서 론
우리나라 동해안에는 다양한 고둥류가 서식하고 있 다. 어업인들에게는 일반적으로 골뱅이라는 명칭으로 일컬어지고 있다. 우리나라에서 생산되는 고둥의 양은 2020년 기준으로 9,530 M/T을 나타났으며, 생산량의 약 51%가 연안에서 사용하는 그물통발에 의해 새우 등과 함께 어획되고 있다(KOSIS, 2021). 우리나라 통계에서 는 이 고둥류에 대해 세부적인 종별 어획량은 나타내고 있지 않고 있으며, 지역별로 해역 수심별로 우점하는 고둥류가 다르기 때문에 개별 종에 대한 자원의 상태나 생산량 추이에 대해서는 파악하기 어려운 실정이다. 동 해안에서 서식하는 고둥은 크게 매물고둥류와 물레고둥 류로 나눌수 있으며, 각 분류별로 종다양성이 크지만 명확히 분류가 되어 있는 자료도 부족한 실정이다. 동해 안에서 어획되는 고둥류 중에서 경제적으로 상품가치가 비교적 높은 종류는 물레고둥(Buccinum striatissimum) 으로 모래펄이 많은 수심 200~500 m에 주로 서식하는 것으로 알려져 있으며, 세고리물레고둥(Buccinum opisthoplectum)은 저질이 주로 펄로 이루어진 수심 50~200 m에 주로 분포하는 것으로 알려져 있다 (NFRDI, 2000;Okutani, 2000). 고둥을 어획하는 통발은 다양한 형태가 있으며, 반구형, 장구형 스프링통발을 과 거부터 폭넓게 사용하고 있으나 최근에는 원통형 통발 을 많이 사용하고 있다(Kim et al., 2020).
고둥을 어획하기 위한 통발의 그물코 크기는 35 mm 이하는 사용을 금지하고 있다. 그러나 현재 그물코 크기 에서도 소형의 고둥부터 크기가 큰 고둥까지 다양하게 어획이 되고 있으며, 고둥의 자원생물학적인 연구는 부 족한 실정이다(Park et al., 2013). 소형 개체의 경우 상품 성이 현저히 낮으므로 혼획을 저감할수 있는 어구학적 인 개선방안이 필요한 실정이다.
최근에는 연안그물 통발을 대상으로 그물코의 크기 변화에 따른 망목선택성 연구가 점진적으로 진행되고 있다(Park et al., 2007; Part et al., 2013; Kim et al., 2020). 이들 연구는 대부분 해상시험을 통한 어획개체의 크기 분포를 바탕으로 주로 SELECT 모델을 기반하여 Logistic 함수를 사용하고 있다.
국외에서는 Nashimoto et al. (1995)에 의해 관절매물 고둥(Neptunea arthritica)를 대상으로 대상그물코와 대 상 개체의 접촉 형상에 따른 그물코 크기 선택성에 관한 연구가 수행된 바 있다.
본 연구에서는 고둥을 대상으로 하는 통발에 있어서 그물코에 대한 선택성 작용을 실험적으로 고찰하고, 분 석방법에 있어서 기존의 SELECT 모델(Millar and Fryer, 1999;Tokai and Mitsuhashi, 1998)에 의한 선택성 과 Nashimoto 방법의 한 선택성을 비교·분석하였다. 이 러한 연구를 통하여 고둥류의 지속적 이용을 위해 그물 코 규제와 자원관리 방안 모색을 위한 기초자료로 활용 하고자 하였다.
재료 및 방법
실험방법
본 연구에서 고둥을 대상으로 그물코 크기 2종류에 대한 통과와 잔류 실험을 통해 망목 선택성 실험을 하고 2가지를 선택성 분석 모델을 사용하여 비교 분석하였다.
선택성 실험에 사용한 선택실험 장치는 정사각형 프 레임에 그물망지를 붙여서 사용하였다. 선택실험 장치 는 직경 ϕ 8 mm sus 재질의 환봉을 사용하여 한변의 길이 600 mm로의 정사각형 프레임을 제작하여 실험 그물감을 붙여서 사용하였다. 실험에 사용한 그물감은 PE 210 Td 36 ply의 그물코 크기 70 mm (innner stretched size; aver. 65.4 mm)와 44 mm (inner stretched size; aver. 39.5 mm)로 성형률 70%로 붙여서 사용하였 다. 그물코 크기는 기존의 Kim et al. (2020)에서 물레고 둥 통발에 있어서 자원관리를 위해 제시한 60 mm 이상 의 그물코의 크기, 현용 통발의 35 mm 그물코의 크기를 고려하여, 내경 기준으로 상용제품 중 유사한 크기로 선정하였다.
선택성 실험에 사용한 실험개체는 경북 울진 후포에서 그 물통발로 어획한 세고리물레고둥(Buccinum opisthoplectum) 264 개체를 사용하였다. 실험은 전체 실험개체를 총 3회 실험하였으며, 선택성 분석은 총 792 개체로 집계 하여 분석하였다. 실험개체의 각폭 분포는 Fig. 1에 나타내었으며, 각고와 각폭의 상관계는 Fig. 2에 나타 내었다.
실험은 각 그물코 크기별 선택실험 장치 위에 1회 약 10 개체를 크기나 무게에 상관없이 무작위로 올려놓고 좌우, 상하 실험장치를 개체가 충분히 빠질 때 까지 수 차례 흔들어 그물코를 통과한 개체, 잔류한 개체로 분류 하였다. 측정은 최대 각고, 최대 각폭, 최소 각폭을 전수 측정하였으며, 디지털 버니어캘리퍼스를 사용하여 0.1 mm 단위로 측정하였다. 실험개체의 측정 위치는 Fig. 3에 나타내었으며, 각폭은 실험개체를 상부에서 바라보 았을 때 가장 넓은 폭을 최대 각폭, 가장 좁은 폭을 최소 각폭으로 설정하여 측정하였다.
선택성 분석방법
본 연구에서는 각각의 그물코 크기별 선택실험장치를 이용하여 세고리물레고둥을 실험개체로 하여 그물코 통 과실험을 수행하고, 그 결과를 Logistic 함수와 Nashimoto 방법 두가지를 적용하여 각각 선택성을 비교·분석하였다.
본 연구에서는 식 (1)에 나타낸 것과 같이 실험에 투 입한 총 실험개체수에 대한 그물코를 통과한 개체와 잔 류한 개체의 비를 잔류률로 정의하였다.
여기에서 ϕ는 잔류률, CR는 그물코를 통과하지 못한 개체수, CP는 선택장치를 통과한 개체수를 나타낸다. 선택성 분석에서는 식 (2)에 나타낸 Logistic방정식 (Pope et al., 1975)을 이용하였다.
여기에서 S(l)는 선택률로써 본 연구에서는 잔류률 을 나타낸다. a와 b는 곡선식의 파라미터, l은 대상개 체의 체장을 나타내며, 본 연구에서는 최대 각폭을 적 용하였다. 곡선의 파라미터 추정은 SELECT 모델을 기초하여 최우법(Maximum likelihood method)으로 추정하였다(Millar and Walsh, 1992; Fujimori and Tokai, 2001).
여기에서 식 (2)의 값을 최대로 하는 파라미터를 찾아 내는 것에 의해 선택성 곡선식을 구하였다. 또한 추정한 선택성 곡선으로부터 25%, 50%, 75% 선택 각폭의 값 l25, l50, l75를 식 (3)∼(5)에 의해 산출하였다.
또한 각 탈출장치의 선택성 정도를 파악하기 위해 선 택범위(Selection Range, SR)를 구하여 조사하였으며, 선택범위는 식 (6)에 의해 산출하였다.
본 연구에서는 고둥이 그물코와 접촉하는 경우, 접촉 하는 자세와 일정 부분을 축으로 하여 자유도를 가지고 회전할 수 있는 경우를 고려하여 Nashimoto의 확률모 델(Nashimoto et al., 1995)을 사용하여 선택성을 분석하 였다. 이 방법은 관절매물고둥을 대상으로 그물코와 접 촉했을 때, 고둥이 그물코의 어느 부분과 접촉하는 경우 와 그물코를 바로 통과하는 두가지의 경우로 고려하였 다. 이 방법은 고둥이 그물코에 대해 연직 단면의 최대 폭이 그물코의 가운데에 놓이게 되는 크기라면, 고둥은 각 투영면이 발과 접촉하는가, 아닌가를 판단하고, 각각 의 경우의 수를 합하여 확률을 계산하면 그물코 크기에 대한 선택확률을 구할 수 있다는 이론이다(Fig. 4).
이 방법에서는 고둥이 그물코를 통과하지 않을 확률 P(잔류확률)는 그물코의 크기 2l (1발의 길이 l ), 주름 S, 각폭 L로 하는 함수로써 나타낼 수 있다. 따라서 각 개체의 확률 Pn는 고둥의 투영면 중 대칭되는 경우를 제외하면 그물코를 통과하지 않을 평균 확률 P는 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다.
여기서 i는 투영면의 번호이다. 망목 선택성 곡선의 추정은 식 (7)에 의해 추정하는 것이 가능하며, 여기서 그물코에서 고둥이 통과하거나 그렇지 않은 경우를 판 정하여 그 확률을 구하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 Nashimoto 방법(Nashimoto et al., 1995)을 기초로 아래 와 같은 3가지 가정을 통해 확률모델을 수립하였다.
첫째, 고둥이 그물코에 조우하는 확률은 고둥의 크기 에 관계없이 똑같다.
둘째, 고둥이 그물코 접촉해서부터 통과할 때의 자세 는 개체 크기에 관계없이, 각고 축, 각폭 축, 각경 축에 각각 회전의 자유도를 가지고 있으며, 임의의 자세에서 그물코에 대해서 직각으로 빠져나간다.
셋째, 그물코의 형상은 변형되지 않으며, 어느 부분에 도 동일한 전개각을 유지한다.
이들 가정 하에서, 고둥이 임의의 자세를 유지하고 그물코 형상이 변형이 없는 마름모꼴로 유지된다고 할 때 고둥과 그물코 크기의 상대적인 관계를 모식적으로 Fig. 4와 같이 나타낼 수 있다.
Fig. 4에서 잔류확률 Pni는 마름모꼴의 그물코에서 평면상에 그물코의 중심과 고둥의 위에서 본 사영 형상 에서 최대 각폭의 중심을 일치시켜서 각폭의 중심을 축 으로 회전하는 것이 가능하고, 고둥이 회전할 수 없는 범위의 각도∈i에 따라 잔류확률은 식 (8)과 같이 구할 수 있다.
본 연구에서는 고둥이 그물코를 수직으로 통과한다고 가정하였으며 통과에 영향을 미치는 최대 각폭을 기준 으로, Fig. 4의 고둥의 형상과 그물코의 상대 관계에 따 라 회전 가능한 각도 ∈i을 다음의 4가지 경우로 나누어 구하였다. 여기서 각 경우별 계산은 각도에 기초함으로 전개각 (β)은 주름률을 고려하여 β= 2cos-1(1-S) 로 나타낼 수 있다.
이들 4가지 조건에 따라 고둥의 통과 여부를 판단하 고, 경우에 따라서는 ∈i를 계산하였으며 각 투영면에서 의 ∈i로부터 식 (2)를 식을 이용해서 계산하는 것으로 각 고둥마다의 확률 Pn을 추정하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 전체 실험개체 중 각폭 계급별 대표 개체 10개체를 선정하여 각 개체별 최대 각폭, 최소 각폭 자 료를 사용하여 선택성을 분석하였다. 본 모델에 적용한 그물코의 크기는 35 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm에 대해 각폭과 그물코 크기의 비를 변수로 하여 각 개체 크기별 선택률을 구하였으며, 각 그물코별 성형률 70%로 고정하여 분석하였다. 이 방법에서 마스 터 선택성곡선 함수는 Logistic 함수를 사용하여 나타내 었으며, 곡선의 파라메터는 최소자승법으로 추정하였다.
결과 및 고찰
선택성 실험
고둥에 대한 선택성 실험은 두가지 크기의 그물코(호 칭 망목, 70 mm, 44 mm) 대해서 수행하였으며 총 264개 체를 3회 실험하여 총 792개체에 대해 분석하였다.
그물코 크기 70 mm에 대한 각폭 계급 통과와 잔류 개체수와 각 각폭 계급별 분포는 Table 1과 Fig. 5에 각각 나타내었다. 실험결과, 그물코의 크기 70 mm에 대해서는 대부분의 실험개체들이 그물코를 통과하였으 며, 최대 각폭 계급 약 32 mm 이하의 개체는 대부분 그물코를 통과하였으며, 그 이상의 개체는 일부 통과하 지 못하고 잔류하였으나, 44 mm 계급 이상의 개체는 약 90% 이상 통과하지 못하고 잔류하였다. 상대적으로 각폭 계급 40 mm 이상의 실험개체의 수가 적었으나 3회의 실험에 대부분 잔류하는 것으로 나타났다.
그물코 크기 44 mm에 대한 각폭 계급별 통과와 잔류 개체수, 각 각폭 계급별 분포는 Table 2와 Fig. 6에 각각 나타내었다. 70 mm에 비해 상대적으로 그물코의 크기 작은 44 mm 그물코에 대해 실험개체의 통과실험에서는 각폭 24 mm의 개체는 대부분 통과하였으며, 그 이상 크기의 개체들은 대부분 잔류하였다. 그물코의 크기 70 mm와 비교하였을 경우, 44 mm는 그물코 크기는 약 40% 정도 감소하였으며, 그에 대해 탈출하는 개체의 갑장 크 기는 약 10 mm 정도 작아졌다. 또한, 각폭 38 mm 계급부 터는 약 50% 이상 잔류하는 것으로 나타났다. 그물코의 크기가 작아지면 그에 대해 어획되는 개체의 크기도 작은 개체의 어획될 가능성이 큰 것을 알 수 있었다.
선택성 곡선 작성
두가지 그물코 크기에 대해서 SELECT 모델을 기반 으로 Logistic 함수를 사용하여 선택성 곡선을 추정하였 다. 선택성 곡선은 Table 1과 2의 그물코 통과 개체와 잔류 개체의 최대 각폭 계급별 마리수를 토대로 작성하 였다.
선택성 곡선은 그물코 크기 70 mm와 44 mm를 비교 하였을 경우 70 mm 곡선의 선택범위가 상대적으로 좁 은 것을 알 수 있었으며, 대상 개체의 크기에 대한 선택성 이 44 mm보다 우수한 것을 알 수 있었다. 특히, 70 mm 그물코의 경우 실험개체의 통과와 잔류가 특정 각폭 계급 에 대해 명확히 구분이 되었으나 44 mm 그물코의 경우 상대적으로 각폭 계급 폭이 넓게 나타났으며, 선택성이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 각 그물코 크기별 Logistic 함수에 의한 선택성 곡선은 Fig. 7에 나타내었다.
각 그물코 크기별 선택성 곡선식은 각각,
로 나타났다.
선택성 정도를 평가하는 각 그물코 크기별 25%, 50%, 75% 선택각폭과 선택범위(Selection rage, SR)는 Table 3 에 나타내었으며, 50% 선택각폭은 그물코 70 mm에서 43.62 mm로 나타났으며, 44 mm 그물코는 40.01 mm로 70 mm 그물코가 1.1배 큰 값을 나타내었다. 선택범위(SR) 는 각각 5.15 mm, 16.07 mm로 44 mm 그물코의 선택성 곡선의 수렴도가 낮아 상대적으로 큰 값을 나타내었다.
그물코 크기에 대해서는 70 mm가 고둥의 선택각폭의 폭이 상대적으로 좁았으며, 통발 어구에 비추어 생각했 을 때 어획되는 개체의 크기가 44 mm에 비해 커질 것으 로 예상할 수 있다.
고둥의 형상과 그물코의 상대관계에 따른 선택성은 Nashimoto의 확률모델(Nashimoto et al., 1995)을 사용 하여 분석하였다. 선택성 분석은 전체 실험개체 중에서 최대 각폭을 기준으로 대표 개체 10개를 추출하고, 각 개체의 최대 각폭, 최소 각폭을 기준으로 확률모델을 수립하여 대상개체의 회전에 따른 통과 여부에 대한 판 별과 선택률을 구하였다. 선택성 분석에 사용한 실험개 체의 치수는 Table 4에 나타내었다.
선택성 곡선은 각 개체의 최대 각폭과 그물코 크기 비를 변수로 하여 추정하였으며, Fig. 7에 나타내었다.
또한, Fig. 8의 선택성 곡선을 이용하여 그물코의 크기 70 mm, 44 mm에 대한 선택성 분석 결과는 Table 5에 나타내었다.
Nashimoto 방법에 의한 50% 선택각폭은 70 mm 그물 코는 42.64 mm, 44 mm 그물코 26.80 mm로 나타났다. 이는 SELECT 모델의 분석 결과와 유사한 결과를 나타 내었으나, 44 mm 그물코의 결과는 큰 차이를 나타내었 으며, 이는 SELECT 모델에서의 44 mm 그물코에 대한 선택성이 실험개체의 분포와 계급별 마리수가 균일하지 않고, 통과와 잔류가 작은 그물코에서 변별이 되지 않았 기 때문으로 사료된다. 선택성의 정도를 나타내는 선택 범위는 70 mm 그물코 4.96 mm, 44 mm 그물코 3.12 mm로 70 mm 그물코에서는 유사한 결과를 나타내었으 나, 상대적으로 크기가 작은 44 mm 그물코의 값은 차이 를 나타내었다.
우리나라에서는 고둥류에 포획과 관련하여 각 종류별 포획금지에 대한 제한이 없으며, 자원생물의 생태와 관 련하여 최소성숙 크기에 대한 연구도 부족한 실정이다. 특히, 동해안의 주 대상이 되고 있는 물레고둥와 매물고 둥에 대한 연구도 거의 수행되지 않은 실정이다. 본 연구 의 대상인 세고리물레고둥에 대한 연구도 부족하다. 따 라서 본 연구의 선택성 연구과 자원관리적인 측면에서의 대상개체의 크기 산정에 대해 어려움이 있다. 국외에서 는 일본에서 물레고둥의 자원관리를 위해 대상 개체의 생태에 관한 연구가 수행된 바 있다. 이 연구보고에 따르 면, 물레고둥의 최소성숙 각고는 75 mm(연령 약 2.5세) 로 보고하고 있다(Michine et al., 2002). 이 연구결과에 대해 Kim et al. (2020)는 물레고둥의 자원관리를 위해서 는 통발의 그물코 크기의 경우 60 mm 이상을 제안하였 다. 본 연구에는 세고리물레고둥에 대해서 각폭을 기준 으로 선택성을 분석하였으며, 70 mm 그물코 크기(내경 65.4 mm)에 대해 50% 선택 각폭 43.62 mm로, 이를 각고 로 환산하였을 경우 각고는 111 mm에 해당한다.
고둥류의 경우 통발 조업시 해저면에 통발이 안착되 어 있는 상태에서 선택작용이 일어나기 보다는 양망 시 에 통발의 흔들림에 의해 일어나는 선택작용이 크다. 이런 측면에서 고둥류는 자발적인 탈출보다 그물코에 접한 후 고둥의 크기와 그물코의 상대적인 크기 관계에 의해 통과 여부가 결정되는 것으로 판단하며, 그에 따른 선택성 평가 방법이 필요로 하다.
본 연구에서 적용한 Nashimoto 방법에 있어서는 실 제 많은 가정이 필요하고, 본 연구의 실험에서도 고둥 자세에 대한 가정이 현실적으로 일치하지 않는 경우가 다수 발생하였다(Nashimoto et al., 1995). 이런 측면에 서 Nashimoto et al. (1995)는 고둥이 그물코에 수직으로 놓여지고 그에 따라 그물코의 발이나 고둥의 각고를 축 으로 회전에 의해 선택작용이 일어나는 것으로 가정하 였으나, 본 연구에서는 그물코에 고둥이 꽂히는 자세에 서 각폭을 축으로 회전에 의해 통과하는 것으로 가정하 여 분석하였다. 따라서, 고둥의 경우 다양한 자세로 그물 코와 접촉하여 선택작용이 일어나기 때문에 보다 정밀 한 선택성 평가방법이 필요한 것으로 판단한다.
우리나라에서 고둥은 주로 통발에 의해서 어획이 되 고 있으며, 현행 그물코의 크기 35 mm에서는 소형 개체 에서 대형 개체까지 다양한 크기의 개체가 어획되므로 자원관리적인 측면에서 그물코 크기에 대한 검토가 필 요하며 시장가치가 낮은 미성숙 개체의 혼획 저감을 실 현하여 선상에서 선별에 소요되는 시간과 노동력을 저 감에 대한 연구가 지속되어야 한다.
결 론
본 연구에서는 고둥을 대상으로 하는 그물통발에 있 어서 그물코에 대한 선택작용을 실험적으로 고찰하고, 분석방법에 있어서 기존의 SELECT 모델에 의한 선택 성과 Nashimoto 방법의 그물코와 대상개체의 접촉 자세 에 따른 확률모델을 이용한 선택성을 비교 분석하였다.
그물코에 대한 크기 선택성 실험은 70 mm (inner stretched size 65.4 mm)와 44 mm (inner stretched size 39.5 mm) 두가지 그물코 크기에 대해 그물코 통과실험 을 수행하였다. 실험개체는 세고리물레고둥 264 개체를 각 그물코 크기별로 3회 실험하고 선택성을 분석하였다. 또한 Nashimoto 방법은 세고리물레고둥의 각폭을 기준 으로 그물코 통과 여부에 대한 확률모델의 사용하여 선 택률을 분석하였다. 선택성 분석 결과 그물코 70 mm에 대해서 50% 선택 각폭은 SELECT 모델에서 43.62 mm, Nashimoto 방법에서 42.64 mm 유사하게 나타났다. 그 러나 상대적으로 그물코의 크기가 작은 44 mm 그물코 에서는 각각 40.01 mm, 26.80 mm로 차이를 나타내었 다. 고둥의 망목 선택성에 있어서는 그물코가 작을수록 선택성이 현저히 낮은 것을 알 수 있었다. 또한 고둥의 그물코에 대한 선택성 연구에 있어서는 그물코와 대상 개체의 접촉 형상을 면밀히 고려한 분석 방법이 필요하 다. 이러한 연구를 통하여 고둥류의 지속적 이용을 위해 그물코 규제와 자원관리 방안 모색을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.