낙동강 하구 및 유역의 수질 환경 변화 궤적 고찰(1964-2025): 대규모 구조적 개입과 기후 위기에 따른 수문·생태적 복원력 분석

1. 서 론

낙동강은 총 유로 연장 약 521.5 km, 유역 면적 23,656 km²에 달하는 국내 제2의 하천으로, 강원도 태백시 함백산에서 발원하여 영남권 전역을 관통한 뒤 남해로 유입된다(Park et al.[2001]; MOCT[2006]). 낙동강 수계는 Andong 부근에서 여러 지류가 합류하여 곡류하다가 Sangju, Daegu, Saanrangjin을 거치며 Wuicheon, Geumhogang, Namgang, Milyanggang 등 주요 지류와 통합되어 거대한 하천망을 형성한다(Fig. 1). 최종적으로 이 유량은 낙동강 하굿둑을 거쳐 외해로 유출되며, 이 과정에서 형성된 하구역은 담수와 해수가 교차하는 역동적인 이행 지대를 형성해 왔다(Nakdong River Basin Environmental Office[2025]). 낙동강 하구의 지형적 변천은 인위적 간섭에 의해 가속화되었으며, 1900년대 초 Seo-Nakdonggang에 위치했던 주 수로는 1935년 Noksan gate 및 Daejeo gate의 건설로 인해 현재의 을숙도 방향으로 이동하였다(Fig. 2).

Fig. 1.

Nakdong River basin and estuary.

Fig. 2.

Topography before (1985, Jeon[2010]) and after (2024, KHOA[2024]) the construction of Nakdong River estuary barrage.

이후 1960년대 산업단지 조성과 1980년대 하굿둑 건설(1983-1987년)을 기점으로 낙동강의 물리적 환경은 근본적인 변화를 맞이하였다. 특히 총연장 2,330 m에 달하는 하굿둑의 건설은 상류로의 염수 침입을 완전히 차단하여 용수의 안정적 공급을 가능케 하였으나, 동시에 하구의 자연적인 수리 체계를 폐쇄형 구조로 전환하는 결과를 초래하였다(McLaren[1981]; Kim and Kim[2014]).

하굿둑 완공 이후에도 1990년대 간척사업, 1995년 부산항 신항만 개발, 2000년대 을숙도대교 건설 등 대규모 토목 사업이 지속되었다(MOE[2015]). 이러한 과정에서 발생한 대규모 매립과 준설은 수로 구조를 재편하였고, 1980년대 후부터 2000년대초에 걸쳐 도요등(Doyodeung), 맹금머리등(Maenggeummeorideong)과 같은 새로운 사주(Sandbar)를 형성하는 등 하구 퇴적 환경의 변화를 야기하였다(Kim[1992]; Jang and Kim[2006]; Jeon[2010]). 한편, 하굿둑 건설에 따른 순기능 이면에는 수질 악화, 기수역 생태계 고갈, 철새 도래지 훼손 및 유해 조류의 대량 발생과 같은 심각한 환경적 부작용이 수반되었다(An[2015]; Song et al.[2014]). 더욱이 2013년 홍수 조절력 강화를 위한 추가 수문 설치와 2009-2012년 사이 낙동강 본류에 건설된 8개의 다기능 보(weirs)는 하천의 수문학적 특성을 다시 한번 급격히 변화시켰다(Fig. 3). Kim et al.[2015]의 결과에 따르면, 총 저류량 약 5억 6,940만 m³에 달하는 보 건설과 수반된 대규모 준설은 하천의 수심을 확장하고 유속을 정체시켜, 모래톱 소실과 녹조 현상(green algae blooming) 심화 등 하천 건강성에 중대한 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 이처럼 낙동강 유역은 지난 한 세기 동안 산업화와 국토 개발이라는 명목하에 지속적인 지형적·수문적 변형을 겪어왔으며, 최근에는 전 지구적 기후변화에 따른 수문 변동성까지 더해져 과거와는 판이한 물리·화학 및 생물학적 환경으로 이행하고 있다. 따라서 낙동강 하구 및 유역의 환경 실태를 과학적으로 진단하는 것은 효율적인 치수(治水)와 이수(利水)를 넘어 하구 복원 및 지속 가능한 환경 관리 정책을 수립하는 데 필수적이다. 이에 본 연구는 지난 50여 년간의 연구 성과를 체계적으로 분석하여 물리 환경의 장기적 변화 특성을 규명하고, 이를 바탕으로 낙동강 하구의 생태적 복원을 위한 실효성 있는 방안을 제시하고자 한다.

Fig. 3.

Multi-functional weirs constructed in the Nakdong River basin during the Four Major River Restoration Project.

2. 자료 및 방법

본 연구는 1964년부터 2025년까지 낙동강 하구(Nakdong River Estuary) 및 유역(Nakdong River Basin)을 대상으로 수행된 국내외 학술 연구를 종합적으로 검토하였다. 연구 자료는 한국학술지인용색인(KCI) 및 과학기술논문 인용색인(SCI/SCIE)급 학술지에 게재된 논문을 대상으로 하였으며, 학술정보포털인 KISS(Korean Studies Information Service System)와 ScienceDirect를 활용하여 문헌 조사를 실시하였다.

검색어로는 국문의 경우 “낙동강 하구”, 영문은 “Nakdong River estuary”를 핵심 용어(keywords)로 설정하였다. 1차 검색을 통해 총 624편의 관련 문헌을 추출하였으며, 이 중 자료의 연속성과 학술적 기여도를 고려하여 분석 대상을 선정하였다. 특히, 본 연구의 목적인 물리 환경 변화 규명을 위해 하굿둑 및 다기능 보(weir) 설치에 따른 해수 유동과 수문 환경의 변화를 중점적으로 다룬 주요 논문 30여 편을 선별하여 심층 분석을 수행하였다.

또한, 하구역과 유역의 유동 및 수질에 관한 정량적 분석을 위해 공공기관에서 제공하는 공신력 있는 기초 자료를 활용하였다. 구체적으로는 낙동강유역환경청(Nakdong River Basin Environmental Office)의 수문 자료, 해양환경정보포털(MEIS)의 장기 해양 환경 모니터링 자료, 그리고 국립해양조사원(KHOA)의 조석 및 해수 유동 관측 자료를 수집·분석하였다. 이러한 다각적인 자료 분석을 통해 하굿둑 건설 및 4대강 사업 전후의 물리적 환경 변천사를 정밀하게 검토하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 낙동강 하구 및 유역 환경 관련 연구 동향

Table 1은 1964년부터 2025년까지 낙동강 하구(역) 및 유역 환경을 주제로 수행된 논문 624편을 분야별로 분류한 결과이다. 본 연구에서는 수온·염분, 조석·조류, 유량 (하천 유량도 포함), 해수면 변동(지하수의 수위 포함), 수치 실험, 댐 안전성 등과 관련한 연구 주제를 포함하여 물리 환경으로 분류하였다. 한편, 수질 환경에서는 일반수질항목인 DO, pH, BOD. COD, TOC, SS, 영양염류(N, P)는 물론, 유기화합물(VOSs), 중금속과 미량유해물질 등과 관련한 연구 주제를 포함하고 있다. 또한, 생물 환경에서는 동·식물성 플랑크톤, 저서생물(저서미세조류 포함), 어류, 해조류(예: 거머리말, Zostera marina), 수달(예: Lutra lutra), 유해 남조류(Mycrocystis) 발생(녹조현상), 영양구조, 습지나 생물 생태계 모델(예: Ecopath, 영양구조/에너지 흐름) 등과 관련한 연구 주제를 포함하고 있다. 한편, 퇴적 환경에서는 퇴적물의 입도분석, 강열감량(IL), 퇴적물내 중금속 및 유기물, 지형·지질학적인 연구 주제를 포함하고 있다.

Table 1.

Classification of research papers related to the Nakdong River basin and estuary (1972-2025)

Table 1의 결과에 따르면, 다음과 같은 고찰이 가능하다.

1) 연구 분야별 핵심 분포 (주제적 측면)

낙동강의 전체 연구는 특정 환경 현안에 집중된 양상을 보이고 있다.

㉠ 지배적 연구 분야: 수질 환경(26.0%)과 생물 환경(26.1%)이 전체 연구의 절반 이상을 차지하며 가장 핵심적인 연구 주제로 자리 잡고 있다.

㉡ 물리적 환경 변화: 퇴적 환경 및 지형(15.3%)과 수문/기후변화(12.8%) 분야가 그 뒤를 잇고 있어, 하구의 지형적 변화와 물 순환 체계에 대한 학술적 관심이 높음을 알 수 있다.

㉢ 신규 및 특화 분야: 2010년대 이후 등장한 것으로 추정되는 미세플라스틱/해양쓰레기(4.2%)와 철새(3.2%) 연구는 상대적으로 비중은 낮으나, 하구 생태계의 특수성을 반영하는 지표이다.

2) 시계열적 연구 추이(역사적 측면)

낙동강의 주요 국책 사업 및 환경 변화에 따라 연구의 양과 질이 변화해 왔다.

㉠ 초기 정체기(1960년대-1990년대): 연간 발표 논문수가 한 자릿수에 머물렀으며, 하굿둑 건설 시기(1983-1987)에도 관련 환경 영향 연구는 미비하였다.

㉡ 연구 활성화기(2000년대 중반-현재): 2007년(23편)을 기점으로 연구량이 급증하기 시작하여, 최근에는 매년 30-40편 내외의 연구가 꾸준히 생산되는 성숙기에 진입하였다.

㉢ 특정 시기 집중 연구: 8개 다기능보가 설치된 2009년에서 2012년 사이에는 수질, 퇴적, 수문 환경 변화에 관한 연구가 집중적으로 수행되었다.

3) 학술적 시사점 및 논리적 요약

Table 1에 나타난 자료를 종합해 볼 때, 낙동강 하구 연구의 흐름은 다음의 Table 2와 같은 논리적 귀결을 가지고 있다.

Table 2.

Summary of research perspectives on the Nakdong River basin

결론적으로, 이들 자료는 낙동강 하구가 단순히 지리적 경계를 넘어 “수질-생태-지형”이 복합적으로 얽힌 학술적 현장임을 보여주며, 향후 기후변화와 오염 물질에 대응하는 방향으로 연구의 축이 이동하고 있음을 시사하고 있다.

3.2 하굿둑 건설 이전 낙동강 하구역의 물리 환경

3.2.1 수온 및 염분 특성(1962년 11월-1963년 10월)

Won[1964]이 낙동강 하구 2개 정점에서 김양식장 적지 조사를 위해 매월 대조기에 분석한 결과에 따르면, 하굿둑 건설 이전 낙동강 하구역의 수온 및 염분은 뚜렷한 계절적 특성을 보였다. 즉, 수온은, 2월이 4.9-9.2°C(평균: 6.9°C), 5월이 13.6-17.5°C(평균: 15.6 °C), 8월이 24.9-30.8°C(평균: 28.3°C), 11월이 9.2-12.8°C(평균: 11.0°C)로, 하계(여름)에 가장 높게 나타났다. 반면, 염분은 2월이 17.60-21.90 psu(평균: 20.72 psu), 5월이 2.38-19.51 psu(평균: 11.69 psu), 8월이 0.91-13.82 psu(평균: 5.37 psu), 11월이 12.42-20.37 psu(평균: 18.11 psu)로 관측되었다. 특히, 하계에는 수온이 증가한 반면, 염분이 현저하게 감소하여 담수(하천수)의 영향이 강하게 반영됨을 확인하였다.

3.2.2 조석파 및 유속 변동 특성(1978년 4월-9월)

Ryu and Chang[1979]은 1978년 낙동강 하구역 18개 정점에서의 유향·유속 자료와 3개 정점의 수위 기록을 활용하여 조석파의 전파 특성과 유속 변동 상태를 분석하였다. 조석파 진폭 감소율은 소조기에는 0.38 η₀·km^-1, 대조기에는 0.058 η₀·km^-1로 나타났다(여기서, η₀는 하구에서의 조석파 진폭). 또한, 위상 변동율은 k=0.035 rad·km^-1 (이때 Q_j(진동에서의 유량) < 50 m³·s^-1)로 산출되었다. 한편, 조석파의 파속(위상 속도)은 하구에서 상류인 삼랑진으로 진행할 때 감소하였고, 파형은 마루(crest)의 진행 속도가 골(trough)의 진행 속도보다 빨라지는 현상을 보였다(Table 3 참조).

Table 3.

Traveling time and velocity of tidal wave in the Nakdong River estuary (Ryu and Chang[1979])

이는 하천에 침입한 조랑(潮浪, tidal wave)이 수심 감소, 마찰 증가, 하천류의 영향으로 변형되어 나타나는 현상이다. 그 결과, 하구에서는 대칭형이었던 조석파가 상류로 갈수록 비대칭형이 된다. 즉, 저조(low water)에서 고조(high water)로의 수면 상승은 급격하고, 고조에서 저조로의 수면 하강은 완만해져 창조류(밀물)의 시간이 짧아지고 낙조류(썰물)의 시간이 길어지는 특성을 보였다(Lee[2017]). 또한, 이들은 조석파의 진폭 감쇄와 하상 기울기를 기준으로 조석파의 영향 범위를 하구로부터 약 65 km까지로 추론하였다.

3.2.3 염분 분포 및 염수쐐기 형성(1978년 4월-1981년 5월)

Chang et al.[1981]은 낙동강 하구역 16개 정점에서 총 8회에 걸쳐 13시간 연속하여 수온, 염분, 유향, 유속을 관측한 결과를 다음과 같이 제시하였다.

1) 조석 주기에 따른 혼합: 대조기에는 조류 혼합 작용이 활발하여 표층과 저층 간의 염분차가 1-3 psu 미만으로 비교적 균질한 수직 구조를 나타내었다. 반면, 소조기에는 혼합 작용이 약해져 염분차가 7-15 psu로 증가하며 염수쐐기(salt wedge)가 형성되었다.

2) 염수쐐기 길이 및 염분 영향 범위: 염수쐐기의 길이는 소조기에 약 22 km, 대조기에 약 16 km로 추정되었다. 이에 따른 염분의 영향 범위는 소조기에 약 35 km, 대조기에 약 45 km로 밝혀졌다.

3) 하천 유량과의 상관관계: 낙동강 중류 지역(진동)의 유량과 하류 지역(구포)의 염분 사이에 높은 상관관계가 확인되어, 하천 유입량이 하구역의 염분 분포에 중요한 영향을 미침을 시사하였다.

3.3 하굿둑 및 다기능 보 건설 이후 낙동강 하구역 물리 환경

3.3.1 하굿둑 건설 직후의 지형 및 흐름(1986년-1987년)

Yoon[1988]은 하굿둑 건설이 김 양식 및 정치망 어업에 미치는 영향을 파악하기 위해 1986년부터 1987년까지 6회에 걸쳐 낙동강 하구에서 음향측심의, 측류판, 해류병, 휴대용 염분계를 사용하여 해저 지형과 흐름 변동을 조사하였다. 그 결과, 하굿둑 건설 이후 매립 및 준설 공사로 인해 하구 내에 다수의 모래톱과 새로운 해양 수로가 형성되는 등 지형 변화가 발생하였고, 하천의 주 흐름은 동·서 지류로 분리된 것으로 나타났다. 또한, 1986년에는 서쪽 지류의 조류 유속이 더 빨랐으나, 1987년에는 동쪽 지류가 더 빨라지는 등 흐름의 역전 현상이 관찰되었고, 이는 지형 변화에 따른 수로 구조 재편의 결과로 추정되었다.

3.3.2 유출류의 거동

한편, Lee et al.[1998]은 1970년대 미국 기상청이 1차원 점변류 해석을 위해 개발한 홍수 추적 모형 DWOPER를 이용하여 낙동강 하류 감조 구간에서 유량별 최적 조도계수(roughness coefficient)를 산정하고 수위-유량 곡선을 성공적으로 재현하였다. 이들은 진동(Jindong) 지점에서부터 하굿둑까지 낙동강 본류를 3개 구간으로 나누어 구간별, 유량 규모별 조도계수(roughness coefficient)를 산정하였다. 그 결과, 최적 조도계수의 범위는 진동-삼랑진(Samrangjin) 구간은 0.0181-0.0311, 삼랑진-구포(Gupo) 구간은 0.0157-0.0357, 구포-하굿둑 구간은 0.0095-0.0573의 범위를 각각 나타내었다. 또한, 수치 실험 결과, Samrangjin 및 Gupo 지점의 수위는 조위(潮位)에 의해 상당한 영향을 받고 있음이 밝혀졌다. 한편, Kim et al.[1999]은 수치모형(EFDC)실험과 현장관측을 통해 하굿둑 개폐에 따른 평수 시, 갈수 시, 홍수 시의 유속과 염분침투와 확산 범위에 대하여 조사하였다. 그들의 결과에 따르면, 홍수 시 수문을 개방하면 하굿둑 직하류에서는 초당 1.5-2.0 m·s^-1 이상의 강한 분류(jet)가 형성되어, 방류수는 하구의 사주(Daemadeung, Shinjado 등) 사이의 수로를 통과하지만 유속은 여전히 1.2 m·s^-1 이상으로 외해로 뻗어 나갔다. 이들은 이와 같이 강한 유속은 바닥의 저질(모래 및 펄)을 재부유시켜 지형 변화를 일으키는 직접적인 원인이 된다고 주장하였다. 한편, 염분은 하굿둑이 닫혀 있을 때는 조석의 영향으로 바닷물이 둑 바로 앞까지 밀려 올라와, 하류측의 염분은 외해와 유사하게 30-32 psu 수준을 유지하며 안정적인 염수층을 형성하였다. 반면, 수문을 열면 거대한 담수 덩어리가 밀려 내려오면서 염수를 외해 쪽으로 밀어내어, 대량 방류 시(예: 초당 5,000톤 이상)에는 저염분수(약 15psu 이하)의 영향권이 하구 사주들을 지나 남쪽으로 약 5-10 km 이상 외해까지 확장하였다. 결과적으로, 방류량에 따라 해수 정체 및 침강이 발생하고, 저질 토사 운반 및 지형 세굴이 발생하는 것으로 판단된다. 반면, Hwang et al.[2002]은 Landsat TM의 위성 영상(SeaWiFS, Landsat)과 2차원 유한차분법에 의한 유동 및 Lagrange 입자추적 모형을 이용하여 낙동강 유출 부유물질(SS)의 확산 범위를 추정하였다. 그 결과, 낙동강 하구에서 유출한 부유토사는 Gadeokdo 동쪽에서 부산 방향으로 이동·확산하였다. 또한 유출한 부유토사는 해수색 위성 영상에 따르면, 동한난류에 의해 동해 중부 연·근해역까지 이동될 수 있음을 보여주었다.

3.3.3 유동 구조

한편, Jang and Kim[2006]은 10여년에 걸친 유속과 해수 물성의 현장조사자료 및 위성원격탐사자료를 이용하여 낙동강 하굿둑 건설 전후의 지형 변화와 해수 물성의 분포 특성을 조사하였다. 하구 지형변화는 국립지리원의 항공사진과 Landsat 이미지(1982-1998)를, 그리고 조류와 염분은 직독식유속계와 CTD를 각각 사용하여 조사가 이루어졌다. 이들의 결과에 의하면, 하굿둑 건설 전과 후의 정점 Saedeung에서 관측된 하구지역의 순환은 유입원에서의 거리와 조류의 영향보다 담수의 유입량에 의해 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한, 중조기(mean tide)인 1981년 9월 Saedeung에서 관측된 최강유속은 83 cm·s^-1이었고, 표층과 저층간의 유속차는 50 cm·s^-1로, 유출류의 영향이 표층에 미치고 있음을 알 수 있다. 반면, 중조기인 1993년 7월(장마시)에 관측된 최강유속은 126 cm·s^-1로, 표층과 저층간의 유속차는 104 cm·s^-1로, 매우 컸다. 특히, 건설 전과 동일한 중조기임에도 불구하고 유출수의 영향으로 표층과 저층의 이층구조(stratified suructure)가 확인되었다. 한편, 건설 전 CTD관측결과에서는 Eusukdo 남단까지 담수의 영향이 지배적이고 Daemadeung 아래부터 혼합이 활발하게 진행되다가 Jangjadeung과 Namussideung 사이에서 완전 혼합되는 양상을 나타내었다. 반면, 중조기인 1992년 10월 CTD관측결과에서는 조시에 따라 수문이 개폐되는 평상시의 경우, 낙조시 대부분의 담수는 주수로를 따라 흐르고 일부는 Janglim에서 Dadaedong의 기존 수로를 따라 유출하는 패턴을 보여주었다. 결론적으로, 이들은 담수방류량과 장기관측 및 위성 원격탐사 자료 분석을 통해 하굿둑 건설 이후 유속이 감소하였으며, 기존에 조류에 의해 지배되던 혼합 체계가 담수 방류에 의해 주도되는 체계로 전환되었다고 주장하였다.

또한, Jeon[2010]이 낙동강 하구 Gadeokdo에서 관측된 1977-2008년간의 조석의 평균해면변화를 분석한 결과에 의하면, 하굿둑 건설 전인 1977년에 92.8 cm가 2008년에는 103.2 cm로 나타나, 지속적인 해면 상승을 보여주었다. 물론 이것은 지구 온난화에 의한 영향이 훨씬 큰 것으로 생각되지만, 부분적으로 해역 개발에 의한 영향도 작용하였을 것으로 판단된다. 한편, 수치 모형 EFDC를 사용하여 하굿둑 건설 전후의 지형변화를 분석한 결과에서는 1969년에는 하구 전면에 사주(sandbar)가 발달하기 전의 경우, 와류가 발생하는 곳이 수심의 영향을 많이 받았으나, 1985년과 2009년에는 주수로 방향의 영향이 더 큰 것으로 나타났다(Fig. 4). 또한, 하구에서의 전체 지형 변화를 100%로 하였을 경우, 1985년에는 잔존율이 73.1%였으나, 2009년에는 73.1%로 나타나, 낙동강 하구 사주의 발달로 인해 잔존율이 높아진 것으로 판단되었다.

Fig. 4.

Variations of tidal residual currents before and after the construction of Nakdong River estuary barrage (Jeon[2010]).

3.3.4 염수 침입 거리 및 염분 분포

Cho et al.[2018]은 다기능 보 건설 후 수치 모형 EFDC를 사용하여 낙동강 하굿둑 수문 개방시 상류 유입 유량에 따른 염수침입 거리를 산정한 결과, 담수 보호를 위해서는 함안댐에서 최소 200 m³·s^-1의 방류가 필요하며, 이때 염수는 하굿둑에서 26 km 상류까지 영향을 미친다고 주장하였다. 이것은 하굿둑 건설 전 Chang et al.[1981]이 제시한 염분 영향 범위 45 km보다 크게 축소된 결과이다. 또한, Han et al.[2011]은 수치 모형 ECOMSED를 이용해 염수침입을 분석한 결과, 유입 유량이 75 m³·s^-1일 때의 염분 농도 예측값이 실측치(염분 1 psu 이상인 염수 침입거리 25 km)에 더 가까운 것으로 나타났다. 한편, Song et al.[2014]은 낙동강 하굿둑 수문 개방시 예상되는 하구역의 해수 순환을 파악할 목적으로 홍수기(<956 m³·s^-1) 방류 시기에 낙동강 하구역에서 ADCP와 CTD을 사용하여 유속과 염분을 관측하였다. 그 결과, 잔차류 유속과 염분 분포가 지형적 요인에 의해 수로별로 다르게 나타났으며, 일부 수로에서는 고염분(>25 psu)이 정체되는 구간이 존재하여 염분 상승 가능성을 시사하였다. 또한, Kim and Youn[2019]는 2017년 4월부터 2018년 3월까지 1년간 낙동강 하구(가덕도 북동해안의 1개 정점)에서 계류형 수온센서와 수질측정기를 사용하여 방류(담수 방류량이 500 m³·s^-1·d^-1 이상인 풍수기와 200 m³·s^-1·d^-1 이하인 평수기)시 수온과 염분을 연속적으로 측정하였다. 그 결과, 평수기 수온은 10°C, 염분은 32-33 psu 범위에서 소조기 동안에는 비교적 안정적인 변화를 나타낸 반면, 대조기에는 방류 주기에 따라 규칙적인 변동을 보였다. 한편, 풍수기 수온은 28°C, 염분은 8-17 psu 범위에서 변화하였으며, 이 기간 중 3개월이상 저염 환경이 지속되었다. 이러한 결과는 저염 환경의 지속시간과 염분의 회복은 대량 방류의 양과 빈도에 영향을 받는 것으로 나타났다.

3.3.5 장기 수온 및 염분 변화(2004년-2024년)

하굿둑 건설 이후 낙동강 하구역의 수온과 염분은 해양환경정보포털 자료(2004년-2024년)를 분석한 결과, Fig. 5와 같은 장기 변동을 보였다.

Fig. 5.

Annual variations of water temperature and salinity in February and August in the Nakdong River estuary.

1) 수온 변화

수온은 2월은 표층과 저층에서 각각 8.68-13.2°C (평균 11.3°C)와 9.18-13.65°C (평균 11.2°C)이었고, 8월은 표층과 저층에서 각각 18.2-29.67°C (평균 24.7°C)와 13.79-27.78°C (평균 18.6°C)이었다. 따라서, 2월은 표층과 저층 수온이 거의 유사한 변화를 보인 반면, 8월은 표층과 저층간의 평균 수온이 6°C이상 차이를 나타내어 성층이 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 수온이 2월에 비해 8월에 상대적으로 그 변동 폭이 큰 것은 (인위적 또는 자연적)인 하천수의 유량 변동에 따른 영향으로 생각된다.

한편, 낙동강 하구에서의 수온은 표층과 저층 모두 해와 더불어 점차 증가하고 있는 것으로 나타났다. 이러한 낙동강 하구에서의 각 계절의 평균 수온과 수온의 증가율은 Lee et al.[2024]이 제시한 부산 연안에서의 지난 50년간(1968-2016)의 평균 수온 (2월: 11.0°C, 5월: 15.0°C, 8월: 23.1°C, 11월: 16.3°C) 및 SST의 증가율 (0.0129°C·y^-1)보다 더 컸다. 물론 이러한 차이는 조사 기간의 차이에서도 기인하는 것으로 판단된다.

2) 염분 변화

염분은 2월은 표층과 저층에서 각각 31.70-34.53 psu (평균 33.70 psu)와 33.15-34.38 psu (평균 34.0 psu)이었고, 8월은 표층과 저층에서 각각 30.56-35.13 psu (평균 27.17 psu)와 9.86-33.74 psu (평균 33.17 psu)이었다. 따라서, 2월은 표층과 저층 염분이 거의 유사한 변화를 나타낸 반면, 8월은 표층과 저층간의 평균 염분이 6 psu 차이를 나타내어 전술한 수온과 마찬가지로 성층이 형성되어 있음을 알 수 있다. 염분 또한 전술한 수온과 마찬가지로 8월이 2월에 비해 상대적으로 그 변동 폭이 큰 것은 하천수의 유량 변동에 따른 영향으로 생각된다.

특히, 여기서 주목되는 것은 하굿둑 건설 이후 낙동강 하구에서의 표층 염분은 점진적으로 상승하고 있으나 저층 염분은 오히려 감소하는 추세를 보이고 있다는 점이다. 이러한 변화는 수문 구조물 설치로 인한 조석 차단과 담수-해수 교환 감소, 인위적 방류 패턴 변화, 그리고 기후변화로 인한 외해 환경 변화가 복합적으로 작용한 결과로 해석된다. 우선, 하굿둑 건설로 인해 저층을 통한 고염 외해수의 역류가 크게 약화되면서 저층 염수 공급이 구조적으로 차단되었고, 이는 저층 염분의 지속적인 하강을 초래하였다. 반면, 장기적으로 방류량의 감소와 계절적 편차 증가는 표층에서 담수에 의한 희석 효과를 약화시켜 표층 염분의 상승을 유도하였다. 또한 조석 에너지 감소로 인한 수층 혼합의 약화는 성층 구조를 강화하여 표층과 저층의 염분 차이를 더욱 확대시켰다. 더불어 부산·남해 연안에서 관측되는 해수의 장기적 고염화 경향 역시 표층에서 외해수의 염분 증가를 통해 하구 표층 염분의 상승에 기여한 것으로 판단된다. 따라서 낙동강 하구에서 나타나는 표·저층 염분의 상반된 변화는 수문 구조물 운영, 수리·지형 변화, 외해 환경 변화가 복합적으로 작용하여 형성된 구조적 특징으로 생각된다.

4. 결 론

본 연구는 1964년부터 2025년까지 반세기 이상 축적된 624편의 학술 문헌을 종합 분석하여, 낙동강 하구 및 유역의 환경 변화 궤적을 심층적으로 고찰하였다. 분석 결과, 낙동강의 물리적·수문학적 환경은 하굿둑(1983-1987) 및 8개 다기능 보(2009-2012) 건설이라는 두 차례의 대규모 구조적 개입을 기점으로 비가역적인 변동을 겪었음이 확인되었다.

첫째, 하굿둑 건설 초기에는 환경 영향에 대한 정량적 규명이 다소 미비하였으나, 다기능 보 설치 이후 수질(26.1%) 및 퇴적 환경(15.4%) 분야의 연구가 집중되면서 대형 구조물 설치가 유속 저하, 퇴적 패턴의 왜곡, 수질 악화에 미치는 인과관계가 학술적으로 명확히 입증되었다. 둘째, 2010년대 이후 급증한 수문 및 기후변화 연구(12.8%)는 보 건설에 따른 정체 수역의 형성이 기후 위기와 결합하여 하구 생태계의 취약성을 더욱 가중시키고 있음을 시사하였다.

이러한 연구 결과는 향후 낙동강 관리 정책이 단순한 유량 조절의 차원을 넘어, 구조물 건설 이전의 ‘수문·물리적 복원력(hydrological and physical resilience)’을 정량적으로 회복하는 방향으로 패러다임이 전환되어야 함을 뒷받침한다. 따라서 유관 기관은 본 연구에서 도출된 수질-생물-수문의 유기적 연결성을 기반으로, 하굿둑 개방 및 보 운영 최적화가 하구 자원(7.1%)의 가치 증대로 이어질 수 있는 ‘통합 수자원 관리 체계(IWRM)’를 구축해야 한다.

현재(2025년 기준) 낙동강 하굿둑에서는 대조기 수문 개방을 통해 제한적인 해수 유입과 담수 방류가 시행되고 있으며, 이에 따른 실뱀장어의 소상 및 기수종 분포 확대 등 긍정적인 생태적 변화가 보고되고 있다. 그러나 이러한 부분적 개방만으로는 하굿둑 건설 이전의 자연적 생태계 기능을 온전히 회복하기에는 한계가 있음이 확인되었다. 따라서 단순한 외형적 복원을 넘어, 낙동강 수계 고유 담수어종의 회복 수준을 계량화하고 구체적인 생태 복원 목표치(Target)를 설정하는 전략적 관리가 시급하다.

아울러, 다기능 보 설치 및 준설 이후 발생한 하상 세굴, 지하수위 상승, 열환경 변화 및 하절기 조류 대발생(Algal bloom) 등의 복합적 문제에 대응하기 위한 공학적 대안이 병행되어야 한다. 구조적 안정성 확보를 위한 근고공(根固工)의 정밀 시공과 더불어, 정체 수역의 산소 공급 및 순환을 위한 폭기(aeration) 시스템의 실효적 운용은 하천의 자정 작용을 보조하고 수계 안녕을 확보하기 위한 필수적인 단기 대책으로 판단된다. 결론적으로, 본 연구는 과거의 구조적 개입이 초래한 환경 비용을 최소화하고, 지속 가능한 하구 생태계 서비스를 확보하기 위한 과학적 기반의 정책 의사결정 경로를 제시하고자 한다.

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