서 론

선자망은 한국 어구도감에서 발행한 어구 분류에 서 두리걸그물류 (Encircling gill nets)에 속하고, 이 어업은 방추형의 어류 중 표·중층에 군집을 이루는 어류를 주 대상으로 일반 자망류와 유사한 4각형 띠 모양의 그물을 둘러싼 다음 돌을 던지거나 소리를 내 는 등의 방법으로 위협을 주어 어군이 그물코에 꽂히 거나 얽히도록 하여 잡는 것이다 (NFRDI, 2002). 우 리나라에서는 수심이 얕은 연안이나 내만에서 이루 어지고 있는 숭어 선자망, 전어 선자망이 대표적이며, 통영에서는 감성돔을 대상으로 선자망어업을 행하고 있다.

선자망어업은 산란을 위해 연안으로 유입되거나 먹 이생물이 풍부한 주요 연안 양식장에 분포하고 있는 목표 어류를 대상으로 어획함으로써 주변 어업인들과 문제를 발생시키고 있다. 최근 조업장비의 발달로 인하 여 음향, 빛 등의 다양한 자극원을 이용하여 선자망 어 업의 조업 효율을 향상시키고 있으나, 먹이생물들이 풍 부한 양식장 주변에 상품성이 높은 어류들이 분포하는 것을 이용하여 야간의 불빛이나 충격음에 의한 소음 발생원은 주변 양식업과 연안자망 및 채낚기어업의 갈 등을 유발시키고 있다. 특히, 과거에는 인력에 의존하 여 어류에 자극을 주던 영향을 극대화시켜 선체동력이 이용하는 방법이나 건설현장에서 사용하는 진동 장치 (Vibrator), 조명, 음향 등의 다양한 방법으로 주변 서식 생물들과 양식생물들의 피해가 추정되고 있으며, 연안 해역 가까이 조업함으로써 소형외줄낚시어업자들 혹은 레저활동으로 바다낚시를 하는 낚시객들에게 많은 민 원을 유발시키고 있다.

일반적으로 어류는 청각, 시각, 후각이 감각 기관이 발달되어 있고, 이러한 특성을 이용하여 어업과 양식 업에서 어류를 유집하거나 구집시킬 때 이용한다 (Yang, 1980; Lee et al., 1997; Ahn et al., 1999; Jung et al., 2014). 어류의 감각기관 중 청각은 내이, 측선 기관, 부레 등에서 낮은 주파수의 진동과 물의 흐름, 압력 변화를 감지할 수 있고, 예민하여 넓은 범위의 주파수를 들을 수 있다 (Ahn et al., 1999; Lee et al., 1997; Lee et al., 1999; Ahn et al., 2011; Ahn et al., 2012). 이와 같은 특성을 이용하여 해양 및 육상 구조물 작업, 증설 작업 등으로 발생하는 수중소음에 대한 어류 의 반응에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다 (Shin, 1995; Shin 2000; Lim et al., 2010). 선자망어업 도 콘크리트로 만든 구 및 FRP에 납을 넣고 만든 구 를 밧줄로 연결하여 수면에 내리치고, 일부 어선에서 는 유압 및 폭약, 진동 장치를 이용하여 소음을 발생 시킨다.

따라서 본 연구에서는 최근 10년간 지속적인 조업 갈등의 쟁점사항인 선자망어업으로 인한 연안 생태계 피해 여부를 확인하기 위하여, 이와 관련된 기존 조업 방식의 자극원에 대한 어류의 행동특성 및 피해 영향을 검증하고, 그 결과를 분석하였다.

재료 및 방법

실내수조에서 자극원에 따른 수중소음

본 연구는 실내 수조에서 자극원에 따른 수중소음의 변화를 파악하기 위하여 전남대학교 수산과학연구소 내에 위치한 사육수조 (∅5 m×1 m) 내에 감성돔 15마 리를 순치한 후 수중음압계 (icListen HF SB2-ETH, Ocean sonics, Canada) 및 데이터 레코더를 이용하여 수중소음을 측정하였다. 소음 자극원은 선자망 조업 시에 사용하는 콘크리트 구를 이용하여 소음원을 발생시켰 고, 수중소음계는 수심 0.5 m에 설치하였다. 저장된 데 이터는 실험실에서 후처리 분석 소프트웨어 (Lucy 4.3 Ver, Ocean sonics, Canada)를 이용하여 측정 레벨 및 주파수 분석을 수행하였다. 자극원에 따른 수중소음의 변화를 파악하기 위하여 자극원 실험 전에 평상시 수조 내에서 발생하는 수중소음을 측정하여 비교하였다.Fig. 1

현장에서 선자망 조업에 발생하는 수중소음

조업 현장에서 선자망 조업 시에 발생하는 수중소 음을 파악하기 위하여 통영 연안에서 조업 중인 선자 망 조업 어선 (2.53톤)과 소중소음 측정을 위한 어선 (1.98톤)을 이용하였다 (Fig. 2). 통영 연안 해역에서 선자망어업은 주로 수하식 굴 양식장이나 멍게양식장 주변에서 조업을 하는 경우가 많으므로, 총 2척의 선 박을 이용하여 양식장 주변의 조업과정에서 선박의 이동경로를 지속적으로 모니터링하기 위하여 소형 GPS를 컴퓨터에 설치하여 위치정보를 수록하였으며, 선자망 조업 시에는 굴 수하식 양식장의 부표에 수중 소음 측정용 선박을 고정시키고, 선박의 현측 오른쪽 에 수중음압계 수신부를 수심 약 10 m (평균 수심 15 m)에 위치시켜 주변 수중소음 및 조업과정에서 발생 하는 소음을 계측하였다. 또한 조업 현장해역의 수중 구조물과 주위 어군을 탐지하고 선자망 조업선박의 이동에 대한 행동 반응을 관측하기 위하여 음향카메라 (Blueview p450-130, TELEDYEN blueview, Scotland) 를 선박 현측 왼쪽에 설치하였다 (Fig. 3). 마지막으 로 선자망 조업에서 어획된 어종 및 개체수를 파악하 였다.

진동음 발생에 따른 감성돔의 생존율 및 행동 특성

진동음 발생에 따른 어류의 생존율을 확인하기 위하 여 동일한 실내 수조 (46 cm (L) × 28 cm (W) × 33 cm (H))에 대조구와 실험구에 각각 감성돔 2마리를 넣 고 산소 공급을 중지한 상태로 실험하였다. 실험구 수 조 측면에 피스톤 바이브레이터 (FPLF-18-S, Findeva, Korea)를 부착하였고, 수조 내에는 수중음압계를 설치 하였다 (Fig. 4). 여기서, 피스톤 바이브레이터는 진폭과 주파수를 위한 무제한 미세 튜닝 시설의 선형 진동을 위한 공압식 방식으로서, 피스톤 바이브레이터 진동수 는 공기압축기의 2 bar (30PSI)로 설정하여 5,000 rpm 을 발생하였고, 이때의 진동력 (출력)은 66 N이었다. 수중소음 측정은 평상시와 유사하게 진동 발생 시에 측정하였고, 진동은 지속적으로 발생하도록 작동시켰 다. 또한 수조 정면에서 시간 경과에 따른 감성돔의 행 동 특성을 분석하기 위하여 메모리식 카메라를 이용하 여 1분마다 1장씩 영상을 저장하는 방식으로 감성돔의 행동 변화를 촬영하였다.

결과 및 고찰

실내수조에서 평상시와 콘크리트 구에 의한 소음

평상시 수중소음은 자극원을 주지 않고, 사육수조 내 및 주변의 수조에서 발생하는 유수식 방식의 환수과정 에서 발생하는 소음으로 연속음을 측정하였다. 일반적 인 수중소음 레벨은 123∼125 dB/μPa로 나타났으며, 중간구간에서 132 dB/μPa로 발생되는 원인은 수조 내 수중소음 센서 주변에 유영하는 어류의 움직임에 따른 파동의 영향으로 나타났다 (Fig. 5 (a)). 콘크리트 구는 실제 조업 시와 유사한 형태로 조업 시 사용하는 구를 수면에서 원형으로 돌리면서 해수면의 파동을 발생시 켰으며, 수중소음 레벨은 사육수조 내 및 주변 수조에 서 발생하는 수중소음과 함께 콘크리트 구에 의한 자극 원을 기록하였다. 빨간 블록 표시 (Fig. 5 (b))는 콘크리 트 구에 의한 자극원으로서, 평상시와 달리 충격음 (단 음)이 발생하는 것을 알 수 있고, 수중소음 레벨은 평균 150 dB/μPa로, 최대 159 dB/μPa까지 측정되었다. 평상 시와 콘크리트 구의 수중소음은 약 20 dB/μPa 이상의 차이를 보였다. 또한 평상시 수중소음의 우세 주파수 범위는 600 Hz에서 4000 Hz까지로 유사하게 나타났으 며, 콘크리트 구에 의한 자극원의 우세 주파수 범위는 2000∼3000 Hz으로 평상시와 주파수 특성의 차이를 나타내었다 (Fig. 6). 또한 평상시에 수조 내에 있는 어 류는 순치시켰을 때와 유사하게 자유롭게 움직이고 있 었고, 콘크리트 구의 자극원을 주었을 때 수조 내의 구 석진 곳으로 이동하는 행동 특성을 보였다. 어류는 부 정기적인 소음이나 발파, 항타 등의 충격음에는 예민한 반응을 보인다. 향어와 가물치를 대상으로 발파작업인 충격음으로 인하여 발생하는 소음에 따른 어류의 유영 속도를 계측하였고, 향어의 경우 평상시보다 소음이 22.9~35.3 dB/μPa로 증가하였을 때 유영속도가 1.6배 증가하였으며 (Shin, 2000), 가물치 육상 양식장의 평상시 소음은 106.6 dB/μPa이고, 발파 소음이 143.1 dB/μPa로 증가하였을 때 유영속도가 1.4배 증가하였다 (Shin, 1995). 이와 같이 충격음은 어류의 행동 반응에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

현장에서 평상시와 선자망 조업시의 수중소음

조업해역에서 평상시와 선자망 조업 시에 발생하는 소음원에 대한 시간 변화에 따른 수중소음 레벨을 Fig. 7 에 나타내었다. 조사 당시 조사해역에는 남해안 일대의 장마전선의 영향으로 궂은 날씨에 폭우가 간헐적으로 내렸고, 파고가 약 2∼3 m로 높았다. 한편, 수중소음을 측정하는 선박의 엔진은 작동시키지 않고 수중소음을 저장하였으나, 주변에서 발생하는 폭우, 조류 흐름, 파 도 등과 같은 환경잡음으로 인하여 평상시 조사해역의 수중소음 레벨 범위는 135∼155 dB/μPa로 다소 높게 나타났다. 선자망 조업 시에는 콘크리트 구의 자극을 주어 콘크리트 구의 소음을 포함한 주변에서 발생하는 다양한 소음과 선자망 조업선에서 발생하는 엔진 및 조업작업 소음이 모두 저장되었다. 선자망 조업시의 수 중소음 레벨은 137∼160 dB/μPa로 나타났으나, 이러한 결과는 평상시 (135∼155 dB/μPa)와 큰 차이는 나타나 지 않았고, 최대 약 5 dB/μPa 정도 높게 나타났다. 따라 서 조업선박의 콘크리트 구에 의한 수중소음은 평상시 해양환경 소음과 함께 선박 엔진 소음에 거의 마스킹되 는 것을 알 수 있다.

Fig. 8은 주파수 분석을 통한 최댓값과 평균값의 분 석 결과를 나타낸 결과로서, 평상시 수중소음의 우세 주파수 범위는 300 Hz와 2000 Hz에서 나타났고, 최대 음압레벨은 137 dB/μPa, 평균 음압레벨은 130 dB/μPa 로 나타났다. 선자망 조업 시 수중음의 우세 주파수 범위 도 평상시와 유사하게 300 Hz와 2000 Hz이었고, 최대 음압레벨은 139 dB/μPa, 평균 음압레벨은 130 dB/μPa 로 나타났다.

또한 음향카메라에 어류는 탐지되지 않았으나, 약 40 ∼50분 정도의 선자망 조업에서 보구치 5마리 (평균체 장±표준편차=23.5±1.4 cm)가 어획되었다.

일반적으로 현장에서는 해양환경과 선박 소음, 생물 음 등의 여러 가지 잡음이 포함되어지고, 본 조사에서 는 현장에서 파도 소리와 조업 선박 등으로 인한 소음 이 유입되었다. 파도 등의 수면파에서는 주파수 500 Hz~25 kHz 사이에서 소음원이 우세하고, 선박 통행으 로 발생하는 소음의 주파수 대역은 50~500 Hz에 나타 난다고 보고하였다 (Kim, 1990). 이와 같이 본 연구에서 유입되는 소음도 이전에 연구된 환경 소음과 선박 소음 의 주파수 대역이 유사한 것으로 파악하였다. 어선의 톤수와 기관 회전수에 따라서 음압레벨은 다르게 나타 나지만, 주파수 대역은 10~160 Hz 이내의 범위를 가지 는 것을 알 수 있었다 (Choi et al., 1999). 트롤어선은 기계음과 프로펠러 회전 및 선체의 진동이 발생하고, 주파수 대역 100~500 Hz에서 120 dB/μPa로 최대음압 을 보였다 (Yoon, 1981). 또한 Park et al. (1999)은 양식 장 주변에서 발생하는 소형 선박의 수중소음과 향어, 점농어, 넙치, 돌돔, 참돔, 조피볼락의 식이음과 유영음 을 측정한 결과, 2.5톤의 소형 어선은 20~100 Hz와 100 Hz ~ 2 kHz 영역으로 나누어지는 특성을 보이고, 어류 의 식이음은 대상 어류마다 차이는 있으나 10~800 Hz 주파수 대역, 유영음은 10 Hz~1 kHz를 나타내었다. 또 한 잿방어는 1 kHz 이하에서 저주파에 민감한 반응을 보인다고 보고하였고, 실험 동안 기관 소음에 학습되어 정음파 순음보다는 기관 소음이 더 민감한 반응을 보이 는 것을 알 수 있었다 (Lee et al., 1997).

한편, 여러 어종 가운데 돌돔은 주파수 80~500 Hz까 지의 음을 인식하였고, 300 Hz 이상이 되면 청각 감도 가 급격히 나빠지고, 주파수에 따라 차이는 있으나 잡 음 스펙트럼 레벨이 약 70 dB/μPa 이상의 잡음이 존재 하는 환경에서는 청각 능력이 마스킹 된다 (Kim et al., 2002). 어류의 경우 일반적으로 청각 문턱치의 음압과 배경 잡음 스펙트럼 레벨과의 차이 즉 청각 임계비가 음압 15~25 dB/μPa 정도이면 어류는 배경잡음과 구별 할 수 있다 (Hatakeyama, 1989).

본 연구에서도 현장에서도 평상시에 발생하는 소음 과 선자망 조업 시에 발생하는 소음의 음압레벨 및 주 파수 특성이 유사하게 나타나고, 조업 시의 소음이 평 상시의 소음에 마스킹 되기 때문에 어류에 피해를 미치 지 않을 것으로 판단된다. 어류는 자연적인 것뿐만 아 니라 인위적으로 발생하는 수중잡음이 존재하는 환경 에서 서식하기 때문에 청각은 수중에서 발생하는 주위 의 잡음에 의해서 영향을 받는다. 또한 수중에서 발생 하는 잡음이 클 경우 작은 음을 듣기 어렵게 되는 마스 킹 현상이 발생한다. 대상 어종의 소음에 대한 반응을 조사하기 위해서는 대상 어종의 청각 역치 및 문턱치뿐 만 아니라 배경잡음에 의한 마스킹 효과를 조사하는 것이 필요할 것이다.

실험수조에서 진동음 발생 시 수중소음에 따른 감성돔의 행동 반응

실험수조 내의 수중소음 레벨 범위는 평상시에 120 ∼128 dB/μPa로 우세 주파수 범위는 500 Hz로 나타났 고, 진동 시에는 175 dB/μPa로 안정된 분포로 비교적 높은 음압레벨로 우세 주파수 범위는 300 Hz이었다. 진동음을 발생시켰을 때 수중소음은 평상시보다 약 50 dB/μPa 높게 나타났다.

감성돔은 초기에 진동음 자극을 주었을 때는 순간 반응을 보였으나 점차 적응하였고, 실험 시작 9시간 후 부터 감성돔이 표면으로 호흡하다 10시간 이후 유영 행동이 급격히 감소하고 사망하였다. 또한 대조구에 있 는 감성돔은 13시간 47분을 기점으로 사망하였다. 한 편, 실험구에서는 14시간이 경과한 후에도 1마리가 생 존하고 있었으므로, 지속적으로 발생하는 진동음이 어 류에서 발생하는 스트레스가 어류의 사망에는 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다 (Fig. 9).

어류가 음원으로부터 멀어지는 방향으로 도피하는 음압레벨의 범위는 156∼165 dB/μPa (Cummings and Brandom, 2004), 156∼161 dB/μPa (O’Brien et al., 2002) 등 다양하게 제시되고 있다. 그러나 동일한 수중 음압에 대해서도 어종에 따라 반응이 다르며, 양식어류 와 같은 주변 환경잡음에 노출된 어류는 반응하는 세포 의 수가 감소되어 154 dB/μPa에서도 반응이 없는 경우 도 있다. 또한 충격음에 의해 어류의 청각기관이나 부 레의 파열 등에 손상이 발생하는 음압레벨은 어종, 성 숙도 및 주변 환경에 따라 다르지만, 140 dB/μPa에서 4시간, 180 dB/μPa에서 1시간 노출되었을 경우 감각기 관이 손상되었다는 보고 (Hastings et al., 1996)가 있다. 이러한 연구결과는 연구자의 결과에 따라 기준 음압레 벨이 207 dB/μPa 혹은 220 dB/μPa까지의 발파음이나 에어건 등과 같이 지속시간이 짧고 진폭이 큰 충격파의 경우에 단시간 노출되는 것만으로도 수중에 서식하는 생 물들에게 치명적인 피해를 발생시킬 수 있다고 제시되 고 있다 (McCauley et al., 2002; Hastings and Popper, 2005).

본 연구에서는 실험에 사용된 감성돔은 실험구와 대 조구에 각각 2마리의 소수 개체를 대상으로 실험이 이 루어졌으나, 추후에는 개체수와 수조의 크기를 넓혀 관 측할 필요가 있고, 지속음과 충격음에 따른 어류의 행동 을 측정하여 비교할 필요가 있을 것으로 사료된다. 또한 선자망어업에 사용되는 콘크리트 구의 소음은 현장에 서 발생하는 소음 레벨과 주파수 특성이 유사하게 나타 나므로 어류의 행동 특성에 영향을 미치지 않을 것으로 사료되나, 일반적인 조업방법이 아닌 발파 등과 같은 충격음을 주었을 때에는 어류에 피해를 줄 것으로 생각 되며, 발파 등의 충격음에 따른 어류의 행동 반응에 대 한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

결 론

본 연구는 선자망어업으로 인한 연안 생태계 피해 여부를 파악하기 위하여 실내 수조에서 자극원에 따른 수중소음 및 현장 조업 시에 발생하는 수중소음, 진동 자극기에 발생하는 수중소음에 따른 감성돔의 행동 특 성을 조사하였다.

실내 수조에서 평상시 수중소음 레벨은 123∼125 dB/μPa로 나타났고, 콘크리트 구를 이용할 때에는 최대 159 dB/μPa까지 측정되었으며, 감성돔은 평상시에 자 유롭게 유영을 하지만, 콘크리트 구 작업 시에는 구석 진 곳으로 이동하는 행동 특성을 보였다.

조업 현장에서 평상시 조사해역의 수중소음 레벨 범 위는 135∼155 dB/μPa로 다소 높게 나타났고, 선자망 조업 시에 137∼160 dB/μPa로 평상시와 조업 시의 우 세 주파수 범위는 300 Hz와 2000 Hz로 평상시와 조업 시의 수중소음 레벨 범위와 주파수 대역이 유사하였다.

진동음 발생에 따른 감성돔의 행동 특성을 파악한 결과, 진동음 자극을 주었을 때는 순간 반응을 보이다 가 점차 적응하였고, 실험 시작 9시간 후부터 감성돔이 표면으로 호흡하며, 10시간 이후 유영 행동이 급격히 감소하고 사망하였다. 또한 대조구에 있는 감성돔은 13 시간 47분을 기점으로 사망하였다. 한편, 실험구에서는 14시간이 경과한 후에도 1마리가 생존하고 있었으므로 지속적으로 발생하는 진동음이 어류에서 발생하는 스 트레스가 어류의 사망에는 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다.

현장에는 자연적이고 인위적인 소음이 발생하게 되 는데, 선자망어업에 사용되는 콘크리트 구의 소음은 현 장에서 평상시에 발생하는 소음 레벨과 주파수 특성이 유사하게 나타나므로 어류의 행동 특성에 영향을 미치 지 않을 것으로 사료되지만, 콘크리트 구 조업방법이 아닌 발파 등과 같은 충격음을 발생시키는 조업 시에는 어류에게 피해를 미칠 가능성이 있으므로 추후에는 발 파 등의 충격음에 따른 어류의 행동 반응에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.