서 론
자망 어구는 대상 어류가 그물에 꽂히거나 얽히게 하 여 어획한다. 우리나라 동해안에서는 유자망으로 살오징 어, 꽁치 등을 어획하고 저층 고정 자망으로 대구, 대게, 가자미, 도루묵, 청어 등을 어획한다 (NFRDI, 2008; An et al., 2013; Jeong et al., 2009; Park et al., 2003). 자망 은 망목크기에 따라 어획되는 대상종 및 개체 크기가 결 정되는 선택성을 가지고 있으므로 망목크기의 설정이 매 우 중요하다 (Yano et al., 2012).
고무꺽정이 (Spinyhead sculpin, Dasycottus setiger)는 우리나라 동해안, 일본 북부 연안, 알라스카 해역 등에 분 포하는 냉수성 어종이며 머리가 크고 머리의 등쪽 부분 에는 여러 개의 딱딱한 가시가 돋아 있다 (NFRDI, 2004). 본 어종의 서식 수심은 20∼800 m로 알려져 있다 (NFRDI, 2004; Yang et al., 2007). 우리나라 동해안에 서 식하는 고무꺽정이의 주산란기는 9∼11월로 추정되고 암 컷의 50%군성숙체장은 전장 23.4 cm로 보고되어 있다 (Yang et al., 2007). 본 어종은 동해안에서 조업하는 저인 망, 자망 등에서 어획되며 심해성 어종의 이용 측면에서 관심이 높다 (Yang et al., 2007). 동해안에서 어획되는 고 무꺽정이는 생선찌개 등의 식재료로 활용되고 있다.
우리나라 동해안에서 어획되는 고무꺽정이의 어업별 어획 실태 및 어업 관리와 관련된 자료는 부족한 실정이다. 일반적으로 자원의 지속적 이용을 위해서는 어구의 망목 선택성을 활용한 소형 개체 등의 혼획 감소가 중요하다 (Sohn et al., 2013; Liang et al., 1999; Harada et al., 2007; Tokai et al., 1994). 본 연구에서는 동해안에서 망목크기 가 다른 시험 조사용 자망을 사용하여 비교어획시험을 수행하고 고무꺽정이의 망목 선택성을 추정하였다.
재료 및 방법
시험 어구 및 조업 방법
시험 어구에 사용된 망지는 단일섬유 (monofilament, 경심3호, ∅0.286)로 제작되었으며 상업적으로 판매되는 것을 활용하였다. 어구의 망목크기 (본 연구에서는 망목 내경을 나타냄)는 4종류 (82.2, 89.4, 104.8, 120.2 mm)를 사용하였다. 시험 어구 1폭의 뜸줄 길이는 약 83∼88 m이었다. 자망의 뜸줄 쪽 성형률은 40∼42%, 발줄 쪽 성 형률은 48∼50%이었다 (Table 1).
시험 조업은 2002년 6월부터 2004년 11월 사이에 울 진군 죽변 주변 수역에서 연안자망 어선 2척을 임차하여 사용하였다. 어선 1척당 1회 조업에 사용한 망목크기별 어구의 수는 동일하였고, 4폭 또는 8폭을 사용하였다. 시 험에 사용한 자망 어구는 망목크기 순으로 반복 배치하 였다 (Park et al., 2004). 어장 수심은 100∼145 m이었 고, 침지 기간은 2∼6일이었다. 시험 어구에 어획된 고 무꺽정이는 망목크기별로 분류하고 전장 (total length, L)을 1 mm 단위로 전수 측정하였다. 자망에 어획된 고 무꺽정이의 사진을 Fig. 1에 나타내었다.
망목 선택성 곡선 추정법
자망의 망목 선택성 추정은 대상 자원의 체장 분포가 명확한 경우에 사용하는 직접적인 추정 방법과 망목크기 가 다른 자망에 어획된 어획물의 체장 조성을 비교하는 간접적인 방법이 있다 (Hamley, 1975; Yokota et al., 2001; Fujimori and Tokai, 2001). 어구와 조우하는 대상 어종의 체장 조성이 명확하지 않은 경우에는 간적접인 방법을 사용한다 (Yokota et al., 2001; Fujimori and Tokai, 2001). 또한 어구의 망목 선택성 추정 방법으로 Ishida 방법, Kitahara 방법, SELECT (Share Each Length's Catch Total) 방법 등이 사용된다 (Ishida, 1962; Kitahara, 1968; Millar and Walsh, 1992). 본 연구에서는 SELECT 방법을 적용하여 망목 선택성을 추정하였다 (Millar and Walsh, 1992; Park et al., 2004; Wileman et al., 1996; Yamashita et al., 2009; Millar and Fryer, 1999; Jeong et al., 2000).
망목크기 mi (i = 1, 2, 3, ⋯, k)인 자망에 체장계급 (이하 “체장”으로 표현) lj (j = 1, 2, 3, ⋯, n)인 어류의 어획 개체수 Cij 는 식 (1)로 표현된다 (Fujimori and Tokai, 2001; Park et al., 2003; Kitahara, 1968).
여기서 qi 및 Xi 는 각각 망목크기 mi 인 자망의 어획 능률 (gear efficiency) 및 어획 노력량 (catch effort)을 나 타낸다. 그리고 dj 는 어구와 조우한 모집단 중에서 체장 lj 인 어류의 개체수이다. 또한 S(mi, lj) 는 체장 lj 의 변 화에 대하여 0에서 1.0 사이의 값을 가지는 상대 효율 (relative efficiency)이며 선택률로 표현된다.
자망의 망목 선택성을 추정할 경우, 망목크기와 체장 과의 관계에 대한 Baranov의 가설을 적용한다 (FAO, 1992; FAO, 2000; Kitahara, 1968). 즉 망목크기 mi인 자망에 체장 lj 인 어류가 어획될 확률은 기하학적 상사 에 의하여 망목크기 kmi인 자망에 체장 klj 인 어류가 어획될 확률과 동일하다고 가정하면 선택률은 식 (2)로 나타낼 수 있다 (Kitahara, 1968).
여기서 Rij (= lj / mi) 는 망목크기에 대한 체장의 비를 나타내는 상대 체장 (relative length)으로 표현된다. 또한, 자망의 선택률을 표현하는 S(Rij) 는 Master curve라 고 부른다 (Fujimori and Tokai, 2001; Kitahara, 1968). 망목크기 mi인 자망의 상대어획강도 (relative fishing intensity)를 pi (= qiXi) 로 나타내면 어획 개체수 Cij 는 식 (3)으로 나타낼 수 있다 (Fujimori and Tokai, 2001; Park et al., 2004).
식 (3)의 상대어획강도 pi 는 이 된다. 망목 크기에 관계없이 어구의 어획능률이 동일하다고 가정하 면 상대어획강도 pi 는 어구의 수량 등 어획 노력량의 비 율로 결정된다.
자망 어구의 망목 선택성은 주로 종형 (bell shape)의 함수가 적용된다. 본 연구에서는 망목 선택성을 표현하는 모델로서 식 (4∼6)과 같이 정규분포함수 (normal function), 대수정규분포함수 (lognormal function), 이봉성 정규분포함수 (bi-normal function)를 적용하였다 (Fujimori and Tokai, 2001; Park et al., 2004; Yano et al., 2012).
여기서 R0 는 선택성 곡선의 최대치를 나타내는 값이 고, σ 는 곡선의 폭을 결정하는 파라미터이다. 또한 이봉 성정규분포함수의 R1 및 R2 는 각각 첫 번째 곡선 (제1항) 및 두 번째 곡선 (제2항)의 최대치를 나타내는 값이 며, σ1 및 σ2 는 각 곡선의 폭을 결정하는 상수이다 (Yano et al., 2012). 그리고 ω 는 첫 번째 곡선에 대한 두 번째 곡선의 상대적 높이를 결정하는 파라미터이며 δ 는 선택성 곡선의 최대치를 1.0으로 하는 조정 계수이다 (Wakayama et al., 2006; Fujimori and Tokai, 2001).
체장 lj 인 어류가 망목크기 mi 인 자망에 어획되는 비 율을 Φij 라고 하면 로 표현되고 어획 비율의 기대치는 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다 (Yano et al., 2012).
자망의 망목 선택성 곡선을 표현하는 각각의 파라미 터와 상대어획강도 pi 는 식 (8)의 대수우도함수를 최대 화함으로서 추정할 수 있다 (Fujimori and Tokai, 2001; Park et al., 2004). 또한 상대어획강도 pi 는 시험 조업에 사용된 각각의 망목크기의 어획 노력량 (어구 수)의 비 율과 동일하다고 가정하는 경우 (p-fixed model)와 추정 하는 경우 (p-estimated model)에 대하여 망목 선택성 곡 선을 추정한다.
본 연구에서는 망목 선택성을 표현하는 가장 적합한 모델을 검토하기 위하여 Akaike’s Information Criterion ( AIC)를 식 (9)와 같이 계산하였다 (Akaike, 1974).
AIC는 최대대수우도 (maximum log-likelihood, MLL) 와 추정해야 하는 파라미터의 수 (Q)로 계산된다. 일반적으로 AIC의 값이 작을수록 보다 적합한 통계 모델로 채택된다 (Yano et al., 2012).
시험 결과 및 고찰
어획 자료
시험 기간 동안에 고무꺽정이의 어획이 많았던 7회의 어획 자료를 정리하였다. 망목크기별 자망 어구의 폭 수는 각각 52폭으로 동일하였다. 어획물의 종 동정은 유용어 류도감 (NFRDI, 2004), 유용연체동물도감 (NFRDI, 2000) 등을 참고하였다. 시험 어구에 어획된 어획물 종류는 대구 (Pacific cod, Gadus macrocephalus), 고무꺽정이 (Spinyhead sculpin, Dasycottus setiger), 기름가자미 (Blackfin flounder, Glyptocephalus stelleri), 황볼락 (Owston’s rockfish, Sebastes owstoni), 임연수어 (Atka mackerel, Pleurogrammus azonus), 물레고둥 (Finely-striate buccinum, Buccinum striatissimum), 명주매물 고둥 (Neptunea constricta) 등이었다. 어종별 어 획 개체수는 대구 (36.2%), 고무꺽정이 (31.0%), 기름가자미 (13.5%) 순으로 나타났다 (Table 2).
시험 어구의 망목크기에 따른 고무꺽정이의 전장별 어획 개체수를 Table 3에 나타내었다. 시험 어구에 어획 된 고무꺽정이의 전장은 175∼375 mm의 범위였다. 망 목크기별 어획 개체수는 104.8 mm에서 가장 많았고 120.2, 89.4, 82.2 mm 순으로 나타났다. 전장 계급별 최빈 치는 망목크기 89.4 mm의 경우를 제외하면 245∼255 mm 를 나타내었다.
망목 선택성 곡선
시험 어구에 어획된 망목크기별 고무꺽정이의 전장 조성 (Table 3)을 활용하여 망목 선택성을 표현하는 각 함수의 파라미터를 추정하였다. 망목 선택성의 추정에 사용된 고 무꺽정이의 전장 범위는 어획 개체수가 많은 205∼335 mm 로 하였다. 망목 선택성 곡선으로 채용한 각 함수에 대하여 상대어획강도 (pi )가 일정한 모델 (p-fixed model)과 상대 어획강도 (pi )를 추정한 모델 (p-estimated model)의 파라미 터, 최대대수우도 (MLL) 및 AIC를 Table 4에 나타내었다.
각 함수 모델로부터 추정된 파라미터를 적용하여 망목 선택성 master curve를 나타내었다 (Fig. 2). 자망의 경우, 선택률 5%를 나타내는 체장의 상한치와 하한치의 차이를 선택 범위로 표현하는 경우가 있다 (Yano et al., 2012; Park et al., 2004). 본 연구에서는 선택률 50%를 나타내는 상대 체장의 상한치와 하한치의 차이 ( R50%, large - R50%, small ) 를 50%선택범위 (SR)로 나타내었다.
먼저 상대어획강도 pi 가 일정하다고 가정한 모델의 경우, 선택률 1.0을 나타내는 정규분포함수, 대수정규분 포함수, 이봉성정규분포함수 모델의 최적 상대 전장 (optimum relative total length)은 각각 2.340, 2.343, 2.363을 나타내었다. 또한, 상대어획강도 일정 모델의 경 우, 선택률 50%를 나타내는 정규분포함수, 대수정규분 포함수, 이봉성정규분포함수의 상대 전장의 하한치 ( R50%, small )는 각각 1.679, 1.867, 1.964이고 상대 전장 의 상한치 ( R50%, large )는 각각 3.000, 2.940, 2.815로 추 정되었다. 상대어획강도 일정 모델의 정규분포함수, 대 수정규분포함수, 이봉성정규분포함수의 50%선택범위는 각각 1.321, 1.073, 0.851로 나타났다.
다음으로 상대어획강도 ( pi )를 추정한 경우, 선택률 1.0이 되는 정규분포함수, 대수정규분포함수, 이봉성정 규분포함수 모델의 최적 상대 전장은 각각 2.541, 2.315, 2.353을 나타내었다. 또한, 상대어획강도 추정 모델의 경 우, 선택률 50%인 정규분포함수, 대수정규분포함수, 이 봉성정규분포함수의 상대 전장의 하한치 ( R50%, small )는 각각 1.884, 1.840, 1.955이고, 상한치 ( R50%, large )는 각 각 3.199, 2.911, 2.806으로 추정되었다. 상대어획강도 추정 모델의 정규분포함수, 대수정규분포함수, 이봉성정 규분포함수의 50%선택범위는 각각 1.315, 1.071, 0.851 로 나타났다.
망목 선택성 곡선을 표현하는 각 함수의 AIC를 비교 하면, 이봉성정규분포함수가 다른 함수에 비하여 다소 작은 값을 나타낸다. 전장 Lj 인 고무꺽정이가 망목크기 mi 인 자망에 어획되는 비율은 실제 어획 시험에서 얻어 진 관측치에 기초하여 추정한다. 어획 자료로부터 산정 된 관측치와 이봉성정규분포함수로부터 계산된 추정치 를 나타내었다 (Fig. 3). 관측치와 추정치를 비교하면 망 목크기 89.4 mm에서 전장 215 mm의 경우를 제외하면 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 자망에 대한 고무꺽정이의 최적 선택 성 곡선으로 AIC가 가장 작은 상대어획강도 일정 모델 (p-fixed model)의 이봉성정규분포함수를 채택하였다. 자 망의 망목크기 증가에 따른 고무꺽정이의 망목 선택성 곡선을 Master curve로부터 추정하였다 (Fig. 4). 자망의 망목크기가 90, 105, 120, 135 mm로 증가하면 선택률 1.0을 나타내는 최적 전장은 각각 213, 248, 284, 319 mm를 나타내었다.
자망에 대한 어류의 망목 선택성은 망목내주 (망목내 경×2, mesh perimeter) P 와 체동주 (body girth) G 사이 의 관계가 중요하다 (Yano et al., 2012; Wakayama et al., 2006; Koike and Matuda 1998). 다른 시기에 수행된 어획 시험에서 고무꺽정이의 전장 (mm)과 최대 체동주 (mm) 사이의 관계는 G = 0.7433L - 3.4437 이었다. 최 적 전장 213, 248, 284, 319 mm에 해당하는 체동주는 각 각 155, 181, 207, 234 mm로 산정되었고, 망목내주에 대 한 체동주의 비율 G / P 는 각각 0.86, 0.86, 0.86, 0.87로 나타났다. 자망에 어획되는 상당수의 어종은 G / P 가 1.0∼1.1에서 어획 비율이 가장 높게 나타난다 (Reis and Pawson, 1999). 고무꺽정이의 최대 체동주는 머리 상부 에 돋아있는 2개의 큰 가시 뒤쪽을 측정하였으므로 체동 주에 가시의 크기가 포함되어 있지 않다. 고무꺽정이가 자망의 망목에 걸리는 확률은 체동주 뿐만 아니라 머리 에 돋아 있는 가시도 영향을 미치므로 선택률 1.0을 나 타내는 G / P 의 값이 1.0보다 다소 작은 값 (0.86∼0.87) 을 나타내었다고 생각된다. 금후, 자망의 망목 선택성과 관련하여 어종별 최적 체장과 G / P 의 관계에 대한 보다 많은 자료 수집이 필요하다. 또한 고무꺽정이의 자원 생 태학적인 측면을 고려한 자망의 적정 망목크기에 대한 검토가 필요하다.
결 론
고무꺽정이는 동해안에 서식하는 냉수성 어종이며 자 망 등에 어획되고 있다. 본 어종의 생태 및 자원 관리와 관련된 연구는 많지 않으나, 자원의 지속적 이용을 위해 서는 소형 개체의 혼획 감소가 필요하다. 본 연구에서는 2002년 6월부터 2004년 11월 사이에 동해안 울진 연안 에서 망목크기가 다른 저층 자망에 어획된 고무꺽정이의 어획 자료를 사용하여 망목 선택성을 추정하였다. 시험 자망에 어획된 어획물은 대구 (36.2%), 고무꺽정이 (31.0%), 기름가자미 (13.5%) 등이었다. 자망에 대한 고 무꺽정이의 망목 선택성 곡선으로 정규분포함수, 대수정 규분포함수, 이봉성정규분포함수를 사용하였다. 망목 선 택성을 표현하는 각 함수의 파라미터, 상대어획강도 등 은 SELECT (Share Each Length’s Catch Total) 모델을 적용하여 최우법으로 추정하였다. 망목 선택성을 표현하는 모델의 적합도는 AIC (Akaike’s Information Criterion)를 산정하여 비교하였다. 자망에 대한 고무꺽정이의 망목 선택성 곡선으로 상대어획강도 pi 가 일정하다고 가정한 이봉성정규분포함수가 채택되었다. 선택률 1.0을 나타내 는 최적 상대 전장 (optimum relative total length) 및 50%선택범위 ( R50%, large - R50%, small )는 각각 2.363 및 0.851로 추정되었다. 자망의 망목크기가 90, 105, 120, 135 mm로 증가하면 선택률 1.0을 나타내는 고무꺽 정이의 최적 전장은 각각 213, 248, 284, 319 mm로 나타 났다. 또한 선택률 1.0을 나타내는 G / P 의 값은 1.0보다 다소 작은 값 (0.86∼0.87)을 나타내었다.