JFM SE, 26(6), pp. 1358~1365, 2014. www.ksfme.or.kr 수산해양교육연구 제, 26권 제 호 통권 호6 , 72 , 2014. http://dx.doi.org/10.13000/JFMSE.2014.26.6.1358
.
서 론Ⅰ
우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있으며, 이들 바다는 남쪽에 위치한 동중국해를 거쳐 타 이완과 남중국해 일본 동해안으로 진출하여 태, 평양으로 뻗어 나간다 이로써 해상 교통로를 따. 라 남쪽으로 아시아 국가들 나아가 인도양과 유, 럽으로 그리고 동쪽으로 태평양을 횡단하여 미대 륙과 대서양 등으로 그 지경을 넓혀 나가고 있 다 이 무대의 첫 관문인 중국해는 적도에서 발. 달하여 필리핀을 거쳐 북상하는 Kuroshio 해류의 본류와 지류가 갈라지는 곳이며, Kuroshio 해류의
주류는 동중국해에서 일본 동쪽 연안을 따라 도 쿄의 북동쪽 또는 동쪽 해상까지 흘러가고 있다(
Hsueh et al,1977; Liu et al,2007).
이러한 Kuroshio 해류는 연중 여름철에 왕성하 게 흘러 주류부가 3 ~ 5kts 정도이며 고온 및 고, 염으로 표층 수온은 여름에 30 , ℃ 겨울에 20℃에 달한다 각종 해양 생물의 생산과 수송 및 연안 . 여러 나라의 기후 등에 지대한 영향을 미친다. 그러나 어장 활동이 활발한 주변 연안국들은 자 체에서 흘러 나온 각종 해양 폐기물에 의해 해양 오염이 날로 심화되고 있는 것이 현실이다(Chen C.T.A. 2009; Shimamoto & Kameda,2005; Song
해류의 흐름장에 부유하는 해양 폐기물의 변동 특성
Kuroshio
김 종 화 부경대학교
( )
Variability of Floating Marine Debris on the Kuroshio Current Area
Jong-Hwa KIM (Pukyong National University)
Abstract
This study is to analyze the variability of floating marine debris(FMD) on the Kuroshio Current Area(KCA). A sighting survey was conducted from July 5th to July 16th, 2013 while navigating on KCA from Keelung, Taiwan to Tokyo, Japan using T/V KAYA of Pukyong National University. The sampled zones were divided into 6 transects and observed FMD during daytime in each transect. And also specified with 56 segments by defined one hour tracking distance as one segment on the survey routes.
The results are as follows:
1. Hourly deviation of FMD’s quality in each transect goes up to 10 times at NT, HS and SK. The others 3 times or so.
2. During the surveys, the largest amounts of it were found as total mean of 31.0 num(ea)/km² at NT transect in the northern part of Taiwan. So it is estimated because this area has gotten out of KCA.
3. And also quality of it on KCA was not directly related to Kuroshio Current’s strong or weak. In conclusion, For the more detailed results on KCA are required of much more surveys.
Key words : Variability, Floating marine debris, Kuroshio Current Area, Deviation
Corresponding author : 051-629-5993, [email protected]
(2014 ) .
Jun et al,2011; Yamashita & Tanimura,2007). 이로 인해 해양 생물의 성장과 어업 생산을 저하시키 고 심지어 해상 운송 활동의 지장을 초래함으로, 써 해양 오염원의 하나인 해양 쓰레기는 배출국, 가에 대한 규제와 피해 보상도 거론하고 있는 실 정이다.
이에 부응하여 우리나라뿐만 아니라 중국 타, 이완 일본 등 연안 주변 국가들이 유출하는 해, 양 폐기물에 대한 자료를 수집하여 국제 분쟁에 서 유리한 지위를 확보해야 할 것이다 그러나 . 현실적으로 이러한 해역에 대한 현장 조사의 어 려움 때문에 해당 자료와 연구 결과는 거의 없는 실정이다.
근년에 와서 부경대학교 실습선이 원양실습 기 간을 활용하여 중국 해역에서 현장 조사 결과를 토대로 부유성 해양 폐기물의 오염 특성에 관한 논문들이 발표되었다(Kim, 2011a & 2011b).
본 연구에서는 타이완 북동 해역에서 Kuroshio 해류의 본류를 따라 일본 동해안을 거쳐 도쿄 연 안 해역에 이르기까지 부유성 해양 폐기물을 조 사하여 수량과 밀도에 관한 시간적 변동성을 몇 개의 해역으로 구분하여 나타내고 이들 폐기물, 의 수량을 Kuroshio 해류의 표층 수온 변동 선속 , 및 해류의 영향을 비교하여 그 분포 특성을 밝히 고자 한다.
해양조사 및 방법
.
Ⅱ
본 연구의 대상 해역은 대만의 북동부 해역에 서 시작하여 류큐 열도의 서쪽 해역과 북쪽섬을 통과하여 일본의 큐슈 시코쿠 혼슈 남쪽 해상 , , 및 도쿄 남쪽 연안까지 Kuroshio 해류가 흐르는 해역이다(Fig.1).
대상 해역의 현장조사는 부경대학교 실습선 가 야호(1,737 )톤 가 원양실습 중 2013년 월 7 5 ~ 16 일 사이에 대만 기륭항에서 출발하여 일본 도쿄 항 가기 전 그리고 도쿄항을 출항하여 히로시마,
항으로 가기 전의 시코쿠 연안까지 항해하면서 선교에서 목측으로 부유물의 종류를 식별하여 그 수량을 조사하였다 조사 영역은 . [Fig.1]과 같이, 조사 선박이 일 항해를 기준으로 항해 일정에 1 따라 타이완의 북쪽 해역(NT), 오키나와의 서쪽 해역(ON), 큐슈의 남쪽 해역(KS), 혼슈의 남쪽 해 역(HS), 도쿄의 남쪽 연안(TK), 시코쿠 연안(SK) 으로 구분하여 개 해역으로 나누었다6 .
[Fig. 1] Observation areas in this study.
부유성 폐기물의 조사는 선박이 항해하는 낮 동안이며 선교에서 선수를 기점으로 하여 좌현, 과 우현으로 나누어 90도까지의 수평 영역으로 육안으로 물체의 식별이 가능한 좌 우현에서 각· 각 50 ± 5m의 범위를 관측 기록하였다 이때 측, . 자의 눈높이와 관측 범위의 일정성을 유지시키기 위하여 선교에서 해면까지 이어지는 선교 주시 높이를 설정 고정하고 , Range finder(Nikon Prostaff 로 검정하여 관측 폭이 유지되도록 하였다
550) .
그러나 해상의 햇빛 산란과 반사 및 파랑의 정도 에 따른 물체의 불확실성이 인지되었을 때는 관 측을 중단하였다 그리고 각 해역에서 항해 중 . 위치 선속은 선박의 , GPS , Kuroshio 를 해류의 수 온 관측은 선박의 선저에 부착된 수온 센서의 브 릿지 기록 장치에 의해 관측되었다.
조사 해역(transect)의 일정과 시간 해역별 관측 ,
시간당의 단위 수와 선속의 평균 관
1 (sight) (kts),
측의 길이 및 면적은 <Table 1>에 나타내었다. 흐름장 의 개 해역은 타이완 북 Kuroshio (KCA) 6
동쪽 해역(NT)을 시작으로 하여 해역별로 낮동안 또는 시간 단위로 조사되었고 매 조사 시간
8 10 ,
에 대하여 일련의 번호를 부여하여 총 56 시간동 안을 56개의 시간 단위로 하였다 관측한 시간 . 단위(i 에서 각 해역의 평균 선속) (Sa)과 관측의 폭
을 곱하여 총 관측 면적
(d) ( 을 다음과 같이 )
표시하였다.
× 그 결과로 개 해역의 6 개 단위 해구에 서 = 129.344 km²이었다.
결과 및 고찰
.
Ⅲ
해역별 수량 변동 1.
는 타이완 북동쪽 해역 과 오키나와
[Fig. 2] (NT)
서쪽해역(ON)에서 2013년 월에 관측된 시간 단7 위별 수량밀도 변동을 나타내었다. NT 해역의 관 측기간 시간 동안의 수량 변동은 단위면적 8 1km² 당 7.38 ~ 84.04개의 범위로 분포하였다 최저와 . 최고 간의 차는 10배 이상으로 그 변동 폭이 매 우 컸다 이 시간 동안의 장소별 변동 곡선은 . 8 마치 조석의 변동처럼 시간이 지나면서 커졌다가 다시 하강하였다 이 해역보다 약간 왼쪽에 위치. 한 곳에서 2009년도 월에 이미 조사한 바 있는 7
와 비교하면 시간적 변동 패턴은 양적 변동
FMD ,
에서 시간적으로 급변하는 양상이 비슷한 경향을 보였다(Kim & Kim,2011(a)).
[Fig. 2] Number's variation in each sight of FMD at Near Taiwan(NT) & Okinawa(ON).
Note : KCA stands for Kuroshio Current Area and sign of minus(-),reversing speed against ship. But that means Kuroshio current flows to eastward direction.
<Table 1> Observation syllabi near Kuroshio Current
해역은 개의 범위로 분포하였 ON 1.16 ~ 11.21
으며 그 변동 폭은 , NT 해역과 비슷하게 10배의 차를 보였지만, 오키나와 연안으로 항해할수록 수량밀도가 점점 증가하였다 그러나 . NT 해역과 비교하면 상대적으로 그 수량 밀도는 , 1/8 정도로 매우 적게 분포하고 있다. [Fig. 3]에서 왼쪽 그림 은 월 일에 조사된 큐슈 남쪽 해역7 7 (KS)과 혼슈 남쪽 해역(HS)에서 얻어진 FMD의 수량밀도 변동 을 나타내었다 왼쪽 그림의 . KS 해역의 수량밀도 는 3.35 ~ 8.31개의 범위로 분포하였다 대체로 . 고루 분포하였으며 장소적 변동이 크지 않았고 수량밀도도 주변 해역에 비해 현저히 적었다 이 . 현상은 Kuroshio 해류가 강하게 흐름으로 인해 가 유입되어 정체하지 못하고 분산 또는 이 FMD
동한 결과로 추정된다 즉 . <Table 1>에서 보듯이, 이 해역은 선속이 평균 14.13kts로 매우 빠르게 나타났기 때문이다 흐름이 없는 경우 조사선 가. 야호의 평균 항해 속력은 약 11.4kts이므로 이 보 다 동쪽으로 2.73kts 빠른 쿠로시오 흐름이 있었 음을 알 수 있다.
해역은 개의 범위로 변동하였
HS 1.52 ~ 33.59
으나, 31번 단위 시간에 주변보다 약 배 이상 3 많은 FMD를 발견되었고 전반적으로 비슷한 수 량 밀도를 보였다 현저하게 많은 장소의 . FMD의 성분을 분석해 보면, 33.59개 중 나뭇가지 20.4 , 개 스티로폼 7.7개로 이 두 가지 폐기물의 점유율이
로 타 장소에 비해 월등히 많았다 일반적
83.7% .
으로 한국과 중국 연안에서 강수량이 많은 우기 에 조사된 해양 폐기물의 종류별 분포를 보면 스 티로폼류 비닐 플라스틱 및 스티로폼 가 ( , ) 80% 이 상을 차지하였다(Kim,1998 & 1999; Kim &
이 장소의 경우도 나뭇가지가 월등 Kim,2011(b)).
히 많았으므로 조사당일 전에 우기로 강수에 의 해 일본 육상의 폐기물이 떠내려 와 이 해역에 집중된 것으로 추정된다.
의 왼쪽 은 일본 도쿄항을 출항하여 [Fig. 4] (TK)
연안에서 외해로 나오면서 얻은 FMD의 시간적 변동량을 나타내었다 이 . TK 해역은 쿠로시오의 흐름과 약간 역방향으로 그 수량 밀도는 , 14 개 정도에서 외해로 나올수록 줄어들면서 바깥쪽인 번 장소에 가장 적은 개로 나타났다 따라
46 5.62 .
서 상호간의 변동 차는 약 배 정도이며 수량 3 , 밀도가 도쿄항으로 갈수록 증가하였으므로 외해 보다 도쿄 연안의 오염이 심함을 알 수 있다.
의 오른쪽 해역 은 해역과 같이 [Fig. 4] (SK) TK
흐름과 거의 정반대 방향으로 흐를 때 Kuroshio
조사된 시코쿠 연안의 FMD 수량 밀도이다. FMD 의 분포 범위는 2.48 ~ 34.27개이며 시간적 변동, 폭이 매우 크므로 장소에 따라 수량 밀도가 10배 이상 크게 차이 남을 알 수 있다 그리고 흐름 . 패턴은 FMD가 점점 증가하는 경향을 보이며 동, 경항 남쪽 해역(TK)과는 달리 그 수량 밀도가 크
[Fig. 3] Number's variation in each sight of FMD at Kyushu(KS) & Honshu(HS).
[Fig. 4] Number's variation in each sight of FMD at Tokyo(TK) & Shikoku(SK).
게 나타났다 이 해역이 일본 동해안에서 조사된 . 여타 해역 중에서 가장 수량 밀도가 큰 것은 일 본 해안에 가장 근접한 곳이기 때문으로 추정된 다.
결론적으로 개 해역별 수량 밀도의 시간적 변6 동은 NT, ON 및 SK 3개 해역에서 가장 커서 약
배 이상의 편차를 보였다 그 외의 개 해역
10 . 3
은 변동 폭이 2 ~ 3배로 적게 나타내며 대체로 고른 분포를 하였다 변동 편차가 큰 해역 중 가. 장 많은 수량이 분포한 곳은 NT 해역이었다 반. 면에 가장 적은 수량이 분포하는 곳은 HS 해역 이며 오로지 한 단위 해구, (sight)에서 33개로 주 변보다 월등히 높은 수량을 보였다 이 해구의 .
종류를 살펴보니 나뭇가지가 개가 넘게
FMD 20
나타났기 때문이다.
흐름 환경과 수량 밀도 변동 2. Kuroshio
본 연구에서는 해양 환경 요소와 수량 밀도와 의 상관성을 찾기 위하여, FMD와 함께 일반적인
흐름장에서 의 수량 밀도 비교와 Kuroshio FMD
관측된 수온의 시간적 변동을 살피고 조사선의 , 선속에서 Kuroshio 해류의 추정 유속을 구하였다. 그리고 조사일 중에서 Kuroshio 해류의 이동 경 로 추적 또는 환류 그리고 , Kuroshio의 이변 현상 등의 관찰을 위해 NOAA 위성사진을 분석하였다. 와 동시에 관측된 당일의 시간 표층 수
FMD 24
온 수면하 약 ( 3.5m)의 변동을 나타내면 [Fig. 5]와
같다 오키나와 해역. (ON)과 큐슈 해역(KS)의 수 온은 대체로 일정하여 28.0 ~ 29.8℃로 분포하였 다 이들 해역은 . Kuroshio 해류의 일반적 수온 특 성을 그대로 나타내었다. 타이완 북동쪽 해역 은 타이완 기륭항에서 출항하여 시부터
(NT) 09
를 조사했기 때문에 시의 수온은 타이완
FMD 09
연안의 영향으로 30℃로 나타났으나 이후 급격히 수온이 떨어져 12시에 관측된 수온은 26.2℃이었 다 그러다가 점점 회복되어 조사를 마치는 . 18시 이후에는 29℃ 전후로 상승하였다 수온이 회복. 된 위치는 이미 Kuroshio 해류의 흐름장에 있음 을 뜻한다.
[Fig. 5] Distribution of surface water temperature in each transect.
한편 시코쿠 연안 해역(SK)과 혼슈 남쪽 해역 의 수온은 전후로 유지하다가 해역
(HS) 26℃ SK
은 28℃이상으로 상승하였고 반면에 , HS 해역에
[Fig. 6] Surface temperature taken by NOAA's satellite(www.nfrdi.re.kr).
서는 24℃까지 떨어졌다 이들 해역은 . [Fig. 1]에 서 알 수 있듯이 서로 역방향으로 항해하면서 관 측하였기 때문에 적어도 29번과 47번의 위치는
의 수온대가 형성되어 있음을 가리키고 있 28℃
고, 38번과 56번의 위치는 고온에서 멀어져 23 ~ 의 수온대를 형성하는 저온의 흐름이 지나가 24℃
고 있을 짐작할 수 있다.
또한 [Fig. 6]과 같이 HS 해역 그림의 왼쪽 과 ( ) 해역 그림의 오른쪽 의 관측일 표층수온을
TK ( )
위성사진으로 나타내었다 왼쪽의 그림에
NOAA .
서 주목할 곳은 [Fig. 1]의 HS 해역 조사 항적을 비교하면서 보면, 38번 위치 근방은 약 25℃의 등온선이 형성되어 있음을 볼 수 있다.
그리고 도쿄항을 출항 후 관측한 날에 해당하 는 [Fig. 6]의 오른쪽 그림에서 TK 해역은 구름이 덮어져 있어 표층수온을 잘 알 수 없었지만 이 , 해역보다 상당히 먼 남쪽에는 28℃ 이상의 고온 이 퍼져 있었다 이와 같이 . [Fig. 6]으로 볼 때, 본 관측 당시의 Kuroshio 흐름장은 도쿄에서 상 당히 남쪽 해역까지 도달하여서 동쪽 방향 또는 동남쪽 방향으로 굽어져 흘러갔거나 와류를 형성 했을 가능성을 엿볼 수 있다.
그러므로 [Fig. 5]와 [Fig. 6]은 대체로 기존의 흐름 특성을 잘 나타내고 있다 따라서
Kuroshio .
현장 조사된 수량 밀도의 해역별 평균값을 일반 적인 Kuroshio 흐름장에 나타내 보았다([Fig. 7]).
일정한 폭으로 나선형으로 굽이쳐 흐르는 부분이 흐름장이다
Kuroshio (www.block.naver.com/jungku young).
[Fig. 7] Mean densities of FMD on the typical Kuroshio Current Area.
타이완의 북쪽인 NT 해역이 단위 면적당 평균 개로 나타나 가장 가 많음을 알 수 있
31.0 FMD
다 그림에서 알 수 있듯이 이 해역은 . , Kuroshio 해류의 가장자리이며 또한 황해에서 남하하여 흐 르는 연안류의 통로와도 다소 떨어진 해역이다 따라서 이 해역은 타이완과 중국 (Liu et al,2007).
연안의 FMD가 Kuroshio 해류 흐름에 편승하지 못하고 대만의 북쪽 해역에 집중되어 머물려 있 는 것으로 추정된다 이 현상은 . 2009년에 조사된
의 개와 거의 비슷하였 Kim & Kim(2011(b)) 28.1
다.
반면에 Kuroshio 해류가 흐르는 흐름장의 해역 및 인접한 해역들은 5.8 ~ 19.2개의 평균 수량 밀 도를 보이므로 수량이 비교적 적게 분포하였다. 이들 중 가장 많은 19.2개를 보인 SK 해역은 이 미 [Fig. 4]의 오른쪽 그림에서 나타났듯이 그 수 량 밀도가 매우 높아서 20개 이상인 곳이 많았 다 이 경우는 . Kuroshio 해류의 영향보다 연안에 서 유입된 폐기물이 군집되었기 때문으로 추정된 다.
[Fig. 8] Variability of FMD and ship's speed in each unit hour.
또한 FMD와 Kuroshio 해류가 내재된 선속과의 관계를 단위 시간별로 [Fig. 8]에 나타내었다 여. 기서 조사선 가야호의 평균 항해속력인 11.4 kts 를 점선으로 표시하였다 그림에서 . FMD가 매우 큰 수량을 나타낸 곳은 [Fig. 2]에서도 알 수 있 듯이 NT 해역의 번에서 5 84개로 관측되었을 때, 선속은 거의 11.4kts 정도였다 이 현상은 . Kuroshio 해류의 영향이 거의 없는 곳에서 FMD 수량이 매우 높음을 의미한다.
그러나 Kuroshio 해류가 강한 ON 해역, KS 해 역, HS 해역의 32번까지의 FMD 수량 밀도는 대 체로 10개 전후로 적은 수량을 보였다 그 이후 . 조사선이 Kuroshio 해류의 주류에서 벗어난 TK 해역(39 ~ 46 )번 과 Kuroshio 해류와 역류하는 SK 해역(47 ~ 56)에서는 <Table 1>에서 보듯이 선속
이 평균 선속 이하로 떨어졌다 이때는 오히려 . 의 수량이 개 전후로 약간 많이 발견되었
FMD 25
다.
그러므로 Kuroshio 해류의 흐름속도와 FMD의 수량 밀도의 상관성을 보면 [Fig. 9]와 같다 이 . 그림 역시 [Fig. 8]에서와 같이 이들의 상관은 거 의 나타나지 않았다 즉 부분적으로 상호간에 비. 례하거나 역 비례하지만 전반적으로 뚜렷한 상관 을 찾기 어려웠다.
[Fig. 9] Co-relationship between ship's speeds and densities of FMD.
요약 및 결론
.
Ⅳ
본 연구는 Kuroshio 흐름장의 항로상에서 조사 된 FMD의 시간적 변동 특성과 Kuroshio 해류와 의 관계를 조사하였다. 1시간의 소해구 단위로 6 개 해역에서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다.
각 해역에서 시간별 변동 편차가 배 이상
1. 10
인 곳은 NT, HS 및 SK 해역이었다 나머지 개 . 3 해역은 배 정도의 편차를 보였다3 .
편차가 큰 해역 중 타이완 북쪽의 해역
2. NT
은 FMD의 수량이 평균 31.0 num(ea)/km²로 가장 많이 분포하였다 이 현상은 . Kuroshio 흐름장에서 벗어나 있는 위치에 있기 때문으로 보인다.
그러나 흐름장에 분포하는 의
3. Kuroshio FMD
수량은 Kuroshio 흐름의 강약과는 상관이 적음을
알 수 있었다.
따라서 Kuroshio 해류의 흐름이 FMD의 운반, 분산 및 집적에 미치는 영향 등은 Kuroshio 흐름 장과 흐름장외의 장으로 비교하는 FMD의 장기 적 조사를 통하여 그 특성 또는 상호상관성을 보 다 구체적으로 나타낼 수 있을 것이다.
감사의 글
이 연구 조사에 참여하여 현장 조사와 자료 정 리 및 그래프를 도와준 해양생산시스템관리학부
년 오규석 군 우수윤 양을 비롯하여 실습선 가
4 ,
야호 직원들에게 심심한 감사를 표합니다.
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논문접수일 : 2014년 09월 26일 심사완료일 : 1차 - 2014년 10월 15일
차 년 월 일
2 - 2014 10 27 게재확정일 : 2014년 10월 27일
