서 론

지구온난화는 해수면의 수온 상승 및 폭우, 태풍 등 각종 기후 변화를 초래하고 다양한 아열대 해역에 분포 하는 유해해양생물이 유입되고 있으며, 이로 인한 해양 생물 다양성의 감소와 생태계의 불균형에 영향을 미치 고 있다. 국내에서 유해해양생물로 지정된 종은 17종이 며, 그 가운데 노무라입깃해파리는 강독성을 가지고 있 는 대형 종이다. 노무라입깃해파리는 90%가 물로 이루 어져 있고, 우산 직경이 약 2 m, 무게는 약 200 kg까지 성장하는 해파리로 알려져 있다(Kawahara et al., 2006;Kitajima et al., 2020). 2000년대에 들어서면서 대형 종 인 노무라입깃해파리가 동중국해역을 통해 우리나라와 일본 연안으로 대량으로 유입되면서 막대한 피해를 입 히고 있다(Kim et al., 2014).

동중국해역은 우리나라로 유입되는 노무라입깃해파 리가 이동하는 주요 경로로 알려져 있으며, 인근에 위치 한 양자강은 주요 번식지로 알려져 있다(Sun et al., 2015). 동중국해역에서 노무라입깃해파리가 대량으로 발생하여 우리나라 인근 해역에 유입되게 되면 피해 유 형은 여러 가지가 있다. 먼저, 그물에 어획된 어류와 함 께 어획되게 되면 어류의 신선도를 저하시키고, 어구를 파손하는 등 어로행위를 하는 어업인들에게 경제적인 피해를 주게된다. 또한, 해수욕을 즐기는 해수욕객들에 게 쏘임 사고를 일으키는 등 사회적으로도 피해를 주게 된다(Karawara et al., 2006;Yoon et al., 2012b;Kitajima et al., 2020).

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 동중국해 역에서 초기 발생하는 대형 해파리의 출현량과 우리나 라 연안으로 유입되는 해파리의 출현량을 파악하는 것 이 중요하다. 현재, 노무라입깃해파리의 분포를 파악하 기 위해 주로 목시조사와 어구를 이용한 채집조사 등을 이용하여 밀도 및 현존량을 파악하고 있다(Yoon et al., 2012a). 이러한 조사방법들은 조사할 수 있는 영역이 한 정되어 있어 전 수층을 유영하는 노무라입깃해파리의 정 확한 분포량을 파악하기는 어렵다(Lee et al., 2007;Uye, 2008;Oh et al., 2021). 이러한 단점을 보완하기 위하여 음향조사 방법을 이용할 수 있다. 음향조사는 전 수층에 대한 정보를 짧은 시간 안에 넓은 해역을 파악할 수 있고 정량적인 분포량을 파악할 수 있어 전 세계에서 널리 사 용되고 있다(Yoon et al., 2010;Drastik et al., 2017).

따라서, 본 연구에서는 음향조사와 목시조사를 이용 하여 4년간 봄철 노무라입깃해파리의 주요 이동 경로인 동중국해역을 통해 유입되는 대형 해파리의 분포량과 여름철 우리나라에 유입된 대형 해파리의 유입량을 파 악하였고, 연도별 대형 해파리의 변동량을 비교하고 분 석하였다.

재료 및 방법

조사 해역

본 연구에서는 2020년부터 2023년까지 5월과 7월에 국립수산과학원 조사선 탐구21호(R/V, 999G/T)를 이용 하여 음향조사와 목시조사를 병행하여 해파리의 이동 경로로 추정되는 동중국해역과 여름철 우리나라 연근해 해역 주변에 출현하는 대형 해파리의 분포를 파악하였 다(Fig. 1). 한편, 동중국해역에서 음향조사는 2023년 5 월 24일부터 6월 1일까지 조사를 수행하였고, 연근해해 역에서 음향조사는 2023년 7월 4일부터 14일까지 조사 를 수행하였다.

음향조사 및 자료 분석

음향조사 시스템은 탐구21호 선저에 부착되어있는 Split beam 방식의 과학어군탐지기(EK80, Kongsberg Maritime, Norway)의 주파수 38, 70, 120, 200, 333 kHz 에 대한 음향자료를 수집하였다. 현장에서 수집한 음향 자료는 펄스폭 0.256 ms로 설정하였고, 핑 간격은 최대 로 설정하여 음향자료를 수집하였다.

음향자료 분석

현장에서 수집된 음향자료를 분석하기 위하여 실험실 로 복귀한 후, 음향분석 후처리 소프트웨어(Echoview V 8.0, Echoview Software Pty Std, Australia)를 이용하 여 분석하였다. 현장에서 수집된 음향자료에는 각종 음 향잡음이 함께 수집된다. 음향자료와 함께 수집된 음향 잡음은 임펄스 잡음으로, 이것은 주변 선박이나 조사선 에 설치된 음향 장비로 인하여 발생하는 잡음이다. 임펄 스 잡음은 주변의 신호들보다 높은 강도를 나타내고 불 규칙적이고 특정한 간격을 나타내는 특징을 가지고 있 다. 해파리의 에코 신호를 추출하기 전에 먼저 수집된 잡음을 제거하였고, 38과 120 kHz를 이용하여 해파리의 에코 신호를 추출하였다.

또한, 대형 해파리를 식별하기 위한 음향후방산란강도 는 선행 연구인 Hirose et al. (2007)에서 제시된 값을 인용하 였다. 음향후반산란강도 값은 T S 38 k H z = 5.94 log ( D ) − 72.86 , T S 120 k H z = 21.23 log ( D ) − 86.00을 적용하였으며, 이에 따른 주파수차 범위는 Table 1에 나타내었다.

음향을 이용하여 대형 해파리를 식별하기 위하여 음 향계수법을 이용하였다. 음향계수법은 에코그램 상에서 나타난 해파리의 에코 신호를 Single target detection 방 법을 이용하여 계수하는 방법으로, 생물이 흩어져 분포 하는 경우 각각의 개체어로부터 반사되어 되돌아오는 에코 신호는 서로 분리되어 수신된다. 먼저, 주파수차법 을 이용하여 해파리 신호로 추정되는 신호를 추출하고 그 외의 신호를 잡음으로 판단하여 제거한 후, Single target detection 방법을 이용하여 추출된 해파리의 에코 신호만을 계수하였다(Fig. 2). 해파리 신호만을 추출하 기 위한 파라미터 설정값은 Table 2와 같다.

목시조사

음향조사 방법과 함께 목시조사 방법을 병행하여 조 사를 수행하였다. 목시조사 방법은 해당 정점에 도착할 시 30분간 선속 2 knots로 항주하며 선박의 좌현과 우현 에서 각 10 m 간격으로 표층에 출현하는 해파리의 개체 수를 계수하였다.

저층트롤조사

본 연구에 사용된 음향후방산란강도는 트롤조사를 이 용하여 현장에서 채집된 대형 해파리의 크기에 따른 음 향후방산란강도를 적용하였다. 5월에는 해파리 전용 채 집망을 이용하여 중층에 분포하는 대형 해파리를 채집 하였고, 7월에 수행한 정밀조사에서는 저층트롤을 이용 하여 해파리의 표본을 채집하였다. 하지만, 2023년에 수 행한 정밀조사에서 채집된 대형 해파리의 수는 작년에 비하여 적게 채집되었으며, 7월에는 대형 해파리가 채집 되지 않아 2022년 정밀조사 시에 채집된 해파리의 음향 후방산란강도를 적용하여 분석하였다.

조사방법별 밀도 분석

음향조사를 이용하여 대형 해파리의 밀도를 파악하기 위하여 조사면적에 대한 탐지 밀도를 식 (1)과 같이 나타 내었다. 또한, 목시조사를 이용하여 대형 해파리의 밀도 를 파악하는 방법은 선박 양쪽 10 m에 수심 5 m로 설정 하여, 조사선에서 이동한 거리를 바탕으로 면적에 대한 출현 밀도를 식 (2)와 같이 나타내었다.

결과 및 고찰

2023년 5월 동중국해역에서 대형 해파리의 밀도 분포

동중국해 해역에서 과학어군탐지기를 이용하여 측정된 대형 해파리의 분포 밀도는 조사 해역의 서쪽 부근에서 높은 분포 밀도를 나타내었다. 면적에 따른 대형 해파리의 분포 밀도는 조사 해역의 정점 16번에서 14.2 (ind./ha)로 가장 높은 분포 밀도를 나타내었으며, 제주도 인근 해역 인 정점 1번에서 0.6 (ind./ha)로 가장 낮은 분포 밀도를 나타내었다.

목시조사의 분포 밀도 결과에서 대형 해파리는 음향 조사와 유사하게 조사 해역의 서쪽 부근에서 많이 출현 하였다. 전체적으로 대형 해파리는 많이 출현하지 않았 지만, 정점 16번에서 143.3 (ind./ha)로 가장 높은 분포 밀도를 나타내었다(Fig. 3, Table 3).

2023년 5월 연근해해역에서 대형 해파리의 밀도 분포

연근해해역에서 과학어군탐지기를 이용하여 조사면 적에 따른 대형 해파리의 분포 밀도는 우리나라 진도, 신안 그리고 고흥 부근에서 비교적 높은 분포 밀도를 나타내었다. 분포 밀도는 진도 부근인 정점 6번에서 4.7 (ind./ha)로 가장 높게 나타났고, 평균 1.1 (ind/ha)로 산 정되었다.

목시조사를 이용하여 출현한 대형 해파리의 분포 밀 도는 음향조사와 유사하게 진도 부근에서 가장 높은 밀 도를 나타내었다. 조사면적에 따른 대형 해파리의 출현 분포 밀도는 정점 6번에서 가장 높게 나타났고, 그 값은 7.980 (ind./ha)로 나타났으며, 두 번째로 분포 밀도가 높게 나타난 정점은 1.968 (ind./ha)로 정점 17번에서 높 게 나타났다. 또한, 조사면적에 따른 평균 분포 밀도는 0.448 (ind./ha)로 산정되었다(Fig. 4, Table 4).

4년간 표층 대비 중·저층에 대한 분포 밀도 비교

2020년도부터 2023년도까지 5월에 동중국해 해역에 서 출현하는 대형 해파리의 분포 밀도 비교를 Table 5에 나타내었다. 지난 4년간 대형 해파리의 월별 표층 대비 중·저층에 대한 분포 밀도를 비교해보았을 때, 4년간 5 월 자료를 평균하였을 때, 표층에서 출현하는 대형 해파 리의 평균 분포 밀도는 25.8 (ind./ha)로 나타났고, 중·저 층에서 출현하는 대형 해파리의 평균 밀도는 7.7 (ind./ha)로 나타났다. 4년 동안 5월에 분포하는 대형 해 파리의 분포 밀도는 표층 대비 중·저층에서 약 0.3배 차 이가 나는 것으로 나타났다. 우리나라 연근해해역에서 4년간 7월의 자료를 평균하였을 때, 표층에서 출현하는 대형 해파리의 분포 밀도는 53.3 (ind./ha), 중·저층에서 출현하는 대형 해파리의 분포 밀도는 4.0 (ind./ha)로 나 타났다. 7월에 표층에서 분포하는 대형 해파리는 중·저 층에서 나타나는 대형 해파리보다 0.1배 이상 차이가 나타났다.

연도별 표층 대비 중·저층에 대한 분포 밀도를 Table 6에 나타내었다. 2020년도의 음향조사에서 대형 해파리 의 평균 밀도는 7.3 (ind./ha), 2021년에 8.7 (ind./ha), 2022년에 4.6 (ind./ha) 그리고 2023년에 2.2 (ind./ha)로 나타났다. 목시조사에서 대형 해파리의 평균 분포 밀도 는 2020년에 56.1 (ind./ha), 2021년에 80.6 (ind./ha), 2022년에 19.2 (ind./ha) 그리고 2023년에 4.7 (ind./ha)로 나타났다. 표층에 분포하는 해파리를 파악할 수 있는 목시조사는 중·저층에 분포하는 음향조사에 비하여 2020년도와 2021년도에 약 0.1배 이상으로 높게 나타났 고, 2022년도에 0.2배 이상, 2023년도에 0.5배 이상 차이 가 나타났다.

4년간 대형 해파리의 출현 변동

2020년부터 2023년까지 5월과 7월에 동중국해역에 서 분포하는 해파리의 밀도를 비교하였을 때, 2023년도 는 2020년도에 비하여 약 9.2배, 2021년도에 비하여 약 13.0배 그리고 2022년도에 비하여 약 3.5배 이상 낮게 탐지된 것으로 추정된다. 음향조사 결과 평균 밀도 대비 (ind./ha) 2020년도에 비하여 2023년도에 약 70%, 2021 년도에 75% 그리고 2022년도에 약 53%가 감소하였다. 목시조사 결과 평균 밀도 대비(ind./ha) 2020년도에 비하 여 2023년도에 약 92% 감소하였고, 2021년도에 94%, 2022년도에 76%가 감소하였다(Fig. 5). 음향조사와 목 시조사 결과 모두 2020년도부터 2021년도까지 해파리 의 분포 밀도가 상승하는 경향을 나타내었지만, 2022년 도 들어서기부터 점점 분포 밀도는 감소하는 경향을 나 타내었고, 2023년도에는 모든 조사에서 가장 낮은 분포 밀도를 나타내었다.

Oh et al. (2021)과 Oh et al. (2022)에 의하면 2020년 부터 2021년 5월에 2년 동안 음향조사와 목시조사를 이용하여 동중국해역에서 서식하는 노무라입깃해파리 의 분포를 파악하였을 때, 노무라입깃해파리는 모든 조 사 결과가 양자강 근처에서 높은 분포 밀도를 나타내었 다. 다른 선행 연구인 Sun et al. (2015)의 연구에서도 비슷한 시기인 2013년 5월과 6월에 양자강 하구 근처에 서 노무라입깃해파리의 에피라, 메타에피라 그리고 어 린 메두사를 발견하였으며, 이 가운데 에피라와 메타에 피라가 발견된 개체 중 67%를 차지하였다고 보고하였 다. Yoon et al. (2014)의 선행 연구에 의하면 2005년부 터 2013년까지 월별 노무라입깃해파리의 분포량을 비 교하였을 때, 5월에 주요 이동 경로인 동중국해역에서 높은 밀도를 나타내었고, 7월에는 한반도 전역에 분포 하였지만, 동중국해역의 외해에서는 존재하지 않은 것 으로 나타났다. 또한, 노무라입깃해파리는 점차 연안에 서 높은 밀도를 나타내며 12월 말에는 전혀 관찰되지 않았다고 보고하였다. Sun et al. (2015)는 소수의 어린 노무라입깃해파리가 주로 양자강 앞바다에서 관측되었 고, 점차 황해 해역에서도 관찰되었으며, Dong et al. (2010)의 선행 연구에서는 노무라입깃해파리가 동중국 해역 북부, 황해 그리고 보하이해를 포함한 중국 온대 해역에서 분포하였다고 보고하였다. 본 연구에서도 선 행 연구들과 유사한 결과를 나타내었고, 5월과 6월에 분포하는 노무라입깃해파리는 음향조사와 목시조사 결 과 모두 주로 동중국해역에서 높은 밀도를 나타내었다. 7월에 분포하는 대형 해파리는 우리나라 남해 연안 부 근과 제주 서쪽해역에서 높은 밀도를 나타내었다. 2006 년 7월에 제주 인근 해역에서 조사한 결과, 노무라입깃 해파리는 제주 북동쪽 한 정점을 제외하고 모두 서쪽해 역에서 주로 분포한 것으로 나타났고, 장강희석수의 북 동 확산과 바람으로 인해 북동 중국해역에 존재하는 노 무라입깃해파리는 장강희석수와 함께 제주도 및 한국 전역에 이동할 것이라고 추측하였다(Yoon et al., 2008). 유사한 결과로 Yoon et al. (2012b)의 연구에서는 소형 노무라입깃해파리가 주로 양자강 유출수가 혼재되어있 는 저염분 해역에서 나타났다고 보고하였다. Iguchi et al., (2010)의 연구에서는 황해와 동중국해역에서 초겨 울에 미성숙 노무라입깃해파리가 출현하여 황해 및 동 중국해역을 근원지로 추정하였다.

늦은 봄과 초여름에 부영양화와 지구온난화는 식물 플랑크톤의 증가를 초래하고, 이를 먹이생물로 취급하 는 동물플랑크톤의 수도 증가하기 때문에 이러한 요인 을 노무라입깃해파리의 대량 발생의 원인으로 추정하였 다(Xu et al., 2013). Nishikawa et al. (2017)의 선행 연구 에서는 다른 선행 연구 달리, 노무라입깃해파리의 적정 수온 범위는 15-29℃으로 판단하였고, 대부분 발생 기간 의 수온과 일치하였다고 보고하였으나, 겨울철 1월 말과 1월 초까지도 성체 해파리가 혼획이 계속 되었다고 보고 하였다. 해양환경을 비교해보았을 때, 해파리의 먹이 섭 식에 의한 포식률과 연관성이 있는 것으로 판단된다. Lee (2010)에서 수온과 염분은 노무라입깃해파리의 포 식률에 영향을 주는 것으로 나타났다. 수온 23℃로 고정 한 후 염분 24, 27, 30, 33 psu의 구간을 두고 실험을 하였을 때, 염분의 농도가 증가할수록 포식률도 함께 증가하였다. 또한, 음향조사와 목시조사 결과 모두 2020 년도부터 2021년도까지 해파리의 분포 밀도가 상승하 는 경향을 나타내었지만, 2022년도 들어서기부터 점점 분포 밀도는 감소하는 경향을 나타내었고, 2023년도에 는 모든 조사에서 가장 낮은 분포 밀도를 나타내었다. 국립수산과학원에서 제공하는 실시간 관측정보 통계를 확인해보았을 때, 수온의 차이는 크지 않았고, 2020년도 의 1월부터 3월까지 평균 표층 염분은 33.9 psu으로 나 타났고, 2021년도의 1월부터 5월까지 평균 표층 염분은 34.3 psu으로 나타났다. 2022년도의 1월부터 5월까지 평균 표층 염분은 33.4 psu으로 나타났으며, 2023년도의 1월부터 5월까지 평균 표층 염분은 33.8 psu으로 나타났 다(NIFS. 2023). 대형 노무라입깃해파리가 성체로 자란 이후에 서식하는 수온의 영향은 크지 않았지만, 어린 개체의 경우 겨울철 및 봄철에 수온간의 차이는 해파리 의 횡분열을 촉진시키기 때문에 그해 해파리의 대량 발 생에 영향을 주는 것으로 나타났다(Kim, 2021).

결 론

본 연구에서는 2023년에 우리나라 해역에서 출현하 는 대형 해파리의 분포 밀도를 파악하고, 2020년도부터 2023년도까지 대형 해파리의 출현량을 비교 분석하였 다. 5월에 분포하는 대형 해파리는 주로 양자강 유출수 가 유입되는 해역에서 분포하였고, 7월에는 제주 서쪽 및 우리나라 남해안 부근에서 높은 밀도를 나타내었다. 4년간의 분포 밀도를 비교해 보았을 때, 음향조사와 목 시조사 결과 모두 2021년도 해파리의 분포 밀도가 가장 높게 나타났다.

매년 표층 부분의 평균 염분을 비교해 보았을 때, 2021년 1월부터 5월까지의 표층에서 평균 염분이 가장 높게 나타났으며, 이는 어린 개체의 노무라입깃해파리 가 염분의 농도가 증가할수록 먹이 섭식에 의한 성장과 개체 수 증가에 영향을 주는 것이라고 사료된다. 하지만, 성체로 성장한 이후의 해파리는 수온과 염분의 제약을 크게 받지 않으므로 추후 다른 해양환경 자료와 비교하 여 분석할 필요가 있다.