국내 일반어초의 자원조성 효과 평가 연구

2.1 인공어초 시설사업 발전 단계

우리나라 인공어초 시설사업에 대해 Kim[2007]은 인공어초의 종류, 재질, 시설량, 시설금액, 관련정책 등을 종합하여 Fig. 1과 같이 도입기(Introduction), 기반 조성기(Composition), 양적성장기(Growth), 질적성장기(Development)의 4단계로 구분하여 제시한 바 있다.

Fig. 1.

Status of artificial reef (AR) facilities in Korea (1971-2016).

우선, 도입기는 1971년부터 1980년 전후로서 동 시기의 인공어초사업은 불법어업 방지와 자원조성을 통한 어업인 소득증대라는 두 가지 목표를 추구하고 있다. 특히, 저인망류 어업에 의한 불법어업 방지를 위한 측면이 강하다. 동 시기는 인공어초 초기 투자단계로, 소형사각어초를 단순히 바다에 투하하는 것으로 현재의 적지조사, 인공어초 제작, 투하기술 등이 미흡한 단계라 할 수 있다.

1981년경부터 1990년 전후까지는 기반조성기에 해당한다. 인공어초사업비가 확대되고 원통형, 반구형, 잠보형 등 다양한 형태의 인공어초가 개발되었으며, 인공어초의 용도도 패조류용으로 확대되었다. 또한 1985년에 ‘인공어초시설사업집행지침’이 처음으로 만들어져 인공어초사업이 체계화되는 계기가 되었다.

1991~1998년의 시기는 인공어초의 종류가 다양해짐에 따라 효과가 낮은 어초가 시설되는 것을 방지하기 위해 시험어초와 연구어초를 구분하여 개발을 유도하고 목선어초의 내구성에 따른 문제점이 제기되어 인공어초사업에서 제외하였다. 또한 인공어초에 대한 투자금액이 양적으로 급속히 증가하고, GPS, 컬러어군탐지기를 이용한 인공어초의 투하기술이 개선되었으며, 인공어초 제작에 대한 관리감독 강화를 통해 인공어초 시설과 투하가 상당히 개선된 양적성장기라 할 수 있을 것이다.

마지막으로 1998년 이후는 인공어초의 재질이 다양해지고 관리가 중요시된 질적 성장기라 할 수 있다. 이 시기에 인공어초 재질이 콘크리트 중심에서 세라믹, 강재, 석제, 패각 등으로 확대되었다. 그리고 인공어초 시설 이후의 다각적인 사업관리 및 평가에 대한 필요성이 대두되어 1998년 1월 해양수산부 훈령 제92호로 ‘인공어초 시설사업 집행 및 관리규정’이 제정되면서 인공어초사업은 법적인 근거를 마련함과 아울러 제도권 사업으로 수용되었다. 또한 인공어초의 견실한 시공을 위해 실명제를 도입하였으며, 2002년부터 사후관리를 실시하고 있다. 뿐만 아니라 인공어초가 수출되는 등 인공어초가 하나의 국가적 산업으로 자리매김한 시기이기도 하다.

2.2 일반어초 현황 분석

인공어초의 구분은 초기(1985~1987년)에는 기존에 사용되던 어초와 새롭게 개발된 어초로 구분하였고, 이후(1988년) 기존 개발어초와 시험어초로 구분하였다. 최근에는 인공어초의 시설목적과 어초의 종류가 다양해짐에 따라 어초의 목적(연안정착성 어패조류 대상어초, 근해 회유성어류 대상어초, 수산자원조성 및 보호용어초 등)과 종류(기존 개발어초/시험어초, 일반어초/시험어초, 일반어초/시험어초/연구어초 등)로 구분하여 왔다.

일반어초는 그 기능에 따라서 ① 어류용 어초: 어류의 산란, 성육 및 어획 등을 위하여 개발되어 효과가 입증된 어초, ② 패조류용 어초: 패류의 번식, 성육 및 채취 그리고 해조류를 부착·서식시키거나 인위적으로 해조류 종자를 이식하기 위하여 개발되어 효과가 입증된 어초, ③ 어패류용 어초: 어류용 및 패류용 어초의 복합기능으로 개발되어 효과가 입증된 어초, ④ 해중림 어초: 해조류를 부착·서식 및 성육시키며, 인공종묘의 이식·보식이 가능하고, 해조류 확산을 위해 개발되어 효과가 입증된 어초, ⑤ 기타어초: ①부터 ④까지 외의 어초로서 수산동식물 번식, 보호, 성육의 효과가 입증된 어초로 구분된다.

본 연구에서는 2017년 현재 인공어초인 일반어초 79종에 대해서 어초 높이, 공용적, 중량을 바탕으로 개발된 어초의 규모 분석을 수행하고자 하였다. Table 1은 조사 분석에 사용된 일반어초 79종의 현황을 나타낸 것이다.

Table 1.

Status of the structural conditions (function, material, scale, and weight) and non-dimensional characteristics of 79 general artificial reefs (ARs)

또한 일반적으로 인공어초에 사용되는 재료의 성질은 기본적으로 해수 중에서 공간을 유지할 수 있고 사용재료가 갖는 물리·화학적 성질이 수산생물에 악영향을 미치지 않는 것이어야 하며, 또한 해수중에서 내구성을 가져야 한다. 현재까지의 국내 인공어초의 사용재료는 콘크리트, 석재, 강재 등이 있지만 유해물질의 유출이 없고 내구성이 있으며 저렴한 가격으로 안정적으로 공급할 수 있는 콘크리트가 가장 많이 사용되었다. 재료별로 구분하면 콘크리트 어초 33개, 강제어초 23개, 복합어초 16개, 기타 7개로 부분된다. 일반어초를 기능별로 구분하면 어류용 40개, 패조류용 30개, 해중림 11개, 어패류용 3개, 해삼 전용 1개로 구분된다.

본 연구 과정에서 수집한 시험어초 효과조사 보고서는 Table 1의 음영으로 표기된 총 22개 이다.

2.3 시험어초 효과조사 보고서

기존 선정된 일반어초들의 수산자원조성 효과를 분석하고자 하였다. 하지만 지속적으로 다수의 인공어초 및 사업성이 인정된 어초에 대해서 그 효과조사를 수행한 결과는 찾아보기 힘든 실정이다.

전술한 바와 같이 우리나라 일반어초는 해양수산부 중앙위원회에 어초 개발자가 시험어초로 신청하여 선정되면 시험어초 연구기간(약 2년)의 조사결과를 바탕으로 일반어초로서 신청 가능하다. 즉, 기존 선정되어진 일반어초의 경우에는 해당 인공어초에 대해서 약 2년간(8개월)의 현장 조사 및 실험실 분석을 수행하고 그 효과평가 결과를 명확히 제시하고 있다. 이는 전국적으로 실시되는 인공어초 시설사업을 위한 어초 선정시에 기본 자료가 되며 그 자원조성 효과를 바탕으로 적지선정 후 시설 사업이 진행되고 있다. 따라서 시험어초 효과조사 보고서에서 제시하는 결과는 매우 유용한 자료라고 할 수 있다.

시험어초의 설치 및 효과조사는「인공어초설치사업집행 및 관리규정」제11조의 규정에 따라 2년 이상의 효과조사 기간 동안에 ① 설치 후 보존 상태, ② 시기별 부착생물 상태, ③ 유영자원의 분포상태, ④ 생물별 위집효과, ⑤ 시험어초 사용 재료의 유해성, ⑥ 시험어초의 경제성, ⑦ 시험어초의 전도 및 활동에 대한 안정성 수리모형 또는 수치모델 실험 결과를 조사하고 그 결과를 효과조사 보고서에 수록하여 제출하도록 되어 있다.

본 연구에서는 2008년부터 2013년까지 선정된 총 22개의 일반어초에 대해서 그 시험어초 효과조사 보고서를 수집하였다. Fig. 2는 21개의 시험어초 효과 조사 보고서 표지를, Fig. 3은 시험어초의 시설효과가 입증되어 중앙위원회에서 인공어초사업 대상 일반어초로 선정된 시험어초 22개를 나타낸 것이다. 본 연구에서는 시험어초 효과조사시 고려된 시험 현장, 조사기간 및 수심, 해양환경 및 시설상태 조사 항목, 안정성 평가를 위한 수리모형실험 유무 및 그에 대한 조건 그리고 마지막으로 대조구에 해당하는 자연암반 또는 인근 일반어초와의 어획량 중심의 효과조사 결과를 비교 정리하였다.

Fig. 2.

The 21 pilot test reports of the trial ARs examined in this study.

Fig. 3.

Photographs of the results of the 22 trial ARs examined in this study.

3.1 일반어초 시설 현황 분석

우리나라 인공어초 시설사업은 정부투자사업으로 1971년부터 시작하여 2016년까지 총 시설투자비 1,152,997억 원이 투자되었고, 전국 연안에 226,611 ha, 시설량 1,404,393 개의 인공어초가 시설되었다(FIRA[2018]). Table 2은 2016년 기준 각 지역별 시설면적, 시설량, 시설투자비를 나타낸 것이다. 전체 시설면적 중 전라남도가 19.9%로 가장 많이 시설되었고, 경상남도 16.9%, 제주도 15.9% 등의 순으로 나타났으며, 주로 남해안 지역에 집중적으로 시설되었음을 알 수 있다.

Table 2.

Status of artificial reef facilities by province (1971-2017 year)

또한 Table 3은 2016년까지 시설된 일반어초의 시설면적 기준 시설 순위를 나타낸 것으로 사각형어초(AR01)가 143,119 ha로 전체 63.16%로 가장 많이 시설되었고 잠보형어초(AR04) 5.29%, 반구형어초(AR02) 4.43% 등의 순으로 나타났다(FIRA[2018]).

Table 3.

Ranking of artificial reefs by facility area (1971-2017 year)

3.2 일반어초 특성 분석

인공어초를 설계함에 있어 요소 설계 항목 중 인공어초의 부재(部材) 폭의 크기, 어초의 부재 간의 간격, 어초의 중량 등이 가장 중요하다. 이는 실제 인공어초 설계에 있어 부재 폭의 크기, 부재 간의 간격, 부재들의 중량 총합의 최적설계 결과 값이고 이들 요소 설계 항목들은 인공어초 재료의 선택(콘크리트 또는 강제), 어류의 어초에 대한 반응형태를 고려한 구조(면구조 또는 테구조) 등에 따라서 달라진다. 또한 인공어초가 무겁게 설계될 경우, 조류 등 외부 유체력에 대해서는 안정하다고 할 수 있지만, 니사질과 같은 저질조건에서는 침하의 우려가 있다. 반대로 어초의 침하를 고려할 경우, 어초의 중량을 가볍게 하는 것이 바람직하지만 조류 등 외부 유체력에 전도될 우려가 있다. 따라서 어초의 안정성과 침하를 고려하여 어초 중량을 정할 필요가 있다.

본 연구에서는 2017년 현재 일반어초 79종에 대해서 어초 높이, 공용적, 중량을 바탕으로 개발된 어초의 규모 분석을 수행하고자 하였다.

그 결과로서 Fig. 4는 일반어초 79종에 대한 높이, 중량, 공용적의 관계를, Fig. 5는 콘크리트 어초, 강제 어초 그리고 복합어초를 포함하는 나머지 어초간의 높이와 공용적의 관계를 나타내고 있다. 결과적으로 어초의 높이가 커질수록 공용적, 중량이 더불어 증대되는 것을 알 수 있다.

Fig. 4.

Comparison of height, weight, and apparent facility volume of 79 general ARs.

Fig. 5.

Comparison of the weight and volume/height of the ARs.

하지만 구조물의 안정성을 고려하면 어떤 재료로 만들었느냐에 따라서 그 중량과 공용적이 제한될 수 밖에 없다. Fig. 5는 어초 높이로 무차원화된 공용적(X)과 어초 중량(Y)간의 관계를 나타내고 있다. 결과적으로 콘크리트 어초는 Y = 0.948X + 3.01 (r²= 0.457)의 관계를, 강제 어초는 Y = 0.279X + 5.705 (r² = 0.458)의 관계를 나타내었다. 즉, 인공어초 구조물이 차지하고 있는 바닥면이 넓을수록 중량도 커진다는 것을 의미한다. 콘크리트 어초의 경우에는 X가 20을 넘지 않는 값을 나타내지만 강제어초의 경우에는 약 100에 해당하는 수치값을 가지고 있음을 알 수 있다. 이에 따라서 중량도 차이를 보이고 있음이다. 결과적으로 중량이 클수록 어초 높이가 크다는 것을 알 수 있으며, 콘크리트 어초보다 강제어초가 구조물의 중량은 2배, 공용적비는 약 3배를 가지고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 최근 인공어초가 대형화되는 추세를 반영한 것으로 과거 콘크리트 어초가 가지는 한계를 어초에 강제를 사용함으로써 어초 높이를 증대시킬 수 있는 조건이 되었음을 나타낸다.

또한 Fig. 6과 Fig. 7은 인공어초 높이(X)에 대해서 어초의 바닥 면적으로 무차원화된 공용적(Y)간의 관계와 어초의 중량으로 무차원화된 공용적(Y)간의 관계를 각각 나타내고 있다. 다소 분산된 모양을 보이고 있으나 대체적으로 일차 직선식에 근접하여 설계되고 있으며 향후 어초 개발자가 초기 어초 개념설계시에 활용가능한 모델식이라 할 수 있다.

Fig. 6.

Comparison of the volume/area and height of the ARs.

Fig. 7.

Comparison of the volume/weight and height of the ARs.

3.3 시험어초 효과조사 보고서 분석

2008년부터 2013년까지 시험어초의 시설효과가 입증되어 중앙위원회에서 인공어초사업 대상 일반어초로 선정된 시험어초 22종에 대한 효과조사 보고서를 분석하였다. 시험어초 효과조사시 고려된 어초시설 시험 현장, 조사기간 및 수심, 조사 항목, 해양환경 및 시설상태 조사 항목, 안정성 평가를 위한 수리모형실험 유무 그리고 마지막으로 대조구에 해당하는 자연암반 또는 인근 타 일반어초와의 어획량 중심의 효과조사 결과를 정리하였다. 그 결과로서 요약 정리하면 Table 4와 같다.

Table 4.

Comparative analysis of the survey results of the 22 selected trial artificial reefs

시험어초 22종의 1/2이 어류용에 해당하며 재료로는 콘크리트가 7종, 강제가 5종, 복합어초를 포함하는 기타가 10종에 해당하였다. 시험어초 시설 시험 현장은 남해안(8종)와 서해안(7종)에서 약 2/3가 실시된 것을 알 수 있다. 또한 어초 시설지는 10~20 m 수심에서 가장 많이 수행되었다.

현장 조사 항목으로 해양환경조사, 부착생물조사, 위집조사, 어획조사, 육안 시설상태 확인 조사 등이 이루어졌는데 대체적으로 그에 대한 조건들이 다소 상이하며 효과조사 결과의 판정요건도 다소 차이를 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 시험어초 효과조사 항목 및 효과조사 우수성 판정 요건에 맞추어서 효과조사를 수행한 보고서라 할지라도 대체적으로 조사 항목 및 방법 선정에 차이를 보임을 알 수 있다. 따라서 향후 시험어초 효과조사 항목에 대한 재검토가 요구되며, 이러한 결과로부터 수산자원조성 효과 평가 항목 및 조사 방법을 보다 통일시키기 위한 기초자료로 활용가능함을 강조할 수 있다.

시험어초 22종에 대한 효과조사 보고서에 제시된 상세 조사 항목 및 주요 결과를 요약하면 Table 5와 같다.

Table 5.

Comparative analysis of the methods used to survey the 22 studied trial artificial reefs

3.4 22종 시험어초 효과 분석 결과

Fig. 8~Fig. 11은 시험어초 22종의 효과조사 보고서에 제시된 대조구에 해당하는 자연암반 또는 인근 타 일반어초와의 어획량 중심의 효과조사 결과를 정리한 것이다. 이는 어초의 규모(높이, 공용적, 중량) 및 시설지 수심에 따른 어획량 효과를 비교 분석하고자 하였다.

Fig. 8.

Correlation between fishery resources (fishing catch) and AR height.

Fig. 9.

Correlation between fishery resources (fishing catch) and the apparent facility use volume of the artificial reefs.

Fig. 10.

Correlation between fishery resources (fishing catch) and the weight of the ARs.

Fig. 11.

Correlation between fishery resources (fishing catch) and the deployed water depth of the ARs.

먼저 Fig. 8은 어초의 높이에 따른 효과조사 결과를 나타낸 것이다. 어초의 높이가 클수록 인공어초 시설지(Control pilot of AR)의 경우 효과가 증가하는 추세를 보이나 대조구인 자연암반의 경우와 사질 지반의 경우에는 감소하는 것을 알 수 있다. 데이터가 분산 정도는 있으나 대체적으로 1~3배의 효과가 있음을 알 수 있다. 또한 Fig. 9에는 공용적, Fig. 10에는 어초의 중량, Fig. 11에는 어초의 시설 수심과의 상관관계를 살펴보고자 하였다. 결과적으로 Fig. 8의 경우와 유사한 경향을 보이고 있음을 알 수 있는데 이는 어초의 물리학적 규모와 어획효과와는 크게 상관성이 없는 것으로 생각되며 개발된 시험어초의 어획효과는 대체로 1~3배의 분포를 가짐을 알 수 있다.

한편, FIRA[2015]에 따르면 국립수산과학원이 1971년부터 2001년까지 전국 연안에 시설된 인공어초에 대하여 표본 추출하여 시험어획에 의한 효과를 정리한 결과에 따르면, 시설지 대비 비시설지에 대한 어획효과는 동해의 경우 1.7~3.6배(평균 2.5배), 서해는 2.1~3.0배(평균 2.6배) 그리고 남해는 1.1~3.9배(평균 2.3배)로 각각 나타났다. 해역별 연대별로 분석하여 보면, 시설지 대비 비시설지에 대한 어획효과는 동해의 경우 1.7~3.6배(평균 2.5배), 서해는 2.1~3.0배(평균 2.6배) 그리고 남해는 1.1~3.9배(평균 2.3배)로 각각 나타났다. 연대별로는 1970년대에는 1.1~2.3배(평균 1.7배), 1980년대는 2.1~3.0(평균 2.5배), 1990년대 2.7~3.9배(평균 3.1배) 그리고 2000년도에는 2.4~3.6배(평균 2.8배)로 각각 나타났다. 또한 1991년~1994년까지 전국 연안의 인공어초에 대한 어획효과를 조사한 결과를 보면 어획중량을 기준으로 자연초어장보다는 1.14~3.92배, 비시설지에 비해서는 1.51~7.13배로서 상당한 어획효과가 있는 것으로 평가한 바 있다. 다만 효과의 범위가 큰 것은 인공어초와는 무관하게 기존의 생물생태적 조건에 기인하는 바가 클 것으로 추정하였다. 즉, 기존에 어업자원이 산란 서식하기에 좋은 어장 여건을 가지고 있는 해역인 경우는 상대적으로 어초의 효과가 낮고, 그렇지 않은 해역에서는 월등히 높았던 것으로 평가하였다.

이상의 결과를 요약하면 기존 22종의 시험어초는 타 사례와 비교하여 크게 그 효과가 떨어진다고 할 수 없다. 하지만 특정 해역에 일반어초에 대한 어초어장의 자원조성효과를 제시하고 그 수준에서 어초의 지속적인 관심이 배제되는 상황이 다소 아쉬움이 남는 상황이라 할 수 있다. 정부차원에서 다양한 수산자원조성 사업을 통해 효과조사를 수행하고 이를 보고서화한 결과는 다수 발견되지만 아쉽게도 DATA base하는 수준까지는 미치지 못하는 것이 사실이다. 더군다나 일반어초로 선정된 후에는 전국적으로 시설될 경우에 기존 시험어초 2년 기간 동안 얻어진 어초어장의 자원조성 효과가 타 시·도에 시설된 어초어장과 얼마나 차이가 있는지를 비교·검토한 조사는 거의 찾아보기 힘든 실정이다.