해역에서의 체류시간은 제한된 영역을 채우는 수체나 오염물질이 잔류하는 시간을 의미하며, 서로 다른 수체간의 물리적 특성을 비교하는 데 사용되고 있다. 거제만으로 유입되는 육상기원 또는 양식기원 입자물질의 잔류시간을 알아보기 위해 입자추적모델이 포함된 EFDC를 이용하여 입자물질 체류시간을 계산하였다. 계산된 입자물질의 체류시간은 내만에서 약 65일이었는데, 이 결과는 거제만 내측으로 유입되는 입자물질이 외해에 도달하기까지 약 2달 이상의 시간이 소요됨을 의미한다. 이 체류시간은 거제만 전역에 걸쳐 조석의 흐름에 따라 다르게 나타났으며, 해역에 유입된 입자물질의 거동이 해역의 물리적 특성에 의해 결정됨을 의미한다. 입자물질 체류시간의 공간적인 분포특성을 통해 거제 내만의 해수교환이 원활하지 않은 것을 알 수 있으며, 이로 인해 수질오염문제에 취약할 수 있다는 것을 알 수 있다.

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 R2값은 0.529~0.700으로 나타났으며, 2009년 R2값은 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.

본 연구는 가로림만에 서식하는 대형저서동물의 군집구조와 건강도를 평가하는데 목적이 있다. 대형저서동물의 채집을 위한 현장조사는 2012년 5월(이하 춘계)와 7월(이하 하계)에 실시하였다. 가로림만에서는 총 247종 4.4 m-2과 35,745개체(1,625개체 m-2)의 대형저서동물이 출현하였고, 다모류가 120종과 27,310개체(1,241개체 m-2)의 밀도를 나타내 가장 우점하는 생물이었다. 가로림만의 주요 우점종은 다모류의 작은사슴갯지렁이(Ampharete arctica), 긴자락송곳갯지렁이(Lumbrineris longifolia), Mediomastus californiensis 및 Euclymene oerstedi등이었다. 출현 종과 개체수의 자료를 근거로 대형저서동물의 군집구조를 파악한 결과, 대형저서동물 군집은 크게 3개로 구별되었고, 조립질 퇴적물(그룹 1과 2)과 혼합 및 세립질 퇴적물(그룹 3)이 우세한 정점군으로 나뉘었다. 가로림만의 건강도를 평가한 결과, BPI지수는 춘계와 하계에 공통적으로 가장 양호한 상태(high status; normal)를 나타낸 반면, AMBI지수는 양호한 상태(good status; slightly polluted)를 반영하고 있었다. 따라서 가로림만의 건강도는 양호한 상태를 나타내는 것으로 판단할 수 있었다.

본 연구에서는 미더덕양식장이 밀집되어 있는 남해안의 진동만 10개 정점에 대하여 미더덕과 주름미더덕의 양식순기에 맞추어 계절별(7월, 10월, 1월, 4월)로 실시하였으며, 어장 서식지 적합지수를 위한 어장평가인자로 수온, 클로로필 a, 부유입자물질, 해수유동, 염분, 용존산소 포화도를 이용하였다. 미더덕과 주름미더덕의 성장과 어장환경 상관성을 나타낼 수 있도록 각 인자들에 대한 그래프가 작성되었으며, 서식지 적합지수 산정결과 진동만의 서쪽해역(HSI 0.32~0.41)이 동쪽해역(HSI 0.19~0.27)보다 높은 적합지수를 보였다. 이러한 결과는 미더덕과 주름미더덕의 단위생산량과 유의한 상관성(R²=0.834, P<0.01)이 있음을 보였다. 본 연구는 과학적 어장적지평가를 통하여 지속적인 생산성을 위한 어장관리에 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

어장관리해역으로 지정된 옹진군의 수질 및 퇴적물 환경 특성을 파악하기 위하여 2011년에 4개 도서(장봉도, 자월도, 영흥도, 백령도)를 대상으로 조사를 실시하였다. 수온은 9.49~24.14 로 계절변동 특성을 잘 나타내었고, 염분(23.19~31.49)과 용존산소(5.48~9.36 mg/L)는 수온과 역상관성을 보였으며, 화학적산소요구량(COD)은 평균 1.57 mg/L로 전체적으로 양호한 수준이었다. DIN과 DIP는 각각 0.111~0.666 mg/L, 0.002~0.043 mg/L의 범위로 전 정점에서 낮은 분포를 보였고, 엽록소 a의 농도는 0.02~8.07 μg/L 범위로 서해의 다른 해역보다 낮았다. 퇴적물의 입도 분포는 모래와 실트가 각각 56.7 %, 34.6 %로 우세하였고, 분급은 불량하였다. 퇴적물의 화학적산소요구량과 강열감량은 각각 1.00~11.03 mg/g·dry, 0.72~5.29 %의 범위로 시·공간적으로 유사한 경향을 보였다. 총유기탄소와 총질소의 C/N ratio는 8.17~17.97 범위로 하계에 육상기원과 해양기원에 의한 영향이 혼재하는 것으로 나타났다. 표층퇴적물의 미량금속 오염도 평가를 위해 농집지수(Igeo)를 계산한 결과, Cr과 As를 제외한 나머지 금속원소에 의한 오염은 없는 것으로 판단된다. 이러한 연구 결과는 본 연구지역이 전체적으로 양호한 수질을 보이며, 유기물과 금속원소에 의한 표층퇴적물의 오염이 없다는 것을 보여준다.

본 연구에서는 패류양식장이 밀집되어 있는 고성·자란만 22개 정점, 거제·한산만 15개 정점, 진해만 18개 정점에 대하여 계절별(2월, 5월, 8월, 11월)로 퇴적물 환경인자(화학적산소요구량, 강열감량, 산휘발성황화물, 총유기탄소)와 저서 다모류 인자(출현 종 수, 서식밀도, 다양도, 균등도)에 대하여 분석하였다. 총유기탄소와 저서 다모류 다양도간의 상관계수가 0.61로 가장 높고 유의한 상관성(P<0.01)을 보여, 어장환경평가를 위한 대표인자로 설정하였다. 그 결과 두 인자간의 상관성에 의한 어장환경평가 기준 총유기탄소는 Peak Point 15 mg/g dry, Warning Point 26 mg/g dry, Contaminated Point 31 mg/g dry이었으며, 저서 다모류 다양도의 경우 H'≥2.6은 Good, 2.6>H'≥2.1은 Moderate, 2.1>H'≥1.2는 Poor, H'<1.2는 Bad로 분류되었다. 본 연구결과는 어장관리를 위한 환경기준 설정에 과학적 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

연안생태계의 영양상태와 환경적 질을 평가하기 위하여, 2007년 2월 남해연안의 총 25개 소해역, 131개 정점을 대상으로 표층 퇴적물의 입도조성, 광합성 색소, 총유기탄소, 총질소, 생화학적 조성(단백질, 탄수화물, 지질) 등을 분석하였다. 다차원 분석 결과 4개의 그룹으로 나뉘었으며, 일원분산분석에서 단백질, 탄수화물, biopolymeric carbon 농도의 차이가 뚜렷하게 나타났다. 이를 토대로 퇴적물 내 생화학적 조성을 이용한 영양상태 기준을 설정하였으며, 조사해역의 영양상태를 평가한 결과 산업폐수 및 생활하수 유입이 많은 마산만, 진해만, 행암만을 포함한 I그룹을 과영양 상태, 양식시설이 밀집한 통영, 고성 자란, 거제연안 등의 II그룹은 부영양 상태로 추정되었으며, 가막만, 득량만, 여자만 등의 III그룹은 중영양 상태로, 나머지 신안, 진도, 무안을 포함한 IV그룹은 빈영양 상태로 추정되었다. 본 연구결과로 퇴적물의 생화학적 조성을 이용한 영양상태 구분은 연안역의 영양도 평가를 위하여 유용한 방법으로 사용되어 질 수 있다고 판단된다.

지속적인 양식활동과 어장환경 보호를 위해서는 연안해역과 양식어종마다 각기 다른 연안생태계의 물질순환에 대한 연구가 필요하며, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면의 침강 용출 플럭스에 관한 정확한 산정이 중요하다. 이에 관한 연구방법 중 벤틱 챔버를 이용한 현장배양법과 코아 채니를 이용한 실내배양실험법으로 퇴적물 산소요구량과 용존무기질소 용출 플럭스를 비교하여 보았다. 통영 어류 가두리양식장, 여수 어류 가두리양식장, 완도 전복양식장에 대하여, 퇴적물 산소요구량을 측정하여본 결과, 현장배양법은 116, 34, 31 mmol O2 m-2 d-1, 실내배양법은 52, 17, 15 mmol O2 m-2 d-1이었고, 용존무기질소 용출 플럭스의 경우, 현장배양법은 7.18, 7.98, 1.78 mmol m-2 d-1, 실내배양법은 3.33, 3.74, 1.96 mmol m-2 d-1로, 현장배양법이 실내배양법보다 약 2배 높게 나타났다. 본 연구는 각 양식장에 따른 물질 플럭스를 살펴봄으로서, 양식장아래 퇴적물-수층 경계면에 대한 두 가지 물질수지 계산 방법의 특성을 비교하였다.

일반적으로 많이 양식되는 방사무늬김(Porphyra yezoensis Ueda)에 대하여 방사무늬김 엽체의 형태적 특성, 탄소 및 질소 성분의 농도, 안정동위원소 비값, 광합성효율을 방사무늬김 양식이 이루어 지고 있는 남서해역에서 조사를 하였다. 방사무늬김의 형태적 특성에 대해서 살펴보면 평균 엽장은 11.6~16.3 (13.8) cm, 평균 엽폭은 4.6~6.3 (5.4) cm이었고, 단위면적당 방사무늬김 엽체의 평균 엽중량은 1.1~2.6 (1.86) g DW m-2이었다. 단위면적당 Chl a 농도는 2.18~17.77 (평균 9.65) mg DW Chl a m-2이었다. 방사무늬김의 탄소 농도는 201~317 (240) mg DW g-1이었고, 질소 농도는 39.8~50.0 (43.5)mg DW g-1이었으며, C/N비는 5.0~6.7 (5.5)이었다. 방사무늬김의 방사성 안정동위원소비 중에서 탄소 안정동위원소 비는 δ13C=-25.6‰ 에서 δ13C=-24.0‰ (평균-24.7‰ )의 값을 보였고, 질소 안정동위원소 비는 δ15N=1.3‰ 에서 δ15N=4.1‰ (평균 2.1‰ )의 값을 보였다. PAM에 의한 해조류의 광합성 특성은 광합성 활동의 지시자로서 사용될 수 있다. 우리는 Diving-PAM을 이용하여 각 정점 해조류인 방사무늬김의 광합성율을 분석하였다. 최대양자수율은 0.46~0.55 (평균 0.52)로서 최대양자수율의 변동은 정점간 큰 차이는 없었다. 최대상대전자전달률은 4.71~5.84 (평균 5.33) μmol electrons m-2 s-1로서 최대양자수율과 비슷한 분포를 보였다. 기울기 (α)는 0.027~0.045 (평균 0.036)을 보였고, 전자전달을 위한 포화광은 지역에 따라서 일부 차이를 보였으나 139~180(156) μmol photons m-2 s-1이었다. 남서해역 방사무늬김엽체의 탄소 및 질소 농도와 광합성 효율은 지역에 따른 큰 차이는 보이지 않았다. 광합성 특성은 낮은 최대양자수율과 최대 상대전자전달률로 인한 낮은 광합성 효율이 나타났다.

서식 환경에 따른 양식 김의 종류 및 광합성 색소 조성과 농도에 대하여 2011년 1월부터 3월까지 김 양식이 이루어지고 있는 남서해역에서 조사를 하였다. 수온의 범위는 3.0~11.3􀆆C이었고, 염분의 범위는 32.7~34.7으로 연안과 가까운 정점 1과 6에서 낮게 나타났다. 해수 중 DIN의 농도 범위는 1.73~12.84 μM, DIP의 농도 범위는 0.07~0.67 μM이었고, 규산염의 농도 범위는 4.93~18.29 μM이었다. 해수 중 Chl a 농도 범위는 0.41~9.14 μg L-1로서 1월의 정점 1에서 가장 높았다. 해수 중 조류색소 조성은 규조류 (diatoms)의 marker 색소인 fucoxanthin이 0.06~3.41 μg L-1로 우점하였고, 정점 1에서 3.41 μg L-1로 1월에 가장 높았다. 용존 무기질소 농도는 모든 정점에서 낮은 염분을 보이는 1월에 높았으나, 정점 1은 용존 무기질소 농도는 낮았다. 김 엽체 색소 중 Chl a, PE 및 PC의 농도는 각각 1,173~8,124 μg DW g-1, 3,281~10,076 μg DW g-1, 388~1,346 μg DW g-1로서 조사 정점 2, 3에서 높은 농도를 보였다. 김 엽체의 색소농도는 지주식인 모무늬돌김과 방사무늬김이 혼재되어 양식되는 정점 1과 6보다 부류식인 방사무늬김만 생산되는 정점에서 높았고, 방사무늬김만 생산되는 정점에서 는 정점 2와 3에서 높았다. 따라서, 김 엽체의 색소 농도는 양식 방법과 해양 환경적 요인에 의하여 달라질 수 있음을 알 수 있었다.

대부분의 국내 어장들은 반폐쇄성 내만에 집중되어 있으며, 장기 양식과 높은 입식밀도에 의한 연안오염에 매우 취약한 위치를 점하고 있기 때문에, 지속적인 양식을 위하여 어장관리가 매우 중요한 실정이다. 이를 위한 방안으로 적지선정과 생태학적 환경수용력을 함께 고려한 최적 입식밀도 산정이 될 수 있다. 거제한산만 굴양식장의 입식밀도 산정을 위하여 0.0이 비적지, 1.0이 적지임을 나타내는 서식적합도(Habitat suitability index)와 생태지표인 여과압 지표(Filtration pressure indicator)가 이용되었다. 거제만의 서식적합도는 0.75로서 한산만 0.53보다 높았으며, 이는 거제만이 굴양식에 좀 더 적합함을 의미한다. 생태지표는 연안특성에 따라 다른 입식밀도를 나타내었으며, 결과적으로 거제만의 굴양식장에 대하여 현 입식밀도와 비교하여 평균 40%, 한산만은 평균 60% 저감 입식하여야 생태학적 환경수용력을 만족하는 것으로 나타났다. 입식밀도의 산정은 현재 국내 양식업이 직면한 연안오염, 환경악화, 생산성 감소에 대한 해결책을 제공할 수 있으며, 이 연구는 어장관리 정책 설립에 대한 과학적 근거로 활용될 수 있을 것이다.

마산만 수괴의 물리환경이 시공간적으로 어떻게 변화하는지 알아보기 위해 수온과 염분을 관측한 결과 동계는 상대적으로 표층과 저층이 비슷한 성질의 수괴가 형성되어 수직적으로 잘 혼합될 수 있는 환경으로 나타났다. 반면 하계에는 비교적 고온이면서 많은 강수량에 의한 저염의 표층 수괴로 인해 수직적으로 뚜렷하게 분리되는 경향이 나타났다. 이러한 경향은 4월에서 9월 사이에 나타났으며 강수량이 많은 7월과 8월에 뚜렷하였는데, 강수량이 많아진 후에 강항

여자만은 유기물 오염이 점차 진행되어 가고 있으며, 해역의 수질관리를 위하여 유역으로부터 유입하는 육상기인 오염물질을 GIS 기법을 이용하여 발생부하량과 배출부하량을 산정하였다. 목표수질을 달성하기 위해 해역의 환경용량을 초과하여 유입하는 육상오염물질의 양을 박스모델로 계산하여 삭감부하량과 허용유입부하량을 평가하였다. 여자만의 수질을 해역생활환경기준 I등급으로 회복하기 위한 허용부하량을 산정한 결과, 생물화학적산소요구량은 배출부하의 39.3%, 총인은 30.8%를 삭감해야 하고, 총질소의 경우 6.9%의 낮은 배출부하 삭감률을 나타내었다. 유역의 오염원 현황과 발생부하량 현황을 볼 때 토지계가 차지하는 오염부하 비중이 높고, 배출부하량에서도 가장 큰 비중을 차지하였다. 여자만의 해양환경 보호와 개선을 위해서는 육상기원 오염물질 중 점오염원 뿐만 아니라 축산계 및 토지계 부하 등 비점원 오염원에 대한 관리가 필요하다는 것을 시사한다.