천연해역의 해수의 유동이 작고, 폐쇄성이 강한 해역, 더구나 유기물 혹은 질소 및 인등의 영양염류가 높은 부영양화 해역에서는 성충기에 빈산소수괴가 종종 관찰되며(Imabayashi, 1987), 일반적으로 양식장의 포화산소농도는 작고, 확산속도도 느리기 때문에 중요한 생산억제 요인이 된다. (중략)
거의 매년 우리나라 연안해역에서 푸른 바닷물이 갑자기 붉은색이나 황록색으로 변하는 적조 현상을 쉽게 관찰할 수 있다. 특히, 부영양화된 폐쇄성 및 반폐쇄성 내만 해역에서부터 해수유동이 원활한 외해역까지 광범위하게 매년 상습적으로 적조가 발생하여 어장환경과 수산생물에 막대한 피해를 일으키므로서 심각한사회ㆍ경제적인 문제를 야기시키고 있다(남해안 피조발생현황, 1995, 1996.; 한국연안의 적조발생 상황, 1997, 1998, 1999, 2000). (중략)
진해 용원 인근 해역은 부산신항 개발사업으로 추진된 북컨테이너부두 조성사업 및 항만 배후 단지 조성사업으로 전면 해역이 매립되어 원활한 해수흐름이 차단되었고, 인공적인 해양구조물 및 시설물로 인해 해안선 지형 및 단면 변화가 발생하고 이로 인해 수역의 해수순환이 점진적으로 변화하는 지역이다. 인근 어판장으로의 선박의 출입이 차단되면서 발생된 민원으로 인해 송정천 하구 지점의 북쪽 통로를 이용한 선박이동만이 가능한 좁고 긴 수로형태를 가진 폐쇄성 수역으로 변형되었다. 한국에서는 찾아볼 수 없는 이례적인 형태의 용원수로는 폐쇄성 수역이 형성되면서 수로 내로 유입되는 오염물질은 수로 내에 체류되어 수질을 악화시킬 수 있다. 이러한 폐쇄성 수역이 형성되면서 발생하는 다양한 수질영향을 장기간 평가하는 것은 매우 중요하다고 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 용원수로의 시 공간적인 수질변동 양상을 분석하기 위해 2003년부터 2017년까지 선정된 수질측정 지점에서의 주요수질항목에 대한 수질분석을 실시하였으며, 용원수로로 유입되는 토구를 전수조사하고, 비강우시 및 강우시 토구 모니터링을 통해 육상에서 기인하는 오염원을 분석하였다. 또한, 용원수로 내에 유입된 오염물질 거동 분석을 위해 추적자 실험을 통해 용원수로로 유입된 오염원 거동을 예측하여 용원수로의 수질변화 분석에 대한 연구를 실시하였다.
국내에서 가장 전형적인 폐쇄성 해역인 마산만은 연안도시인 마산시와 창원시의 배수지역이다. 유역인구가 약 100만명으로 증가된 시점인 1993년 11월에 마산시 덕동하폐수종말처리장이 가동되기 시작하였으며, 그 유출수는 마산내만에서 약 15km 떨어진 옥계해역에 방류되기 시작하였다. 본 연구에서는 마산만 유입부하의 분포가 어떻게 변화하였으며, 유입부하량과 유입오염물질의 성상은 어떠한 가를 규명하였다. 또한 마산만 유입부하 특성의 변화가 폐쇄성 연안 수질에 어떠한 영향을 주고 있는가를 연구하였다.
물의 유동이 작고, 폐쇄성이 강한 천연해역, 더구나 유기물 혹은 질소, 인등의 영양 염류농도가 높은 부영양화 해역에서는 여름부터 가을에 걸친 성충기에 빈산소수괴가 종종 관찰된다. 천연해역의 빈산소 형성은 직접 해양동물에 악영향을 미치게 되며, 극단적인 경우에는 집단사망을 일으키거나 생리적 장해를 받게된다 (Fenchel and Riedl, 1970; Jorgensen, 1980; Bestwick et al., 1989). (중략)
진해 용원해역은 부산 신항 개발사업의 일환으로 추진된 북 부두조성 사업 및 항만 배후단지 조성사업으로 전면 해역이 매립되어 원활한 해수흐름이 차단되고 송정천 하구 지점의 견마도 북쪽 통로를 이용한 선박이동만이 가능한 좁고 긴 수로형태로 변형된 국내에서 이례적인 폐쇄성 수역으로 변형되었다. 용원수로의 평균 너비는 약 100 m, 길이는 3,600 m정도로 세장비가 아주 큰 수로에 해당되며, 용원수로의 조석 유입유출은 뚜렷한 일차원적 흐름으로 간주할 수 있으며 입구에서 용원수로 내부로 갈수록 조석유입은 점진적으로 감소하여 흐름이 정체되는 양상을 보이고 있다. 이로 인한 지형적, 물리적 특성 때문에 외해와의 해수교환이 제한되어 적은 양의 오염물질이 유입되어도 유입부하가 지속될 경우 수로 바닥에 축적될 가능성이 매우 크며, 이는 수질에 대한 악영향을 끼칠 수 있다. 따라서 폐쇄성 수역인 용원수로를 장기간 모니터링하고 수질에 끼치는 영향을 파악하여 적절한 관리방안을 마련하는 것이 중요하다고 볼 수 있으며, 본 연구에서는 과거 축적된 수환경 자료와 실제로 용원수로 내에서 측정된 자료들을 기반으로 수질변화에 대한 시 공간적인 양상을 분석하였다. 또한 용원수로로 유입되는 토구를 전수조사하고, 강우시와 비강우시 토구 모니터링을 통해 육상에서 기인하는 오염원을 분석하였으며, 용원수로 내에 유입된 오염물질 거동 분석을 위해 추적자 실험을 실시하였다. 특히 용원수로 내 오염도가 높은 내측지점에서 추적자 투입하여 드론 영상을 통해 그 거동을 분석하고, 수로 내로 유입되는 오염원을 조사하여 폐쇄성 정체수역에서의 수질영향을 분석하였다. 이를 바탕으로 용원수로 내 수질영향에 대한 관리방안을 모색하고자 하였다.
항 또는 폐쇄성 만에서의 수질은 만내로 유입하는 오염부하량이 얼마나 원활하게 외해로 방출되느냐에 따라 좌우된다 이러한 문제는 해수교환, 해수교류라는 말로 표현되고 있다. 일반적인 교환의 개념에서 볼 때 해수교환이란 어떤 해역(수괴)과 어떤 해역(수괴)이 현상의 1주기 사이에 서로 해수를 교환하는 것을 말한다. 실제 해양에서 물질수송은 조류, 바람, 밀도류 그리고 해류등이 복합적으로 작용하고 있으며, 어떤 한 지점에서 1조석주기에 대하여 이러한 성분을 적분한 흐름을 잔차류라고 부른다. (중략)
본 연구는 반폐쇄성 해역인 마산만을 대상으로 eco-hydrodynamic model을 이용하여 해역의 물리적 구조를 분석하여, 물리적 안정도를 나타내는 수직확산계수를 산정하고, 생태계 모델에 적용하여 그 타당성을 평가하는 것이다. 해역의 물리적 구조는 EFDC모델을 사용하여 구하였으며, 수직 확산계수는 수층간의 밀도차이가 커질수록 감소하도록 산정하였다. 산정된 수직 확산계수를 Stella프로그램을 이용하여 구축한 생태계모델에 적용하여, 용존산소 재현성으로 그 타당성을 평가하였다. 수직확산계수 변화를 추정하여 적용한 모델의 결과는 2008년의 $R^2$값은 0.529~0.700으로 나타났으며, 2009년 $R^2$값은 0.542~0.791로 나타났다. 계산값은 관측값과 유사한 경향을 나타내었으며, 만 내측의 빈산소수괴를 잘 재현하였다. 본 연구에서 적용된 수직확산계수는 해역의 밀도성층과 물리적 안정도를 의미하는데, 향후 폐쇄성 내만해역의 빈산소수괴 발생 예측에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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