우리 나라의 적조(赤潮)

적 조 연 구

Red tides (Harmful Algal Blooms)

적조(red tides)는 해양에 서식하는 플랑크톤이 대량 번식하여 해수의 색깔을 변화시키고, 해양생태계를 파괴시키는 심각한 해양오염입니다. 적조는 영해를 가진 거의 모든 나라에서 발생하여 해양생물의 대량폐사와 인명 피해를 일으켜 수산업과 관광산업에 해마다 10조원 이상의 피해를 끼치고 있습니다. 우리나라의 경우에도 1995년 가을 Cochlodinium polykrikodes 적조발생으로 인하여 2개월 동안 720억의 수산업 피해가 발생한 이래 해마다 100억대의 직접적인 어민 피해가 발생하고 있으며, 적조로 인하여 국민들의 수산물에 대한 소비 격감으로 요식업 및 관광업계에 막대한 간접적인 피해를 끼치게 되어 국가에서는 매년 적조 발생으로 인한 재해선포를 하고 있는 실정입니다. 적조는 해마다 반복적으로 발생하고 있고, 적조발생해역과 원인종이 증가하고 있는 추세이므로 국가적으로는 적조를 정확하고 신속하게 예보하고, 효과적으로 방제하는 기술과 이를 통합, 적용시킬 수 있는 시스템을 갖춰야 합니다.

적조연구는 해양학의 꽃이라고 할 만큼 해양생물학 뿐 아니라 해양물리학, 화학, 지질학, 공학, 수산학적 요소들을 결합하여 종합적으로 접근해야하는 분야입니다. 얼마 전 한 중국학자가 양자강 앞 해역에서 발생한 수천 km 적조연구를 하기 위하여 수 십 척의 배를 동원하여 400여개 정점을 조사한다고 하여 놀라기도 하고 부럽기도 하였는데 적조연구는 이렇듯 집중연구가 필요합니다.

본 연구팀은 주로 (1) 적조발생기작연구, (2) 적조생물의 생태생리 연구, (3) 적조방제연구, (4) 적조방제물질 투입시 생태계 영향, (5) 혼합영양성 적조생물에 의한 적조발생 연구, (6) 적조생물을 이용한 이산화탄소 제거 기술 개발, (7) 적조생물의 바이오에너지화 기술 개발 등을 수행하고 있습니다 (아래 논문 참조바람).

1. 적조 (미국 캘리포니아).

2. 통영 적조현장에서 mesocosm 실험.

3. 본 연구팀이 개발한 적조 제어용 천적 대량배양시스템.

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적 조

1. 적조란?

적조란 (Red tides 또는 Harmful Algal Blooms) 바다에 사는 플랑크톤이 대량번식하여 바닷물 색깔을 갈색이나 빨간색으로 변색시키며 생태계를 파괴시키는 현상입니다. 담수호의 녹조현상과 발생원리가 같습니다.

적조생물의 종류는 전세계적으로 200종이 넘고 우리 나라 연안에서 나타나는 적조생물은 40종 여종입니다.

적조는 고대 이집트 시대나 우리 나라 삼국시대에도 발생 기록이 있을 만큼 오래된 현상이며 앞으로도 지속될 것으로 예상됩니다.

현재 적조는 해안을 끼고 있는 많은 나라에서 발생하고 있고 발생해역과 발생빈도가 증가하고 있는 실정입니다 (표 1).

표 1. 적조다발해역

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아시아, 대양주 : 한국, 일본, 중국, 대만, 필리핀, 베트남, 인도, 인도네시아,

홍콩, 호주, 뉴질랜드 등

미주: 미국, 멕시코, 카나다, 에콰도르, 칠레, 우루과이, 아르헨티나, 브라질,

베네주엘라 등

유럽: 스페인, 덴마크, 프랑스, 스웨덴, 독일, 네덜랜드, 영국, 노르웨이, 발틱해,

지중해 등

아프리카: 모로코, 남아공화국 등

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2. 적조로 인한 일반적인 피해

세계적으로 볼 때 적조로 인한 피해액은 가히 천문학적입니다 (표 2). 국제적으로 볼 때 적조로 인한 피해는 크게 두가지로 나룰 수 있는데 첫째는 어패류의 대량폐사나 인명피해이고, 또 하나는 관광산업의 피해입니다.

A. 어폐류의 폐사나 인명피해

(a) 유독성 적조생물 경우 : 적조생물이 독성을 가지고 있는 유독성일 경우, 어폐류들이 먹이를 잡기 위하여 물을 빨아들이는 과정에서 유독성 적조생물을 먹으면 독소에 중독이 되고 결국 죽게됩니다. 중독된 어패류를 사람이 섭취할 경우 사망, 마비, 기억상실증에 걸릴 수 있습니다.

(b) 무독성 적조생물 경우 : 적조생물이 대량으로 번식한 뒤 질소, 인 등 영양염류를 다 써 버리면 일시에 죽어 해저에 가라앉게 되는데 이때 세균들이 이들을 분해하며 이 분해과정에서 세균들이 산소를 모두 써버리고 결국 해저는 무산소 상태가 되는데 운동성이 크게 떨어지는 패류들은 질식하여 죽게됩니다.

B. 관광산업피해

(a) 해수욕장패쇄 : 적조는 주로 수온이 높고 바람이 세지 않은 늦봄과 여름에 많이 발생합니다. 이 시기는 많은 관광객들이 해변을 찾아 수영을 하거나 구경을 하는 때인데 관광객들이 수영할 때 독성적조생물이 들어 있는 물을 마시고 죽거나 마비가 될 수 있어 미국과 스페인, 이탈리아 등 많은 유럽국가들은 해수욕장을 폐쇄하므로 관광수입에 막대한 피해를 줍니다.

(b) 심미적피해 : 적조가 발생하면 바다가 빨갛게 변하고 심한 악취가 나므로 관광객들의 기분이 상할 수 있어 관광산업에 큰 피해를 줍니다.

표 2. 적조피해액 (연간)

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미국 추정피해액

메인주 (Maine) $ 7,000,000

노스케롤랄이나 (North Carolina) $ 25,000,000

뉴욕 (New York) $ 2,000,000

조지아 $ 3,000,000

알라스카 $ 50,000,000

플로리다 $ 20,000,000 (적조1회당)-관광업포함

오레건, 와싱턴주 $ 15,000,000 - 20,000,000

그 외 캘리포니아주, 코네티컷주, 뉴햄프셔주, 메사추세츠주,

로드아일랜드주 등에서 자주 피해발생

카나다

브리티시 콜롬비아 $ 4,000,000 - 5,000,000 (매년)

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우리 나라의 경우 수진원에 의하면 1995년에는 약 730억원, 2001년에는 70억원의 양식업 피해가 난 것으로 추정되고 있습니다.

3. 우리 나라 적조발생 상황 및 특징

A. 적조발생해역 증가: 남해안의 넓은 해역에서 발생하며 남해안에서 일어나던 적조가 동해, 서해안에서도 발생하고 있음. 특히 서해안의 경우 1993년부터 천수만에서, 1995년부터는 전북연안에서 적조가 해마다 반복적으로 발생하고 있는데 1998년부터는 유해성적조가 대규모로 발생하고 있습니다. 이들 해역은 대규모 간척사업과 하구둑이 건설된 곳입니다.

B. 유해성 적조발생 반복: 유해성 적조가 해마다 봄과 가을에 주기적으로 발생하고 있습니다.

4. 유해성 적조발생기작 (mechanism)

한 해역의 적조생물의 시간당 양적변화

= 적조밀도 x (성장률 - 피식률 + 유입 또는 방출)

A. 일반적인 적조발생 호조건

(a) 성장률 증가: 광도 증가, 영양염류(질소, 인)농도 증가, 난류(Turbulence) 감소.

(b) 피식률 감소: 포식자 (어류, 물벼룩, 원생동물) 감소

(d) 규조류(diatom)와의 경쟁에서 이겨야 함 (일반적으로 규조류는 하루에 2-4번 분열할 수 있는 반면 유해성적조생물은 대부분 2일에 1번 분열 가능 - 규조류와 적조생물에 공통적으로 유리한 환경이 주어질 경우에는 규조류가 급증하여 유해성 적조가 억제될 수 있음).

B. 우리 나라 적조발생기작

(a) 내만성 적조 (진해, 마산 type) : 주로 규조류와 성장률이 비슷한 적조생물(Heterosigma akashiwo, Prorocentrum minimum 등과 같이 크기가 작은 것)이 적조를 일으킴. 육수를 통한 과다한 영양염류(N, P 등)의 유입이 적조발생의 직접적인 원인이 될 수 있다.

(b) 외양성 적조 (고흥, 새만금 type) : 주로 규조류에 비해 성장률이 낮은 적조생물(Cochlodinium polykrikoides, Gyrodinium impudicum 등과 같이 크기가 크고 난류에 약한 것)이 적조를 일으킴. 규조류와 경쟁력이 없으므로 규조류의 밀도가 낮은 외양에서 먼저 발생. Cochlodinium은 운동성이 있어 낮에는 표층으로 올라와 빛을 받고 밤에는 저층으로 내려가 영양염류를 흡수할 수 있어 육수를 통한 영양염류(N, P 등) 공급이 없어도 적조를 일으킬 수 있음. 지속적인 대량 담수 유입은 오히려 좋지 않은 환경임.