서 론
우리나라의 안강망 어구는 서해에서 가장 어획이 많 은 중요한 어업이지만 서해에서 사용되는 어구인 만큼 서해의 환경 특성의 영향을 많이 받는 어구다. 우리나라 서해는 강풍에 의한 어구 유실이 가장 많은 곳으로 자망, 통발 다음으로 안강망 어구의 유실도 많은 편이다(Lee et al., 2016). 서해안에서 어구 유실은 주로 초겨울에서 봄까지 발생하는데, 이 때 집중적으로 발생하는 유실은 주로 풍랑에 의한 것이 많다. 어구 유실과 관련된 연구를 살펴보면 서해에서 자망 어구가 유실되는 원인과 과정 을 분석한 Lee et al. (2015)의 연구가 있고, 통발과 자망 어구 등에 사용되는 부이가 어구유실에 미치는 영향을 분석한 연구도 있다(Lee et al., 2017). 또한 Cho et al. (2016)는 부이의 형상에 따른 부이 줄의 장력 차이를 연구한 바 있다. 그리고 패류껍질어업에서 사용되는 어 구의 닻줄 길이와 어구 유실과의 상관관계를 밝힌 연구 도 진행된 바 있다(Lee et al., 2016). 그러나 이러한 연구 는 대부분 자망 또는 통발과 같이 횡으로 전개되어 닻과 멍에 의해 어구를 고정하는 방식의 어구에 대한 연구만 포함하고 있어, 안강망과 같이 자루그물 형태를 갖추고 조류의 힘을 받아 전개되는 특성을 가진 어구에 대한 연구와는 차이가 있다. 안강망과 관련된 연구는 Sun and Xu (1991), Kim et al. (1994), Kim and Yoon (1999) 등이 다수 있지만 현재까지 안강망의 유실과 관련해서 수행된 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에 서는 안강망 어구의 유실을 줄이기 위해서 그 원인을 파악하고 이를 개선할 수 있는 방안을 제안하였다. 안강 망의 유실 실태에 대한 현장 조사에 따르면, 안강망의 유실은 유속이 느린 정조 시 수면에 떠오른 자루그물이 강한 바람에 밀려 어구 앞쪽의 범포에 얽히면서 발생하 는 것으로 나타났다. 자루그물과 범포가 서로 얽힌 상태 에서 흐름을 받아 어구 입구가 벌어지면 얽혀있는 그물 이 찢어지는 현상이 발생한다. 이 때 찢어진 부분이 어 구로부터 완전히 분리되어 떠내려가는 경우 파망과 동 시에 유실이 발생하는 것으로 나타났다. 이와 같이 정조 때에 안강망의 자루그물이 떠오르는 원인을 본 연구에 서는 느린 유속으로 인해 어구 입구가 벌어지지 않기 때문인 것으로 추정하고 안강망 어구의 입구 전개력을 개선시키는 장치를 고안하여 해상시험을 통해 그 성능 을 확인하였다.
재료 및 방법
안강망 어구의 입구 전개를 개선하기 위해 범포 하단 에 부착된 철봉 구조의 기존 종대(∅0.07 × 2 m)를 복수 개의 평철(flat bar)이 연결된 구조로 개량하였다. 평철들 을 Fig. 1과 같이 범포에 사용하는 재질과 동일한 천으로 주머니를 만들어 연속적으로 수납될 수 있게 하였다. 그리고 평철로 구성된 종대가 휘는 것을 방지하기 위해 서 속이 빈 파이프로 구성된 보조 종대(Auxiliary bar)를 기존 하부 종대를 제거한 자리에 대신 설치하였다(Fig. 2). 시험에 사용한 개량형 종대는 평철(스테인리스 스틸, L1,800×W75×T4 mm) 13개와 보조 종대(스테인리스 스 틸, ϕ 50×L2,000×T3.5 mm) 하나를 더하여 수중 무게가 약 50.78 kgf이 되도록 구성하였다. 대조구로 사용할 어 구의 하부 종대 규격과 개량형 종대의 상세한 규격을 Table 1에 나타냈다. 본 연구에서는 복수 개의 평철과 보조 종대로 구성된 장치를 ‘개량형 종대’ 또는 ‘하중 분산형 종대’로 지칭하였다.
개량형 종대의 설치는 안강망 어구의 하부 종대에 붙 어있는 범포와 겹쳐서 놓는 방식으로 하였다. Fig. 2는 개량형 종대와 기존 종대를 안강망 어구에 부착한 모습 을 나타낸 것이다.
개량형 종대를 부착한 어구와 기존 종대를 부착한 어 구 사이의 입구 전개력의 차이를 비교하기 위해 두 어구 를 동일한 어장에 투망한 후 일정 시간 동안 각 어구의 입구 좌우 간격을 조사하였다. 안강망 입구의 좌우 간격 은 기록식 GPS (Wireless GPS Logger M-241, HOLUX Technology, Inc.)를 좌측과 우측 범포 상단에 붙어있는 부이에 각각 부착하여 시간에 따른 위치 좌표를 구한 뒤 식(1)을 이용하여 구하였다.
여기서, r은 안강망 입구의 좌우 간격, a1 과 a2 는 좌 측 및 우측 부이의 위치 좌표 중 위도값을 나타내고, l1 과 l2 는 경도값을 나타내며, k1 과 k2 는 각각 위도선 사이의 실제 거리와 경도선 사이의 실제 거리를 나타낸 다. 위도와 경도의 단위는 도(degree)였다.
또한 끝자루 부분의 거동 분석을 통해서도 어구의 전 개 상태를 파악할 수 있기 때문에 끝자루 부분에 있는 돋움줄과 연결된 부이에도 GPS Logger를 부착하였는 데, Fig. 3은 GPS Logger를 부착한 위치를 나타낸다. 좌표의 기록은 5초 단위로 실시하였다.
기존 종대와 개량형 종대의 성능 차이를 쉽게 확인할 수 있도록 유속이 느린 시기에 시험을 실시하였다. 시험 을 위해 선택한 시기는 일반적으로 안강망 어업에서 조 업 시기를 계산할 때 사용하는 물 때 기준으로는 유속이 한 달 중 가장 느린 ‘무쉬’ 에 해당하는 시기였다. 시험은 연안개량안강망 어선(수성호, 9.77톤)을 이용하여 충남 서천군 연안에서 2016년 7월 12일 15:00부터 익일 12:00 사이에 실시하였으며, 시험 어장의 수심은 약 15.7 m였 다. Fig. 4에는 시험 장소를, Fig. 5에는 시험에 사용한 어구의 설계도를 나타내었다.
결과 및 고찰
안강망 어구의 부이와 자루그물(돋움줄 부분)의 약 21시간 동안의 자취를 Fig. 6에 나타내었다. 부이 위치는 가독성을 위해 오른쪽 부이에 대한 자료만 표시하였다. Fig. 6(a)는 처음 투망 시점인 15:00부터 12시간 동안의 자취를, Fig. 6(b)는 그 이후 약 9시간의 자취를 나타낸 다. 처음 12시간의 자취를 살펴보면, 시험 어구의 경우 비교적 원만한 형태의 원을 그리며 한 바퀴를 돈 반면, 대조 어구의 경우 원의 좌측 상단 일부가 찌그러진 형태 의 자취를 그리면서 회전하였다. 유속이 조금 더 느려지 는 이후 9시간의 자취를 살펴보면, 시험 어구의 경우 회전 자취를 나타내는 원의 좌측 상부가 일부 찌그러졌 으나, 특별한 문제없이 한 바퀴 회전한 것을 알 수 있다. 그러나 대조 어구의 경우 원의 좌측 상부에 해당하는 구간에서 자루그물부(돋움줄)의 회전 궤적이 원의 중심 을 향하여 심하게 찌그러들었는데, 이 때 안강망 어구의 자루그물 끝부분이 접히거나 입구 쪽에 달라붙은 상태 임을 추정할 수 있다. 실제로 시험 현장에서는 대조구에 해당하는 어구가 바람의 영향으로 닻을 중심으로 나선 형을 그리며 불규칙하게 돌아가 있었고, 로프에 자루그 물이 말려서 얽히기 직전의 상황에 직면해 있었다. 사고 를 방지하기 위해 어구의 끝자루 부분과 부이 등을 로프 로 묶은 뒤 선박을 이용하여 바깥 쪽으로 당겨서 얽힌 어구를 풀었다. 처음 12시간 이후에 9시간만 시험이 이 뤄진 것도 이러한 이유 때문이었다. 따라서 개량형 종대 를 부착한 시험 어구가 기존 종대를 부착한 어구보다 회전 성능이 우수하고, 얽힘 사고가 발생할 가능성도 낮다는 것을 알 수 있었다.
두 어구의 회전 성능과 입구 전개력의 관계를 파악하 기 위해 Fig. 7과 같이 시간에 따른 안강망 부이(범포 상부에 부착된 부이)의 간격 변화를 조사하였다. 그 결 과 두 어구 모두 공통적으로 정조 시간을 기점으로 입구 간격이 줄어들었으나 만조와 간조에 따라 차이가 있었 다. 간조 시 기존 종대를 부착한 어구(대조 어구)는 부이 간격이 0 m에 가깝게 줄어든 반면, 개량형 종대를 부착 한 시험 어구는 입구 간격이 10∼20 m로 유지되는 것으 로 나타나 개량형 종대를 부착한 어구의 입구 전개력이 기존 종대를 부착한 어구보다 높은 것으로 확인되었다. 만조 시에는 두 어구 모두 입구 간격이 간조 시에 비해 줄어들었으나 두 어구 사이에 정도의 차이가 있었다.
Fig. 8은 만조 시간대 변화를 자세히 파악하기 위해 Fig. 7의 결과에서 만조 시간대의 자료만을 확대해서 나 타낸 것이다. Fig. 8(a)에 나타난 것과 같이 첫 번째 만조 시간 이후 두 어구 모두 공통적으로 입구가 줄어든 시간 은 약 135분간(12일 21시 45분∼자정)이었다. 이 시간대 에 입구가 일정 기준보다 작게 벌어진 시간을 조사하였 다. 기준은 부이 간격에 대한 시계열 데이터 전체를 평균 한 값의 절반인 10 m로 정하였다. 135분의 시간동안 10 m보다 적게 벌어진 시간은 시험 어구의 경우 약 38분 30초, 대조 어구는 약 50분 5초로 대조 어구가 시험 어구 의 약 1.3배였다. 그러나 이 시간대 부이의 평균 간격은 시험 어구가 21.4 m, 대조 어구가 20.5 m로 비슷하여 두 어구 간 전개력 차이가 크지 않았다. 두 번째 만조 시간 후 두 어구 모두 공통적으로 입구가 줄어든 시간은 Fig. 8(b)와 같이 약 60분간(13일 10시 6분∼11시 6분)이 었다. 이 시간은 사고가 발생하여 수습작업을 수행한 시간을 제외한 것이다. 이 시간대에 입구가 10 m 미만으 로 벌어진 시간은 시험 어구의 경우 약 25분 30초, 대조 어구는 약 59분 5초로 대조 어구가 시험 어구의 약 2.3배 였다. 부이의 평균 간격도 시험 어구가 10.0 m, 대조 어구가 6.5 m로서 시험 어구가 1.5배 많이 벌어진 것으 로 나타나 개량형 종대를 부착한 시험 어구의 입구 전개 력이 대조 어구보다 높은 것으로 나타났다. 그리고 어구 얽힘 사고가 발생한 시점과 부이의 평균 간격이 가장 작았던 시간대가 일치하는 것을 통해 안강망 어구의 입 구가 잘 전개될수록 안강망 어구의 회전도 잘 된다는 것을 알 수 있었다. Fig. 8(b)에 표시한 Check 점은 사고 가 발생한 어구(기존 어구)를 로프와 선박을 이용해서 당기는 과정에서 발생한 오차 값을 나타낸 것이다.
마지막 만조 시간 이후에 발생한 어구 얽힘 사고(13일 11시경 발생)는 부이 사이의 간격 차이뿐만 아니라 부이 입구가 줄어들었던 시간의 길이와도 관계가 있는 것으 로 보인다. Fig. 9에 나타낸 바와 같이 부이 사이의 간격 이 10 m 미만으로 줄어들었던 시간을 전체 시간인 135 분과 60분에 대한 비율로 나타낸 결과, 첫 번째 만조 때는 이 비율이 두 어구가 서로 비슷하였으나, 사고가 발생한 두 번째 만조 때는 시험 어구에 비해 대조 어구의 비율이 월등히 높았다. 즉, 기존 종대를 부착한 대조 어 구의 경우 대부분의 시간(96.7%)에 입구가 10 m보다 작게 닫혀 있었던 것으로 나타났다. 그러므로 안강망의 입구가 닫히는 시간이 길수록 어구 얽힘 사고가 발생할 가능성도 높을 것으로 추정된다.
이러한 결과들로 미루어 볼 때 종대의 형태가 안강망 입구의 전개력에 미치는 영향이 크다고 할 수 있다. 안강 망 어구의 입구는 좌우 및 상하로 전개되는데 좌우 전개 는 범포가 조류를 비스듬하게 받음으로써 양력을 얻어 이루어지고 상하 전개는 범포 최상단에 부착된 부이의 부력과 범포 최하단에 부착된 종대의 침강력에 의해 이 루어진다. 이 중 범포 하단에 붙어있는 종대는 속이 채워 져 있는 철봉구조로 되어 있는데, 만약 이 종대가 바닥에 놓이게 되면 구조상 좁은 투영 면적에 큰 중량이 집중되 기 때문에 상대적으로 부드럽고 약한 니질 또는 사니질 지반에 놓이게 되면 저질 속으로 침하되어 묻힐 가능성 이 높다. 종대가 묻힌 상태에서 이 종대를 길이에 대한 수직 방향으로 당길 경우 중량에 의한 마찰력뿐만 아니 라 토압이 동시에 작용하기 때문에 유속이 약할 경우 범포(또는 입구)가 좌우로 벌어지기 힘든 상태가 된다. 이것은 시멘트 블록과 같은 물체가 저질에 침하되거나 매몰되면 블록 자체가 가진 무게뿐만 아니라 접지면의 측면에서도 표면 마찰력을 받게 되므로 물체가 수평방 향으로 이동될 때 바닥면의 마찰력과 측면 방향의 토압 을 동시에 받는다는 Jung et al. (1996)의 연구 결과를 통해서도 알 수 있다. 따라서 안강망 하부 종대의 거동 시 발생하는 저항을 줄이기 위해서는 종대를 Fig. 10과 같이 단위 면적당 무게가 적게나가는 구조로 설계하는 것이 필요하다. 원기둥 형태의 물체를 판의 형태로 넓게 만들면 중량이 동일하더라도 단위 면적에 작용하는 압 력이 줄어들기 때문에 저질에 빠지거나 묻히는 것을 줄 일 수 있기 때문이다. Table 2에 나타난바와 같이 안강망 어구에 사용되는 종대를 기존 원기둥 형태의 철봉 대신 얇은 철판 구조로 대체하면 단위 면적당 압력을 1/10에 서 1/27까지 줄일 수 있다.
안강망 어구의 전개력과 유실 발생 관계를 살펴보면, 안강망 어구는 트롤 어구 등과 유사한 자루그물 형태를 갖고 있으나 트롤 어구의 예인을 통한 전개와는 달리 순전히 조류에 힘에만 의지하여 어구를 전개하기 때문 에 하루 중 시시각각 다양하게 변하는 조류의 방향과 유속에 직접적인 영향을 받는다. 유속이 빠를 때에는 전개장치인 범포가 받는 양력이 크기 때문에 어구 입구 가 좌우로 쉽게 벌어진다(Kim and Ko, 1985). 입구가 잘 벌어지면 자루그물 내부로 유입되는 물의 양 증가와 함께 자루그물이 받는 저항도 증가하므로 수중에서의 자루그물 전개가 원활해진다(Sun and Xu, 1991). 반대 로 유속이 느릴 때는 범포가 받는 양력이 작아 입구 전개 가 잘 되지 않고, 입구가 벌어지지 않을 경우 자루그물도 전개되지 못하고 쪼그라든 상태가 된다. 유속이 느린 상태에서 자루그물이 쪼그라든 상태로 있게 되면 안강 망 어구에는 그물 자체의 자중이 주된 힘으로 작용하는 데 안강망에 사용되는 그물감은 물보다 비중이 작은 PE 를 주로 사용하기 때문에 수면에 떠오르게 된다. 자루그 물이 수면에 떠오른 상태에서 맞는 강한 바람은 어구의 거동 변화에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 바람이 곧 수면에 파랑을 만들기 때문이다(Jeon et al., 2012). 어구 입구에서 끝자루 쪽으로 부는 바람은 문제가 없지만 자 루그물의 측면이나 끝자루 쪽에서 부는 바람은 큰 문제 를 야기할 가능성이 높다. 특히 뒤쪽 자루그물 부분이 풍랑에 밀려서 범포 쪽으로 이동하게 되면 어구 앞쪽에 는 범포를 비롯한 종대와 로프 및 연결 매듭 등이 복잡하 게 구성되어 있기 때문에 자루그물이 이 부분들에 얽힐 가능성이 매우 높다. 통상 정조시에는 안강망의 입구가 오므려져 있는 상태이므로 이 상태에서 얽힘이 발생할 경우 자루그물은 안강망 입구 좌우에 걸쳐서 얽히게 된 다. 즉, 자루그물이 안강망의 입구를 오므린 채로 붙잡고 있는 상태가 된다. 그 상태에서 시간이 지나 조류의 흐름 이 다시 회복되면 안강망 어구의 입구가 자연스럽게 벌 어지게 되는데, 이 때 벌어지려는 힘이 매우 크기 때문에 얽혀있는 자루그물의 그물코가 끊어지면서 코가 걸린 부분을 따라 연쇄적으로 끊어지므로 아예 자루그물 일부 가 떨어져 나가 유실될 수 있다. 입구 쪽에 가까운 부분 이 걸릴수록 끊어져 유실되는 부분도 커지게 되는데, 이 것은 유실 이후 수거된 안강망 어구 잔해의 형태적 특징 을 통해서도 확인할 수 있다. Fig. 11과 같이 충남 서천군 홍원항의 현장에서 안강망 어구 잔해들을 확인한 결과, 공통적으로 자루그물이 상당 부분 뜯겨져 나가서 일부만 남아 있는 경우가 대부분이었으며(Fig. 11(a)), 심한 경우 에는 자루그물 대부분이 유실되어 범포만 남아 있는 경 우도 있었다(Fig. 11(b)). 그러므로 이와 같은 결과들을 종합하면 유속이 느릴 때 안강망의 입구가 잘 전개되지 않는 문제로 인해 안강망의 유실이 발생한다는 것을 추 론할 수 있다. 실험 결과에서도 입구 전개력이 상대적으 로 높은 개량형 종대를 장착한 어구의 경우 실험 중 원활 한 회전 거동을 보인 반면, 이보다 전개력이 낮은 기존 어구의 경우 실험 도중 입구와 끝자루 부분이 달라붙고, 자루그물이 로프에 말려서 얽히는 문제가 발생하였다. 따라서 안강망 어구의 전개력을 높이면 자루그물이 수면 에 노출되어 바람에 의해 얽혀서 파망되거나 유실되는 것을 줄일 수 있을 것으로 생각되며, 고안한 개량형 종대 가 기존 종대보다 안강망 어구의 전개력을 높여 유실을 줄이는 데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
결 론
본 연구에서는 안강망 어구의 유실을 줄이기 위해 안 강망 어구의 입구 전개력을 높일 수 있는 개량형 종대를 고안하여 해상 시험을 통해 그 성능을 확인하였고, 그 결과는 다음과 같았다.
개량형 종대와 기존 종대를 부착한 안강망 어구의 거 동을 GPS logger를 통해 비교한 결과, 개량형 종대의 회전이 기존 종대를 부착한 어구보다 원활한 것으로 나 타났다. 정조 시간 이후에 안강망 어구의 범포에 부착되 는 부이의 간격 변화를 비교한 결과, 개량형 종대를 부착 한 어구의 간격이 기존 어구의 것보다 넓은 것으로 나타 났으며, 이 간격이 클수록 안강망 어구의 회전도 원활하 였다. 입구 간격의 크기를 안강망 어구의 전개력으로 간주할 경우 개량형 종대를 부착한 안강망 어구의 전개 력이 기존 종대를 부착한 어구보다 높은 것으로 나타났 으며, 안강망 입구의 전개력은 시간에 따른 입구의 평균 간격에 비례하고 입구 간격이 일정 기준(10 m) 미만이 었던 시간에 반비례 하였다.
이상의 연구 결과를 종합하면, 안강망에 사용되는 하부 종대의 구조를 개선함으로써 안강망 어구의 전개력을 개 선할 수 있으며, 안강망 어구의 유실을 줄이는 데도 기여 할 수 있을 것으로 생각된다. 이 연구에서는 안강망 어구 의 유실이 안강망의 입구 전개력이 부족한 것에 기인하여 발생한다고 가정을 하였고 그 타당성을 실험결과를 통해 논리적인 추론으로 설명하였다. 따라서 이 추론이 타당하 다면 실험과 동일한 조건이 주어졌을 때 안강망 어구의 파망이나 유실이 재현될 수 있어야한다. 그러므로 향후 연구에서는 안강망 하부종대의 조건에 따라 파망과 유실 이 발생하는지를 증명하는 연구가 수행되어야 할 것이다.
