for Marine Environmental Engineering
Vol. 14, No. 4. pp. 213-223, November 2011213
동해안 국가어항과 지정항만의 수질특성 및 정책적 고찰
이대인·김귀영·문주훈·엄기혁† 국립수산과학원 해역이용영향평가센터
The Policy Review and Water Quality Characteristics of National Fishing Harbors and Designated Ports in East Coast of Korea
Dae-In Lee, Gui-Young Kim, Ju-Hoon Moon and Ki-Hyuk Eom†
Marine Environmental Impact Assessment Center, National Fisheries Research & Development Institute
요 약
동해안 국가어항 및 지정항만의 효율적 수질관리 및 개발계획 수립에 따른 환경성 진단을 지원하기 위해 수질현황 과 변동특성을 분석하고, 정책적 고찰을 실시하였다. COD는 대부분 설정된 수질환경기준을 만족하였지만, TN과 TP 는 기준을 초과하는 구역이 많았다. 하계에 최대 농도를 보인 COD, SS와는 달리 총인은 상대적으로 동계에 농도가 높은 양상이었다. 거진항, 축산항과 구룡포항을 제외하고는 대부분 인이 제한인자로 작용하는 것으로 평가되었고, 강구항과 포항구항의 부영양화지수가 가장 높았다. 국가어항인 강구항과 지정항만인 포항항, 주문진항과 구룡포항 은 오염지수(COD, TN과 TP를 고려한 함수)가 상대적으로 크고 최근 들어 점점 증가하는 경향을 보인 반면, 삼척 항, 임원항과 축산항은 오염지수가 다소 감소하는 등 연구지역마다 복잡한 변동양상을 나타내어 복수의 수질항목 (유기 및 무기물질 등)을 종합적으로 고려한 오염지수의 지속적 평가가 필요하였다. 수질기준적용에서 죽변항과 축 산항은 뚜렷한 환경적 차이가 없음에도 불구하고 다른 구역에 비해 엄격하게 적용되어 있는 등 기준설정에 대한 개 선이 필요하였다. 최근 설정된 수질등급기준과 평가지수는 개선된 측면은 있으나, 오염원 관리대상 항목과의 연계성 이 미흡하고 환산계수 등이 모호한 측면이 있어서 좀 더 보완될 필요성이 제기되었다. 항내 퇴적물 오염실태에 관 한 기초자료가 매우 부족하므로 준설토의 친환경적 처분과 수질악화를 방지하기 위해서 이에 대한 진단과 모니터링 이 수반되어야 할 것이다. 특히, 지정항만 등에 대한 모니터링이 이루어지고 있으나 일부에 국한될 뿐만 아니라, 국 가어항 모니터링은 전체의 7%에 지나지 않아서 관련 법적 근거 마련을 통해서 국가가 관리하는 항에 대한 체계적 인 모니터링방안이 재정립되어야 할 것이다.
Abstract − The status and changes of water quality of national fishing harbors and designated ports in East Coast of Korea were analyzed to support establishment effective water environmental management. COD (Chemical Oxygen Demand) concentration was satisfied to designated water quality criteria in most areas, but TN (Total Nitrogen) and TP (Total Phosphorus) exceeded the criteria frequently. Also, peak concentration was summer in COD and SS (Suspended Solid), but winter in TP. Eutrophication index of Ganggu and Pohang (old) area were the highest. Pollution index by function of COD, TN, and TP of Ganggu, Pohang, Jumunjin, and Guryongpo was high with gradual increasing recently, on the contrary, that of Samcheok, Imwon, and Chuksan was decreased. Pollution index involving multi-indictors relation to organics and inorganics was necessary for water quality assessment. Designated water quality criteria needed to be improved because the criteria of Juk- byun and Chuksan was applied more strictly compared to the other regions although without difference of envi- ronmental characteristics. Furthermore, the criteria notified lately needed to be related to management pollutants from land-based sources. The continuous diagnosis and monitoring on sediment quality within the study area were necessary for prevention of water pollution and eco-friendly disposal of dredged sediment. Especially, monitoring of Designated Ports was implemented partially, however monitoring ratio of National Fishing Har-
†
Corresponding author: [email protected]
bors was 7% to whole part. Therefore, systematic and integrated environmental monitoring for ports and har- bors with charge of national management was reestablished by strengthening and securing a legal basis.
Keywords: National Fishing Harbor(국가어항), Designated Port(지정항만), Water Quality Management(수질 관리), Organics and Inorganics(유기 및 무기물질), Pollution Index(오염지수), Monitoring(모니터링)
1. 서 론
국가어항과 지정항만은 그 이용 특성상 선박의 출입 등 인위적 활동이 활발한 구역이며, 정온성을 위한 외곽 구조물 설치로 인해 중장기적으로 폐쇄성이 강화되어 해양환경의 질이 다른 연안에 비 해 상대적으로 저하된 것이 현실이다. 어항은 천연 또는 인공의 시설을 갖춘 수산업 근거지로서 국가어항, 지방어항 및 어촌정주 어항으로 구분되며, 이 중에서 국가어항은 이용범위가 전국적인 어항 또는 도서·벽지에 소재하여 어장의 개발 및 어선의 대피에 필요한 어항을 말한다(농림수산식품부[2010]). 또한, 항만은 선박 의 출입, 사람의 승선·하선, 화물의 하역·보관 및 처리, 해양친수활 동 등을 위한 시설 등이 갖추어진 곳으로 무역항과 연안항으로 구 분되고 있다(국토해양부[2010a]). 이러한 국가어항 및 지정항만은
「해양환경관리법」 시행령 제3조에 따른 “대통령령이 정하는 항 만”으로서 최근 해양 및 수산세력의 변화에 능동적으로 대처하고 이용 효율성을 도모하기 위해 개발공사가 진행 중이거나 장래 이 용계획이 수립되고 있는 상황이다(농림수산식품부[2009]; 주 등 [2007]).
항만 및 어항구역에서의 지속적인 이용·개발도 중요하지만, 이 에 따라 대규모 매립과 준설 등이 수반되어 해양환경의 훼손과 변 화가 불가피하게 발생되고 친수기능 가치도 증가하고 있으므로 국 가가 관리하는 이러한 구역의 수질환경을 면밀하게 진단하고 친 환경적인 대책을 마련하는 것도 충분히 고려되어야 한다. 어항과 항만에서 기능시설 확충 및 장래 이용계획에 따라 공유수면매립 및 점·사용행위 등 개발계획이 수립될 때는 관련 법에 근거해서 환경성 진단을 포함한 협의가 수반되고 있다. 즉, 공유수면매립기 본계획, 사전환경성검토, 환경영향평가 및 해역이용협의 등의 절 차를 거쳐야 한다(김 등[2009]; 이 등[2008a]). 이러한 협의에서는 계획의 적정성 뿐만 아니라 해양환경 현황과 계획에 따른 영향 및 대책이 제시되어야 하며, 과학적인 환경진단은 사업추진의 효율성 에 중요한 요인이 되고 있다. 특히, 해양환경 및 생태계 평가항목 에서 폐쇄성 변화와 준설 등에 따른 수질환경의 진단은 중요한 검 토사항이다(국토해양부[2010b]; 환경부[2007]). 즉, 대부분의 어항 및 항만시설배치 공사에 따라 부유사와 유기·무기물질 등의 수질 변화가 나타나서 주변에 분포한 어장에 영향을 미칠 수 있고, 중 장기적으로 오염심화에 따른 친수기능도 저해될 수 있을 뿐만 아 니라 사후관리측면에서도 중요한 평가사항 이므로 이러한 수질환 경의 진단 및 모니터링은 개발계획 수립에 있어서 중요한 고려사 항이다.
그러나 이러한 어항과 항만의 개발에 따른 환경성 평가에서 수
질환경에 대한 정확한 평가와 장래변화에 따른 실효적 대책의 제 시는 여전히 많은 한계를 보이고 있는 실정이다. 대부분의 평가서 에서는 사업추진기간을 고려하여 특정시기 또는 단기적인 조사결 과를 바탕으로 한 단주기적 현황을 제시하고 있다. 공사가 이루어 지는 직접적 영향권 또는 항계 내에서 중장기적인 조사자료의 제 시와 다른 구역의 사례를 들어 시설배치에 따라 수질이 어떻게 변 화되었고 어떤 대책이 유효한지에 대한 연구는 전무하다. 특히, 현 재 주요 어항 및 항만에서 수질모니터링을 수행하고 있지만, 이에 대한 종합적인 진단과 해석을 바탕으로 이용과 개발에 대한 연계 성 검토는 매우 미흡한 상황이다. 나아가서 국가가 관리하고 있는 전체 국가어항과 항만에서의 모니터링은 체계적으로 이루어지지 않고 있고, 일부에 국한되고 있는 상황이다. 예를 들면, 강원도와 경상북도 지역의 동해안 국가어항 29개소 중 국가해양환경측정망 에 포함되고 있는 조사지역은 6개이다.
이러한 배경하에서 국가어항과 지정항만에서의 중장기적 모니 터링결과를 바탕으로 한 수질진단은 현재의 수질관리방안과 장래 개발계획 수립 및 환경성 평가의 기초자료 지원측면에서 중요한 기여를 할 수 있을 것이다. 따라서 본 논문은 해양환경특성을 고 려한 단계별 접근 차원에서 우리나라 해안 중에서 조차가 낮고 연 안류가 우세하며, 특히 침·퇴적에 따른 영향이 강한 동해안(김과 백[2002])을 우선 연구대상으로 선정하여, 이 지역에서의 국가어 항 및 지정항만의 수질현황, 경년변화 특성과 오염지수 변화추이 를 분석하였다. 아울러 효과적인 항내 수질관리를 위해 체계적인 환경모니터링의 필요성 등 정책제언을 제시하였다.
2. 재료 및 방법
연구지역은 동해안에 위치한 국가어항 6개와 지정항만 8개를 대상으로 설정하였으며, 분석 기초자료는 국립수산과학원의 국가 해양환경측정망(국립수산과학원[2010a])에서 매년 2월과 8월에 모 니터링된 항내 정점(총 16개)의 수질자료를 이용하였다(Table 1).
대표적인 수질환경기준인자로 고려되는 화학적산소요구량(COD), 총질소(TN), 용존무기질소(DIN), 총인(TP), 용존무기인(DIP), 부 유물질(SS), 염분과 엽록소(Chl. a)에 대한 데이터를 추출하였다.
단년도의 자료에서 나오는 오차를 줄이기 위해 최근 3년 동안의 평균값을 이용해서 수질현황을 살펴보았고, 경변변화는 10년 동 안의 시계열추이를 고려하였다.
또한, 각 구역에 설정된 해양수질환경기준과의 차이를 비교·분
석하였으며, 질소와 인을 고려한 제한인자의 추정(Redfield et
al.[1963]), Okaichi[1985]의 부영양화지수([COD(mg/L)×DIN(µg-
at./L) ×DIP(µg-at./L)]/3.43])와 김[2001]과 Nemerow[1991]의 오
염지수(PIj= ) 를 평가해서
환경상태를 진단하였다. 나아가서 국가어항 및 항만의 수질관리방 안 및 계획수립에 대한 정책적 고찰을 실시하였다.
3. 결과 및 고찰 3.1 최근 수질현황 진단
국가어항 및 지정항만 구역의 수질상태를 살펴보기 위해 최근 3 년(2007-2009) 기간 항내에서 조사된 수질자료를 통계 분석하였 다. 각 구역별 평균과 최소-최대 경향을 전체적으로 파악하기 위 해 2월과 8월에 표층과 저층에서 관측된 결과를 종합하여 Fig. 1 에 제시하였다. 각 항별 COD의 평균은 0.8~2.0 mg/L 범위로 대 부분 해역수질환경기준 등급으로서 축산항이 가장 낮은 반면 청 초호가 최대를 보였다. 국가어항은 1 mg/L 전후로 강구항이 가장 높게 나타났다. 전반적으로 항만구역이 국가어항보다 다소 높은 농도를 보였고, 최소-최대 변동 폭이 작은 곳은 임원항이었으며, 묵 호항, 포항신항, 청초호와 강구항은 변동 폭이 컸다. SS는 3.8~
12.1 mg/L 범위로 임원항이 낮고 포항구항이 높았으며, 국가어항 중 죽변항, 축산항, 강구항과 감포항이 포항구항을 제외하고는 항 만구역보다 높게 나타났다. 변동 폭은 속초항과 묵호항이 작았고, 포항구항, 구룡포항, 축산항, 감포항, 죽변항과 청초호가 컸다.
TN 의 평균은 0.202~0.536 mg/L 범위로 후포항이 최소, 주문진 항이 최대였다. 후포항, 감포항과 축산항은 I등급, 그 외는 II등급 수질로서 어항보다 항만구역에서 다소 높게 나타났다. 변동 폭은 청초호가 가장 컸고, 거진항, 강구항, 묵호항, 주문진항, 동해항과 삼척항도 상대적으로 컸다. 시기에 따라 청초호, 강구항과 묵호항 은 수질환경기준 III등급을 초과하였다. TP는 0.025~0.066 mg/L 범위로 동해항이 최소, 주문진항이 최대였다. 대부분 수질환경기
준 I등급과 II등급 사이를 보인 반면, 주문진항과 포항구항은 III등 급을 나타내었다. 변동 폭은 주문진항, 묵호항, 동해항, 강구항, 속 초항, 청초호, 포항구항과 구룡포항이 컸다. 한편, DIN은 0.084~0.317 mg/L 범위로 TN과 같이 후포항이 최소였고, 강구항과 포항구항 이 상대적으로 고농도를 나타내었으며 변동 폭도 컸다. DIP는 0.011~0.033 mg/L 범위로 청초호가 최소, 포항구항이 최대였으며, TN 농도가 최대였던 주문진항에서도 높게 나타났다.
한편, 각 구역별 조사정점은 모두 항내 수심이 낮은 곳에 위치 하여 수층별 세부적인 특성보다는 계절별 변화정도를 파악할 필 요가 있다. 2007~2009년 동계와 하계 표층에서의 수질결과를 Table 2 에 나타내었다. COD와 SS는 동계보다 하계에 고농도를 보이는 뚜렷한 양상을 나타내었다. 이는 강우 등에 의해 항 주변에서의 오수 등 점원 또는 비점오염원에 의한 영향도 고려될 수 있지만, 다량 공급된 무기영양염류의 흡수에 따른 식물플랑크톤의 증식과 관련이 깊다고 사료된다. 이에 반해서 영양염류는 COD와 같이 뚜 렷한 계절양상을 나타내지 않았고, 항별로 다소 차이를 보였다. 그 러나 대체적으로 TN은 대부분 구역에서 하계에 고농도를, TP는 동계에 고농도를 보였다. DIN과 DIP는 거의 대부분 동계보다 하 계에 저농도를 나타내었는데, 이는 하계에는 부유생물인 식물플랑 크톤의 증가와 영양염류 흡수에 기인되어 수중에서의 현존량이 감 소된 것으로 판단된다. 하계에 Chl. a의 증가는 Fig. 5에서 볼 수 있다.
특히, DIN/TN 비율은 동계 34.8~93.2%, 하계 7.9~64.0%였고, DIP/TP 비율은 동계 35.3~83.3%, 하계 10.7~50.0%로 하계에 뚜 렷하게 낮았는데, 이는 전술한 바와 같이 하계에 식물플랑크톤 증 가에 따른 무기영양염류의 흡수가 동계보다 활발함을 암시한다.
하계에 수중에서 감소된 무기영양염류는 생물 체내의 유기태로 전 환된다. 항별로 다소 차이를 나타내기는 하지만, 하계에 고농도 를 보인 TN과 달리 TP는 상대적으로 동계에 고농도를 나타내었 다. 대부분 연구지역에서 하계 식물플랑크톤의 증식이 활발할 1/2 max. Ci ( ) Lij ⁄ ( )
2+ mean Ci ( ) Lij ⁄ ( )
2Table 1. Study area and designated water quality criteria in National Fishing Harbors and Designated Ports of East Coast of Korea Classification Study area Designated water quality criteria within the area Note
National Fishing Harbor
Geojin (GJ) Imwon (IW) Jukbyun (JB) Chuksan (CS) Ganggu (GG) Gampo (GP)
Designated Port
Sokcho Sokcho (SC1) Trade port
Cheongcho (CC) Trade port
Jumunjin (JMJ) Coastal port
Mukho (MH) Trade port
Donghae (DH) Trade port
Samcheok (SC2) Trade port
Hupo (HP) Coastal port
Pohang Old (PO1) Trade port
New (PO2) Trade port
Guryongpo (GRP) Coastal port
때, 이에 관여하는 제한영양염이 인으로 평가된 결과(Fig. 5 참조)와 상호 연관해서 판단할 수 있겠지만, 여러 가지 원인을 종합적으 로 고려해야 하므로 향후 이에 대한 심도있는 조사가 필요할 것이다.
3.2 중장기적 수질변동 실태
최근 10년(2000~2009) 동안의 동계와 하계의 표층 수질변동실 태를 Fig. 2에 나타내었다. 어항과 항만구역 16개 정점을 동시에
도시화해서 개별의 변화양상을 진단하기가 어려워서 국가어항 6
개소에 초점을 맞추어서 수질변화 패턴을 검토하였다. 시간이 지
남에 따라 뚜렷한 증감양상을 보여주지는 않았지만, 계절적으로는
대부분 동계보다는 하계에 Peak를 나타내는 반복적인 패턴을 나
타내었다. 다만, 3.1에서 전술한 바와 같이 하계에 농도가 증가되
는 COD, SS의 변화와는 다소 다르게 TN과 TP는 최근 들어 죽
변항, 축산항 등 일부지역에서 동계에 더 높은 농도를 나타내는
Fig. 1. Mean, maximum, and minimum values of COD, SS, TN, and TP in National Fishing Harbors and Designated Ports of East Coast
of Korea during 2007 and 2009.
등 구역마다 증감 패턴이 달라서 복잡한 양상을 보였다. 또한, TN 보다는 TP가 동계의 평균농도가 하계보다 증가하는 구역이 많은
것으로 분석되었다. 강구항은 수질항목들의 변동 폭도 클 뿐만 아 니라 최근 들어서는 오염농도가 가장 큰 것으로 나타났다. 시계열 Table 2. Observed mean value of water quality factors of surface layer in National Fishing Harbors and Designated Ports of East Coast of Korea during 2007 and 2009
Sites COD (mg/L) SS (mg/L) TN (mg/L) TP (mg/L) DIN (mg/L) DIP (mg/L) Feb. Aug. Feb. Aug. Feb. Aug. Feb. Aug. Feb. Aug. Feb. Aug.
GJ 0.91 1.04 5.20 7.20 0.240 0.611 0.037 0.034 0.128 0.049 0.021 0.009 IW 1.06 1.11 3.67 3.53 0.308 0.569 0.030 0.024 0.182 0.065 0.025 0.010 JB 0.76 1.32 5.33 8.53 0.397 0.253 0.055 0.036 0.303 0.060 0.033 0.009 CS 0.72 0.93 5.87 9.00 0.365 0.230 0.049 0.028 0.166 0.070 0.027 0.014 GG 0.79 1.78 6.07 13.33 0.365 0.985 0.041 0.050 0.251 0.627 0.023 0.024 GP 0.68 1.36 8.80 9.43 0.272 0.266 0.044 0.038 0.182 0.124 0.021 0.010 SC1 1.55 1.89 3.13 10.67 0.303 0.985 0.031 0.027 0.148 0.166 0.014 0.007 CC 1.30 1.42 4.40 5.20 0.274 0.473 0.034 0.029 0.128 0.073 0.012 0.014 JMJ 1.25 1.88 4.40 7.73 0.363 0.898 0.075 0.056 0.318 0.109 0.038 0.006 MH 1.11 1.49 5.00 5.80 0.371 0.695 0.046 0.041 0.250 0.085 0.024 0.006 DH 1.01 1.31 4.13 5.47 0.280 0.687 0.032 0.025 0.106 0.099 0.015 0.012 SC2 0.86 1.03 3.33 4.60 0.221 0.738 0.031 0.036 0.103 0.215 0.020 0.012 HP 0.57 1.23 6.00 6.27 0.194 0.192 0.038 0.026 0.177 0.015 0.019 0.009 PO1 1.03 1.50 5.87 11.60 0.467 0.542 0.056 0.074 0.363 0.290 0.032 0.037 PO2 0.81 2.06 6.60 8.13 0.339 0.443 0.035 0.029 0.122 0.088 0.026 0.010 GRP 0.70 1.32 8.33 5.07 0.465 0.328 0.046 0.039 0.160 0.041 0.028 0.015
Fig. 2. Time series variations of COD, SS, TN, and TP of surface layer in National Fishing Harbors of East Coast of Korea during 2000
and 2009.
적으로는 총인은 국가어항에서 점진적으로 증가하는 양상을 보였 지만, 다른 항목들은 최대 Peak의 시기가 서로 달랐을 뿐만 아니 라 구역별로도 뚜렷한 변화추이를 보여주지는 않았다.
해역의 수질을 결정할 수 요인은 부하발생기구, 수문인자 및 자 연정화작용으로 구분할 수 있는데(박[2007]), 연구대상지역인 폐 쇄적인 항 특성상 주변 어항 및 항만시설 등에서 유출되는 오염 물질은 쉽게 항외로 빠져나가지 못하고 체류하면서 계절적인 영 향을 많이 받는 것으로 사료된다. 하계에는 강우 등에 의해 공급 된 무기영양염류를 흡수하여 식물플랑크톤 성장에 따라 Chl. a와 자생 COD가 증가하며(신 등[1995]), 수중에는 무기질소와 인이 동계에 비해 상대적으로 유기태로 많이 전환됨으로써 그 비율이 낮았다. 또한, 연구지역에서는 TP에 대한 감시가 필요한 것으로 보고되었다(국립수산과학원[2010b]).
한편, 해역의 수질변화는 육상에서의 담수유입과 해수교환 등 에 따른 영향을 많이 받으며, 이러한 영향은 항내의 염분농도를 파악해서 직간접적으로 유추할 수 있다. 각 국가어항에서도 Fig. 3과 같이 하계에 상대적으로 낮아지는 전형적인 양상을 보였는데, 시 기적으로는 2002년, 2003년, 2005년과 2009년에서 그 폭이 컸다. 이 러한 양상은 강우량의 크기와 깊은 관련이 있다고 판단된다. 구역 별로는 강구항의 염분저하가 두드러졌고, 감포항과 임원항도 시기 에 따라 상대적으로 낮게 나타났다. 특히 강구항은 오십천하구에 분포하는 위치특성상 강우에 따른 하천수의 영향을 직접적으로 크 게 받아서 염분이 하계에 급격하게 저하되는 것으로 평가되었다.
강구항 등에서의 염분저하는 상기에서 언급한 영양염류의 증가와 깊은 관련이 있다고 사료된다.
3.3 수질환경기준과의 편차 비교
각 구역별로 설정된 해양환경기준에 대한 최근 3년(2007-2009) 동안 동계와 하계의 표층에서 분석된 평균 수질농도와의 편차(각 항목별 설정된 해양환경기준-측정 농도)를 비교한 결과(Fig. 4),
COD 는 죽변항과 포항신항의 하계를 제외하고는 대부분 수질기준 을 만족하였다. 그러나, TN과 TP는 COD에 비교해서 수질기준을 초과하는 구역이 많이 나타났는데, TN은 죽변항, 축산항, 강구항, 속 초항, 주문진항, 묵호항, 동해항과 삼척항에서 시기에 따라 기준을 초과하였고, TP 또한 죽변항, 축산항, 주문진항과 포항구항에서 기 Fig. 3. Time series variation of salinity of surface layer in National
Fishing Harbors of East Coast of Korea during 2000 and 2009.
Fig. 4. The deviation of observed mean value in surface layer with
designated water quality criteria in National Fishing Harbors and
Designated Ports of East Coast of Korea during 2007 and 2009.
준을 초과하는 것으로 평가되었다. 특히, 죽변항과 축산항은 동계 에 TN과 TP가 수질기준을 넘어섰고, 주문진항에서도 동계에 TP 는 설정된 수질기준과 편차가 상대적으로 크게 나타났다. 전반적 으로 COD는 모든 구역에서 동계보다 하계에 농도가 더 높고 일 부 지역에서 수질기준을 다소 초과하였다. 수질기준을 초과하는 상황은 TN과 TP에서 두드러졌는데, TN은 동계보다 하계에 초과 하는 구역이 많았으며, TP는 포항구항을 제외하고는 동계에 많이 나타났다.
3.4 부영양화지수, 제한영양염 및 오염지수 평가
단일 부영양화지수로 많이 이용되고 있는 식물플랑크톤의 현존 량을 나타내는 간접지표인 Chl. a는 대부분의 구역에서 평균 농도 가 10 mg/m
3을 초과하지 않았으나, 하계에 강구항과 포항신항에 서는 부영양화 기준(NAS[1972])을 초과한 것으로 평가되었다. 시 기적으로는 동계보다 하계에 농도가 높았으며, 구역별로는 국가어 항에서는 죽변항과 감포항이 그리고 항만구역에서는 속초항, 주문 진항, 포항구항과 구룡포항이 상대적으로 높게 나타났다(Fig. 5).
식물플랑크톤 성장에 관여하는 제한영양염류를 추정하기 위해 DIN/DIP 비를 분석한 결과(Fig. 5), 거진항, 축산항과 구룡포항을 제외하고는 대부분의 구역에서 16을 초과하여 질소보다는 인이 제 한인자로 작용하는 것으로 평가되었다. 강구항, 속초항, 주문진항, 묵호항, 삼척항과 감포항에서는 하계에 그 비가 매우 크게 증가하 였으며, 그 외 구역에서는 대부분 동계가 하계보다 큰 것으로 나 타났다.
COD, DIN 과 DIP를 이용하여 Okaichi[1985]에 의한 부영양화 지수를 평가한 결과(Fig. 6), 동계에는 모든 해역이 그리고 하계에 는 강구항, 감포항, 속초항, 청초호, 동해항, 삼척항, 포항구항과 포 항신항에서 부영양화지수가 1을 초과하는 것으로 나타났다. 특히, 동계에 주문진, 포항구항, 죽변항과 묵호항 등에서 높은 값을 보 였는데, 그 원인은 앞서 언급한 TP 등의 농도가 상대적으로 동계 에 큰 것에서 비롯된 것으로 해석되었다. 즉, COD는 모든 구역에
서 하계에 평균 농도가 높게 나타나지만, TN은 일부 구역 그리고 TP 는 거의 모든 구역에서 오히려 동계에 농도와 변동 폭이 증가 하였기 때문이라 사료된다. 또한, 하계에 고농도의 영양염류 농도 가 관측된 강구항과 포항구항의 부영양화지수가 가장 커서 부영 양화가 심화된 것으로 평가되었다. 단일항목인 Chl. a에 따른 부 영양화지수는 하계에 높지만, COD, DIN과 DIP를 복합적으로 고 려한 지수는 각 항목의 계절적인 변동 폭의 상호성으로 인해 대 부분 구역에서 동계에 증가하였으므로 향후 이러한 지수평가와 선 정에 대해 좀 더 면밀한 검토가 필요할 것이다.
해역별 수질환경기준에 적용된 표층의 COD, TN과 TP를 이용 한 오염지수(Nemerow[1991]) 산정 결과(Fig. 7), 대부분 구역이 I 등급 기준을 초과하였으며 II등급을 기준으로 다소의 변동 폭을 가지면서 변화하는 것으로 나타났다. 전반적으로 뚜렷한 증감추세 를 명확하게 확인할 수 없었으나, 각 구역별로 상대적인 오염지수 의 변화는 감지되는 것으로 나타났다. 2009년 수치로 볼 때, 강구
Fig. 5. Characteristics of Chl. a and N/P Ratio of surface layer in National Fishing Harbors and Designated Ports of East Coast of Korea during 2007 and 2009.
Fig. 6. The eutrophication index of surface layer in National Fishing
Harbors and Designated Ports of East Coast of Korea during 2007
and 2009.
항, 주문진항, 포항신항, 포항구항과 구룡포항은 오염지수 II등급 한계를 초과하는 등 상대적인 오염이 크고 포항구항을 제외하고 는 지수가 최근 들어 증가하고 있는 것으로 분석되었다. 또한, 청 초호, 죽변항과 후포항도 최근 오염지수가 다소 증가하는 경향이 었고, 삼척항, 임원항 및 축산항은 다소 감소하였다. 국가어항보다 는 항만구역의 변동 폭이 큰 것으로 나타났다.
4. 정책적 고찰
동해안 각 국가어항과 지정항만은 서로 다른 환경적 배경 즉, 수체적(면적과 수심), 오염원 분포, 해수교환력 및 이용·개발상황 을 가지고 있으므로 앞서 언급한 바와 같이, 수질오염도 및 시간
에 따른 변화추이가 다르게 나타나고 있다. 국가어항인 강구항과 항만인 포항구·신항, 주문진항과 구룡포항은 오염지수가 상대적으 로 크고, 최근 들어 점점 증가하는 경향을 보이는 것으로 나타났 다. 물론, 증감 패턴이 불규칙하거나 삼척항과 임원항과 같이 오 염지수가 감소하는 구역도 나타나고 있을 뿐만 아니라 수질항목 마다 계절적인 변동특성이 다르므로 일률적인 수질관리방안의 적 용은 비합리적이라 할 수 있다. 이러한 배경하에서 효율적인 수질 관리와 이에 대한 정책개선을 위해서 다음과 같은 사항을 충분히 고려할 필요가 있다.
첫째, 국가어항 및 지정항만에 대한 맞춤형 수질관리방안이 마
련되어 관련 기본계획수립 및 개별 시설물에 대한 설계시 충분히
고려되어야 할 것이다. 이를 위해서는 각 구역의 연차별 수질현황
Fig. 7. The annual variation of pollution index (PI) in National Fishing Harbors and Designated Ports of East Coast of Korea during 2002
and 2009.
진단과 더불어 수질변동요인을 분석해서 오염원에 대한 차단 및 저감방안을 구체적으로 강구해야 한다(이 등[2008b]). 전술한 바 와 같이, COD는 하계, TP는 동계에 증가하는 등 오염물질마다 계 절적인 변동특성이 다르므로 단일항목에 대한 평가보다는 여러 복 합항목에 대한 결과를 종합적으로 해석해서 수질이 어느 정도 변 화되고 있는가에 대한 상시적인 진단이 이루어져야 한다. 강우에 따라 배후부지를 통한 오·폐수 유입과 선박을 통한 폐유 유출 등 점오염원과 비점오염원에 대한 현황파악을 토대로 오염부하량의 단계적 저감 및 감시감독체계를 마련함이 필요하다. 통합적인 수 질관리방안의 수립이 힘들다면, 부영양화지수와 오염지수산정 결 과로부터 상대적으로 오염이 많이 진행되었거나 점차 증가하고 있 는 구역을 우선적으로 선정하는 것도 바람직 할 것이다.
둘째, 수질에 미치는 영향인자로 오염퇴적물도 중요한 요소인 바, 항내 퇴적물에 대한 정확한 오염도 분석이 이루어져야 할 것 이다. 대부분의 항은 그 지정이후 구조물 설치로 인한 폐쇄적인 성격상 퇴적물 오염이 심화되었을 것이라 추정되나, 이에 대한 자 료는 부족하다. 특히, 항의 유지 및 개발계획에 따라 지속적 준설 이 요구되고 있고, 이를 준설토 투기장 확보와 다른 매립재원으로 사용되고 있는 등 이에 대한 처분방안이 매우 중요하고, 오염이 되었거나 성상이 불량한 준설토는 2차적인 환경문제도 야기시킬 수 있으므로 주기적 오염특성파악과 준설토의 친환경적 활용을 위 해 오염이 심화되지 않도록 관리하는 방안이 면밀하게 검토되어 야 할 것이다.
셋째, 현재 각 구역별로 설정된 수질환경기준이 뚜렷한 이유가 불명확한 상태에서 일부 다르게 적용되어 있으므로 충분한 현황 진단을 통해 합리적으로 조정될 필요가 있다. COD는 죽변항과 포 항신항의 하계를 제외하고는 대부분 수질기준을 만족하였지만, TN 과 TP는 수질기준을 초과하는 구역이 많이 나타났고, 특히 TP는 상대적으로 동계에 기준을 초과하는 상태가 많았다. 분석대상 구 역 대부분이 해역별 수질환경기준 등급으로 설정되어 있지만, 축 산항과 죽변항은 등급으로 설정되어 있어 특별한 환경부하와 오 염특성 등 기준설정에 대한 당위성이 없이 좀 더 엄격한 기준이 적용된 것으로 나타나서 개선이 필요한 것으로 나타났다. 아울러 서, 연안해역의 수질은 대부분 육상 오염원에 지배적인 영향을 받 고, 각 오염원에 대한 수질관리항목과 방류수기준 등은 COD, TN 및 TP 이므로 이와 충분히 연계된 항내 개별 목표수질기준을 설 정해서 단계적으로 회복시키는 지속적 노력이 수반되어야 할 것 이다. 최근 고시된 해역별 수질등급기준(국토해양부[2011])은 개 별 항목에 따른 수질등급의 차이에서 기인된 문제점 등을 개선시 키고 수질평가지수를 개발하는 등 진일보된 측면이 있으나, 오염 원의 주 관리대상인 COD, TN 및 TP가 제외되어 수질관리의 상 호성에서 문제점이 유발될 수 있고(연안오염총량관리 포함), 수질 평가지수에 설정된 환산계수도 과학적인 근거가 모호한 측면이 있 어서 중장기적으로 국가해양환경기준의 안정적 정착측면에서 향 후 이에 대한 좀 더 면밀한 검토와 보완 연구가 진행될 필요가 있 다고 사료된다.
넷째, 개발계획을 수립하고 구조물 설치에 대한 구체적 실시설 계를 할 때, 폐쇄성 강화에 따른 수질변화를 면밀하게 예측해서 적정 선형 설계와 해수 소통구 설치 등 친환경적이고 실효적인 대 책을 강화해야 할 것이다(유 등[1990]). 항내의 정온도와 접안 안 전성 확보를 위해서 외곽방파제 등 항내 진입흐름을 차단하는 구 조물은 불가피하나, 흐름장과 내습 파랑 진단 및 수질예측을 수행 하지 않고 일반적인 서술로 계획의 타당성만을 언급하는 경향이 많이 이루어지고 있다. 그러나 장래 항의 운영단계에서 수질오염 이 가속화되거나 예측치 못한 환경변화가 나타나서 구조물을 제 어, 변경 또는 보강하는 일이 일어나고 있으므로 철저한 사전진단 이 수행되어야 할 것이다. 이러한 외곽구조물 설치로 수질변화 뿐 만 아니라 항 매몰에 따른 주기적 준설 요구 등 주변의 침·퇴적 변 화를 일으킬 수 있으므로 정온성을 최대한 확보하면서 환경변화 를 최소화시키는 충분한 대안분석이 검토되는 것이 바람직하다.
마지막으로 국가어항 및 지정항만의 합리적 수질관리와 개발계 획 수립에 따른 효율적 환경진단을 위해서는 기초자료 축적이 매 우 필요하며, 이를 위해서는 체계적인 모니터링방안이 수립되어 그 기능을 강화할 필요가 있다. 현재 전국 연안의 해양환경을 통 합관리하기 위해 「해양환경관리법」 제9조 의거해서 국가해양환 경측정망을 운영하고 있으며, 목적별로 크게 항만, 연근해, 환경관 리해역 및 하구역 측정망으로 구분되어 있다. 이 중에서 항만측정 망은 총 34개소 42개 정점에서 조사가 이루어지고 있으며, 무역 항 29개(69%), 연안항 5개(12%), 국가어항 8개(19%) 정점의 조 사비율을 가지고 있는 상황이다. 국가어항과 항만은 국가가 지정
· 관리하는 체제상 이에 대한 환경모니터링은 매우 필요하다고 판 단되나, 현재 이들 구역에 대한 모니터링은 매우 제한적이다. 즉, 무역항 28개소, 연안항 24개소에 대한 통합적 모니터링은 완전히 이루어지지 않고 있으며, 특히 국가어항 총 110개에 대한 모니터 링 비율은 약 7%에 지나지 않아 어항환경에 대한 효율적인 자료 확보는 불가능한 상황이다. 동해안의 경우, 무역항과 연안항에 대 한 모니터링은 모두 수행되고 있는 반면, 29개 국가어항(부산·울 산광역시 소재 제외) 중 일부 6개소에 대해서만 조사가 수행되고 있다. 항만과 국가어항에 대한 지정과 관리부처가 이원화되어 있 고, 현재의 국가해양환경측정망에서 국가어항의 모니터링에 대한 법적 근거가 부족한 상황이므로 모니터링의 강화에 한계가 있는 것이 사실이다. 또한, 이러한 국가어항과 항만이 신설되는 등 변 화가 있음에도 불구하고 기 측정망은 이에 대해 충분히 대응하는 데 미흡한 것도 사실이다. 따라서 국가가 책임을 가지고 있는 어 항과 항만에 대한 환경관리를 통합적으로 지향한다는 관점에서 국 가어항 모니터링에 대한 관련 법적 근거 마련과 항만에 대한 지 정현황을 반영해서 체계적인 모니터링방안이 재정립될 필요가 있 다. 이러한 모니터링 강화에 대한 제도개선은 항만과 어항의 기초 적인 환경자료 축적과 더불어 개발에 따른 효율적인 환경평가지 원 및 친환경적인 이용방안 도모에 기여를 할 수 있을 것이다.
향후 동해안과 환경특성이 다른 남해안 및 서해안에 위치한 국
가어항과 항만에 대한 환경진단이 이루어져야 할 것이며, 해수소
통 강화를 위한 조류소통구의 수질개선 효과 등을 실제 사례분석 을 통해 친환경적 수질관리방안 도입에 적극적으로 적용시킬 필 요가 있다. 또한, 합리적인 수질진단을 위해서 오염지수평가 및 개 발계획에 대한 누적영향지수 등에 대해서도 좀 더 적극적인 검토 가 필요하다고 사료된다.
5. 결 론
동해안 국가어항과 항만의 효율적인 수질관리방안 마련과 개발 계획수립에 따른 환경성 기초자료를 지원하기 위해 중장기 수질 모니터링 결과를 바탕으로 수질오염실태와 변동특성 및 오염지수 변동추이를 분석하였다. COD는 대부분 수질환경기준 등급으로서 축산항이 최소, 청초호가 최대를 보였고, 국가어항에서는 강구항 이 가장 높았다. TN과 TP는 동해항과 후포항이 낮았고 주문진항 이 최대를 보였으며, 설정된 수질기준을 초과하는 구역이 많았다.
전반적으로 항만구역이 국가어항보다 다소 높은 오염농도를 나타 내었다. 국가어항의 최근 10년간의 수질변화양상을 분석한 결과, 뚜렷한 증감양상을 보여주지는 않았지만, 하계에 농도가 반복적으 로 증가되는 COD, SS의 변화 양상과는 다소 다르게 TN과 TP는 일부지역에서 동계에 더 높은 농도를 나타내는 경향이 많았다. 시 계열적으로는 TP는 국가어항에서 점진적으로 증가하는 양상을 보 였으며, 강구항은 하천수의 영향을 직접적으로 받아서 염분 등 수 질항목들의 변동 폭도 클 뿐만 아니라 최근 들어서는 오염농도가 가장 큰 것으로 나타났다.
Chl. a는 대부분의 구역에서 평균 농도가 10 mg/m
3을 초과하지 않았으나, 하계에 강구항과 포항신항에서는 부영양화 기준을 초과 하였고, DIN/DIP비는 거진항, 축산항과 구룡포항을 제외하고는 대 부분의 구역에서 16을 초과하여 질소보다는 인이 제한인자로 작 용하는 것으로 평가되었다. 강구항과 포항구항의 부영양화지수가 가장 컸고, 동계에도 TP의 증가로 인해 지수가 증가하는 것으로 나타났다. COD, TN과 TP를 이용한 오염지수 산정 결과, 강구항, 주 문진항, 포항신항과 구룡포항 등은 오염지수 2등급 한계를 초과하 는 등 상대적인 오염이 크고 최근 들어 그 지수가 증가하고, 반면 삼척항과 임원항은 다소 감소하는 경향을 나타내어서 향후 이에 대한 세밀한 추적관리가 요구되었다.
종합적으로 각 국가어항 및 지정항만에 대해서 오염원과 수질 영향인자를 고려한 맞춤형 수질관리방안이 마련되어 기본계획수 립과 개발단계에 충분히 고려되는 것이 중요하고, 항내의 퇴적물 에 대한 오염실태자료가 부족하므로 준설토의 친환경적 활용을 위 해서라도 현황진단 및 관리방안이 수립되어야 할 것이다. 아울러, 축산항과 죽변항에 설정된 수질환경기준이 다른 지역과 비교해 서 차이가 나므로 합리적 진단을 통해 수질기준 전반에 대한 검 토가 요구되며, 최근 고시된 해역별 수질등급기준은 현재의 문제 점을 개선시키는 진일보된 측면이 있으나, 오염원의 주 관리대상 인 COD, TN 및 TP와의 직접적인 연계성이 미흡하여 수질관리 의 상호성에서 문제점이 유발될 수 있고(연안오염총량관리 포함),
수질평가지수에 설정된 환산계수도 과학적인 근거가 모호한 점 이 나타나서 향후 이에 대한 좀 더 면밀한 보완이 필요하다고 사 료되었다. 한편, 방파제 구축과 매립 등 정온도 향상을 위한 외곽 구조물은 항내 폐쇄성을 더욱 강화시키므로 해수소통구 등 수질 개선방안을 적극 도입해야 할 것이다. 특히, 국가가 지정·관리하 고 있는 어항과 항만에 대한 환경모니터링이 지정현황 전체의 일 부에 지나지 않고, 더구나 국가어항에 대한 조사는 거의 이루어 지지 않고 있으므로 모니터링에 대한 관련 법적 근거 마련과 현 황을 세밀하게 파악해서 체계적인 모니터링방안이 재정립될 필 요가 있다.
감사의 글
본 연구는 국립수산과학원(RP-2011-ME-029)의 지원에 의해 수 행되었습니다.
참고문헌
