서 론

수산업은 대표적인 에너지 과다 소비산업이라 할 수 있으며 특히 오징어 채낚기어업은 어획량 대비 유류 소 비량이 많은 편이다 (Tyedmers, 2004; Tyedmers et al., 2005). 오징어 채낚기어업은 전체 집어등의 광량을 지속 적으로 높여 왔고, 이로 인한 소비 전력도 증가되어 연 료 소비량의 증가로 이어지고 있으며, 최근 원유 가격의 상승으로 경영에 어려움을 겪고 있다 (An and Jang, 2011). 이러한 상황에서 집어등 (LED 燈)은 고효율 에너 지 등 (燈)으로서 크게 주목받았다가 관심이 점점 낮아 지거나 답보 상태에 있는데, 그 이유는 기존 집어등과 비교하여 다소 어획량이 떨어지기 때문이다. 그러나 에 너지 절약과 지구 온난화 추세 등을 감안하면 메탈핼라 이드 집어등 (MH 燈)에서 LED 등으로 대체하는 것이 대세일 것이다 (Bae et al., 2011; An and Jeong, 2011; Yamashita et al., 2012).

LED 등에 대한 연구는 2000년 초부터 행하여 왔는데 (Inada and Arimoto, 2007; Bae et al., 2008; An et al., 2009; Shikata T. 2010), 초기에는 LED 등의 파장에 대한 연구 (Bae et al., 2008; An et al., 2009)가 많았고, 최근에는 파 장보다 광력을 중시하고 있으나 (Bae, et al., 2011; Yamashita, et al., 2012; An and Jeong, 2012; An, 2013), 어선 의 복원력, 취급 및 방열의 어려움 등으로 LED 등의 광 력이 MH 등의 1/4을 초과하지 못하고 있다. 또한 어선의 기존 집어등이 설치된 공간이 한정되어 있기 때문에 LED 등의 설치 숫자도 제한된다. 그럼에도 불구하고 에 너지 소비, 환경, 전구의 수명 측면에서 LED 등의 우수 한 특성이 있기 때문에 기존 집어등의 광력 제한보다 낮 은 LED 등 광력으로도 MH 등을 대체할 필요가 있다. 일 반적으로 어선의 집어등 광력이 낮으면 어획량도 감소 하게 되는데 이를 보완하기 위한 연구도 행하여지고 있 다 (An and Jang, 2013).

따라서, 이 연구에서는 상업어선인 행복호을 대상으 로 개선된 LED 등의 어획성능을 MH 등과 비교·조사 하여 실용화를 위한 자료도 제공하고자 한다.

장치 및 방법

이 연구의 조사 어선은 오징어 채낚기어선 행복호 (24 톤)로서 Table 1과 같이 집어등으로 광효율 82 1m/W (MH 등 1,03 1m/W), 정격 소비 전력 360W급 LED 등 120 개 (총 광력 43.2kW)를 설치하였고 자동 조획기는 14대 였으며, 선원 6명이 승선하여 오징어를 어획하였다. 어 획은 자동 조획기와 손낚시로 하였고 조업시기는 2012 년 10월 6일에서 11월 16일 사이에 총 31회 조업하였다. 자동 조획기의 낚시는 개발한 은백색 낚시 (An and Jang, 2013)를 사용하였다. 조사 어선과 비교하기 위한 대조 어선은 조사 어선이 입항한 날짜와 동일 항구 및 날짜에 입항한 어선으로서 조사 어선과 같은 24톤 또는 29톤의 어선을 선정하였다.

MH 등을 총 광력 84kW 또는 120kW으로 조업하는 대 조 어선은 Table 1과 같이 A-S의 19척 어선이고, 자동 조 획기 수는 8–18대이며, 선원은 3-13명이었다.

오징어 어획시험조업 과정에서의 연료 소비량 조사 는 이전 연구 (An and Jeong, 2012)에서와 같이 오벌 (oval) 유랑계 (Dong Yang, DYFM-X)를 Fig. 1과 같이 기 관실에 설치하여 행하였으며, 그 결과는 Table 2에 나타 내었다.

집어등의 어획성능을 비교하기 위하여 LED 등의 조 사 어선과 MH 등의 대조 어선의 어획자료를 1박 2일의 일일 어획자료로 환산하여 Table 3에 나타내었다. 대조 어선의 경우 행복호의 선장이 선정한 어선의 일일 어획 자료와 수산업협동조합의 위판실적 자료를 분석하였 다. 어획성능의 분석은 일일 어획량, CPUE–Ⅰ (자동 조획기의 낚시 1줄 및 선원 1인당 어획량) CPUE－Ⅱ (자 동 조획기의 1대당 어획량)로 하였다.

LED 등은 Fig. 2와 같이 사분구방사형이 되도록 흰색 패키지를 사용하였는데, 60W급 모듈 (module)을 빛을 비추는 방향이 다른 3면을 상하 2단으로 부착하여 방열 판과 일체형으로 만들었다. 수평배광은 180°가 되도록 좌우 모듈은 60°의 기울기로 부착하고 수직배광은 90° 가 되도록 하단 모듈을 20°기울기로 부착하였다. 이와 같은 구조로 된 집어등은 어선에서 수면 방향으로 10° 의 기울기로 설치하였다.

조업 위치는 Fig. 3과 같이 울산 연근해로부터 속초 연 근해까지의 동해 해역이었다. 오징어낚시의 수심은 자 동 조획기로 설정한 수심이다. 한편, LED 등의 어획성 능에 관한 조사결과에 대해서는 t–test를 실시하여 유 의성 검증을 실시하였다.

결 과

오징어채낚기 시험조업은 Fig. 4와 같이 100–145m 의 깊은 수심에서 행하였다. LED 등을 장착한 조사 어 선의 어획량은 깊은 조업수심에도 불구하고 Table 3과 같이 MH 등을 장착한 대조 어선과는 큰 차이가 없었다.

LED 등을 장착한 조사 어선의 오징어 어획조업 과정 에서의 연료 소비량은 Table 2에 나타내었다. 연료 소비 에는 어장 이동하기 위해 항해하는 경우와 조업하는 경 우로 나눌 수 있다. 조업시간이 10.0–14.2시간 (평균 11.9시간)인 상태에서 연료 소비율은 항해 37.0–72.2% : 조업 27.8–63.0%으로 약 1.1:1의 비율로서 조업에서의 평균 연료 소비량 505.1ι은 항해 평균 연료 소비량 531.7ι 과 비슷하였다. 보통 MH 등 (120kW)의 어선이 약 500ι 소비하는 것과 비슷하였다. 조업시간당 연료 소비량은 39.0–57.4ι이고 평균 42.7ι로서 An and Jeong (2011)의 4.2l, An and Jeong (2012)의 9.2ι, An (2013)의 9.7ι보다 많 았다.

LED 등을 장착한 어선인 행복호와 그 부근에서 조업 하는 MH 등을 장착한 어선의 오징어 어획량을 Table 3 에 나타내었다. 매회 어획된 표본 오징어의 외투장은 26–36cm (평균 31cm)이었다. 어획량은 손낚시와 자동 조획기에 의한 어획량으로 각각 구분하였다. LED 등 어 선의 매회 어획량은 평균 1,946마리였으며, 최소 344마 리에서 최대 4,060마리로 어획량 변동이 컸다. 그 중 자 동 조획기로 평균 615마리, 손낚시로 평균 1,331마리를 어획하여, 손낚시로 어획한 개체수가 자동 조획기로 어 획한 것보다 약 2.2배가 많았다. 19척의 대조 어선인 MH 등 어선의 경우도 평균 2,439마리였으며, 최소 560마리 에서 최대 5,540마리로 어획량의 변동이 컸다. 그 중 자 동 조획기로 평균 885마리, 손낚시로 평균 1,862마리를 어획하여, LED 등 어선의 경우와 같이 손낚시로 어획한 개체수가 자동 조획기로 어획한 것보다 약 2.1배 많았 다. 따라서 선원과 자동 조획기의 수에 따라 어획량에 미치는 영향이 있지만 LED 등의 조사 어선의 어획 평균 치는 MH 등의 대조 어선의 약 79.8%에 달하였으며, 이 것은 An (2013)의 78.7%와 비슷한 것으로 나타났다.

이와 같이 오징어 채낚기어선의 손낚시와 자동 조획 기의 어획 결과에서 손낚시가 자동 조획기보다 약 2.1배 어획 효율이 높은 것은 사람과 기계의 어획 능력의 차 이, 어획량에 대한 임금 분배 방식에 의한 의욕 등의 영 향도 있을 것으로 판단된다.

한편, 1인당 손낚시와 자동 조획기의 낚시 1줄당 어획 된 총마리수 (CPUE-Ⅰ) 에 대하여 Fig. 5와 같이 LED 등 의 조사 어선과 MH 등의 대조 어선을 비교하였다. 조사 어선인 행복호가 조업한 날짜에 여러 척의 대조 어선이 조업한 경우에는 평균 어획량으로 비교하였으며, 9.77 톤 어선의 어획량은 24톤의 행복호의 어획량과 근본적 으로 차이가 있어서 제외하였다. LED 등 어선의 CPUE- Ⅰ는 47~565마 리 였 고 MH 등 어 선 의 CPUE-Ⅰ는 77~635마리였다. 그림에서 대각선을 기준으로 오징어 어획량이 MH 등 어선 쪽에 약간 많이 분포한 것으로 나 타 났 으 나 , t-test를 수 행 한 결 과 유 의 차 는 없 었 다 (p>0.05). 그렇지만 LED 등 어선의 평균 어획량 278마리 는 MH 등 대조 어선의 평균 321마리에 86.6%에 달했다.

또한 LED 등의 조사 어선과 MH 등의 대조 어선의 자 동 조획기 1대당 어획량 (CPUE-Ⅱ)의 비교를 Fig. 6과 같 이 나타내었다. MH 등 어선이 많이 어획하여 MH 등 어 선쪽에 많이 분포하였으며, t-test를 수행한 결과 유의차 가 있었다 (p<0.05). LED 등의 총 광력 43.2kW인 조건에 서 CPUE-Ⅱ의 평균 (46마리)은 84.kW 또는 120kW의 MH 등의 조건에서 어획한 대조 어선 (64마리)의 71.8% 에 달했다.

MH 등의 대조 어선에 대한 조사 어선의 어획량 비교 방법에 따라 달성도 (%)가 다르지만 CPUE-Ⅱ의 달성도 가 100%정도 되어야 어업인이 만족할 것으로 판단되므 로, 앞으로도 지속적으로 LED 등의 LED 등의 성능 개선 이 있어야 할 것으로 생각된다.

고 찰

LED 등의 어획성능에 관한 연구로서, 이전 연구 (An, 2013)에서는 300W의 LED 등을 장착한 조사 어선의 어 획비율이 MH 등 대조 어선 대비 약 1/4의 광력으로 61.1%였고, 360W의 LED 등을 장착한 조사 어선의 경우 는 73.1%였다. 이번 연구에서도 360W의 LED 등을 장착 한 조사 어선이 MH 등 대조 어선에 대비하여 약 1/2.8의 광력으로 86.6%로서, LED 등의 개선에 따라 어획성능 이 점차 좋아지고 있다고 판단된다.

한편, LED 등이 MH 등과 비교했을 때, 가장 큰 장점 은 유지 비용이 적게 들고, 반영구적인 수명과 함께 소 비 전력을 절약할 수 있다는 점이라 할 수 있다. 그 외 자 외선을 방출하지 않으므로 어업인의 건강에 위협적인 요소도 줄일 수 있게 된다. 그렇지만 열이 발생하지 않 으므로 겨울철 조업의 추위 극복에 어려움이 있고, 집어 등 조명설비의 비용이 MH 등보다 많이 든다는 단점이 있다. MH 등에 대한 조명설비비에는 초기 설비비, 연간 고정비, 연간 보수비로 나눌 수 있는데, 초기 설비비는 조명기구, 집어등전구 및 안정기의 가격이고, 연간 고정 비는 감가상각비이며, 연간 보수비는 연간 조명기구 교 환율, 집어등 교환율, 안정기 교환율 및 이들 보수를 위 한 인건비 등이다 (Choi, 2007).

연료비는 항해 연료비와 조업 연료비로 나눌 수 있는 데, 항해 연료비는 어장 위치와 어획 노력량에 좌우되므 로 어선별로 차이가 있다. 조업 연료비는 발전기의 용량 과 조업시간에 비례한다. Jung et al. (2013)에 의하면, MH 등의 조업에 의한 일평균 유류 사용량은 1,686ι (항 해용 434ι, 조업용 1,252ι )로서 일평균 유류비는 1드럼에 18만원으로 가정하면 1,517천원이며, Table 3에 의한 일 평균 어획량은 2,439마리이다.

초기 설비비로서, 램프만의 가격은 1.5kW 기준 약 4.5 만원이다. 20톤급 어선을 기준으로, 120kW의 소비 전력 을 내려면 램프의 수명이 6개월, 램프의 개수가 80개로 서 연간 720만원이 소요된다. 그리고 MH 등의 안정기 가격은 40만원으로 40개가 소요되므로 1,600만원이 소 요된다. 조명 기구비는 소켓 1.5만원/개으로서 120만원, 전선비 200만원 등으로 400만원이 소요된다. 따라서 MH 등으로 집어등을 구성할 시 초기 설비비는 총 2,720 만원의 비용이 소요된다고 할 수 있다.

연간 고정비는 연간 감가상각계수에 초기 설비비를 곱한 것으로 나타낼 수 있는데, Choi (2007)은 감가상각 계수를 연간 18%로 추정하였다. 연간 보수비는 연간 집 어등 교환율과 안정기 교환율, 조명기구의 교환 및 보수 를 위한 인건비로 구성되는데, 보통 조명기구의 교환은 선원이 행하므로 인건비는 고려하지 않았다. 집어등과 안정기의 수명이 있는데, 이 또한 어선별 집어등 사용시 간에 좌우되므로 고려하지 않았다.

한편, LED 등의 설치에 따른 비용은 다음과 같이 산출 할 수 있다. 이 연구에서 사용한 조사 어선인 행복호와 같이 24톤 오징어채낚기 어선의 경우에 1.5kW-MH 등을 80개 사용하지만, LED 등의 경우에는 설치 공간 등을 고 려해서 120개 사용하였는데, 1개당 가격이 120만원이므 로, 총 14,400만원이 된다. 그 외에도 LED 등을 제어하는 배전반 비용이 300만원이고 조명 기구비로 전선 200만 원, 인건비 240만원 등으로 440만원이 소요된다. 따라서 LED 등의 초기 설비비는 15,140만원이며, MH 등의 초 기 설비비보다 약 5.6배 추가비용이 발생한다.

그러나, 현재의 집어등을 LED 등으로 교체하다면 추 가 발생 비용 12,420만원을 회수하는 기간은 다음과 같 이 추정할 수 있다. Table 2에 의한 행복호의 일평균 유 류 사용량이 1,036.8ι (항해용 531.7ι, 조업용 505.1ι )이고 일평균 유류비는 1드럼에 18만원으로 가정하면 약 933 천원 (항해용 479천원, 조업용 454천원)이며, 일평균 어 획량은 Table 3에서 1,946마리로서 활어 마리 2천원으 로 가정하면 3,892천원이 된다. 연간 고정비와 보수비는 비교 대상에서 제외하였고, 유류 소비량에서 항해용은 LED 등의 설치 여부와 관계없이 동일한 조건이므로 조 업용만을 고려하였다. MH 등 대비 LED 등에 의한 일평 균 유류 절감량은 746.9l 이므로 1드럼에 18만원이면 67.2만원을 절약할 수 있다. 오징어 채낚기어선의 연간 조업 중 오징어를 대상으로 조업하는 일수는 180일로 추정되어 (An and Jang, 2011) 연간 조업일수를 180일로 가정한다면 연간 유류 절감액이 12,096만원이다. 일일 어획량 감소는 Table 3에서 MH 등이 2,439마리와 LED 등이 1,946마리이므로 493마리가 되며, 연간 180일 조 업, 2천원/마리로 간주하면 LED 등의 교체에 의한 어획 고 감소는 17,748만원이 된다. 따라서 MH 등을 LED 등 으로 대체하는 데 따라 추가되는 초기 설비비 12,420만 원의 회수기간은 어획량 감소와 유류비절감을 고려하 면 약 2.5년으로 추정된다. 그러나 매일 유류비와 활어 가격이 변동할 뿐만아니라 오징어자원도 변동하므로 정확하게 파악하기 어려운 실정이다.

한편, 집어등을 MH 등에서 LED 등으로 대체하였을 때의 이산화탄소 (CO2) 절감효과에 대하여 검토하면, 집어등 용량이 120kW에서 43.2kW로 줄어든 약 76.8kW 는 조업용 유류 절감량은 746.9ι로서 연간 조업일수를 180일로 가정하면 연간 절감한 유류 소비량은134,442ι 이 된다. 이를 에너지기본법 제5조 제1항 (http://law.go.kr)과 이산화탄소 배출량 계산시에 IPCC ( (UN) 기후변 화에 관한 정부간 협의체)가 순발열량을 적용하도록 권 고하고 있으므로, 경유 35.4MJ의 에너지 열량환치를 적 용하면 (http://www.ketep.re.kr) 4,759,246.8 MJ이 되고, CO₂ 배 출 계 수 0.0741kg/MJ로 환 산 적 용 하 면 연 간 352,660kg의 CO₂를 절약하는 효과가 있다. 또한 이를 연 간 평균 삼나무 1그루의 CO₂ 흡수량 약 14kg (Ministry of the Environment, 2002)을 적용하면 25,190그루에 해당하 는 효과가 있다.

앞으로 MH 등 어선의 기관을 LED 등으로 전환하면 조업시 연료 소모량과 CO₂ 배출량을 더욱 감소시킬 수 있게 되므로 LED 등의 효과는 경제적인 측면과 환경적 인 측면에서 더욱 높아질 것이다.

결 론

LED 등의 개선에 따른 오징어의 어획성능을 조사하 기 위하여 상업어선인 행복호 (24톤)에 360W급 LED 등 120개 (43.2kW)를 설치하고, 자동 조획기 14대, 선원 6명 으로 2012년 10월 6일에서부터 11월 16일 사이에 총 31 회 조업하였다. 조사 어선과 비교하기 위한 19척의 대조 어선은 조사 어선과 같은 24톤 또는 29톤이며, 총 광력 84kW 또는 120kW의 MH 등과 8–18대의 자동 조획기 를 갖추고 있고, 선원은 3–13명이었다.

LED 등을 장착한 조사 어선의 조업시간당 평균 연료 소비량은 42.7ι로서 연료 소비량이 높았다. 이것은 LED 등의 용량보다 큰 기관을 사용하기 때문이며, 어선의 기 관을 LED 등 전용으로 전환하면 연료 소모량을 감소시 킬 수 있을 것으로 판단된다.

LED 등의 조사 어선과 MH 등의 대조 어선의 어획량 은 손낚시가 자동 조획기보다 각각 약 2.2배와 약 2.1배 많이 어획한 것을 알 수 있는데 선원의 감소와 노령화에 대비하여 자동 조획기의 개선과 오징어낚시의 개선이 필요하다고 판단된다. 한편, 1인당 손낚시와 자동 조획 기의 낚시 1줄당 어획된 총 마리수 비교에서 LED 등 조 사 어선의 어획량은 MH 등 대조 어선의 86.6%에 달했 고, 자동 조획기 1대당 어획량의 비교에서는 MH 등 대 조 어선의 71.8%에 달하였다.

이러한 결과에서 볼 때, LED 등의 개선이 더욱 필요 하다고 할 수 있으나 집어등 1W 당 어획량은 LED 등 조 사 어선이 MH 등 대조 어선의 135.5%이상이므로 개선 된 LED 등만으로도 어획성능이 경제적 관점에서 좋은 것으로 평가된다.