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인공어초 시설은 어초의 표면에 해조류 및 저서생물이 부착하여 서식, 성장하는 공간을 제공하는데 주목적이 있다. 이를 통해 자원조성 효과(수산생물의 직접적인 생성, 어류의 먹이생물 생산, 저서 정착어 증산)와 어장조성 효과(주변 어류 위집을 통한 어장 조성)를 거둘 수 있다.

여기서 자원조성 효과는 시설된 어초에 먼저 미세 규조가 부착하고 미역, 다시마 등 해조류가 서식하여 군락을 이룸으로써 어류 및 패류, 갑각류의 먹이생물이 생산됨에 따라 저서어가 서식하고 은신할 수 있는 어초어장이 형성되어 어장의 생산성을 향상시키는 방법이고, 어장조성 효과는 수심이 깊은 해역에 대형어초를 시설하여 회유어나 부어를 집어시킴으로써 인공어초 시설해역 주위를 좋은 어장으로 조성해 주는 효과가 있다(Bae, 1985).

인공어초 어장의 기본 구성 요소의 정의는 [Fig. 1]과 같이 나타낼 수 있으며, 대상 해역의 지형, 해수유동, 주요 서식어종, 어업인 이용 어구 등과 관련하여 어초의 조합이 이루어지고 배치 방식에 일정한 조건은 없다고 할 수 있다.

[Fig. 1]  
Basic components of AR systems.

어초 단체(Module, 單體)는 어초어장 조성에 쓰이는 1개의 어초구조물로서 인공어초 사업의 가장 기본 단위(Unit)에 해당한다.

단위 어초(Set)는 대형인 경우 1개 또는 소형인 경우 복수의 어초 단체(Module)로서 조성되는 최소 규모의 어초어장이고 어업 생산의 단위이면서 우리나라 일반어초 1개 단지당 시설기준에 해당한다(또한 1개의 단위 어초로 구성되어 있는 경우 단체초(單體礁), 복수의 어초 단체로 구성되어 있는 경우 군체초(群體礁)로 구분하기도 한다).

어초군(Group, 群)은 상호 관련된 복수의 단위어초(Set)에 의해 구성되는 어초어장으로서 단위어초가 서로 관련되는 범위에 어획의 유효범위, 어군의 이동 가능한 거리와 유영의 영향 범위 등이 포함된 배치 개념이다.

마지막으로 어초대(Complex, 帶)는 복수의 어초군 등에 의해 구성되는 광역적인 어초어장으로 정의된다.

우리나라 일반어초 1개 단지당 시설기준은 ‘인공어초시설사업집행 및 관리규정’(해양수산부 훈령 제258호, 2015.06.30.)에 어초의 목적에 따라 다음과 같이 규정되고 있다(MOF, 2018).

어류용 및 어패류용 어초의 경우 8 ha(8 ha 미만이라도 수산자원조성사업에 필요한 경우 조성가능)를 1개 단지로 하여 집중 설치하며, 1개 단지당 용적 800 ㎥ 이상 설치하는 것을 원칙으로 한다. 1개의 용적이 100 ㎥ 이하인 어초를 분산하여 설치할 경우 어초간의 거리는 가장 큰 변 길이의 2~4배로 하여 설치한다. 또한 해조류용 및 패조류용 어초는 2 ha(2 ha 미만이라도 바다숲(해중림)사업에 필요한 경우 조성가능)를 1개 단위 어초로 하여 1단 평면으로 설치하며, 단위 어초당 설치면적은 설치된 어초의 평면 투영 면적을 기준으로 500 ㎡ 이상으로 한다. 그리고 강제침선어초는 8 ha(8 ha 미만이라도 수산자원조성사업에 필요한 경우 조성가능)를 1개 단위 어초로 하며, 단위 어초당 용적은 800 ㎥ 이상으로 한다.

과거 인공어초 1개 단지를 16 ha로 규정한 것은 1985년, 1987년부터 단지 간 거리가 400 m이던 것이 300 m로 수정되어 2001년까지 유지되어 왔으나 최근 2015년 개정된 규정에서는 이 부분이 제외되었음 알 수 있다. 즉, 최근 어초의 배치개념이 개별 어초의 거리 기준으로 배치하는 것보다는 전체적인 단지 면적대비 어초의 해저 접촉 면적 기준으로 변화되었음을 알 수 있다.

또한 어초의 설치 방법으로는 지역 여건과 어초 종류·기능에 따라 2단 이상 상적 또는 1단 평면 등으로 어초의 설치목적과 기능이 최대한 유지·확보되도록 설치하며, 1단으로 평면 설치하는 경우 어초군의 설치대상지 중앙 부분에 설치한다.

그리고 어초의 내용 년수는 일반적으로 30년 정도이며, 그 기간 동안 어초 기능을 유지할 수 있도록 설계되어야 하는데, 그 설계 내용은 주로 어초 침설시의 착저 충격력에 대한 내구성, 설치후 파랑이나 조류에 대한 안정성(활동 및 전도 등), 세굴 및 매몰에 대한 검토 등이다(Kim, 1995).

결론적으로 이상의 인공어초 시설 규정 변화 특징들에서 인공어초 배치 개념에 고려되어야 할 부분들이 어초 수량, 공간, 설치 면적으로 요약된다고 할 수 있다.

① 저서성 어류의 경우

돔류, 볼락류, 넙치를 위집하기 위한 어초의 높이는 1 m로도 충분한 효과가 있고, 참돔, 붉돔, 조피볼락, 쥐노래미를 대상으로 한 어초의 경우에는 높이보다 어초 분포 면적의 넓이가 중요하다. 즉, 저서성 어류(Demersal fish)의 위집을 목적으로 한 어초 설치는 특별하게 어초의 높이(H)와 수심(h)비 (H/h)를 생각할 필요가 없다는 것이다. 또한 수심을 고려하여 투입한 어초의 높이에서도 어초 효과와는 관계가 없을 것으로 보인다(FIRA, 2013).

결국 저서성 어류를 대상으로 하는 경우 보통 어초 블록의 크기가 1∼2 m이고, 어초 총 개수가 일정하게 정해진 조건에서는 2단 이상으로 집적하기보다 평면적으로 넓은 면적을 가지는 방향으로 조성하는 것이 유리하다는 해석이 가능하다.

② 회유성 어류의 경우

회유성 어류(Migratory Fish)는 저서성 어류보다 어군량은 많지만, 체류시간이 짧다. 따라서 어군을 유집하여 체류시간을 길게 하는 의미에서 어느 정도의 집적이 필요하고, 초기 규모가 큰 어초 블록을 투하하여 입체적으로 어초가 어류의 시각 및 청각에 자극을 많이 갖도록 하는 것이 바람직하다. 하지만 그 규모의 상하한치를 절대량으로 표현하기에는 아직까지 구체적인 연구사례가 없는 것이 사실이다.

일반적으로 자연초의 규모(높이×넓이)가 인공어초의 규모보다 크고 어장 조성효과도 높다는 것은 부인할 수 없다. 그러나 단위용적당 집어효과, 집어율(집어량/단위용적)을 고려하여 살펴보면 자연초보다 인공어초의 어장 조성효과가 크다는 것으로 알려져 있다(FIRA, 2013).

어초의 평면적인 넓이의 의미는 해저에 설치하는 어초의 경우 일정 해저 면적에 대해 공극이 없이 어초블록이 놓여진 상태(1척의 침선어초의 경우도 있음)와 어초 단체(또는 소규모 어초)가 만드는 생물유효 공간 단위로서 일정 해저 면적 내에 간극 또는 공극이 없이 배치된 경우를 말한다.

전자의 경우, 서로간 근접 어초블록의 측면 표면적 증가뿐만 아니라 해수유동에 대한 저항 벽면의 효과를 가질 수 없다. 이것은 생물에 대한 자극발생 기능을 현저하게 떨어뜨린다. 후자의 경우, 어초의 그 배치 조건이 같으면 단위면적당 어초 효과는 전자의 경우와 거의 같다고 생각할 수 있으나, 어초의 평면적, 유효공간의 형성에는 전술한 어초의 경우보다 유리하다고 할 수 있다. 또한 어초의 경사면 부분은 어초기능을 발휘하지만, 평탄한 부분에서는 해수유동의 변화, 생물자극 기능이 경사면보다 상대적으로 역할이 적다고 볼 수 있다(FIRA, 2013).

규모로서의 어초 시설 넓이는 대상어종 및 위집 어군량의 크기에 따라 상대적인 적정 규모를 생각할 수 있으나, 수량적으로 표현하기는 불가능하다. 다만 지나치게 분산시켜 시설하게 되면 어초에서 유발되는 환경자극도 분산되어 효과가 감소되기 때문에 어초시설의 평면적(넓이)은 해저에 시설된 어초 투영면적의 20배 이내가 바람직하다고 제안되어 있다(Kim et al., 1994; Kim et al., 2006)

어초에 어류가 위집하는 경우, 구조물에 접촉 또는 긴밀하게 접근하는 저서성 어류를 제외하고 대부분의 어류는 어초 주변부에 위집하여 어초와의 상대 위치에 따라 어초를 이용하는 행태가 달라진다(FIRA, 2013).

어초 단체(Module)간 간격은 일반적으로 2 m정도가 적당한 것으로 알려져 있지만, 회유성 및 저서성 어류에 대해서도 어초의 조성 유효공간을 넘어서 분산 시설을 할 경우 그 어초의 집어 효과가 크지 않다고 판단된다. 개념적으로 저서성 어류의 경우 수십~수백 개 정도의 수량으로 구성된 단위 어초(Set)를 10~20 m정도 간격을 갖도록 수평 배치하는 구조가 바람직하고, 회유성 어류의 경우는 수심에 대한 높이가 어느 정도 요구되기에 쌓아서 시설하는 것이 필수 조건이다(FIRA, 2013). 하지만 어초군 간의 생물 유효공간을 검토한 연구 결과나 그 수준은 충분하지가 않다.

2015년 인공어초 시설 규정 변경 이전의 경우 어초의 유효공간이 저서성 어류에 대해서는 어초 구역과 그 주변 100 m, 회유성 어류에 대해서는 200 m, 1단 어초 유효공간으로서는 400 ㎥ 정도가 최소 단위로 보는 것이 일반적이었다. 예로 들어 참돔, 벤자리는 어초에 70 m정도까지를 유효범위로 보고 있다.

결과적으로 어초의 유효공간은 해역마다 대상 어종에 따라 조금씩 차이를 나타내지만, 기존 조사결과를 종합 분석하면 저서성 어류를 대상으로 하는 경우 어초간의 거리는 200 m, 회유성 어류는 400 m가 되는 것으로 추정된다(FIRA, 2013).

따라서 어초자체의 용적만이 어류를 위한 유효공간이 아니기에 어초 주변부의 생물유효공간을 가능한 증대시키기 위해 단일체간, 어초군 간의 적정한 유효공간을 찾고자 하는 연구 및 수치화하는 노력이 필요하다. 최근 Kim et al.(2014), Woo et al.(2014), Yoon et al.(2016) 등의 연구가 여기에 해당한다.

인공어초의 설치사업에서 가장 문제가 되는 것은 어떤 어초 단체(Module)를 시설하며, 단위 어초(Set)를 어떻게 배치할 것인가이다.

[Fig. 2]는 인공어초의 배치 개념을 정리한 것이다. 그림에서 (a)와 (b)는 저어류 어류(Demersal fish) 및 부어류 어류(Pelagic Fish) 등 대상 어종에 따른 어초의 이격, (c)는 자연 암반과의 조화를 이루는 어초의 배치 개념, (d)는 인공어초가 자연 암반을 대체할 경우 어초 주변의 흐름과 어류 공간 분포를 개념적으로 제시한 것이다.

[Fig. 2]  
Conceptual model and separation distance of ARs in harmony with natural rocks.

Bae(1985)는 어초의 효과적인 배치는 중앙에 약 10%의 블록군을 형성하고 주위에 3% 정도로 분산함이 이상적이며 저서 정착어용 소형어초의 블록과 블록 사이의 거리는 약 300 m정도, 어초블록이 합하여진 어초군과 거리는 약 600 m가 이상적인 것으로 판단한 바 있다.

또한 FIRA(2013)는 단위어초의 크기는 콘크리트어초는 400~1,600 ㎥, 조립식 대형어초는 2,000~4,000 ㎥가 경제적이고 효과가 있으며, 연안 저어성 어류를 대상으로 시설하고 있는 콘크리트 어초는 집중 산적 시설함이 이상적이라고 제시하고 있다. 즉, 어초군 중앙에 블록을 형성하고 주위에는 단위 어초가 분산되는 것이 좋으며 2 m 크기의 단위 어초(Set) 간의 거리는 300~400 m, 그리고 저어류를 대상으로 하는 경우는 1,500 m의 거리가 이상적이고, 해류나 조류의 방향으로 직각되게 배치, 해저 융기부에 설치함으로써 어류의 유집 효과가 증대된다는 것이다.

한편, 현장에 따라서 소형 어초는 크레인 등에 의하여 수중에 집중 시설하므로 어초 시설시 조류나 파랑 등에 의하여 배가 이동하고 부력에 의하여 시설 지점에서 분산되는 사례가 종종 발생하기도 하는데, 가급적 집중 시설하도록 노력하여야 한다.

일반적으로 인공어초 어장의 구조와 배치를 결정함에 있어서는 대상 해역의 해양환경특성을 고려한 어초 넓이, 높이, 재질 등과 대상어업의 어획실태, 대상어종의 수심대별 위집분포 등의 다양한 인자를 고려하여 결정하게 된다.

하지만 현실은 어초의 규모 결정에 있어 단순 적지조사에 의하여 기존에는 16 ha당 100개 정도의 사각어초를 현수투하 상적 시설하는 것을 기본으로 어초의 경제성 및 기능성 등을 평가하였다. 그 외 일반어초의 시설량을 산정하는 경우 반구형 1,520개, 뿔삼각형 200개, 육각형 150개, 원통형 100개, 대형 잠보형 어초 10개 등으로 수량을 산정하는 경우가 많다. 이는 결국 사각어초 시설 기준에 대비하여 타 어초의 수량을 결정하는 방식이라 할 수 있다. 따라서 인공어초 시설기준 면적 축소(16 ha에서 8 ha로 축소)에 따른 어초 시설 수량의 변화에 대해 검토가 요구된다.

본 연구에서는 부산 및 경남해역에 대한 최근 인공어초어장관리 조사 보고서를 수집하여 기 시설된 어초들의 어초별 배치 상황을 파악하고자 하였다. 결과적으로 실제 해역에 설치된 어초별 배치 형태를 살펴보면 [Fig. 4]와 같이 살펴볼 수 있다.

[Fig. 4]  
Images of ARs observed with a side-scan sonar along the coast of Busan, South Korea.

어초의 규모, 형태, 목적성에 따라서 대체적으로 <Table 1>에 제시된 바와 같이 집중산적, 집중평면, 평면분산, 분산시설되어 있음을 알 수 있다. 특히 기 시설된 어초들은 동일 어초로 군체를 형성하거나 최근 높이를 달리한 어초의 조합에 대한 배치개념을 도입하여 시설한 사례를 살펴볼 수 있다. 하지만 어초군 배치 개념이 단순하고 어초간 이격거리 및 수량에 대한 설계요소에 해역의 수심 및 경사 등의 물리환경적 특성이 고려되어 시설되지 않았음을 알 수 있다.

육상의 목장이 소나 말, 양 등의 가축을 방목하여 사육하는 넓은 초원을 의미하는 것과 같이 바다목장은 어류 등의 주요 해양 동물을 일정한 해역 안에서 방류, 사육하여 수확하는 바다의 목장을 의미한다.

바다목장은 환경제어, 어장조성, 종묘방류, 육성관리, 어획관리 등 광범위한 기술 요소를 유기적으로 결합한 관리형 어업이며, 연안뿐만 아니라 근해의 넓은 수역과 많은 해양생물을 대상으로 하는 것이 목표이다. 즉, 바다목장이란 어장환경과 바다 생물을 효율적으로 제어·관리하여 해양의 생산력을 높이는 시스템을 구축하는 것이므로 해양생태계에 대한 전반적인 관리가 필수요건이라고 할 수 있다(FIRA, 2018).

우리나라는 통영 해역 일원을 시작으로 동·서·남·제주 해역에 시범적으로 바다목장을 조성하고 제반기술을 개발하여 바다목장사업을 전국적으로 확대하였다.

또한 해역별 바다목장화 모델을 정하고, 각 연안에서는 어초 개발과 생태계 파악을 실시한 바 있다.

그 중에서 [Fig. 5]와 같이 제주 해역 시범바다목장의 경우 (a)와 같이 3가지 어초 배치 모델이 개발되었다. 먼저, 어류자원 조성을 위해 1번 지역의 (b)에는 팔각반구형, 원통2단형 등의 높이가 높은 어초와 낮은 사각어초의 조합으로 구성되어진 모양을 가지고 있다. 또한 해중림 어패류 복합형 시설지인 2번 지역의 (c)의 경우 헥사포드형 어초를 외곽으로 둘러싸고 중앙에 정자형 어초를 분산 시설하여 다소 조류방향을 고려한 형태의 배치개념을 제시하였다. 그리고 해중림 어장인 3번 해역의 (d)의 경우 외곽에 반톱니형 및 십자형 해중림초를, 중앙에 하우스형 해중림초를 배치함으로써 다소 높고 낮음을 고려한 어초 배치 또는 조류방향을 고려한 시설이라고 판단된다.

[Fig. 5]  
Layout of ARs in the Jeju Trial Sea Farm Project (South Korea).

일본 후쿠오카 현 인공어초 시설 배치 사례를 중심으로 어초 배치 개념을 살펴보고자 하였다.

FIRA(2013)에 따르면 일본의 경우 어초 규모가 커짐에 따라 어획량은 증가하지만 그 증가율은 어초 규모 6,000 ㎥에서 둔화하는 경향이 있다고 알려져 있다. 따라서 단위어초로서의 효과적인 어초 규모는 일반적으로 6,000 ㎥정도가 적당한 것으로 보고 있다. 또한 단위어초 배치의 경우 인공어초시설 대상수역(수심 60~70 m)의 어군 분포는 수직방향 20 m, 수평방향 50 m 이내에 어군이 집중 위집하고, 수평방향으로 500 m에서 어느 정도 어군이 분포하는 것이 조사되었다. 그 결과에 의하여 어초의 효과범위를 500 m로 판단, 단위초의 간격을 약 1,000 m(양쪽 각 500 m씩)로 하여 시설을 하고 있다(Lee, 2000).

후쿠오카 현 외해의 인공어초 배치 자료를 나타내면 [Fig. 6(a)]와 같다. 6×10×10 m 크기의 강제어초를 중심으로 2×2×2 m인 사각형 콘크리트 어초를 주위에 배치하는 개념임을 알 수 있다. 주요 대상어종, 이용 어구와 관련하여 결정되는 요소로 단체초의 배치 방식에 상술한 일정한 조건이 고려되지 않고 있음을 알 수 있다. 즉, 단위어초의 크기가 임의로 결정됐다 하더라도, 단체초의 조합은 무한하며, 서로 겹치지 않도록 일정거리 산재, 큰 것과 작은 것의 조합 등 다양한 형태의 배치 개념이 적용될 수 있고 위의 경우 높이와 넓이를 가지는 어초의 조합으로 구성할 수 있음을 의미한다.

[Fig. 6]  
Examples and concepts of deployed AR facilities in Japan.

또한 여기서 특이한 점은 조류 방향을 고려하여 어초의 높고 낮음을 반영하고 있다고 할 수 있다. 즉, 전면에서 6 m의 높은 어초를, 배후에 2 m의 낮은 어초를 배치함으로써 어초어장을 조성하였다는 점이다. [Fig. 6(a)]에서 어장 조성 계획면적은 130 m×130 m=16,900 ㎡이며, 이 중 강제어초가 차지하는 면적은 600 ㎡, 콘크리트어초는 100 ㎡에 해당한다. 실제 어장 조성 계획면적 대비 어초의 실점유면적은 전체 면적의 4.1%에 그치는 것을 알 수 있다.

이는 목표하는 어장조성 면적에 대해 어초의 실점유면적이 그리 크지 않음을 나타낸다. 즉, 어초의 어획량 증대를 위해 해역의 환경특성에 따라 차이를 보이기는 하지만 많은 면적을 차지하는 어초의 사용보다 적당한 이격거리를 고려함으로써 충분히 그 어초의 효과를 극대화하고 경제적 효과를 거둘 수 있다는 점을 시사한다.

또한 [Fig. 6(b)]는 일본 후쿠오카의 유료 낚시터(Sea Fishing Park)의 어초 배치도를 나타낸 것이다. 목적하는 어종이 서식할 수 있는 환경조성을 위해 어초 시설을 구분하거나 유도한 사례라고 할 수 있다. T형 잔교 주변으로 서식하는 대상 해양생물을 고려하여 각기 다른 형태의 어초가 시설 배치되어 있음을 알 수 있다.

결과적으로 앞서 기존 사례에서도 살펴보았듯이 인공어초 어장 조성에 있어서 단위어초의 배치 방식에 대한 매뉴얼화된 일정한 조건은 없다고 할 수 있으며, 현장의 조건에 따라서 달라질 수 있음을 알 수 있다.