곰소만 조간대 퇴적물의 장기적 변화
장진호1·류상옥2,*·조영조3
1목포대학교 해양자원학과, 534-729 전남 무안군 청계면 도림리
2목포대학교 갯벌연구소, 534-729 전남 무안군 청계면 도림리
3서해수산연구소 갯벌연구센터, 573-882 전북 군산시 소룡동
Long-term Variation of Tidal-flat Sediments in Gomso Bay, West Coast of Korea
Jin-Ho Chang1, Sang-Ock Ryu2,* and Yeong-Jo Jo3
1
Department of Marine Resources, Mokpo National University, Muan 534-729, Korea
2Institute of Tidal-Flat Research, Mokpo National University, Muan 534-729, Korea
3
Tidal-Flat Research Center, West Sea Fisheries Research Institute, Gunsan 573-882, Korea
Abstract: In Gomso Bay, on the west coast of Korea, the surface sediments sampled in 1991 and 2006 were analysed to identify the long-term variations of tidal flat sediments. Silt and clay contents have decreased in the bay-mouth tidal flats whereas sand and clay contents have decreased on the inner-bay and bay-head tidal flats over the last 15 year period. In particular, the clay contents of the tidal flats in 2006 were relatively low when compared to those of both tidal flats adjacent to other semi-enclosed bays and those of the tidal flats in 1991. The variations of textural compositions in the tidal flat sediments have led to changes of the sedimentary facies. It indicates that the changes must have been made by the changes of hydrodynamic conditions impacted by human activities, such as the construction of sea-walls, land reclamation, structures of farms constructed compactly near the low water line, and the Saemangeum dyke constructed in the northern part of the area where this research was conducted.
Keywords: Gomso Bay, tidal flat sediments, long-term variation, coastline deformation, Saemangeum dyke
요 약: 곰소만 조간대 퇴적물의 장기적 변화를 조사하기 위하여 1991 년과 2006 년에 채취된 표층퇴적물 시료를 분석하
고 , 그 결과를 비교하였다 . 만 입구 조간대에서는 실트와 점토의 함량이 감소하고 모래의 함량이 증가하였다 . 만의 중 부와 상부 조간대에서는 모래와 점토의 함량이 감소하고 실트의 함량이 증가하였다 . 특히 점토의 함량은 주변의 다른 반폐쇄된 조간대에 비해 상대적으로 매우 낮은 함량 분포를 보였으며 , 1991 년에 비해서도 뚜렷하게 감소하는 경향을
보였다 . 퇴적물 구성성분의 뚜렷한 함량 변화는 퇴적상의 변화를 초래하였다 . 이러한 변화는 매립 및 호안건설에 의한 해안선의 변형과 간조선 부근에 빽빽하게 설치된 양식장의 구조물 , 그리고 곰소만 북쪽의 새만금 방조제 건설 등에 의
한 수리에너지 조건의 변화에 기인한 것으로 해석된다 .
주요어: 곰소만 , 조간대 퇴적물 , 장기적 변화 , 해안선 변형 , 새만금 방조제
서 론
우리나라의 서·남해안은 얕고 넓은 대륙붕에 접한 대조차 내지 중조차 해안으로서 복잡한 해안선과 육 지로부터 공급되는 풍부한 퇴적물에 의해 광활한 조
간대가 발달되어 있다. 예로부터 우리는 이러한 조간 대를 패류채취 및 해조류 양식 등 연안 수산 활동의 본거지로 활용하는 삶의 지혜를 터득함으로써 다양한 먹거리 문화를 창출하는 등 그 가치는 외국의 조간 대와는 비교할 수 없다(해양수산부, 2001). 특히, 조 간대는 유기물질을 저장하는 탁월한 능력에 따라 인 위적으로 가꾸지 않아도 자연에 의해 제공되는 혜택 을 누릴 수 있는 천혜의 산업단지 역할을 함으로써
(해 설)
*Corresponding author: [email protected] Tel: 82-61-450-6280
Fax: 82-61-452-8875
지 조건의 변화를 유발시켜 육상으로부터 공급되는 퇴적물 양의 감소와 더불어조간대 퇴적물의 분포에 큰영향을미친다
(Lee et al., 1999;
추효상, 2002;
류상옥외
, 2002;
신동혁외, 2004;
류상옥과 신용식,
2006).
조간대 퇴적물의 분포 변화는 일차적으로 저질을 매개로 서식하는 저서생물에게 영향을 미치고
,
궁극적으로는 먹이사슬을 통해 연안 생태계 전반에 영향을 미치게 되기 때문에 조간대 퇴적물의 분포 및 변화를 파악하는 일은 매우 중요하다
.
실제로 곰소만 조간대는 광양만 조간대와 더불어 우리나라의 바지락 산지로서 그 명성을유지하여 왔으나 최근에 는 생산량이크게 감소할뿐 아니라바지락 대신 굴 이 우점하는 곳이 생기는 등 생물학적 천이 현상이 곳곳에서 관찰되고 있어 조간대 퇴적물의 분포 변화 가 예측되고 있다
.
따라서 본 연구는 곰소만 생태계에서 중요한 위치를 점하고 있는 조간대 퇴적물의 분포 및변화양상을상세히밝히고
,
변화 원인을고찰하는데목적이있다
.
지형 및 수리환경
곰소만은 전라북도 고창군과 부안군을 따라 육지 쪽으로길게만입한폭
7~9 km,
길이약20 km
의큰 만이다(Fig. 1).
만의 남북 연안에는250~500 m
범위의 비교적 높은 산들이위치하고
,
동쪽 연안에는 평탄한 산야와 평야가 분포하며 만의 남측 중앙부로는 소규모하천인주진천이유입된다
.
곰소만의 만입구는 평균수심
6~8 m
의 조하대로서비교적평탄한지형을 보인다
(Fig. 1).
주조류로는 만입구에서 곰소항까지 북쪽 해안을따라 길게 발달하 고
,
최대 수심이 약18.5 m,
최대 폭은 약900 m
에재료 및 방법
시료채취 및 자료이용
곰소만 조간대 퇴적물의 장기적 변화를 파악하기
위하여
1991
년 자료와2006
년 자료를비교·분석하였다
. 1991
년자료는장(1995)
에 의해보고된자료를사용하였으며
, 2006
년 자료는7
월에 동경126
o28'00''
~126
o40'15''E,
북위35
o30'30''~35
o34'45''N
범위 내에 서 등 간격으로 총178
개 정점을 설정한 후 표층퇴적물시료를채취·분석한자료를사용하였다
(Fig. 1).
2006
년 표층퇴적물의 채취는 선상에서 채니기(Labond-type grab sampler)
를사용하여 이루어졌고,
이들의 위치는
GPS(Garmin 100 SRVY II, USA)
를이용하여측정되었다
.
입도분석
퇴적물의입도분석은
Ingram(1971)
의표준입도분석방법에 의거하였으며
,
그 과정은 다음과 같다.
먼저,
전처리과정을통해 염분과유기물
,
탄산염을제거한다음
,
습식체질을 통해4
φ 이상의조립질 시료와 세립질 시료를 분리 하였다
.
분리된 조립질 시료는 표준체를 이용한 체 분석법에 의해서
,
그리고 세립질 시료는 침전속도를 이용한 피펫 방법에 의해 무게를 구한 후,
조립질 시료와 세립질 시료의무게를 합하여각 구간에대한 무게백분율을 구하였다
.
이때 입자의 응집현상을 방지하기 위해 확산제로는 칼곤
(sodium hexameta-phosphate)
을 사용하였다.
측정된모든 자료는그래픽방법에의해 처리되었고
,
평균입도
,
분급,
왜도,
첨도 등의 통계적 입도상수는Folk
and Ward(1957)
의 계산식에 의해 구하였다.
또한10
φ 보다 세립한입도의질량은 외삽법에의한 균등분배방식을이용하여구분하였다
.
결 과
퇴적상
곰소만조간대퇴적물은모래에서점토에이르기까 지 다양한 입도의 퇴적물로 구성되어 있다
.
조간대퇴적물을
Folk(1968)
의 삼각다이아그램에 도시한 결과 모래
(S, sand),
실트질 모래(zS, silty sand),
모래질실트
(sZ, sandy silt),
실트(Z, silt)
의4
개퇴적상으로구분되었다
(Table 1).
모래
(S)
퇴적상은 모래와 실트,
점토의 함량이 각 각평균94.8, 3.3, 1.9, 0.4%
로 만입구남측에주로분포하며
,
그 밖의 지역에서는 군반(patch)
모양으로협소한 분포를보인다
(Fig. 2).
실트질 모래(zS)
퇴적상은 모래와 실트
,
점토의 함량이 각각 평균71.8,
24.3, 3.9%
로 모래 퇴적상을 제외한만 입구 대부분의 지역에서광범위한 분포를보인다
(Fig. 2).
모래질실트
(sZ)
퇴적상은 모래와실트,
점토의 함량이각각평균
30.2, 63.3, 6.5%
로 만의 중앙에서상부에이르기까지광범위한 지역에걸쳐 분포한다
(Fig. 2).
실트(Z)
퇴적상은 모래와실트,
점토의함량이각각 평균6.1%, 83.9%, 10.0%
로 하천의지류와 연결된 만 상부에서비교적협소한분포를보인다
(Fig. 2).
조직변수의 공간분포
퇴적상의 분포는 퇴적물내에 함유되어 있는 모래 와 실트
,
점토의 함량 비에 의해 조절되며,
조사해역에나타나는각성분
(composition)
의범위는각각2.4
~99.3%(
평균48.0%), 0.4~89.9%(
평균46.4%), 0.3~
23.9%(
평균5.6%)
로 모래와 실트가 각각50%
에 이를정도로우세한분포를보인다
.
조사해역 조간대 퇴적물 중 가장 높은 함량 분포
를 보이는 모래는 만 입구의 남측에서
90%
이상으로 최대값을 보이고
,
만의 중앙부에서50%
내외,
만Fig. 1. Map of study area showing locations of the sampling sites. Bathymetry (relative to MSL) is from National Geography Institute (1981): depth in metre.
Table 1. Major four sedimentary facies classified by sedimentary texture of surface sediments investigated in 2006
Facies Sand (%) Silt (%) Clay (%) Mean (ϕ) Sort. (ϕ) Skew.
S Range 90.7~99.3 0.4~7.2 0.3~3.6 1.3~3.5 0.4~1.1 -1.1~0.5
Average 94.7 3.3 1.9 2.7 0.6 0.1
zS Range 50.6~88.8 8.0~46.0 1.5~6.8 2.7~4.1 0.4~2.6 -1.4~2.7
Average 71.8 24.3 3.9 3.6 1.1 0.3
sZ Range 10.3~49.9 42.1~85.2 0.9~20.3 2.2~6.1 0.5~2.6 -0.3~0.8
Average 30.2 63.3 6.5 4.6 1.3 0.4
Z Range 2.4~9.6 72.7~89.9 4.2~23.9 4.7~6.6 0.8~2.5 0.3~0.7
Average 6.2 83.9 10.0 5.3 1.5 0.6
의 상부에서
30%
미만으로 만 입구에서 상부로 갈수록 뚜렷하게감소하는경향을보인다
(Fig. 3A)).
평균
46.4%
의 함량 분포를 보이는 실트는 만 입구의남측에서
10%
미만으로 최소값을보이고,
만의중앙부에서
50%
내외,
만의 상부에서70%
이상의 함량분포를 보여 만 입구에서 상부로 갈수록 뚜렷하게
증가하여 모래 분포와는 상반된 경향을 보인다
(Fig.
3B)).
평균5.6%
의 함량 분포를보이는 점토는만의중앙부와 하천의 지류와 연결된 만의 상부에서
5%
이상으로 상대적으로 높은 함량 분포를 보인 반면
,
그 밖의 지역에서는
5%
이내로 매우 낮은 함량 분포를보인다
(Fig. 3C)).
통계변수의 공간분포
퇴적물의입도분포결과를통계학적방법으로나타 내는 평균입도
(mean grain-size),
분급도(sorting),
왜도
(skewness)
등의 통계변수들은 현재의 퇴적환경을이해할수있는기초적인자료로서활용된다
.
퇴적물의 평균입도는
1.3~6.6
φ 범위(
평균4.1
φ)
로비교적 다양한 입도 분포를 보이나
,
만 입구 주변에 서는 평균입도3~4
φ 범위의극세립 모래가,
만의 중앙부에서는
4~5
φ 범위의 극조립 실트가,
그리고 하천의 지류와연결된만의 상부 육지쪽에서는
5
φ 이 상의 조립 실트가 주로 분포하여 만 입구에서 상부 로 갈수록 평균입도가 세립해지는 경향을 보인다(Fig. 4A)).
퇴적물의 분급도는0.4~2.6
φ 범위로양호한 분급
(well sorted)
에서 매우 불량한 분급(very
poorly sorted)
에 이르기 까지 매우 다양하게 나타난다
.
이러한 분급도의 분포 양상은 퇴적물의 입도와밀접한상관관계를 갖는데
,
실트질 모래가우세한만입구 주변에서는
1
φ미만으로 보통의분급(moderately
sorted)
을,
모래질실트와실트가 우세한만의 중앙부와 만의상부에서는
1
φ 이상으로불량한분급(poorly
sorted)
을 보여 만 입구의 퇴적물이 중앙부나 상부에비해 상대적으로양호한분급을보인다
(Fig. 4C)).
퇴적물의 왜도는
-1.4~2.7
범위로대부분의 지역에서는조립 쪽으로치우쳐 세립 꼬리를 갖는 양
(+)
의 왜도를보인다
.
그러나만 입구와중앙부남측 일부지역에서는 세립 쪽으로 치우쳐 조립 꼬리를 갖는 음
(-)
의왜도를보인다
.
고 찰
2006
년 여름에 조사된곰소만 조간대퇴적물은 만입구의저조선부근에서만상부의육지쪽방향으로 모래
(S)
또는 실트질 모래(zS)-
모래질 실트(sZ)-
실트(Z)
로변화하여,
퇴적상의분포가육지 방향으로세립해지는 조석이 우세한조간대 환경의 일반적인특징 을잘보여주고있다
(Fig. 2).
그러나장진호(1995)
에의해보고된
1991
년조사자료에의하면곰소만조간대 퇴적물은 내만역과 외만역에서 서로 다른 퇴적상 의 분포를보여 현재와 다른 양상을 보인다
.
내만역의조간대에서는 주조류로와조간대가만나는저조선 부근의 일부 지역을 제외하고는 저조선에서 고조선 방향으로 실트질 모래
(zS)-
모래질 실트(sZ)-
실트(Z)
로변화하여 육지 쪽으로점차 세립해지는 퇴적상의 분
Fig. 2. Map showing the distribution of sedimentary facies investigated in 2006. Sedimentary facies were classified according to
Folk’s (1968) scheme.
포를 보인다(Fig. 5). 그러나 외만역의 조간대에서는 저조선에서 고조선 방향으로 실트(Z)-모래질 실트 (sZ)-실트질 모래(zS)-모래(S)로 변화하여 육지방향으 로 조립해지는 퇴적상의 분포를 보인다(Fig. 5).
조간대 퇴적물의 조직변수 분포 역시 1991년 조사 자료(장진호, 1995)와 비교해 보면, 만 입구에서는 외 만역에서 실트 또는 모래질 실트 퇴적상이 실트질 모래 퇴적상으로 바뀌면서 실트와 점토 함량은 감소
하고 모래 함량은 뚜렷하게 증가하는 변화를 보인다 (Fig. 3 and Fig. 6). 만 중부에서는 북쪽의 주조류로 방향에 분포하는 실트질 모래 퇴적상이 모래질 실트 퇴적상으로 바뀌면서 모래와 점토 함량은 감소하고 실트 함량은 뚜렷하게 증가하는 변화를 보인다(Fig.
3 and Fig. 6). 만 상부 역시 매우 제한적으로 분포하 던 실트 퇴적상이 보다 넓은 지역으로 확장되면서 모래와 점토 함량은 감소하고 실트 함량은 뚜렷하게
Fig. 3. Distribution of the textural parameters of surface sediments investigated in 2006.
증가하는 변화를 보인다(Fig. 3 and Fig. 6).
한편, 곰소만 조간대 퇴적물은 전반적으로 자갈과 점토의 함량이 매우 낮은 분포 특징을 보인다(Fig. 3 and Fig. 6). Fig. 7은 유사한 지형·지질학적 특징을 갖는 인근의 함평만과 곰소만 조간대 퇴적물을 Folk(1968)의 삼각다이아그램에 도시한 것이다. 함평 만 조간대 퇴적물의 경우, 자갈의 함량이 전반적으로 매우 높고 점토의 함량도 평균 30% 내외로 비교적
높다(Fig. 7A, B). 그러나 곰소만 조간대 퇴적물은 자갈의 함량이 1% 내외로 매우 낮을 뿐 아니라 육 지 쪽 일부지역에 극히 제한되어 분포하고, 점토의 함량도 전반적으로 매우 낮은 함량 분포를 보인다 (Fig. 7C, D). 또한 점토의 함량은 1991년에는 평균 10% 내외의 함량 분포를 보이던 것이 2006년에는 평균 5% 내외로 뚜렷하게 감소하는 경향을 보인다 (Fig. 7). 이러한 곰소만 조간대의 점토 함량 감소는
Fig. 4. Distribution of the statistical parameters of surface sediments investigated in 2006.
장진호와 류상옥(2007)에 의해 보고된 바 있다. 장진 호와 류상옥(2007)은 곰소만 입구 조간대에서 7년 동 안 21회의 퇴적률 관측과 17회의 표층퇴적물 입도분 석 결과를 토대로 점토의 함량이 연간 0.7% 씩 감소 하고 있음을 보고하였다.
이러한 곰소만 조간대 퇴적물의 조성과 구성성분의 함량 변화는 일차적으로 조석과 파랑 등의 수리에너
지 조건의 변화에 기인하는 것으로 해석된다. 곰소만 의 수리에너지 조건 변화는 만내의 매립 및 호안건 설(약 90%의 인공 해안선)에 의한 해안선의 변형과 조간대 면적의 감소(약 10%의 면적 감소), 간조선 부근을 중심으로 빽빽하게 설치된 양식장의 구조물, 그리고 곰소만 북쪽의 새만금 방조제 건설 등에 의 해 기인하는 것으로 판단된다. 호안건설과 매립에 의
Fig. 6. Distribution of the textural and statistical parameters of surface sediments investigated in 1991.
Fig. 5. Map showing the distribution of sedimentary facies investigated in 1991. Sedimentary facies were classified according to
Folk’s (1968) scheme. Redrawn from Chang (1995).
한 수리에너지 조건의 변화는 유사한 지형적 특징을 지니는 서해안과 남해안의 서산만, 함평만, 광양만 등에서 Lee et al.(1999)과 추효상(2002), Ryu(2003), 류상옥과 신용식(2006) 등에 의해 보고된 바 있다.
그러나 보다 명확한 원인 규명을 위해서는 수리에너 지 환경 변화에 대한 연구가 추가되어야 할 것으로 사료된다.
한편, 퇴적물의 입도분석은 퇴적물의 특성을 이해 하는 가장 기본적인 분석방법 임에도 불구하고 현재
까지 표준화된 입도분석 방법이 설정되지 않은 관계 로 분석 방식에 따라 서로 상이한 결과를 나타내기 도 한다(Syvitski, 1991; 정회수 외, 1993; Beuselinck et al., 1998; 최진용 외, 1999). 특히, 입자의 침전속 도를 측정하는 침전법(피펫법, Sedigraph, BI-XDC)과 입자의 크기를 측정하는 레이저 회절법(MasterSizer, Fritsch, Cilas, Horiba) 간에는 우려할 만한 편차가 나타난 것으로 알려져 있다. 그러나 침전속도의 원리 를 이용한 피펫법과 Sedigraph방식의 결과는 피펫법
Fig. 7. The ternary diagrams showing the major sediment types of Hampyong and Gomso Bay surface sediments.
이 조립실트 계층에서 실험오차가 다소 크게 나타나 는 제한점이 있음에도 불구하고 비교적 양호한, 충분 히 대비되는 범위의 결과를 나타낸 것으로 보고되어 있다(최진용 외, 1999). 본 연구에 이용된 1991년과 2006년 입도분석 자료는 각각 Sedigraph와 피펫법에 의해 분석된 자료로, 분석방법에 차이가 있음에도 불 구하고 퇴적물의 입도 및 구성성분 함량 변화를 파 악하는데 큰 문제가 없는 것으로 판단된다.
결 론
2006년에 곰소만 조간대에서 표층퇴적물의 분포 특성을 조사하여 1991년 자료와 비교한 결과, 주요 내용은 다음과 같다.
1. 곰소만 조간대 퇴적상은 1991년에는 내만역에서 는 저조선에서 고조선 방향으로 실트질 모래-모래질 실트-실트로 육지 쪽으로 점차 세립해지는 분포를, 그리고 외만역에서는 실트-모래질 실트-실트질 모래- 모래로 육지방향으로 조립해지는 복모드 분포를 보였 으나, 2006년에는 만 입구에서 만 상부 쪽으로 모래 또는 실트질 모래-모래질 실트-실트로 육지 방향으로 세립해지는 단모드 분포를 보여 뚜렷한 퇴적상의 변 화를 보였다.
2. 만 입구 조간대에서는 실트와 점토의 함량이 감 소하고 모래의 함량이 증가한 반면, 만의 중부와 상 부 조간대에서는 모래와 점토의 함량이 감소하고 실 트의 함량이 증가하는 뚜렷한 구성성분의 함량 변화 를 보였다.
3. 또한 자갈과 점토의 함량은 주변의 다른 반폐쇄 된 조간대에 비해 전체적으로 매우 낮은 함량 분포 를 보였다. 특히, 점토의 함량은 1991년의 10% 내외 에 비해 2006년에는 5% 내외로 더욱더 감소하는 경 향을 보였다.
4. 이와 같은 조간대 퇴적물의 조성과 구성성분의 함량 변화는 만내의 매립 및 호안건설에 의한 해안 선의 변형과 조간대 면적의 감소, 간조선 부근을 중 심으로 빽빽하게 설치된 양식장의 구조물, 그리고 곰 소만 북쪽의 새만금 방조제 건설 등에 의한 수리에 너지 조건의 변화에 기인한 것으로 해석된다.
사 사
이 논문은 해양수산부 지원 “2006년도 갯벌생태계
모니터링 연구”와 “2005년도 정부재원(교육인적자원 부 학술연구조성사업비)으로 한국학술진흥재단의 지 원(KRF-2005-075-C00034)”를 받아 연구되었습니다.
현장조사 및 시료분석에 도움을 준 목포대학교 해양 자원학과의 김영길, 이명선 군에게 고마움을 접합니 다. 또한 본 논문의 세밀한 심사와 유익한 조언을 해 주신 임동일 박사님과 익명의 심사위원, 그리고 담당 편집위원께 심심한 감사를 드립니다.
참고문헌
