서 론
우리나라는 200해리 배타적 경제수역 설정, 연안 해 역의 환경오염, 어민들의 남획 등으로 인하여 연근해 수산자원을 효율적으로 이용하기 위하여 어구 제한, 어 체 크기 및 성별 제한, 어장과 어기 제한, 보호 수역 및 보호수면의 설정과 같은 기술적 수단에 의한 관리, 총허 용어획량 (Total Allowable Catch: TAC) 관리, 바다목장 조성과 인공어초 사업 및 수산종묘방류사업을 통한 인 위적인 자원조성 관리, 자율관리어업에 의한 자율적 관 리가 이루어지고 있다.
해면어업은 보통 연안어업, 근해어업, 원양어업으로 나눈다. 연안어업이란 근거지나 육지로부터 하루 만에 돌아올 수 있을 정도로 가까운 바다에서 하는 어업이고, 수십 일이 걸리는 먼 바다에서 하는 어업을 원양어업이 라 하며, 그 중간 정도의 곳에서 하는 어업을 근해어업이 라 한다. 그러나 이 기준은 항해 · 운용술의 발달에 따라 달라질 수 있으므로 대단히 모호하다.
최근에는 이러한 기준으로 업종별 조업구역에 따른 분쟁이 많이 일어나고 있고, 우리나라 남쪽 마라도 주변 수역에서 조업구역 조정에 따라 제주 연안어업 및 대형 선망어업과의 어업분쟁이 발생하고 있다. 이러한 문제 를 해결하기 위해서는 해당수역에서의 어획실태 및 자 원분포 조사를 먼저 실시하여 자원 관리 정책 수립의 과학적인 기초자료 수집이 필요하다.
수산자원을 평가하는 직접적인 방법에는 어구, 잠 수, 수중 카메라, 수중 음향 등의 방법이 이용되고 (Hwang et al., 2004; Hwang et al., 2015; Kang et al., 2008; Kim et al., 2010; Kim et al., 2011; Lee, 2011; Lee et al., 2012; Lee, 2013; Oh et al., 2010; Yoon et al., 2011), 이 가운데 어구 조사는 수산자원 의 종조성을 명확하게 규명할 수 있는 장점은 가지고 있으나, 많은 조사 정점에 따른 조사 시간이 많이 소 요되기 때문에 전체 해역에 대한 수산 자원의 분포 특성을 파악하여 현존량을 추정하는 것은 한계점이 뒤따른다. 잠수 및 수중카메라 조사는 수심의 한계와 탁도 등의 환경 요소뿐만 아니라 어류 가까이 접근하 면 회피본능을 자극시키기 때문에 정량적인 데이터 를 얻기 어려운 상황이 된다 (Kang et al., 2008; Hwang et al., 2004). 이러한 어려움을 해결하기 위한 방안 중 하나로 수중 음향을 이용한 방법은 짧은 시간 동안 넓은 해역의 전 수층에 대한 정보를 알 수 있기 때문에 이미 노르웨이, 미국, 캐나다 등의 선진국에서 수산자원을 평가하는 도구로 활발하게 이용되어지고 있다 (Simmonds and MacLennan, 2005).
따라서 본 연구에서는 마라도 주변수역의 합리적 자원관리 정책수립의 과학적 기초자료로 활용하기 위하여 음향과 자망을 이용하여 마라도 주변 해역에 서식하고 있는 수산자원의 분포 및 현존량을 파악 하였다.
재료 및 방법
조사 해역 및 시기
음향 조사가 실시된 해역은 제주도 남쪽인 모슬포 항의 수평방향 동쪽으로 약 8 km, 서쪽으로 약 12 km, 수직방향 남쪽으로 약 18~22 km이다. 조사는 Table 1과 같이 2015년 11월 28~29일 (야간), 2016년 2월 23~24일 (야간), 2016년 3월 3~4일 (야간/주간), 2016년 3월 30~31일 (야간/주간)으로 총 6회에 걸쳐 실시하였다. 조사 정선 설계는 Algen (1983)의 DOC (degree of coverage) 즉 을 이용하여 값이 6 이 상이 되도록 설정하였다. 여기에서 N은 조사 정선의 길이, A는 조사 해역의 면적이다.
위 식을 이용하여 Fig. 1과 같이 정점 1에서 12까지 설정하여 남쪽방향으로 총 6개의 조사정선을 설계하 였다. 조사 정선 길이 및 면적은 2015년 11월 28~29 일은 약 100 n.mile, 약 460 km2, 2016년 2월 23~24일, 2016년 3월 3~4일, 2016년 3월 30~31일은 2015년 11월 에 수행한 조사 정선별로 각각 3 n.mile을 줄여 약 83 n.mile, 약 350 km2이었다. 한편, 2016년 3월 31일 주간 조사는 기상악화로 조사 정점 9번까지만 수행하 였다.
음향 자료 수집 및 분석
음향조사에 사용된 장치는 split beam 방식의 계량어군 탐지기 (EK-60, Simrad, Norway) 주파수 38, 70, 120 kHz 를 사용하였다. 또한 DGPS (SPR-1400, Samyoung, Korea) 수신기로부터 연속적으로 위치정보를 수신하여 계량어군탐지기에 입력하여 노트북에는 DGPS의 위치정 보가 입력된 음향 자료를 LAN과 RS-232C 인터페이스를 통하여 연속적으로 컴퓨터 하드디스크에 수록하였다. 유 용한 음향 자료 수집을 위하여 펄스폭은 0.512 ms, 펄스 반복주기 1 sec로 설정하였다. 여기서, 2015년 11월 조사 에는 주파수 38 kHz, 2016년 2월 조사에는 주파수 120 kHz, 2016년 3월 조사에는 주파수 70 kHz를 이용하였다. 계량어군탐지기의 송수파기는 예인체에 부착한 후 선박 의 현측에 지지대를 이용하여 수심 1 m에 설치하였고, 선속은 6.0~7.0 knots로 조절하면서 데이터를 수집하였다.
현장에서 수록한 음향 데이터는 차후에 실험실에서 재생하여 분석 소프트웨어 (Echoview ver. 4.7, Myriax, Australia)를 이용하여 처리하였다. 데이터 처리를 할 때 표층에서 발생하는 모든 잡음을 음향 자료에서 제거 하였고, 조사 정선별로 해저로부터 어류의 에코를 분리 하였다. 어류의 공간적 분포 및 밀도는 2015년 11월에 는 저층 어군이 탐지되지 않아 해수면~해저면까지 전 수층, 2016년 2월과 3월은 표층 어군과 저층 어군이 함께 탐지되어 Fig. 2와 같이 해수면~해저면 위 5 m 수층 (표층 어류)과 해저면 위 5 m~해저면까지 2개의 수층 (저층 어류)으로 분리하여 분석하였다. 어류의 밀 도는 0.5 n.mile의 EDSU (elementary distance sampling unit) 간격으로 적분하여 추출된 면적산란계수 (nautical area scattering coefficient, NASC, m2/n.mile2) 값을 이 용하여 어군의 시 ․ 공간분포 특성을 파악하였다.
현장에서 얻은 NASC 값은 체적 내 수중 서식생물로 부터 수신되는 신호의 선형적인 합이므로 음향 빔 내에 탐지되는 대상 어류의 음향반사강도 함수 (Target strength, )을 이용하여 분포밀도로 변환할 수 있다 (Simmonds and MacLennan, 2005). 그래서 음향조사와 비슷한 시기에 고정자망을 이용하여 어획된 어획 자료를 이용하여 우 점종의 값을 사용하여 Lee et al. (2012)과 동일한 방법으로 마라도 연안의 현존량을 계산하였다 (Furusawa et al., 1989; Simmonds and MacLennan, 2005).
어획 조사
조사 해역에 서식하는 어류의 종조성 및 우점종의 체장-체중을 파악하기 위하여 Fig. 1과 같이 음향 조사 해역의 3개 지점에서 음향 조사가 이루어 비슷한 시기, 즉 2015년 11월 19일, 2016년 2월 20일, 2016년 3월 5일, 2016년 3월 31일 총 4회 어획조사를 실시하였다.
어획 조사에 사용된 어구는 고정자망으로 총 30폭을 사용하였고, Fig. 3과 같이 1폭당 길이가 60 m, 그물코의 크기가 80 mm (Knot NY Td 210)이었다. 고정자망 어구 는 새벽 5시에 투망 후 약 5시간 후 오전 10시에 양망하 여 어종별 체장 (cm)및 체중 (g)을 조사하였다. 종조성 분석에서 5미 이하의 어종은 기타로 분류하였다.
결과 및 고찰
어류의 공간 분포
표 ․ 저층어군의 음향학적 밀도의 공간적 분포를 나타 낸 결과는 Fig. 4와 같다. Fig. 4의 (a)는 2015년 11월 28~29일 야간의 조사 결과로 저층 어군은 탐지되지 않았고, 표층 어군도 50 m2/nmi2 미만이 96.8%로 높은 어류의 밀도는 출현하지 않았다 .
Fig. 4의 (b)는 2016년 2월 23~24일 야간의 조사 결과 로, 왼쪽의 표층 어군의 밀도는 11월에 비하여 2000 m2/nmi2 이상이 2.6%로 상당히 높은 어군 밀도를 보였고, 특히 St. 5~6인 마라도 주변에서 높은 밀도를 보이는 어군이 대량 출현하였다. 오른쪽에 나타낸 저층 어군의 밀도도 St. 4~5, St. 8~9 사이의 연안에서 2000 m2/nmi2 이상의 높은 어군 밀도를 나타내었으며, 주 ․ 야 모두 조사 해역의 외해에 비하여 연안에서 높은 밀도를 나타내었다.
Fig. 4의 (c)는 2016년 3월 3~4일 야간의 조사 결과로, 왼쪽의 표층 어군의 밀도는 (d)의 주간의 어군 밀도보다 는 상대적으로 낮았고, 2000 m2/nmi2 이상의 높은 밀도 의 어군은 나타나지 않았다. 그러나 St. 7~9는 상대적으 로 다른 조사 정선에 비하여 높은 밀도를 나타내었다. 오른쪽에 나타낸 저층 어군의 밀도는 마라도 동쪽 일부 해역에서 상대적으로 높은 밀도를 나타내었을 뿐, 높은 밀도의 어군은 출현하지 않았다.
Fig. 4의 (d)는 2016년 3월 3~4일 주간의 조사 결과로, 왼쪽의 표층 어군의 밀도는 11월보다 높았고, 2월보다는 낮게 나타났다. 어군의 공간 분포는 2월과 유사하게 St. 5~6인 마라도 주변에서 높은 밀도를 보이는 어군이 대량 출현하였다. 오른쪽에 나타낸 저층 어군의 밀도는 St. 8~9의 연안에서 높은 밀도의 어군이 탐지되었으나, 전체 적인 어군의 밀도는 높지 않았다. Fig. 5의 (b) 2월 조사 때와 마찬가지로 조사 해역의 외해에 비하여 연안에서 높은 밀도를 나타내는 경향이 있음을 알 수 있었다.
Fig. 4의 (e)는 2016년 3월 30~31일 야간의 조사 결과 로, 왼쪽의 표층 어군의 밀도는 50 m2/nmi2 미만이 99.3%이고, 오른쪽에 나타낸 저층 어군의 밀도는 50 m2/nmi2 미만이 95.2%로 표 ․ 저층 모두 아주 낮은 어군 밀도를 나타내었다.
Fig. 4의 (f)는 2016년 3월 30~31일 주간의 조사 결과 로, 왼쪽의 표층 어군의 밀도는 St. 2~3에서 한 개의 어군 이 탐지되어 다른 해역에 비하여 상대적으로 높은 밀도 를 보였으나, 50 m2/nmi2 미만이 99.0%로 아주 낮은 어군 밀도를 나타내었다. 오른쪽의 저층 어군의 밀도는 50 m2/nmi2 미만이 81.4%로 표층 어군의 밀도보다는 상대 적으로 높았고, 특히 St. 8~9의 연안에서 높게 나타났다.
어획물 조성
고정자망을 이용한 어획 조사 결과는 Table 2와 같다. 어획 조사 결과, 고등어, 눈볼대, 볼락, 민어 등 10여종이 어획되었으며, 우점종은 2015년 11월 19일에는 고등어, 2016년 2월 20일에는 눈볼대, 3월 5일에는 민어, 3월 31일에는 독가시치로 나타났다.
우점종의 체장-체중 관계 및 현존량의 추정
음향자료로부터 현존량 (ton)을 산출하기 위해 측정 한 우점종의 고등어, 눈볼대, 멸치, 민어, 독가시치의 체 장-체중 관계식 및 체장빈도 분포도는 Fig. 5와 같다. 여기서, 독가시치의 샘플이 적어 체장-체중 관계식이 명 확하지 않아 본 연구에서 독가시치의 CF를 구하는 체장 -체중 관계식은 이전 연구 결과인 수컷에 대한 체중-체 중 관계식인 (R2=0.95)을 인용하였 다 (Lee et al., 2014).
고정자망에 어획된 어종 가운데 우점종의 TS는 이전 에 연구된 연구 결과를 인용하였다. 어획 시기별 고정자 망에 어획된 우점종은 Table 2에서 고등어, 눈볼대, 민 어, 독가시치로 나타났다. 고정자망에서 2월과 3월은 저 층 어류만 어획되었는데, 2월 음향 조사 시 조사해역에 다수의 멸치 조업선이 조업 중이었고, 표층에는 다량의 멸치어군이 탐지되었으며, 3월에도 표층에는 멸치 어군 형태를 보이는 어군이 탐지되어 2월과 3월은 표층 어류 의 밀도 및 현존량을 파악하기 위해서 멸치의 TS 값을 이용하였다. 또한 2월, 3월에 어획된 눈볼대, 민어, 독가 시치에 대한 TS 정보가 없기 때문에 각각 체형과 분류학 상이 유사한 불볼락, 부세, 감성돔의 TS 값을 이용하였 다. 눈볼대, 민어, 독가시치는 조기강 농어목에 속하는 어종이고, TS 값을 인용한 어류인 불볼락은 조기강 쏨뱅 이목에 속하며, 부세. 감성돔은 조기강 농어목이다.
우리나라 해양에는 한 어종이 우점하지 않고 여러 어종이 함께 서식하고 있다. 채집된 모든 어류의 현존 량을 평가하는데 어려움이 따르기 때문에 우점하는 어 류의 TS를 이용하여 우점하는 어류의 현존량을 평가하 고 있는 실정이다 (Kang et al., 2008; Lee et al., 2012; Kim et al., 2013). 본 연구에서도 단일 주파수만 사용하 여 다수 종의 식별은 어렵지만, 추후에는 다주파수를 이용하고 대상 어종의 주파수 특성을 명확히 파악한다 면 다수 어종별 현존량 평가도 가능할 것으로 판단된 다. 뿐만 아니라 우리나라에 서식하는 다양한 어류의 대한 TS 값이 부족하기 때문에 다양한 어류에 대한 지속적인 TS 연구가 필요하다. 어류의 TS는 사용 주파 수, 사이즈, 유영 자세각, 부레 등에 따라 변화하고, 부 레는 가진 어류는 부레의 크기나 형태에 따라 90~95% 영향을 받는다 (Foote, 1980). 일반적으로 경골어류의 경우 TS 함수에서 TS cm는 주파수 38 kHz에서 –68~ –67 dB, 주파수 200 kHz에서 –73~ –72 dB의 범위를 가진다고 보고하였다 (Kang et al., 2008). 또한 본 연구 에서 적용한 멸치의 TS는 주파수 70과 120 kHz에서 TS cm가 각각 –67.1 dB과 –68.4 dB로 주파수의 특성이 유사하다는 것을 알 수 있었다. 전갱이를 대상으로 음 향모델을 이용하여 주파수 특성을 파악한 결과, 주파수 마다 TS cm도 큰 차이를 나타내지 않고 유사하다는 것을 알 수 있었다 (Hwang et al., 2015).
그래서 현존량 추정에 사용된 주파수별 어종의 TS 값 을 정리한 결과는 Table 3과 같고, 현존량 추정에서는 이전에 연구된 TS-length 회귀선과 고정자망에 어획 된 우점종의 체장-체중 회귀선을 이용한 변환계수 (conversion factor: CF)를 계산하였다.
우점종의 CF 값을 이용하여 평균 밀도를 구한 결과는 Table 4와 같다. Table 4에서 11월 28~29일 야간에는 0.11 g/m2, 2월 23~24일 야간 표층 어군에서는 0.02 g/m2 과 저층 어군에서는 1.52 g/m2, 3월 3~4일 주간 표층 어군에서는 0.01 g/m2과 저층 어군에서는 1.63 g/m2, 3월 3~4일 야간 표층 어군에서는 0.004 g/m2과 저층 어군에 서는 0.56 g/m2, 3월 30~31일 주간 표층어군에서는 0.001 g/m2과 저층 어군에서는 0.97 g/m2, 3월 30~31일 야간 표층 어군에서는 0.001 g/m2과 저층 어군에서는 0.20 g/m2이었다.
이 평균 밀도로부터 추정한 제주도 마라도 해역에 분 포하는 어류의 현존량은 11월 28~29일 야간에 5.64톤 (CV=70.2%), 2월 23~24일 야간 표층 어군 7.14톤 (CV=35.8%)과 저층 어군 530.77톤 (CV=34.6%) 3월 3~4일 주간 표층 어군 2.34톤 (CV=56.7%)과 저층 어군 571.93톤 (CV=40.3%), 3월 3~4일 야간 표층 어군 1.39 톤 (CV=48.4%)과 저층 어군 194.59톤 (CV=54.3%), 3월 30~31일 주간 표층 어군 0.37톤 (CV=72.9%)과 저층 어 군 338.79톤 (CV=99.7%), 3월 30~31일 야간 표층 어군 0.24톤 (CV=21.3%)과 저층 어군 68.61톤 (CV=53.8%) 으로 평가되었다.
본 연구에서는 음향을 이용하여 제주도 마라도 주변 해역에 서식하는 어류의 밀도 및 현존량을 파악하였다. 조사 시기별 어획종 및 어류의 분포 해역 및 서식 수심이 다르게 나타났다. 2015년 11월 28~29일은 저층 어류 보 다는 표 · 중층 어군이 많이 탐지되었고, 2016년 2월 23~24일은 저층 어군보다는 표층 어군이 많이 출현하였 으며, 2016년 3월 3~4일도 표층 어군의 출현이 높았다. 한편, 2016년 3월 30~31일은 표층 어군은 거의 탐지되 지 않았고, 저층 어군이 많이 탐지되었다. 이것으로 제주 도 마라도 주변 해역에는 표 · 중 · 저층의 다양한 어류가 출현하고 시기에 따라 출현하는 어종 및 분포 해역이 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이러한 어류의 출현 및 분포는 해양환경의 영향을 많이 받는 것으로 사료된 다. 또한 표 · 중층 어군은 마라도 주변 해역에서 높게 나타났고, 저층 어군은 외해보다는 연안에서 높게 나타 났다.
음향을 이용한 어류의 현존량을 평가할 때에는 CF가 중요한 요소이며, 이 값은 대상 생물의 TS, 체장, 체중에 따라 달라지는데, 어류의 음향학적 밀도는 표층이 높았 음에도 불구하고 현존량은 저층에서 높은 것은 대상 어 류의 TS는 유사하였으나 표층에 서식하는 어류는 체장, 체중이 저층에 서식하는 어류와 큰 차이를 나타내었고, 저층에는 대부분 체장, 체중이 큰 어류들이 많이 서식하 였기 때문이다. 표층에 서식하고 있는 멸치의 평균 가랑 이체장 (±표준편차)은 8.3±2.3 cm, 평균 중량 (±표준편 차)은 5.2±2.9 g, 저층에 서식하는 눈볼대의 평균 가랑이 체장 (±표준편차)는 26.5±1.8 cm, 평균 중량 (±표준편 차)은 357.5±71.5 g, 민어의 평균 전장 (±표준편차)은 56.5±12.5 cm, 평균 중량 (±표준편차)은 1,714.0±1040.8 g, 독가시치의 평균 가랑이체장 (±표준편차)는 29.3±1.3 cm, 평균 중량 (±표준편차)은 489.0±147.3 g으로 표층 어류 와 저층 어류의 체장과 체중이 차이를 보였고, 특히, 체 중의 차이가 크게 나타내었다. 또한 어종마다의 체장-체 중의 관계식의 차이도 다르게 나타났다. 2015년 3월 3~4일 주간 조사와 면적을 이용하여 CF 값의 차이 따른 어류의 밀도와 현존량을 Fig. 6에 나타내었다. Fig. 6에 나타낸 바와 같이 CF 값에 따라 밀도와 현존량의 차이 가 크다는 것을 알 수 있다.
더욱이 어군의 밀도 및 현존량은 야간보다 주간에 약 3배 이상 높게 나타났다. 주간에는 어류들이 군을 이루 지만, 야간에는 섭이활동으로 인하여 개체어로 흩어지 는 경향을 나타내어 강도가 약해지기 때문에 차이가 나 타난 것으로 판단된다.
결 론
본 연구에서는 음향을 이용하여 마라도 주변 해역에 서식하고 있는 수산자원의 분포 및 현존량을 파악한 결 과, 2015년 11월 28~29일과 2016년 2월 23~24일, 2016년 3월 3~4일은 표 · 중층 어류가 많이 출현하였고, 2016년 3월 30~31일은 저층 어류가 많이 탐지되었다. 또한 표 · 중층 어류는 마라도 해역 주변에서 높은 밀도를 보였 고, 저층 어류는 연안 해역에서 많이 출현하였다.
조사 시기별 어류의 현존량은 11월 28~29일 야간에 표층 어군 5.64톤 (CV=70.2%), 2월 23~24일 야간에 표 층 어군 7.14톤 (CV=35.8%)과 저층 어군 530.77톤 (CV=34.6%), 3월 3~4일 주간에 표층 어군 2.34톤 (CV=56.7%)과 저층 어군 571.93톤 (CV=40.3%), 3월 3~4일 야간에 표층 어군 1.39톤 (CV=48.4%)과 저층 어 군 194.59톤 (CV=54.3%), 3월 30~31일 주간에 표층 어 군 0.37톤 (CV=72.9%)과 저층 어군 338.79톤 (CV=99.7%), 3월 30~31일 야간에 표층 어군 0.24톤 (CV=21.3%)과 저층 어군 68.61톤 (CV=53.8%)으로 평가 되었다.