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[Fig. 2]는 2011~2020년의 생태기반 해수수질 기준 등급별 분포비를 계절적 특이성을 명확하게 반영할 수 있는 2월(동계)과 8월(하계), 그리고 연 평균한 결과를 나타내었다. 연평균은 매년 6회 짝수월(2, 4, 6, 8, 10, 그리고 12월) 조사한 결과를 평균한 값이다.

[Fig. 2] 
Distribution of the grades of water quality index (WQI) for sea water in the February (A), August (B), and annual average (C) of 2011 to 2020 (I: , II: , III: , IV: , V: ) in the coast of South Korea.

2월에는 I 등급(매우좋음)이 41.0~67.4(56.4)%, II 등급(좋음) 20.2~41.2(28.7)%, III 등급(보통) 5.7~16.0(11.5)%, IV 등급(나쁨) 0.0~19.5(3.1)%, V 등급(아주나쁨) 0.0~1.6(0.4)%, 8월에는 I 등급이 8.4~39.6(21.5)%, II 등급 11.9~32.4(23.9)%, III 등급 15.2~29.3(22.4)%, IV 등급 9.1~28.1(18.0)%, V 등급 8.2~23.6(14.1)%, 연평균은 I 등급이 19.5~67.5 (36.9)%, II 등급 15.6~55.9(37.9)%, III 등급 11.7~ 31.4(20.3)%, IV 등급 0.0~8.1(4.8)%, V 등급 0.0~ 0.8(0.1)%로 나타났다.

2월은 연별변동 추세는 보이지 않았으나, 8월에는 I 등급은 점차 감소, IV 등급은 증가하는 추세를 나타내었다. 그리고 8월은 I~V 등급의 분포가 20% 내외로 유사하게 나타났으나, 2월에는 I~II 등급이 약 85% 정도로 대부분을 차지하였다.

연평균의 경우, I 등급 비가 2014년까지 급격히 감소하였으며, 반면에 II와 III 등급이 점차 증가하는 추세를 보였다. 2014년부터 2020년까지는 모든 등급이 유사한 비율 분포를 나타내었으나, IV등급은 2019부터 약간 증가하여 약 7%로 나타났다. V 등급은 0.5% 미만으로 낮게 나타났다.

이는 2011에서 2014년까지는 Chl-𝑎(1.5 → 2.3) 및 DIN(1.0 → 1.5)의 높아진 수질지수 값에 기인하는 것으로 보이며, 2019년 이후는 DIP를 제외한 모든 항목의 지수 값이 0.1~0.3 증가하였다.

2011~2020년 평균 해수 수질 기준 등급의 분포율을 생태구별로 <Table 1>에서 나타내었다. I~II 등급으로 양호한 수질 상태는 제주(88.9%) > 서해중부(86.1%) > 서남해역(83.5%) > 대한해협(68.8%) > 동해(54.7%) 순으로 나타났으며, IV~V 등급인 불량한 수질 상태는 대한해협(8.5%) > 동해(5.5%) > 서해중부(4.0%) > 서남해역(1.2%) > 제주(0.6%) 순으로 나타났다.

동해는 패류(고성, 양양, 강릉), 우렁쉥이(후포, 영덕, 구룡포), 그 외는 마을 어장으로 분포하고 있으며, 대한해협은 해조류(기장, 진주, 완도, 득량만), 연안(울산, 부산, 거제도 동안), 하구 어장(낙동강, 섬진강, 영산강), 그리고 어류양식 어장(통영외안, 가막만, 완도) 등이 있으며, 그 외는 패류 양식 어장이 넓게 분포하고 있다.

서남해역과 서해중부는 해조류(아산, 태안, 가로림만, 군산, 곰소만), 어류(군산), 하구(한강, 금강), 연안(인천, 태안, 천수만, 보령, 군산, 고창, 영광), 마을어장(아산, 영광), 그 외는 패류 양식어장으로 분포하고 있다. 제주는 모두 마을 어장이다.

생태구별로 환경적 특성을 구분하면, 동해의 경우 상대적으로 수심이 깊고 연안 용승이 자주 발생하기 때문에 낮은 저층 수온과 표층으로부터 저층으로 산소의 공급이 어려워 저층 산소포화도가 상대적으로 낮다(Rho et al., 2012; Park et al., 2019).

서해중부는 다른 생태구에 비해 큰 강이 존재하고 조석이 강하고, 이는 담수 유입량에 따른 염분 성층의 다양한 구조를 보여, 물리ㆍ화학적 환경인자는 물론 생물학 인자의 농도 변화가 큰 특징을 나타낸다(Hoshiai, 1964; McLusky, 1993; Shin et al., 2021). 또한 겨울철 투명도는 해수면의 냉각과 바람에 의한 연직 혼합으로 인한 저층 퇴적물의 재부유가 활발해져 투명도가 낮게 나타난다(Choi and Kwon, 1998).

그리고 서남해역과 대한해협의 내만 해역은 육상으로 둘러싸여 안정된 환경특성을 보이는 반면 생물의 산란, 서식장 이외에도 다양한 자원생물의 양식장으로 이용되고, 육상에서 다양한 무기 및 유기물질이 유입되어 생물 생산성이 높아져(Ryther et al., 1969), 적조, 산소부족 물덩어리 등 해양환경오염 문제 등을 발생시킨다(Cloern et al., 2014). 그 외 제주는 이상 해황, 해류의 영향을 직접적으로 받는 해역으로 볼 수 있다.

[Fig. 3]은 2014, 2015, 2019, 그리고 2020년의 WQI 기준 등급을 2월, 8월, 그리고 연평균으로 구분하여 정점별로 나타내고 있다. 본 연구에서는 유사 및 반복표현을 피하고자 2011~2020년 중 유사한 경향(2011~2014년 중 2014년)이거나 특징적 현황(2015년), 그리고 최근(2019와 2020년)으로 구분하여 대표연도를 선정하였다.

[Fig. 3] 
Distributions of the grades of water quality index (WQI) for sea water in the February, August, and annual average of 2014, 2015, 2019, and 2020 in the coast of South Korea.

2011~2014년까지는 전체적으로 수질의 분포가 유사하게 나타났으며, 모든 연도에서 2월과 8월은 계절별 특성을 반영하여 수질 상태의 차이가 크고, 고온다우한 하계인 8월은 동계인 2월에 비해 수질이 불량한 상태로 나타났다.

2월의 경우 2014년까지 I, II, 그리고 III 등급 범위로 전 정점에서 매우좋음에서 보통의 수준으로 양호하게 나타났으나, 2015년부터 일부 정점에서 불량한 상태를 나타내었다. 2015년은 기장의 해조류 어장과 제주도 마을 어장의 일부 정점, 2019년에는 서해안의 한강하구 어장, 동해의 패류, 마을 어장에서 IV~V 등급으로 불량한 상태로 나타났다. 더욱이 동해는 2020년에도 서해안의 금강하구와 더불어 IV 등급으로 지속해서 불량한 수질 상태를 나타내었다.

8월은 남해안의 패류와 해조류 어장에서 전반적으로 매년 IV~V 등급 수준으로 나타내었으며, 특히 산소부족 물덩어리가 상습 발생하는 해역인 진해만 등의 해역에서는 V 등급으로 나타났다. 그리고 동해안의 일부 마을과 패류 어장에서 2019년과 2020년에 IV 등급으로 나타났다.

연 평균한 수질 등급은 2015년에 마산만(패류)과 섬진강하구의 1개 정점에서 V등급, 패류(마산만, 통영) 어장, 인천을 포함한 한강과 영산강 하구의 일부 어장에서 IV 등급을 나타내었으나, 전체적으로 I~III 등급 수준으로 양호한 수질을 나타내었다. 2019년과 2020년에 패류(진해만, 통영), 우렁쉥이(후포, 영덕, 구룡포), 죽변, 그리고 한강과 금강하구, 인천 등에서 IV 등급으로 불량한 상태로 나타났다.

한국 연안의 수질 환경은 계절성 물리 요인이 수질변동을 좌우하는 특성으로 여름에 수질이 악화해도 기온이 하강하고 수온약층이 약화하는 가을이 되면서 점차 수질이 개선되어 겨울에는 해역이 회복되는 경향을 보인다(Lim et al., 2007; Park et al., 2019).

하지만 반폐쇄적인 만 등은 해수의 유동이 원만하지 않고, 양식 어장이 과밀하게 분포하고 있는 진해만과 통영, 동해의 우렁쉥이 어장 등은 빈번하게 불량한 수질 상태를 나타내었다. 이는 해역 내 오염 정도가 자연 정화능을 초과하여 회복이 불가한 해역으로도 생각할 수 있으나, 불량한 수질 상태가 장기간 지속하는 것은 아니므 로, 영구적 수질오염 해역은 극히 일부 해역으로 한정될 것이다.

연안의 수질 환경은 계절적 물리 및 화학적 환경변동과 육상 기인 물질 유입, 표층 퇴적물의 재부유, 그리고 해역 자체의 재생산과 무기화 과정에 따른 물질 발생 등에 의해 결정되는 것으로 볼 수 있다. 이를 양식생물의 서식환경에 미치는 영향으로 파악할 필요가 있다.

예를 들어 해수의 유속은 Chl-𝑎와 부유물질의 이동 및 분산으로 용존산소 및 영양염 공급에 영향을 미친다(Malouf and Breese, 1977; Vincenzi et al., 2006). 어장환경 내 원활한 해수 교환을 토대로 먹이 공급뿐만 아니라 양식생물의 배설물을 분산시켜 저층 환경 내 지속 가능한 생태계 조성뿐만 아니라 양식생물의 성장에 영향을 미칠 수 있다(Kim et al., 2019).

특히 외해수와의 교환이 적은 반폐쇄적 지형적 특성이 있는 대한해협과 서남해역은 여름철 강수량의 증가로 인해 표층수의 저염화 현상과 표층 수온 상승으로 해역 내 강한 성층이 형성되어 저층수로의 산소 공급이 차단되면서 양식생물의 서식환경에도 영향을 크게 미친다.

<Table 2>는 2011~2020년 생태구별 및 양식 어장별로 수질지수의 항목을 평균하여 비교하였다.

모든 생태구의 경우, Chl-𝑎는 마을과 우렁쉥이 어장에서 2 ㎍/L 미만으로 농도가 낮았으며, 하구(5.50 ㎍/L), 어류(4.34 ㎍/L), 그리고 패류(4.25 ㎍/L) 양식 어장에서 상대적으로 높게 나타났다. 수심은 우렁쉥이와 마을 어장이 비교적 깊었으나, 그 외는 20 m 이하로 나타났다.

SD도 마을(8.4 m)과 우렁쉥이(8.8 m)는 높게, 그 외 어장은 2.0~3,9 m 범위로 나타났다. DIN과 DIP는 하구와 연안에서 0.323 mg/L 및 0.155 mg/L(DIN), 0.018 mg/L 및 0.016 mg/L(DIP)로 각각 농도가 높았으며, 저층 용존산소의 포화율(DO)은 동해에 주로 분포하고 있는 우렁쉥이 어장과 반폐쇄적 해역에 있는 패류 양식 어장에서 90% 미만으로 나타났으며, 해류의 흐름이 원활한 해역에 분포하고 있는 해조류 어장(96.0%)과 연안(98.0%)에서 높게 나타났다.

생태구별로 비교해 보면, 동해는 우렁쉥이 어장에서 SD와 DO가 낮게 나타났으며, 대한해협은 하구 어장에서 DIN 농도가 높게, 우렁쉥이 어장에서 Chl-𝑎 농도가 높게 나타났다. 서남해역에서는 하구 어장에서 Chl-𝑎가 하구, 연안, 패류 등의 어장, DIN, DIP도 하구 어장에서 농도가 높았다. 서해중부는 하구 어장에서 Chl-𝑎, DIN, DIP 모두 높았으며, 서남해역과 서해중부 모두 SD는 연안에서 낮게 나타났으며, DO는 모든 어장에서 90% 이상으로 나타났다.

제주해역은 SD와 DO는 높았으나, 그 외 수질 항목은 다른 생태구에 비해 상대적으로 낮은 농도를 나타내었다.

[Fig. 4~7]은 전국 연안의 조사정점별 해수수질 지수 항목의 점수 분포를 2월, 8월, 그리고 연평균으로 나타내었으며, 수질 오염상태를 지시하는 4점 이상의 해역에 대해 파악하였다.

[Fig. 4] 
Distributions of the water quality items score of WQI for sea water in the February, August, and annual average of 2014 in the coast of South Korea.

[Fig. 5] 
Distributions of the water quality items score of WQI for sea water in the February, August, and annual average of 2015 in the coast of South Korea.

[Fig. 6] 
Distributions of the water quality items score of WQI for sea water in the February, August, and annual average of 2019 in the coast of South Korea.

[Fig. 7] 
Distributions of the water quality items score of WQI for sea water in the February, August, and annual average of 2020 in the coast of South Korea.

2014년의 경우, Chl-𝑎은 동해안을 제외한 진해만과 거제도남안과 서해중부의 일부 해역, 서남해역과 제주의 대부분 해역 등에서 높았다. DO는 진해만, 통영, 고성자란만 등 산소부족 물덩어리가 빈발하는 해역과 가막만, 섬진강하구의 일부 해역, SD는 한강하구와 그 주변 해역, 진해만, 사천 등 대한해협의 일부 해역에서 높게 나타났다. DIIN은 동해와 서해중부의 일부 해역, 진해만 통영 등의 해역, DIP는 하구 주변 해역을 중심으로 높게 나타났다.

2015년은 Chl-𝑎는 대한해협, 서남해역, 제주의 대부분 해역을 중심으로 높았으며, DO는 하계인 8월 서남해역과 진해만을 포함한 대한해협의 일부 해역 중심으로 나타났다. SD는 하구 주변 해역과 진해만 등 일부 해역 등에서 높았으며, DIN과 DIP는 하구와 제주의 일부 해역에서 높게 나타났다.

2019년에는 Chl-𝑎는 서해중부의 대부분 해역을 중심으로 높았으며, DO는 동해와 진해만, 통영을 포함한 대한해협의 일부 해역을 중심으로 높았다. DIN와 DIP는 동해의 일부 해역, 한강 등 하구해역을 중심으로 높았으며, SD는 제주의 대부분 해역을 중심으로 높게 나타났다.

2020년의 경우 Chl-𝑎는 서해중부와 서남해역을 중심으로 높았으며, DO는 동해와 진해만, 통영 등 대한해협의 일부 해역을 중심으로 높게 나타났다. DIN과 DIP는 하구를 중심으로 높게 나타났으며, SD는 동해의 일부 해역, 하구 주변 해역, 그리고 사천, 진주만 등에서 높게 나타났다.

요약하면 매년 수질지수 항목의 점수 분포는 차이를 보였지만, 모두 2월에 비해 8월에 오염상태(4점 이상)를 지시하는 수질 항목이 다양하게 나타났다. 생태구별로는 동해는 DO와 SD, 대한해협은 Chl-𝑎, DO 지수의 영향이 큰 것으로 나타났으며, 서남해역과 서해중부는 Chl-𝑎, DIN, 그리고 DIP, 그리고 제주 생태구는 Chl-𝑎가 하계에 주요 오염 수질지수로 나타났다.

양식 어장별로는 동해와 대한해협은 패류 양식 어장에서 수질 항목의 지수 값이 크게 나타났으며, 서남해역은 하구와 패류 어장, 서해중부는 하구 어장 주변 해역에서 수질 항목의 지수 값이 큰 경향으로 나타났다. 즉 연안의 하구 주변 어장에서 DIN, DIP, 그리고 반폐쇄적인 만 등에 주로 분포하고 있는 해조류와 패류 어장 등에서 Chl-𝑎, DIN, DIP, 특히 진해만의 패류 어장에서 DO 등이 주요 오염지수로 얻어졌다.

아울러 모든 생태구에서 패류와 하구 어장 주변 해역에서 수질 항목의 지수 값이 큰 경향으로 나타났다. 이는 어장 내 자가오염뿐만 아니라 지형적 특성의 영향이 큰 것으로 보인다.

저층 용존산소 포화율(90% 기준)의 저하는 저층 유기물질의 분해로 인한 용존산소의 감소로 인한 반응에 의한 것이나, 저층 유기물질의 증가 원인이 대한해협과 동해는 기작에 차이가 있다.

예를 들어 대한해협의 경우는 반 폐쇄적인 지형의 특성과 과밀한 양식 어장에서 발생하는 오염원에 기인하는 것으로 볼 수 있으나, 동해의 경우에는 수심이 깊고, 저층의 낮은 해수의 흐름으로 오염원인 유기물질이 축적된 결과로 볼 수 있다. 즉 오염물질의 유래가 자연적 혹은 인위적인가로 구별할 수 있다. 따라서 실질적 오염 현상은 대한해협에 국한할 수 있을 것이다.

이러한 현상은 SD 지수에서도 유사한 경향을 보이는데, 이는 서해중부와 동해의 경우에서 차이를 나타낸다. 생태학적으로 SD가 수질 오염에 있어 의미하는 것은 식물플랑크톤 등 부유생물의 증가에 따른 효과를 의미하나, 서해중부의 경우는 낮은 수심과 조석의 효과에 의한 부유물질 등에 의한 영향이 크다. 또한 동해와 제주의 경우는 설정된 SD의 기준값이 다른 생태구역(0.5~2.5 m)에 비해 상대적으로 크며(8.0~8.5 m), 동해의 연안 용승과 더불어 해류의 특성을 반영할 수 있다(Park et al., 2019).

따라서 본래의 의미인 오염지수로 시사하는 경우는 대한해협의 Chl-𝑎, DO, 그리고 SD, 그리고 서남해역, 서해중부의 Chl-𝑎, DIN, DIP 등을 중심으로 생각할 수 있을 것이다.