해양의 소리없는 살인자

빈산소 수괴의 발생현황과 관리대책

2012.10

새누리당 경기도 의정부시을

국회의원   홍  문  종

< 정책 자료집 발간사 >

수산물 가운데 어패류는 우리나라 사람들의 동물성 단백질 소비량 중 약 40%를 차지하고 있다. 더욱이 인구가 증가함에 따라, 보다 많은 수산물에 대한 요구가 있으며, 이에 따라 바다 식량 자원을 확보하려는 노력이 계속 되고 있다.

그러나 최근 빈산소 수괴 형성과 같은 여러 오염의 징후들이 나타나고 있다. 특히 빈산소 수괴는 바다의 저층까지 산소가 원활하게 공급되지 못해 일어나는 현상으로, 어패류의 생존에 직접적인 악영향을 미치게 된다. 실제로 전 지구적으로 볼 때 산소가 고갈돼 생물이 살 수 없는 dead zone이 10년마다 두 배씩 증가하고 있는 실정이다.

본 자료집은 이러한 빈산소 수괴의 원인과 발생현황, 그리고 해양생태계에 미치는 영향에 대해 살펴보고, 향후 개선을 위한 대책 및 정책을 모색하고자 하였다.

앞으로의 빈산소 수괴 개선을 위한, 보다 근본적인 방안의 수립 및 시행에 정부가 앞장서주길 바라며 발간사를 갈음한다.

2012. 10.

국회의원 홍문종

••••  목    차 ••••

제1장 서론	1

제1절 빈산소 수괴란	2

1. 빈산소 수괴	2

2. 빈산소 수괴의 형성 원인	5

3. 빈산소 수괴의 영향	6

제2장 빈산소 수괴 발행현황	7

제1절 우리나라의 빈산소 수괴 발생현황	8

1. 우리나라의 빈산소 수괴 발생현황	8

2. 진해만	8

3. 가막만	13

4. 천수만	15

5. 시화호	17

6. 영산강 하구	20

7. 양양 남대천	22

제2절 해외의 빈산소 수괴 발생현황	23

1. 전 세계 현황	23

2. 동중국해(양자강 하구) 지역	24

3. 일본연안	25

제3장 빈산소 수괴 개선대책 및 정책제언	27

제1절 빈산소수괴 개선대책	28

1. 해외의 개선대책	28

2. 우리나라의 개선대책	29

제2절 정책제언	31

제1장

서    론

제1장 서론

제1절 빈산소 수괴란?

1. 빈산소 수괴

○ 빈산소 수괴의 정의 및 용어

	빈산소 수괴
부영양화된 폐쇄성 및 반폐쇄성 내만해역에서 하계에 저층의 용존산소가 낮아지는 현상이 발생하는데 이와 같이 수중의 용존산소가 극히 부족한 물덩어리를 빈산소 수괴(貧酸素 水塊)라 함

- 바닷물이 빈산소 상태 혹은 저산소를 Hypoxia (oxygen deficient condition)라는 용어를 사용하며, 무산소 상태를 Anoxia (oxygen depleted condition)이라는 용어를 사용

○ 빈산소 수괴의 농도

- 어느 정도 이하의 농도를 빈산소 수괴로 볼 것인가 하는 문제는 논란의 여지가 있지만, 일반적으로 수괴 내의 용존산소 변화에 따른 화학 및 생물학적 반응으로부터 구분

- 수중 용존산소 농도가 2.5 mL/L(≒3.6 mg/L) 이하가 되면 저서동물의 생존을 위협하여 통상 2.5 mL/L 이하의 DO 농도를 빈산소 수괴(oxygen-deficient water mass, ODW)

柳哲雄. 1989. シンポジウム貧酸素水塊のまとめ. 沿岸海洋硏究ノート, 26(2), 141-145.

- 환원반응이 발생하는 0.025 mL/L 이하를 무산소 수괴(oxygen-depleted water mass or anoxic water mass)

- 빈산소 수괴가 발생하게 되면 해수중 용존산소농도는 급격히 감소하기 때문에 우리나라에서는 3 mg/L 이하를 빈산소 수괴로 정의

<용존산소 농도에 따른 생화학 과정>

용존산소 농도 (mL/L)	포 화 도 (%)	산화환원 전위(mv)	화 학 반 응		생 물 반 응	비 고
5	100	740		7
4
3					방어 위험
2.5	50				정상적인 저서동물 분포 위험	빈산소수괴
2.0			산소호흡
1.5					패류 위험
1.0
0.5	10	730
0.1
0.025	0.5	720	질산환원			무산소수괴
		710	탈질
		470	망간 환원
		60	철 환원
		~200	황산 환원
		~250	메탄 발효

(자료: 柳哲雄, 1989)

○ 죽음의 존(Dead Zone)

- Dead Zone : 빈산소 혹은 무산소 수괴를 가르키는 말로, 수중 용존산소가 극히 부족한 고립된 수괴에서 산소가 고갈돼 생물이 살 수 없는 영역(areas of oxygen-depleted bottom waters)

- 전 지구적으로 볼 때 산소가 고갈돼 생물이 살 수 없는 dead zone이 10년마다 두 배씩 증가

<전세계 연안지역에서 빈산소 수괴 발생현황>

R. Vaquer-Sunyer and C.M. Duarte. 2008. Thresholds of hypoxia for marine biodiversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(40) 15452-15457.

- 전 세계 연근해의 dead zone이 400개 이상으로 대부분 북반구에 집중

Robert J. Diaz, and Rutger Rosenberg. 2008. Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems. Science, 321, 926.

- 전 세계적으로 가장 큰 데드존은 발트해이며, 미국 미시시피강 하구에 위치한 멕시코만 주변 수역에서 가장 두드러지게 나타나고 있음

<Dead zone의 전 지구적 분포>

Rabalais et al. 2010. Dynamics and distribution of natural and human-caused hypoxia. Biogeosciences, 7, 585-619.

2. 빈산소 수괴의 형성 원인

○ 발생원인

- 육상으로부터 도시하수와 같은 산소요구성 오염물질(유기물)이 해역으로 대량 유입

- 다양한 인간의 활동에 의해 질소 및 인과 같은 영양염류가 해역으로 유입하여 부영양화 유발, 식물플랑크톤 대규모 성장 및 사멸

- 여름철 조류 소통이 원활하지 못한 수역에서, 미생물에 의해 과도하게 축적된 유기물이 분해되면서 바다 속 산소를 고갈시키게 됨

- 조류소통이 원활하지 못한 반폐쇄성이나 폐쇄성 내만역에서 주로 발생

<하계 성층에 의한 저층 빈산소 수괴 형성 메카니즘>

Levin et al. 2009. Effects of natural and human-induced hypoxia on coastal benthos. Biogeoscience 6, 2063-2098.

○ 빈산소 수괴 형성 관련 요소

- 부영양화(Eutrophication) : 연안해역의 부영양화로 산소를 요구하는 물질, 즉 유기물이 수중 및 퇴적물에 다량 축적되어 있을 경우 분해과정에서 다량의 용존산소를 소모

- 적조(Red-tide) : 부영양화된 해역에서는 적조의 발생우려가 상존하며, 적조발생 등에 의해 식물플랑크톤이 대량으로 증식한 후 사멸할 경우 식물플랑크톤 사체의 분해과정에서 일시에 많은 양의 산소를 소모

- 지형(Topography) : 빈산소 수괴는 지형적으로 폐쇄성이나 반폐쇄성 지역에서 해류와 조류의 소통이 원활하지 못하여 빈산소 수괴가 형성

- 기상(Weather condition) : 빈산소 수괴 형성은 기온, 강수량 등 기상변동과 상관성이 큼. 기온이 높아 고수온이 지속될 경우 표층 수온과 저층 수온의 차이가 발생하여 수온약층이 형성되므로 표층의 용존산소가 저층으로 원활히 공급되지 못함

3. 빈산소 수괴의 영향

- 용존산소 결핍은 어패류의 호흡이나 생리작용에 직접적으로 영향

- 용존산소 농도가 1.0 mg/L 이하로 감소하여 어느 정도 시간이 흐르면, 정상적인 저서생물 종 이나 기회 종 모두 대량사멸

<산소농도에 따른 저서동물군집 변동>

Robert J. Diaz, and Rutger Rosenberg. 2008. Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems. Science, 321, 926.

- 무산소 상태가 되면 혐기성 박테리아에 의한 유기물의 분해가 일어나 메탄(CH4), 황화수소(H2S)와 암모니아(NH4) 같은 악취가스 발생

- 환원환경하에서 저층퇴적물로부터 질소, 인과 철, 망간 등 금속원소의 용출 촉진하여 생물에 영향

제2장

빈산소 수괴 발생현황

제2장 빈산소 수괴 발생현황

제1절 우리나라의 빈산소 수괴 발생현황

1. 우리나라의 빈산소 발생현황

○ 빈산소 수괴 발생지역

- 진해만, 마산만, 통영시 북만, 자란만, 가막만 등의 폐쇄성 만

- 시화호등의 인공호수

- 영산강, 양양 남대천등의 하구역

○ 빈산소 수괴 발생시기

- 일반적으로 강한 복사열에 의해 표층과 저층의 수온차가 뚜렷하고, 강수유입이 크게 나타나는 6월부터 저층에서 형성되기 시작

- 마산만의 경우 지역적인 특성으로 4월 중순부터 5월 중순사이에 나타나는 수온약층에 의해 빈산소 수괴가 발생

→ 낮에는 광합성에 의해 과포화상태를 보이다가 광합성이 없는 야간에 유기물 분해를 위해 산소가 소모되어 빈산소 수괴 발생

- 8월 하순～9월경의 해양 순환기에 표층으로부터 산소 공급이 원활해짐에 따라 빈산소 수괴가 소멸

- 마산만의 경우 소멸시기도 집중강우 및 수온 등의 영향으로 11월 초순까지 지속되는 경우도 발생하고 있음

2. 진해만

○ 일반현황

- 진해만은 창원시와 거제시, 고성군, 부산광역시 사이에 있는 내만으로 해안선의 길이가 436.7km이고, 만의 최장길이는 8.7km이며, 평균수심 20m, 최고수심이 45m

- 진해만은 해안선의 굴곡과 기복이 심하고, 외해역과 차단된 반폐쇠적인 지역

- 진해만은 항만구역으로 지정되어 있는 가덕수로에서 마산만까지의 해역과 조선단지가 형성되어 있는 고현만 및 고성군을 제외하고 약 8% 정도되는 면적에서 양식산업이 수행

- 양식산업은 굴, 진주담치, 피조개, 미더덕 등 다양한 수산생물을 양식하고 있으나 생활하수 및 산업폐수의 유입과 자가오염의 증가로 만내의 자정능력이 초과되면서 양식수산물의 생산량이 현저히 감소

※ 1985～1989년 까지의 수산통계에 따르면, 진해만에서 생산되는 굴과 피조개는 전국 생산량의 약 87%, 홍합은 98.5%가 진해만을 포함한 남해 동부해역에서 생산

조창환. 1991. 진해만의 양식해양학적 연구의 업적과 미래의 과제. 한국양식학회지, 4(2), 129~136.

- 마산만 지역은 우리나라에서 가장 오염이 심한 지역으로 대표되고 있으며, 이러한 해양환경오염을 개선하기 위하여 2005년부터 우리나라 최초로 연안오염총량제도를 도입 시행중

○ 빈산소 수괴 발생현황

- 진해만 지역에 대한 빈산소 수괴의 발생은 1979년에 최초 보고되었으며, 1980년대까지만 해도 7월 중순 이후 발생되는 것으로 나타났으며, 마산만, 원문만 등과 같이 해수교환이 극히 제한되고, 퇴적물의 유기물오염이 심한 지역에서 발생

- 1990년대 들어서면서 고현만과 진동만에서도 발생하기 시작하여 1990년대 중반에는 7월부터 9월 초순까지 진해만 전 해역에서 발생

- 빈산소 수괴가 발생하는 경향은 2000년대 들어서면서 6월 초순 혹은 중순으로 나타났고, 2007년과 같이 9월 하순에 집중강우가 내렸을 경우 9월말까지도 빈산소 수괴가 지속되는 것으로 나타남

<1983년 9월 진해만 저층수중 용존산소의 수평농도분포>

Yang and Hong. 1988. On the biogeochemical characteristics of surface sediments in Chinhae bay in September 1983. Bull. Kor. Fish. Soc., 21(4), 195~205.

<1990년 진해만의 월별, 연도별 빈산소 수괴 변동>

이필용, 박주석, 강청미, 최희구, 박종수, 1993. 진해만의 저산소 수괴 현상에 관한 연구. 수진연구보고 48, 25~37.

<2006년 8월 4일 진해만 저층 빈산소 수괴 분포>

<2007년 8월 4~6일 진해만 저층 빈산소 수괴 분포>

<2008년 8월 2일 진해만 저층 빈산소 수괴 분포>

<2012년 8월 9일 진해만 저층 빈산소 수괴 분포>

3. 가막만

○ 일반현황

- 가막만은 전라남도 여수시에 위치한 내만으로 남북방향의 길이가 약 15km, 동서방향의 길이가 약 9km의 타원형으로 만

- 가막만의 해저지형은 중앙부의 경우 수심 6~7m 내외이며, 북서 내만역은 수심이 9~11m로 얕고, 해안선이 복잡

- 가막만의 북쪽과 중앙부에서는 수하식 패류(홍합과 굴)양식이 이루어지고 있으며, 남쪽 만 입구부근의 섬들 주변에는 15년 전부터 해상가두리 어류양식장이 성행하고 있어서 과도한 밀식양식, 양식장의 장기사용 및 생활하수의 유입 증가로 인하여 해양환경관리에 많은 문제점 발생

- 북서쪽 내만역은 해수의 정체되고 과거 수십년 동안 생활하수의 유입으로 해수의 부영양화 및 퇴적물의 유기물 오염이 심각하였으나, 최근 하수종말처리장 건설 및 선소지역 오염퇴적물 준설로 해양환경이 다소 개선

- 그러나, 과거 선소지역에 유입된 유기물이 정체수역으로 이동(수송)되었음에 불구하고, 이 지역의 표층퇴적물을 제거하지 않았기 때문에 여름철 고수온기에는 거의 매년 빈산소 수괴가 발생하고 있는 실정

- 1984년 이후 매년 적조가 발생하고 있으며, 편모조류에 의한 적조보다 규조류에 의한 적조가 우세한 점이 특징

해양수산부, 2001. 환경관리해역 시범해역관리 시행계획 수립연구. pp 275.

○ 빈산소 수괴 발생현황

- 1999년 9월저층수 중 용존산소의 농도범위는 0.6~8.6 mg/L로 북서쪽 내만역에서 2 mg/L 이하의 빈산소 수괴가 출현. 또한, 빈산소 수괴가 나타나는 지역을 포함한 인근지역 5개 정점에 다모류가 전혀 출현하지 않았으며, 이는 빈산소 수괴 출현 및 표층퇴적물 중 고농도의 황화물에 의한 영향으로 판단됨.

<1999년 9월과 2000년 2월 가막만 저층수 중 용존산소 수평분포>

윤상필 등. 2007. 가막만의 저서환경과 다모류군집 특성. 바다 12(4) 287-304

- 가막만 북부해역의 수심이 약 7~8 m인데 반해 가막만 중앙부인 소경도와 안포~금죽도를 연결하는 해역은 수심이 약 4 m밖에 되지 않아 수중보 역할을 함으로써 북부해역은 커다란 웅덩이 형태로 되어있어 조류소통이 아주 불량하여 빈산소 수괴 발생

<2005년 하계 가막만 저층수 중 용존산소 분포>

김정배 등. 2008. 가막만 빈산소 수괴의 특성. 한국해양환경공학회지, 9(4), 216-224.

- 2005년에는 저층의 빈산소 수괴가 7월 초에 내만역에서부터 형성되기 시작하였고, 8월 초에는 만의 중앙부까지 확산

4. 천수만

○ 일반현황

- 천수만은 충청남도 홍성군과 태안군에 위치하고 있으며, 평균수심 20 m 이내의 반폐쇄적 구조인 천해성 내만

- 총면적은 380 km2이었으나, 1984년 서산 A와 B 지구 방조제 공사가 완공되면서 약 150km2가 육지 및 담수호로 되어 현재는 약 230 km2로 감소

- 배수갑문을 통한 담수 배출이 비정규적으로 일어나면서 육상기원 유기물이 유입되고, 북쪽에 위치한 방조제 주변을 중심으로 가두리 양식장이 성행

- 퇴적상은 방조제 건설 이전에는 니사질 퇴적상을 보였으나, 해수유동의 약화로 급속하게 니질 퇴적상으로 변화하여 최근에는 천수만의 대부분 지역이 니질 퇴적상을 나타남

Lee, J.H. and H.S. Park. 1998. Community structures of macrobenthos in Chonsu Bay, Korea. J. Oceanol. Soc. Korea, 33, 18~27.

○ 빈산소 수괴 발생현황

- 천수만내 유기물이 많은 지역에 오염기회종인 아기반투명조개(Theora fragilis)가 여름철 방조제 부근에서 집중적으로 출현하는 것은 퇴적물의 유기물 오염이나 계절적인 산소결핍 현상과 관련 있음

박흥식, 강래선, 이재학. 2006. 천수만 조하대 연성저질에 서식하는 저서동물 우점종의 분포양상과 저서환경. 한국수산학회지, 39, 214~222.

- 2007년 7월부터 농도가 낮아지다가 8월에는 방조제 부근 만 안쪽에서 2.5~3.0 mg/L로 낮은 농도분포를 보였으며 만 입구쪽으로 갈수록 점차 농도가 높아지는 분포

- 천수만이 각종 어패류 서식지 및 산란장으로서의 중요성을 감안할 때 수산자원보호구역으로서의 환경관리가 절대적으로 필요

<2007년 6~9월 천수만에서의 빈산소 수괴의 형성과 소멸>

5. 시화호

○ 일반현황

- 시화호는 1994년 1월에 방조제 (길이: 12.7 km)의 물막이 공사가 완료되어 외해와의 해수교환이 차단되면서 담수화 과정이 진행되면서 수질이 급격히 악화

- 시화호는 총저수량이 3억 3천만톤이며, 유효저수량은 1억 8천만 톤의 인공호수

- 시화호를 담수호로 유지한다는 것이 불가능하다는 판단에 따라 2000년 12월 정부는 시화호를 해수호로 관리하기로 결정하였으며, 시화호의 환경관리주체를 환경부에서 해양수산부로 이관

- 해양수산부는 2000년 2월 해양오염방지법을 개정하여 “환경관리해역”제도를 신설하였고, 시화호 유역을 포함하는 “시화호~인천연안 특별관리해역”으로 지정 (해양수산부 고시 제2000~3호)

- 2001년 8월 해양수산부가 주관이 되어 관계기관 합동으로 시화호 종합관리계획이 마련되었으며, 이에 대한 세부시행계획이 2002년 12월에 확정

- 시화호는 이러한 수질개선대책의 수립 및 시행에도 불구하고, 매년 하계 중앙부에 빈산소 수괴가 형성

※ 강우에 의한 담수의 유입에 따른 성층 형성으로 저층의 물질교환이 차단되고, 표층퇴적물에 축적되어 있는 유기물이 분해되면서 저층수중 용존산소가 소비되어 고갈

○ 빈산소 수괴 발생현황

- 1997년 2월부터 1998년 7월까지 매월 1~5회 11개 정점에 대한 조사 결과, 1997년 6월부터 수심 6 m 이하에서 무산소(anoxia)층이 나타났으며, 이러한 무산소층은 11월 중순까지도 저층부근에 존재

<시화호 내측 용존산소의 수직농도분포>

최정훈, 김미옥. 2001. 시화호 배수갑문 운용에 따른 용존산소와 pH 변화. 한국지구과학회지, 22(3), 195-207.

-  1997년 4월부터 2001년 10월까지 박 등 (2003)이 조사한 결과, 4월부터 10월까지 평균 0.14 ㎎/L의 낮은 값을 보이는 빈산소 수괴가 형성되었으며, 시화호 저층에 빈산소 혹은 무산소 환경이 나타나는 이유로 여름철 우기시 시화호 표층으로 담수가 유입되어 염분에 의한 밀도성층 형성되고, 하천으로부터 유입된 유기물이 분해되면서 발생

<시화호 내측의 용존산소 수직농도분포 (I: 건기, II: 우기)>

박준건, 김은수, 조성록, 김경태, 박용철. 2003. 시화호 수질의 연변화 양상에 대한 연구. Ocean and Polar Res., 25(4), 459-468.

- 2005년 7월과 8월 시화호 중앙부의 남쪽에서 용존산소포화도가 20% 이하의 빈산소 수괴가 출현하였으며, 용존산소 포화도가 50% 이하인 저산소층이 시기별로 지역적인 분포를 보이지만 대체적으로 4월부터 10월까지 시화호 저층에서 출현

- 2006년 8월에는 2007년 8월에 비해 빈산소 수괴가 더욱 발달되어 있음을 볼 수 있으며, 저층에서는 용존산소포화율이 10% 미만의 빈산소 수괴가 나타남

- 2007년에는 2005년과 2006년과는 달리 빈산소 수괴의 출현이 뚜렷하지 않았으며, 부분적으로 저층에 저산소가 출현하고 있으며, 이는 시화호내 수위조절을 위해 2006년 이전에 비해 해수교환량을 현저히 증가시킨데 기인함.

- 시화호는 해수교환량의 증가에 따라 빈산소 발생이 줄고 있음

<2005년 시화호내 용존산소의 수직농도분포>

해양수산부, 2006. 시화호 해양환경개선사업. 672pp.

<2006년 시화호내 용존산소의 수직농도분포>

해양수산부, 2007. 시화호 해양환경개선사업. 686pp.

<2007년 시화호내 용존산소의 수직농도분포>

해양수산부, 2008. 시화호 해양환경개선사업. 682pp.

6. 영산강 하구

○ 일반현황

- 영산강 하구역은 영산강 하구 둑에서부터 목포항을 거쳐 고하도 외측까지 이르는 해역으로서 고하도 및 허사도를 포함하여 영암반도 및 화원반도에 둘러싸인 반 폐쇄성 내만임

- 1972년 4대강 유역 개발사업에 따른 영산강유역 농업종합개발사업 착공 후 현재 4단계 사업 시행 중이며, 영산강 하구 둑은 영산강 2지구 농업종합개발 사업의 일환으로 1978년 착공하여 1981년 준공

- 영암~금호방조제는 영산강 3지구 농업종합개발 사업의 일환으로 1985년 착공되어 1996년 준공되었으며, 이 공사로 인하여 담수호인 영암호와 금호호가 조성

- 영산강 하구역에 목포항과 목포시가 위치해 있고, 주변 공단이 건설되어 있어서 생활하수 및 산업폐수가 처리된 후 이 지역으로 유입되고 있어 주변해역에는 유기물에 의한 오염 가능성

- 특히, 금호방조제가 완공된 이후 조류소통이 완만해져 조류약화에 따른 2차적인 퇴적상의 변화가 발생할 가능성

○ 빈산소 수괴 발생현황

- 1995년 8월에 임과 박 (1998)이 영산강 하구역 40개 정점에 대한 조사에서 하구 둑 부근에서는 표층과 저층의 수온 차이가 7℃ 이상을 보였으며, 이지역에서 저층수 중 용존산소 농도가 2 mg/L 이하의 빈산소 수괴가 출현

- 빈산소 수괴의 분포는 하구 둑에서 목포항에 이르는 해역에 나타나며, 0.79~2.0 mg/L의 용존산소 농도를 나타냄

- 영산강 하구 주변해역의 특성상 매년 여름철에 빈산소 수괴가 발생할 가능성이 있으므로 이 해역에 대한 빈산소 수괴의 형성시기, 지속기간, 범위 등을 조사할 필요가 있으며, 생태계와 연계한 조사 필요

<영산강 하구역 표층과 저층수 중 용존산소의 수평농도분포>

임현식, 박경양. 1998. 영산강 하구역의 연성저질에 서식하는 저서동물 군집. 2. 여름철 빈산소 수괴의 출현과 저서동물 분포. 한국수산학회지, 31(3). 343-352.

7. 양양 남대천

○ 일반현황

- 양양 남대천은 국토의 이용 및 계획에 관한 법률에 의거 수산자원보호구역으로 지정

- 하구입구로부터 0.5 km 상류의 양양대교 부근에서부터 2.3 km 상류부근까지 수심이 주변에 비해 상대적으로 깊고 (4~5 m) 폭이 좁은 소 (pool)가 존재

○ 빈산소 수괴 발생현황

- 2008년 5월부터 10월 사이에 좁은 소에서 강한 염분약층이 형성되어 있었으며, 동일한 시기에 저층에서 빈산소 수괴 발생

- 빈산소층의 수심은 5월에 약 3.5 m, 7월에 약 2.5 m, 8월에 약 1.5 m, 10월에 약 2.5 m로 변동하였으며, 8월에 수직적․수평적 범위가 최대이며 용존산소의 최저 농도 (0.2 mg/L)도 8월에 관측

- 양양 남대천 하구의 빈산소층은 하구의 소를 따라 해수가 침입하면서 강한 염분약층이 형성되고 수온 상승과 더불어 퇴적물 내 유기물이 분해되면서 저층수의 산소가 고갈되어 형성

<양양 남대천 하구역 저층 빈산소 수괴 분포>

권기영, 이용화, 진현국, 심정민, 김영숙, 황재동, 윤석현. 2008. 양양 남대천 하구의 빈산소층 형성과 변동. 2008년 한국해양학회 추계학술발표대회. pp. 331.

제2절 해외의 빈산소 수괴 발생현황

1. 전 세계 현황

- 전 지구적으로 볼 때 산소가 고갈돼 생물이 살 수 없는 dead zone이 1960년대 이후 지수함수적으로 증가하고 있어서 연안 생태계에 심각한 영향을 끼침

- 전 세계 연근해의 dead zone이 400개 이상으로 해당 면적은 245,000 km2 달하며 대부분은 지구의 북반구에 집중

<dead zone의 전 지구적 분포>

Diaz and Rosenberg. 2008. Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems. Science, 321, 926.

- 세계에서 가장 큰 데드존은 발트해이며, 미국에서는 미시시피강 하구와 만나는 멕시코만 해역에서 가장 두드러지게 나타남

※ 위 그림에 나타난 바와 같이 인간활동에 의한 영향이 큰 지역에서 주로 발생하고, Adriatic sea, Black sea, Kattegat, Chesapeake bay 등에서 발생

- 60년대 이전까지는 증가속도가 그다지 빠르지 않지만, 1960년대 이후부터는 매 십년마다 2배 이상 증가 추세에 있음

- Dead zone의 형성은 기초생산력의 증가로 가속화되고 있으며, 이는 화석연료에 의한 대기공급과 부영양화된 담수의 유입에 의해 전세계의 연안역이 부영양화를 초래했기 때문

2. 동중국해(양자강 하구) 지역

- 양자강 하구부근의 빈산소층 형성에 대해서는 1981년 8월 조사결과를 발표하면서 처음 소개되었고, 빈산소 현상에 대해 언급

Limeburner et al. 1983. Water masses and circulation in the East China Sea, In: Sedimentation on the continental shelf, with special reference to the East China Sea. China Ocean Press, pp. 285~294.

- 광역적인 조사로는 1999년 8월에 종합적인 조사를 수행한 결과, 양자강 하구로부터 외해쪽으로 약 150 km 까지 확장되었다고 보고됨

Li et al. 2002. Oxygen depletion off the Changjiang(Yangtze River) estuary. Science in China Series D~Earth Sciences, 45(12), 1137~1146.

- 2003년 8월에 조사한 결과는 3 mg/L 이하의 빈산소 수괴가 양자강 하구에서 외해쪽으로 약 400 km까지 확장되어 있으며, 빈산소 수괴가 확장된 면적은 약 12,000 km2에 달함

Chen et al. 2007. Hypoxia in the East China Sea: One of the largest coastal low-oxygen areas in the world. Mar. Environ. Res., 64, 399~408.

- 1998년 9월 국립수산과학원에서 제주도 남부에서 양자강 입구로부터 60해리 해역까지 조사하여, 정점 14~19까지 100해리에 걸쳐 수심 20 m 이하에서 2 mL/L 이하의 빈산소층이 분포하며, 저층은 0.5 mL/L 정도로 거의 무산소환경에 가까운 현상이 나타남

<양자강 하구의 빈산소 수괴 발생>

3. 일본 연안

- 일본 연안의 빈산소 수괴 발생은 오래전부터 알려져 있으며, 일본 연안 해역 중 대표적인 오염지역으로 알려진 세토내해, 아리아케해, 도쿄만, 이세만등에서 여름철이 주로 발생

- 이세만은 여름에 수심 20 m층에서 주로 빈산소 수괴가 발생하며, 표층의 고온 저염분수와 저층의 저온 고염수 사이에 강한 밀도성층이 형성되어 있으며, 밀도성층 하부의 10~20 m 이하의 수심에서는 용존산소 포화도가 20% 미만의 빈산소 수괴가 출현

<1999년 일본 이세만의 염분, 수온, 용존산소의 수직분포>

Fujiwara et al. 2002. The role of circulation in the development of hypoxia in Ise Bay, Japan. Estuar. Coastal Shelf Sci., 54, 19~31.

- 세토내해는 1977년부터 빈산소 수괴가 발생하였으며, 1980년대 이전에는 매년 3 mg/L 이하의 빈산소 수괴가 나타나고 1995년부터 2000년까지도 매년 빈산소 수괴가 출현

<2002년 6월부터 9월까지 일본 세토해 저층수의 수온과 용존산소의 수평분포>

Kasai et al. 2007. Flow structure and hypoxia in Hiuchi-nada, Seto Inland Sea, Japan. Estuar. Coastal Shelf Sci., 71, 210-217.

제 3 장

빈산소 수괴 개선대책 및 정책제언

제3장 빈산소 수괴 개선대책 및 정책제언

제1절 빈산소 수괴 개선대책

1. 해외의 개선대책

- 빈산소 수괴의 발생은 지형, 기상과 같은 자연조건과, 부영양화와 같은 인위적 조건에 의한 영향이 큼

- 선진국에서는 자연조건을 극복하기 위해 만구 개량에 의한 조류소통 증대, 조석 댐에 의한 저층산소 공급방안 등이 연구되고 있으며, 최근에는 강제폭기(aeration), 준설, 저질피복, 식생정화, 강제순환 등의 방안 시도

※ 준설은 준설토 처리를 위한 시설에서 2차적인 오염에 의한 피해가 발생하여 민원이 야기 되고, 저질피복은 해저 저질개선을 목적으로 악화된 퇴적물 표층을 모래나 콘크리트 등으로 피복하는 방법으로 최근 많이 이용

- 최근에는 양식장 인근에서 저층수를 흡인, 중층으로 방류하는 강제순환 방식과 조석을 이용한 빈산소 수괴 방지 대책도 도입

<저층수 흡입-중층방류를 통한 저층 빈산소화 방지장치>

Mizumukai et al. 2008. Numerical studies on ecological effects of artificial mixing of surface and bottom waters in density stratification in semi-enclosed bay and open sea. ecological modelling 214, 251-270.

<조석댐을 이용한 빈산소화 방지 프로그램>

2. 우리나라의 개선대책

- 국내에서도 빈산소 수괴가 가장 많이 발생하는 마산만의 경우 ‘마산만 연안오염 총량관리’ 와 같은 육상기인 오염물질 제한을 위하여 정부와 민간에서 노력하고 있음

- 국토해양부와 해양환경관리공단에서는 해양환경측정망 사업중 빈산소  수괴에 대한 조사를 실시하고 이 결과를 관련 부처 및 지자체에 정보를 제공하여 빈산소 수괴에 의한 피해 최소화를 위한 노력 중

- 국토해양부와 해양환경관리공단에서는 빈산소 수괴가 주로 발생하는 지역에서 해수의 이화학적 특성을 연속 관측하고, 오염물 유입을 감시하기 위해 수질자동측정소를 설치하여 운영 중

<해양환경모니터링을 위한 수질자동측정소의 운영>

- 빈산소 수괴에 개선을 위한 연구과제가 진행중이며 현재 강릉의 석호에서 빈산소 수괴 제어를 위한 산소공급장치 개발 및 시험 도입중

<산소공급을 통한 빈산소 수괴 제어장치>

이용화, 김영숙, 심정민, 권기영. 2010. 빈산소 수괴해역 용존산소 환경개선장치 개발과 현장 적용. 해양환경안전학회지 16(4) 339-344.

제2절 정책제언

○ 빈산소 수괴 개선을 위한 방안은 표면적이 넓은 해역에 대한 적용이 제한적이며, 근본적인 방안이 될 수 없음. 빈산소 수괴의 발생을 억제하는 근본적인 대책으로는 연안역 부영양화의 주원인이 되는 육상오염부하를 저감하는 것이 가장 적절한 방안으로 지속적인 모니터링이 중요

- 빈산소 수괴 관리를 위한 지속적인 모니터링의 실시

· 해양환경측정망 사업 중 빈산소 수괴 조사 확대방안 필요

○ 해양환경측정망 운영

- 전국의 374개 정점에서 년 4회 해수, 퇴적물, 해양생물에 대한 해양환경모니터링을 실시

- 374개 정점중 해저퇴적물 조사는 년 1회 129개 정점에서 실시중이며, ‘12년에 48개 정점을 추가

- 빈산소 수괴 조사의 경우 진해만과 광양만에서 조사를 실시중이며, 시화호, 가막만, 천수만등 빈산소 수괴 발생 또는 발생 우려지역에 대한 추가 현장조사가 필요

· 빈산소 수괴 종합관리를 위한 퇴적물 오염현황 조사계획 수립 및 지속적인 모니터링 실시

- 빈산소 수괴 제어기술 개발을 위한 R&D 과제 수행

· 우리나라 특성에 맞는 빈산소 수괴 제어기술의 개발

· 제어기술 현장적응 및 도입

- 육상오염원에 따른 빈산소 수괴 종합관리계획 수립

· 각 해역별 빈산소 수괴 현황도 작성

· 각 해역별 빈산소 수괴 관리를 위한 실천계획 및 Road-map 수립

· 육상기인오염원 및 빈산소 수괴 관리를 위한 위원회 수립