Aims and Scopes

본 연구의 대상시스템은 2016년부터 2020년까지 폐염전 및 폐양식장 등을 갯벌로 전환하기 위한 복원사업을 시행하는 순천시 별량면 장산, 해룡면 노월지구 일원(78 ha)으로 선정하였다(Fig. 1).

Fig. 1. 
System boundary for the eco-economical evaluation of tidal flat restoration in Suncheon Bay (Suncheon City[2015]).

본 연구는 갯벌 복원사업에 따른 에머지 평가에 앞서 복원 전후의 대상시스템 환경을 다음과 같이 고려하였다. 복원 전 대상지는 제방 및 수문에 의해 자연적인 조석활동이 제한되었다. 대상지의 특성을 파악하기 위해 2016년 기준으로 시기별 항공사진과 현장조사 결과를 종합하여 복원 전 대상지의 염생식물 공간분포도를 작성하고(Fig. 2), 순천만 생태복원 대상지 모니터링 최종보고서(KOEM[2015])와 현장조사 결과를 참고하여 퇴적상 분포도를 작성하였다(Fig. 3). 복원 전 대상지에서는 육지화가 진행 중인 폐염전이 곳곳에 나타났고, 바닷물이 빠진 지역과 제방 및 수로에서 염생식물과 갈대가 분포하였다. 퇴적상은 주로 펄(mud)형태로 나타났고 그러한 지역에서는 일부 저서동물과 법정보호종인 대추귀고둥이 서식하였다(Suncheon City[2014]). 특히 노월지구 하부지역은 펄과 모래가 섞인 자갈의 피복형태를 보였다. 이와 같은 분포특성에 따라 계산된 면적들은 에머지 평가시 기초자료로 사용되었다. 대상시스템에서의 역간척 사업은 제방을 허물고 폐염전의 수문을 상시 개방하여 해수순환을 개선시키는 방식으로 진행된다. 따라서 복원 후 대상지의 환경은 조석활동의 복원 결과로서 갈대 군락의 분포와 저서동물 및 퇴적층 유기물질량이 인근 훼손되지 않은 갯벌의 수준으로 증가하는 것으로 가정하였다.

Fig. 2. 
Spatial distribution of halophytes in the system boundary before restoration.

Fig. 3. 
Spatial distribution of sediments in the system boundary before restoration.

비시장재인 자연환경, 생태계, 생물군에 대하여 경제학적 관점에서 평가하는 것은 화폐단위의 가치로 표현하는 것이 어려울 뿐만 아니라 인간 중심에서 일부분의 가치만을 고려하는 한계를 가진다(Choi[2010]). 생태경제적 가치는 사용자의 욕구나 기대되는 혜택에 따라 대상의 가치가 결정되는 소비자 중심의 가치(receiver value)와 대상의 생산과정에 투입된 자원이나 용역에 의해 결정되는 공급자 중심의 가치(donor value)로 구분된다. 여기서 자연자원이 우리 경제에 기여하는 가치를 실질적으로 평가하고자 한다면 대상의 직접적인 가치뿐만 아니라 직접적인 가치를 포함한 공급자 중심의 가치를 평가하여야 한다. 공급자 중심의 가치를 평가하기 위한 한 방법으로 에머지 평가법을 이용하면 생산과정에 소요된 모든 에너지량으로 대상의 생태경제적 가치를 결정할 수 있다(Odum[1996]).

미국의 시스템생태학자인 Howard T. Odum이 제안한 에머지는 “한가지 서비스나 생산물을 만드는 과정에 직접 그리고 간접으로 이미 소모된 한 종류의 이용 가능한 에너지”를 의미한다(Odum[1983], [1994], [1996]). 즉 에머지 개념에서 가치는 현재 대상이 가지는 에너지가 아닌 대상이 생성되기까지 소모되었던 모든 에너지(used energy)를 말한다(Kang[2013]). 따라서 에머지 개념을 자원의 가치평가에 적용함으로써 자원의 개발과 거래에 투입된 인간의 노동력 뿐만 아니라 대상자원이 만들어지는 과정에서 자연환경이 기여한 부분까지 동일한 기준에서 비교 가능하다.

또한 지구상의 에너지는 그 순환 과정에서 다량의 저급 에너지로부터 소량의 고급 에너지로 전환되는 계층적 구조를 가지며, 에너지 단위로 나타낸 에너지량이 같더라도 에너지의 형태가 다르면 일을 할 수 있는 능력에는 차이가 있다(Odum[1996]). 따라서 에머지 개념에서는 서로 다른 종류의 에너지를 비교하기 위해 자원의 종류마다 일을 할 수 있는 능력의 차이를 나타내는 인자인 에너지 변환도(transformity)를 사용하여 ‘한 가지 종류의 에너지’로 변환하는 과정을 수행한다. 태양에너지가 현재 에머지 방법론의 기준에너지이므로 태양에너지변환도(solar transformity)라 부르고, 단위는 sej/J을 사용한다.

결론적으로 평가대상의 에머지량은 식 (1)과 같이 측정된 에너지량에 적합한 에너지변환도를 곱하여 계산하며, 단위는 emjoule을 사용한다. 이때, 태양에너지를 기준으로 한 에머지를 태양에머지(solar emergy)라 부르고, 단위는 solar emjoules(sej)을 사용한다.

본 연구의 대상시스템은 과거에 염전 및 양식장으로 이용하기 위한 목적으로 제방을 건설하였으며, 그로 인해 자연적인 해수유입이 차단되어 갯벌로서의 형태와 기능을 손실하였다. 뿐만 아니라 간척과 매립사업으로 인해 염생식물과 저서생물의 일부가 소실되었다. 이와 같은 갯벌복원 전의 폐염전에 대한 개요를 바탕으로 에머지 평가를 실시하기 위해 장산 및 노월지역에 유입되는 에너지 자원과 주요 구성요소를 파악하고 Fig. 4와 같은 에너지 시스템 다이어그램을 작성하였다.

Fig. 4. 
Energy systems diagram for the abandoned salt pond in Suncheon Bay before the restoration project.

제방건설과 간척사업 이후 대상지에 조석 및 파도에너지가 유입되지 않음을 고려하여 태양, 지열, 바람, 그리고 강수에너지를 시스템외부에서 유입하는 자연환경 에너지원으로 고려하였다. Suncheon City[2014]는 순천만으로 유입하는 하천에는 동천이 있으나 하천 유입 직후 지점은 염분농도와 전기전도도가 낮아지는 반면, 하구에서 멀리 떨어진 지점들과 비교하여 본 연구의 대상지역내에 위치한 지점은 염분농도 및 전기전도도의 차이가 없음을 보고하였다. 이에 따라 하천유입으로 인한 담수의 영향은 유입에너지 항목으로 고려하지 않았다.

시스템 내부요소 항목으로는 제방과 폐염전의 수로를 따라 분포하는 염생식물과 펄형태의 지역에서 일부 서식하는 저서동물, 표층 퇴적물의 유기물질을 포함하였다. Odum[1996]에 따르면 에머지 개념에서 보유자원은 생애주기 또는 대체주기가 1년 이상인 항목만을 고려하므로 본 연구는 염생식물 중에서 벼과에 속하며 다년생으로 알려진 갈대를 중점적으로 평가하였다(Kim[2013]). 희귀종으로서 대추귀고둥은 서해안과 남해안 일대의 조간대 상부를 따라 분포하였으나 갯벌매립에 따라 개체수가 많이 감소하여왔다(Lim et al.[2015]). 본 연구 대상지에서 매립 이전과 현재의 대추귀고둥의 개체수가 조사되지 않아 향후 복원사업의 진행이 대추귀고둥 개체군에 미치는 부정적 영향을 판단하기 어렵다. 하지만 조간대를 따라 분포하는 대추귀고둥의 서식환경 특성과 갯벌의 면적을 증가시키고자 하는 복원사업의 성격을 고려하면 복원사업의 진행됨에 따라 내만으로의 서식지 이동이 이루어질 것으로 판단되어 평가항목에서 제외하였다. 또한 산업구조의 변화로 인해 오랜 기간 방치된 폐염전은 더 이상의 경제적 편익을 창출하지 않고 있었으며, 유지 및 관리의 부재로 인해 오히려 오염원으로 작용하는 문제가 있었다(MLTMA[2009]).

Fig. 4의 에너지 시스템 다이어그램을 바탕으로 복원 전의 폐염전이 우리 경제에 기여하는 가치를 평가하기 위한 에머지 평가표를 작성하였다(Table 2). 각 유입에너지별로 살펴보았을 때 강수의 화학에너지가 가장 많은 4.04E+16 sej/yr의 에머지를 공급하였으며, 태양에너지(3.11E+15 sej/yr)와 바람에너지(1.39E+15 sej/yr) 순으로 에머지 기여도가 높았다. 에너지량으로는 태양에너지가 대상시스템에 가장 많은 기여를 하였지만, 에너지변환도를 곱한 에머지 기여도 측면에서는 강수의 화학에너지 다음으로 높았다. 일 년 동안 순천지역 폐염전으로 유입된 총 에머지량은 4.04E+16 sej/yr이며, 이는 Brown and Ulgiati[2016]가 제시한 방법에 따라 중복계산을 피하기 위하여 재생가능 에머지 항목 가운데 가장 큰 강수 에머지량을 총량으로 하였다. 따라서 복원사업 전의 순천지역 폐염전으로 유입되는 에너지의 가치는 1,230만 em￦/yr이었으며, 이는 폐염전의 연간 생태계 서비스 제공량으로 볼 수 있다. 또한 폐염전이 보유하고 있는 자원에 대해서도 생태경제적 가치를 평가하면 48억 em￦이며, 에머지 단위로는 1.58E+19 sej이었다.

대상시스템에서의 복원사업은 제방을 허물고 폐염전의 수문을 상시 개방하여 해수순환을 개선시키는 방식을 활용한 역간척 사업이다. 결과적으로 주기적으로 해수가 유입되는 갯벌의 특징과 기능을 되살리고, 다양하고 풍부한 갯벌의 해양생물이 서식할 수 있는 환경으로 변화하며, 주변 갯벌과 같이 갈대 등이 군락을 형성하여 고르고 넓게 분포하게 된다. 이와 같은 갯벌복원 후에 예상되는 생태계의 변화를 바탕으로 에머지 평가를 실시하기 위해 복원사업지역에 유입되는 에너지 자원과 보유자원을 파악하고 Fig. 5와 같은 에너지 시스템 다이어그램을 작성하였다.

Fig. 5. 
Energy systems diagram for the tidal flat ecosystem in Suncheon Bay after the restoration project.

복원 전과 비교하여 자연적인 해수순환이 개선됨에 따라 대상지에 조석 및 파도에너지가 유입되므로 이를 포함하고, 태양, 지열, 바람, 그리고 강수에너지를 시스템외부에서 유입하는 에너지원으로 고려하였다.

갯벌생태계의 보유자원을 평가하기 위한 항목에는 복원 후 갯벌을 서식지로 하는 염생식물과 저서동물, 펄형태로 이루어진 퇴적층의 유기물질을 포함하였다. 에머지 개념을 설명한 Odum[1996]에 따르면 보유자원은 생애주기 또는 대체주기가 1년 이상인 항목을 말하므로 본 연구는 갯벌생태계의 일차생산자인 미생물 및 플랑크톤류는 평가항목에서 제외하였다. 또한 갯벌생태계의 한 가지 특징으로 철새의 경우 겨울철에 집중적으로 분포하여 계절적 분포가 뚜렷하고 넓은 범위를 이동하는 생물종이기 때문에 조류 또한 평가항목에서 제외하였다.

Fig. 5의 에너지 시스템 다이어그램을 바탕으로 복원된 갯벌생태계의 구성요소들을 정량화하고, 사업시행 후의 생태경제적 가치를 평가하기 위한 에머지 평가표를 작성하였다(Table 3). 각 유입에너지별로 살펴보았을 때 조석에너지가 가장 많은 5.22E+16 sej/yr의 에머지를 공급하였으며, 강수의 화학에너지(4.04E+16 sej/yr)와 태양에너지(3.05E+15 sej/yr) 순으로 에머지 기여도가 높았다. 일 년 동안 순천만 갯벌생태계로 유입된 총 에머지량은 5.58E+16 sej/yr로 갯벌복원 후 장산 및 노월지역의 갯벌이 제공하는 생태경제적 가치는 1,700만 em￦/yr이었다. 이는 Brown and Ulgiati[2016]가 제시한 방법에 따라 중복계산을 피하기 위하여 재생가능 에머지 항목 가운데 태양, 지열, 그리고 조석에머지량을 더하여 계산하였다. 총 유입에머지량에서 조석에너지가 차지하는 비율은 93.6%(5.22E+16 sej/yr)로 주기적으로 해수에 의한 침수가 일어나도록 하는 조수 수문학적 복원사업의 결과를 정량적 수치로 잘 보여준다. 또한 복원사업 후 갯벌생태계의 보유자원에 대한 생태경제적 가치는 111억 em￦이며, 이는 에머지 단위로 3.66E+19 sej이었다.

순천만 갯벌 복원사업 전후의 에머지 평가 결과를 비교하여 본 복원사업에 따른 생태경제적 가치의 변화를 평가하였다. 연구결과, 복원 후의 대상시스템으로 유입되는 에머지량이 증가하였으며, 보유자원의 생태경제적 가치 또한 증가함을 알 수 있었다.

복원 전의 대상지에 유입되는 에너지 자원으로 평가한 대상지역의 생태계 서비스 제공 가치는 연간 1,230만 em￦으로 나타났고, 복원 후에는 연간 1,700만 em￦으로 나타났다. 이는 복원사업을 통해 조석 순환작용이 개선됨에 따라 증가하는 생태경제적 가치가 연간 약 470만 em￦임을 알 수 있었다. 따라서 장산, 노월지구의 폐염전 및 폐양식장을 갯벌로 복원하였을 때 약 1.38배 높은 에너지 자원이 유입되고, 그 결과로 복원 후의 대상시스템이 제공하는 생태계 서비스의 가치가 약 1.38배 높아짐을 알 수 있었다. 복원 전의 대상지가 보유하는 자원의 가치는 48억 em￦이고, 복원 후는 111억 em￦으로 나타났다. 이는 복원된 갯벌생태계가 폐염전보다 약 63억 em￦ 더 많은 자원을 보유하고, 약 2.32배 높은 가치를 가지는 것을 나타낸다.

이러한 연구결과는 갯벌 복원사업의 시행으로 증가하는 에너지원과 자원의 가치 변동을 정량적으로 파악하고 비교할 수 있으며, 장산 및 노월지구를 간척지로 두는 것보다 갯벌로 복원하는 것이 생태경제적 기여도면에서 우위에 있음을 나타낸다.