것을 의미한다. 난류에는 여러 소용돌이가 불규칙하 게 존재하는 것으로 알려져 있으며, 층류에 비해서 수송계수(輸送係數)가 크고 물체에 끼치는 저항 또한 크다. 난류는 유체의 가장자리가 굴곡이 있고 유속이 빠르며 유체 점성이 작을 때 쉽게 발생한다.

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Ⅲ. 연구 활동 및 과정

□ 연구주제의 선정

○ 연구에 참여한 개인마다 관심 분야가 달랐기 때문에 최근의 쟁점을 다룬 신문이나 각종 문헌을 연구하는 방법 등을 통해 개인이 연구하고 싶은 분야에 대한 주제를 모색하였다. 이후 그러한 주제들을 담당 선생님과 함께 검토하여 우리가 살고 있는 제주의 문제점과 가장 연관이 깊으면서도 해결 방안이 존재하지 않아 마련이 시급하다 고 생각되는 지금의 주제를 선택하였다.

□ 연구 방법

○ 제주 연안 갈파래 과다 번식 지역인 동서남북 각각 2개소 및 전체 8개소를 중심으로 영양염류 주요 배출원으로 주목받고 있는 양식장, 일반 해안 지역 유출수 샘플링 후 측정, 농지 규모, 생활하수 배출량을 비교 평가하였다.

○ GPS 제작 후 주요지역 해수의 유동을 조사하였다.

□ 연구 활동 및 과정

○ 파래류(구멍갈파래) 대량 발생의 주요원인에 대한 가설

1. 양식장의 수 및 규모와 농지면적이 증가했을 것이다.

2. 양식장 배출수의 무기염류의 농도가 일반 해안보다 높을 것이다.

3. 생활하수가 대량 방출되었을 것이다.

4. 제주 연안의 해류는 근접 연안으로 흐를 것이다.

5. 해류가 막힌 곳에서 갈파래가 더 잘 자랄 것이다.

○ 실험 과정

1)　양식장의 수와 농지 경지면적의 증가 측정

Ÿ 제주 연안 갈파래 과다 번식 지역인 동서남북 각각 2개소 및 전체 8개소를 중심으로 영양염류 주요 배출원으로 주목받고 있는 양식장 수와 농지 규모를 측정하여 비교하 였다.

　　▶　위성 사진을 통한 양식장 변화 비교 　　▶　농지 규모 면적 변화의 연도별 비교

< 그림 6 > 제주도 양식장 포함 주요지역 조사지

< 그림 7 > 제주도 농지경지면적 비교

2) 제주 양식장(주요 해안지역 포함) 유출수의 용존무기질소, 용존무기인 측정

Ÿ 제주 연안 갈파래 과다 번식 지역인 동서남북 각각 2개소 및 전체 8개소를 중심으로 영양염류 주요 배출원으로 주목받고 있는 양식장, 일반 해안 지역 유출수 샘플링 후 측정, 생활하수 배출량을 비교 평가하였다.

(1) 유출수 및 제주 해안 연안의 해수 표집

(2) 표집한 해수의 수온 및 염분, 용존무기질소, 용존무기인, 규산염 측정

<그림 3 >. 주요 지역 쌤플링

3) GPS를 이용한 주요 지역 해수 유동 조사

< 그림 4 > 위치추적장치(GPS)

Ÿ 양식장에서 배출되는 영양염류가 해안을 따라서 어떻게 흐르는지를 GPS를 따라 직접 추적하여 GPS가 움직인 경로로 해수 유동 지도를 작성하여 해수 유동을 조사하 였다.

(1) Gper(위치추적기) 주요 지역 다수 투하

(2) 위치추적장치(수신시간 5분, 10분, 30분 등으로 세팅)를 통한 위치 추적 캡쳐 (3) 제주 해안 해수 유동맵 제작

4) 성장환경에 따른 갈파래 길이 비교

< 그림 5 > 연대포구(외도)

바닷가 : 바닷물이 계속 들어왔다 나갔다를 반복하기 때문에 영양염류의 영향을 덜 받는다.

포구 : 3면이 막힌 형태로 물이 들어오고 빠져나오기 어려워 영향을 많이 받는다.

Ÿ 2018년 4월 19일부터 6월 21일까지 특정 지역(연대포구)을 정하여 갈파래의 길이를 비교하고 해수의 흐름이 갈파래의 성장에 미치는 영향을 관찰하였다. 처음에는 해류

의 흐름이 자유롭거나 자유롭지 못한 각 상황이 갈파래 성장에 주는 영향의 차이점을 알기 위해 원활한 변인　통제를 위하여 갈파래를 직접 키워보고자 하였지만 생물의 　 생장에는 해수의 흐름이나 온도와 같은 통제할 수 없는 변인들이 많이 존재하고 이 때문에 실험실에서 키울 경우 실제와 다른 결과가 나올 수 있다고 판단하였다. 그렇기 때문에 바다와 포구가 같이 있는 연대포구에서 측정하였다.

▶ 그 외 갈파래의 성장 환경에 영향을 미치는 요인 조사

▶ 성장 환경에 따른 갈파래 길이 비교

< 그림 6 > 연대포구 갈파래 길이 측정

○ 연구 진행 중 시행착오와 극복

Ÿ GPS를 넣은 위치 추적 장치를 바다에 투하할 때 표층 해수의 이동 방향을 조사할 수 있을 만큼 충분히 멀리 던져야 했다. 그러나 멀리 던져 해수에 휩쓸리지 않으면 위치 추적 장치가 연안을 따라 이동하지 않고 물가로 다시 돌아올 수 있는데, 던지는 과정에서 팀의 힘이 부족했던 탓에 맨 처음 던질 때 생각보다 장치가 멀리 나아가지 않았다. 결국 우리는 GPS를 던진 후 스스로 알아서 물가로 돌아올 때까지 기다린

후 건져내어 다시 던지기를 반복할 수밖에 없었다.

Ÿ 던진 위치추적 장치들은 모두 회수를 진행했어야 했지만 그중 일부는 배터리가 다 되어 위치를 파악하기 힘들어 고충을 겪었다. 이뿐만 아니라 회수하기 전에 통이 깨져 표류하는 일이 종종 발생했는데, 이는 우리들의 회수작업을 더욱 난관에 봉착시 켰다. 결국에 우리팀이 멀쩡한 상태로 회수한 위치추적장치는 단 1대뿐이었다. (통의 충격 흡수가 완벽하지 않아 통이 바위에 부딪혀 깨진 것으로 판단한다.)

Ÿ 원래는 연대포구의 영양염류 차이에 따른 갈파래 성장 차이 비교 실험을 할 때 우리는 워낙 광범위한 포구쪽 갈파래들의 길이를 일일이 측정할 수는 없다고 판단을 하였다. 그래서 특정 지역을 몇 군데 정하여 그쪽 갈파래들을 중심으로 길이를 측정해 결과를 도출하고 있었는데, 길이를 측정하던 갈파래가 8월 25일 제주도를 강타한 태풍 ‘솔릭’

에 휩쓸려가 이전의 관찰을 폐기하고, 다른 장소에서 다시 관찰을 시작할 수밖에 없었다.

Ⅳ. 연구 결과 및 고찰

□ 연구 결과

○ 연안 지역별 조사

Ÿ 육상 양식장 배출수와 하수종말처리장 및 일반연안 해수의 무기염류 농도

<표 1> 양식장 배출수와 하수종말처리장 및 연안해수의 온도, 염분, pH, 무기염류 농도

1) 온도(℃)

< 그림 7 > 각 조사지 수질의 온도

2) 염분(psu)

< 그림 8 > 각 조사지 수질의 염분농도

염분농도는 크게 차이나지 않았으나, 대체로 양식장 배출수의 염분농도가 낮음을 알 수 있는데 이는 배출구 근처에 용천수가 흐르는 경우가 많았다.

3) 산성 농도(pH)

< 그림 9 > 각 조사지 수질의 산성 농도

4) 용존무기질소 농도(mg/L)

< 그림 10 > 각 조사지 수질의 용존무기질소　농도

용존무기질소(DIN)의 농도는 양식장 및 하수종말처리장이 훨씬 높다. 용존무기질소 의 농도가 최고, 최저치 비교 시 약 28배 차이가 남을 알 수 있다. 이는 양식장 및 하수처리 장 배출수가 갈파래 성장 환경에 촉진제 역할을 하고 있음을 알 수 있다.

5) 용존무기인 농도(mg/L)

< 그림 11 > 각 조사지 수질의 용존무기인 농도

용존무기인(DIP)의 농도는 양식장 및 하수종말처리장이 훨씬 높다. 용존무기인의 농도가 최고, 최저치 비교 시 약 34배 차이가 있음을 알 수 있다.

6) 규산규소 농도(mg/L)

< 그림 12 > 각 조사지 수질의 규산규소 농도

규산염 농도는 최고, 최저치 비교 시 약 29배 차이가 있음을 알 수 있다. 이는 양식장 및 하수처리장 배출수가 갈파래 성장 환경에 영향을 끼침을 알 수 있다.

○ 양식장 수 및 규모와 농지 경지 면적의 변화

Ÿ 위성　사진을 통한 양식장 수의 현재와 과거 변화 관찰

1) 남동부지역 관찰

< 그림 13 > 2008년 ~ 2017년 남동부지역 양식장 모습

남동부지역의 경우 영양염류를 주로 배출하는 양식장이 2008년도에 비하여 현재 2배 수 이상 증가하였음을 보여주고 있다.

2) 남서부지역 관찰

< 그림 14 > 2008년 ~ 2017년 남서부지역 양식장 모습

남서부지역의 경우 영양염류를 주로 배출하는 양식장이 2008년도에 비하여 현재 2배 수 이상 증가하였음을 보여주고 있다.

3) 북동부지역 관찰

< 그림 15 > 2008년 ~ 2017년 북동부지역 양식장 모습

북동부지역의 경우 영양염류를 주로 배출하는 양식장이 2008년도에 비하여 현재 2배 수 이상 증가하였음을 보여주고 있다.

4) 북서부지역 관찰

< 그림 16 > 2008년 ~ 2017년 북서부지역 양식장 모습

북서부지역의 경우 영양염류를 주로 배출하는 양식장이 2000년도에 비하여 현재 2배 수 이상 증가하였음을 보여주고 있다.

제주 동/서/남/북 모든 지역의 경우 영양염류를 주로 배출하는 양식장이 2008년도에 비하여 현재 2배수 이상 증가하여 육상 양식장 배출수가 갈파래 성장 환경에 촉진제 역할을 하고 있음을 알 수 있다.

Ÿ 농지경지면적의 현재와 과거 변화 관찰

< 그림 17 > 농지경지면적의 연도별 변화표

1) 2008년에서 2017년까지의 제주도 경지면적의 변화를 살펴보게 되면 조금 증가하였지 만 큰 차이는 없으므로 갈파래의 성장에 미치는 영향은 미비한 것으로 판단된다. 2) 최근 5년간 계속 감소하는 추세를 보여 현재의 갈파래 이상 성장에 영향을 주었을

가능성은 미비하다고 판단된다.

○ 성장 환경에 따른 갈파래 성장률 비교 Ÿ 연대포구의 포구쪽과 해안쪽 비교

< 그림 18 > 갈파래 성장 비교 조사지역

측 정

지역

샘플 측정일자

바닷가쪽(A) 포구쪽(B)

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ

2018.04.19 0.7 0.6 0.8 1.2 1.5 1.4

2018.04.21 1.4 1.3 1.5 3.0 3.5 3.0

2018.04.23 2.2 2.1 2.4 4.3 5.0 4.2

2018.04.25 3.2 3.2 3.4 6.0 6.2 5.5

2018.04.27 4.3 4.0 4.2 7.5 8.0 7.1

2018.04.29 5.5 5.0 5.4 9.0 9.2 8.3

2018.05.01 6.6 6.2 6.8 10.5 11.0 10.0

2018.05.03 7.5 7.0 7.7 12.0 12.2 11.6

2018.05.05 8.6 8.0 8.8 13.3 13.7 12.6

2018.05.07 9.0 8.5 9.5 15.0 15.5 14.5

2018.05.09 9.5 9.0 10.2 17.0 18.0 16.0

2018.05.11 9.8 10.0 10.5 21.5 20.5 21.0

2018.05.13 10.5 12.0 12.0 24.0 23.0 26.0

2018.05.15 13.0 13.5 13.5 26.0 26.0 30.0

2018.05.17 14.0 14.3 14.2 28.0 27.0 32.0

2018.05.19 15.0 15.5 15.5 30.5 29.0 34.0

2018.05.21 16.2 17.0 17.0 31.5 31.0 35.5

2018.05.23 17.0 18.3 18.5 33.0 32.5 37.0

2018.05.25 18.2 20 19.8 38.0 38.7 42.2

2018.05.27 20.4 23.3 21.0 45.2 44.2 50.4

2018.05.29 23 25.4 23.2 51.8 49.4 66.0

2018.05.31 25.2 28.0 24.8 63.8 54.0 73.0

2018.06.01 27.0 30.4 27.0 70.8 61.3 78.1

2018.06.03 29.0 33.2 29.8 78.2 74.8 86.3

2018.06.05 31.2 36.3 32.0 86.5 82.7 99.7

2018.06.07 33.4 38.0 35.4 94.7 90.8 111.0

2018.06.09 35.0 42.8 38.0 102.4 98.5 120.4

2018.06.11 39.6 45.2 40.0 115.6 110.8 129.8

2018.06.13 42.3 47.9 42.9 129.0 122.0 138.0

2018.06.15 44.8 50.4 45.0 140.0 135.7 146.3

2018.06.17 47.0 52.8 48.7 152.4 148.0 153.1

2018.06.19 49.3 54.7 51.2 164.5 159.4 167.8

2018.06.21 52.8 57.0 54.0 176.0 170.5 180.0

< 표 2 > 측정지역에 따른 갈파래 성장 변화(cm)

바닷가쪽(A) 포구쪽(B)

최초 측정

일

8.6cm(2018. 05. 05.) 10cm(2018. 05. 01.)

6일 후

9.8cm(2018. 05. 11.) 14.5cm(2018. 05. 07.)

8일 후

10.5cm(2018. 05. 13.) 16cm(2018. 05. 09.)

12일 후

14cm(2018. 05. 17.) 26cm(2018. 05. 13.)

16일 후

16.2cm(2018. 05. 21.) 32cm(2018. 05. 17.)

< 그림 19 > 갈파래 성장 속도 비교 사진 자료

< 그림 20 > 성장 환경에 따른 갈파래의 성장 비교 그래프

Ÿ 포구 쪽의 갈파래(B)가 매우 큰 차이로 성장 속도가 약 3배나 빠른 것을 확인할 수 있는데, 이는 바닷가(A)는 바닷물이 계속 들어왔다 나갔다를 반복하기 때문에 갈파래 성장에 필요한 영양분을 충분히 공급되지 못하기 때문이라고 판단할 수 있다.

반면 포구의 경우 3면이 막힌 형태로서 물이 들어오기 쉽지 않고 들어온다 하더라도 순환하고 빠져나가기 쉽지 않다.

Ÿ 또한 바닷가(A) 쪽 갈파래가 성장 속도가 갈수록 느려지는 것과 달리 포구 쪽 갈파래(B)는 성장 속도가 더욱 급격해져 가장 최근 측정치로는 180cm 이상 자란 것을 확인할 수 있었다.

Ÿ 더불어 포구 주변을 살펴본 결과 C 지역에 <그림 >과 같이 우수관이 있는 것을 발견하였다. 이 우수관을 통해 영양염류를 포함한 오염수가 해안으로 유입된다고 판단할 수 있었다.

< 그림 22 > C지역 우수관

Ÿ 또한, D 지역에서는 방류관을 관찰할 수 있었는데 이 곳은 위쪽 연대습지와 연결 된 곳으로 보인다. 연대습지에서 하천을 따라 연결된 것으로 습지의 영양염류뿐만 아니라 빗물이나 하천의 담수도 섞여 들어오기 때문에 포구 근처에 영양염류가 쌓이게 되었다고 추정하였다. 이렇게 들어온 영양염류는 포구 안에서 쌓이게 되고 결과적으로 부영양화를 일으켜 B 지역에서의 갈파래 성장에 영향을 미치게 된다.

< 그림 23 > D지역 방류관 1

< 그림 24 > D지역 방류관 2

Ÿ 이렇게 해안과 포구에 쌓인 갈파래는 강하지 않은 해류로 한 자리에 정착하게 되고 이후 물이 빠지면 말라 죽는다. 이렇게 죽은 갈파래는 썩어 악취를 풍기게 된다.

○ GPS 위치추적을 통한 해수 유동 지도 결과

< 그림 25 > 제주 해안 해수 유동 맵

Ÿ GPS 위치추적기를 바다로 흘려보내기 전 우리는 제주 해안 영양염류가 층류 현상 으로 먼바다로 흘러나갈 것으로 생각하였다. 그러나 실제로 GPS를 통해 표층 해류의 흐름을 조사한 결과에 따르면 해수의 흐름 후면부위에서 난류의 소용돌이로 인해 근접 연안으로 영양염류가 유입됨을 알 수 있었다. 이는 해류가 제주 연안의 경계면을 따라 형성되어 있다는 것을 의미한다.

Ÿ 제주 해안의 해수 유동은 밀물, 썰물의 영향을 받은 물의 흐름이 좌우로 이동하여 변동이 있긴 하지만 최종적으로 시계방향으로 흐름을 확인할 수 있었다.

Ÿ 현재 하수종말처리장 방류수 파이프가 해안 쪽으로 800m 떨어진 곳에서 방류수를 방출하지만, 제주 해안 해수 유동으로 인해 방류수가 먼바다로 방출되는 것이 아니고 해안으로 밀려오는 현상이 발생하여 그 효과가 나타나지 않는 것으로 분석이 되었다.

Ÿ 현재 육상양식장 방류수에 포함된 영양염류가 연안 해안을 오염시키는 오염원이 라고 판명하고 제주 해수 유동맵을 제작하여 영양염류의 흐름을 확인하였다.

Ⅴ. 결론 및 시사점

1. 결론

현재 양식장 배출수와 생활하수의 과잉으로 바다에 유입된 영양염류(인과 질소)가 다량으로 퍼지면서 인근 해안의 자정능력을 초과하였다. 수온이 오르는 여름철 이 영양 소를 먹고 구멍갈파래가 번성함과 동시에 다른 수중 생명체를 감소시키고 악취를 유발하 여 청정 제주의 이미지를 흐리고 있다. 이러한 문제는 양식장 규모가 2008년에 비하여 2017년 2배 이상 증가함과 동시에 농경지 방출수 및 하수처리 방출수의 증가, 물의 흐름을 차단하는 주요 방파제의 신설 및 확장 등이 주요 원인으로 조사 되었고 이는 갈파래의 성장 속도가 유사한 장소를 찾아내어 현장에서 직접 측정해봄으로써 확인되었 다. 특히 양식장에서 배출된 방출수와 하수처리장에서 배출된 방출수에 포함된 영양염류 량이 매우 우려되는 수준인 것을 확인하였다. 이렇게 영양염류를 다량 포함한 양식장 방출수는 근접해안으로 방출되어 미관상 청정 제주의 이미지 손상을 유발한다. 또한, GPS를 이용하여 주 연안의 해수 흐름을 관찰하였을 때 배출된 방출수가 대양으로 퍼지

는 것이 아니라 다시 연안으로 돌아옴을 알 수 있었고, 이는 갈파래 이상 번식에 악영향을 끼친다. 따라서 미생물처리, 기능성 제품 개발, 사료화 등의 단기적 방안보다는 파래류 이상 번식의 근본적인 문제 해결을 통하여 청정 제주의 이미지 훼손을 막아야 한다.

이를 위해 우리가 마련한 파래류 이상 번식의 근본적 문제 해결 방안은 다음과 같다. 제주 최초로 만들어진 해수 유동맵을 계절별로 제작하는 등 보다 구체적인 방안을 통해 다방면으로 이용할 수 있도록 한다. 또한, 하수종말처리장, 빗물, 기타 방출수의 방류 파이프의 길이를 현재보다 최소 2배 이상 길게 하여 먼 대양으로 물이 방출되게 할 것을 기초 단계에서 반영하도록 법제화한다. 양식장 방류수 또한 파이프라인 길이 제한 등의 법제화가 필요하다. 현재 양식장에서의 물 유입과 방출 방법을 반대로 실시하여 양식장에서 필요한 물의 유입은 양식장 인근에서, 사용한 물의 방류는 먼 바다에서 이루어지도록 한다. 방파제 건설 시에는 물의 흐름이 막히지 않도록 기초 단계에서 방파제 하단부에 둥근 관을 설치하여 물이 자연스럽게 유동할 수 있게 하는 대안 마련이 필요하다.

2. 시사점

해수 유동에 따른 양식장 배출수의 이동 방향을 조사하였으나, 표층 해류의 이동 방향만을 조사하여, 심층 해류가 양식장 배출수의 유동에 미치는 영향을 확인하지 못하 였다. 이에 사후 연구를 진행할 때에는 심층 해류의 유동을 조사하려는 방안을 마련할 것이다. 또한, 양식장 배출수 방류관에서 km 단위로 갈파래의 이상 번식 수준을 조사(양 식장 배출수 방류관에서 1km씩 멀어질 때 갈파래의 이상 번식 수준이 어떻게 변화하는 지를 조사)하여 양식장 배출수가 갈파래의 이상 번식에 미치는 영향을 구체적인 수치로 나타낼 것이다.

Ⅵ. 홍보 및 사후 활용

1. 본 연구에서 양식장의 배출수가 구멍 갈파래의 이상 번식에 상당한 영향을 끼쳤음을 확인하였다. 양식장의 배출수의 영향을 줄일 수 있는 방안을 제시하였는데 이는 다음과

같다. 우선 방파제 건설시 물이 자연스럽게 흐를 수 있는 대안 마련이 필요하다. 방파제 하단부에 둥근 관을 설치하여 물이 자연스럽게 유동하도록 기초 설계 단계에서 도입하 는 것을 예로 들 수 있다. 또한 양식장 방류수 파이프라인의 길이 제한 등을 법제화하여 지금의 물 유입과 방출 방법을 반대로 시행함으로써 유입은 양식장 인근에서 방류는 먼바다로 보내게 한다. 하수종말처리장 방출관, 빗물, 하수, 기타 방출 파이프를 현재보 다 최소 2배 이상 길게 하여 대양으로 물이 방출되도록 기초 단계에서부터 반영하는 등 여러 방안을 실질적으로 시행한다.

2. 본 연구에서 시험적으로 제작한 해수유동맵을 계절별로 제작해봄으로써 여러가지 방면 으로 활용될 수 있다. 이를 통해 더욱 방대한 데이터를 얻어 제주 연안의 해수 유동의 원인과 그에 따른 영향을 연구해 볼 수 있을 것이다. 또한, 해수 유동에 의한 해양쓰레기 의 이동, 갯녹음 현상 발생 현황 분석 및 원인 규명 등의 연구 자료로써 활용할 수 있고 해중 양식업에서도 그 가치가 돋보일 것이다.

Ⅶ. 참고문헌

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3. 제주도민일보. 2017.09.20. 제주 구멍갈파래 줄일 수 있는 방안은?

4. 제주보건환경연구원, 2016. 갈파래 대발생 방두만 연안의 수질변동특성연구 5. 제주신보. 2017.04.27. 제주 연안 생태계파괴 주범은 구멍갈파래인가?

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7. 제주일보. 2017.05.07. 제주 해변에 구멍갈파래-괭생이모자반 습격‘몸살’

8. 제주일보. 2017.10.11. 마을 덮친 파래에 주민들‘한숨’

9. 제주일보. 2018.01.16. 연안에 습격하는 조류

10. 제주특별자치도 보건환경연구원보 제27권. 2017.09.20. 제주연안 방두만의 구멍갈파 래 대발생 원인 조사연구.

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12. 한영석, 인천대학교, 2004. 한국산 녹조 구멍갈파래의 생장과 생식에 미치는 수종 환경요인의 영향

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17. YTN. 2016.03.19. 제주 해안 골칫거리 구멍갈파래...미생물로 퇴치