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.

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.

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.

전 세계적으로 연안양식산업의 중요성은 날로 증대되고 있지만, 반폐쇄성 내만의 연안환경은 양식의 장기화 및 과밀식에 의하여 연안 오염이 가중되고 있다. 지속적인 연안양식을 위하여, 해양생태계에 부하를 주지 않는 생태학적 수용능력 산정을 통한 친환경적 어장관리의 필요성이 대두되고 있다. 생태학적 수용능력 산정 모델링의 경우, 전체 생태계와 모든 양식활동을 고려해야 하기 때문에, 그 개발 및 적용에 있어 아직 초기단계에 있다. 대안으로, 양식장의 생태학적 능률을 산정하는 생태지표에 대한 요구가 있다. 본 연구는 대상해역의 기초생산력과 굴 양식장의 섭취율을 고려한 여과압 지표를 사용하여 생태학적 수용능력 산정을 시도하였다. 2008년, 거제한산만에 시설되어있는 굴 양식장의 여과압 지표값은 0.203으로 나타났으며, 생산량은 4,935M/T로서 49개체/m3로 시설되어 있다. 거제한산만의 현재 시설된 굴 양식장과 환경적 특성에 따라, 해양생태계에 부하를 주지 않는 생태학적 수용능력에 관해 새로이 산정된 여과압 지표는 0.102였다. 결과적으로, 거제한산만의 굴 양식장의 생태학적 수용능력은 현 생산량에서 49.8% 저감된 2,480M/T, 25개체/m3였고, 이는 생태학적 과정, 종, 군집에 현저한 변화를 주지 않고서 거제한산만에 도입될 수 있는 양식장의 수용능력을 나타낸다. 본 연구는 굴 양식장의 지속적인 생산을 위하여 생태학적 수용능력을 산정할 수 있는 생태지표를 활용하였으며, 이는 친환경적 어장관리의 과학적 근거로 활용될 수 있다.

지금까지 연안 양식장의 지속적인 생산 및 체계적인 관리를 위해 어장환경용량 산정 및 활용에 관하여 많은 연구가 선행되어 왔다. 그러나, 생태학적 부하를 고려한 지속적 적정 생산을 위해서는 4가지 계층구조(물리적 수용능력, 생산 수용능력, 생태학적 수용능력 및 사회적 수용능력)에 의한 어장환경용량 산정 개념을 활용할 수 있다. 생태학적 수용 능력 산정의 경우, 환경과 패류 양식의 상호작용에 관한 좀 더 전체적인 접근이 필요하여 아직까지 모델 개발은 초기 단계에 있으므로, 이에 대한 대안접근으로 패류양식장이 해양생태계의 가능을 어떻게 변화시킬 수 있는지 패류양식장의 생태적 효율을 평가할 수 있는 생태지표의 필요성이 대두되었다. 현재 거제한산만 굴양식장의 정화율 생태지표는 0.331, 여과압 생태지표는 0.203으로 계산되었으며, 이는 연안 생태계에 부하를 주지 않는 생태학적 수용 능력인 0.05를 초과하고 있음을 나타내었다. 본 연구에서는 생태학적 수용 능력의 개념에 근거한 생태지표를 거제한산만에 적용하여, 현재의 굴 양식장의 개발 수준이 어느 정도인지를 평가하여 지속적인 생산과 효과적인 양식어장 관리 지침으로 활용하는 방안을 마련하고자 하였다.

굴 양식 산업은 우리나라의 대표적인 양식수산업으로서 중요한 역할을 수행하여 왔지만, 최근에는 수출 감소, 국내 내수시장 소비의 한계, 양식 환경 악화와 같은 여러 문제에 직면하여 있다. 적정하고 지속적인 굴 생산은 어장환경의 공간정보를 기반으로 하는 적지 선정을 통하여 달성 가능하고, 양식장의 적지 선정은 양식장의 성공적 개발에 중요한 열쇠이며, 지속가능한 개발에 절대적 영향을 미친다. 이 연구는 GIS 기반의 다중 평가 방법을 이용하여 수하식 굴 양식장의 적지를 규명하고자 하였다. 대부분의 인자들은 GIS에서 보간법에 의해 추출되었고, 여덟 개의 환경 인자들이 두 가지 기본 서브모델로 그룹화 되었다. 이는 굴 성장에 관련된 인자(수온, 염분, 해수유동, 클로로필 a)와 양식장 주변 환경에 관련된 인자(저층 DO, 총유기탄소, 퇴적물 산휘발성 황화물, 저서군집 다양도) 등으로 구성되어 있다. 적합 점수는 가장 적지인 8점에서부터 가장 적합하지 못한 1 점까지의 규모로 가점되었으며, 총 80.1%의 잠재 지역이 가장 높은 점수 5점과 6점으로 채점되었다. 이 지역들이 거제한산만에서 굴 양식을 위한 가장 최적의 조건을 가지는 것으로 나타났으며, 이러한 GIS 기반의 적지 선정 기법은 공간적인 의사 결정을 지원함으로서 어장관리시스템으로 활용될 수 있다.

울산만의 육상기인 오염부하에 대한 해역수질의 응답특성을 조사하고 만내 수질관리에 활용하기 위하여 해양생태계모델링 연구를 수행하였다. 생태계모텔에 의해 계산된 울산만의 수질은 만 내측에서 COD 농도 2.8mg/L로 해양수질 III등급 수준으로 나타났다. 계산결과 울산만 전체 해역의 수질을 II등급으로 개선하기 위해서는 육상부하를 약 30% 이상 삭감해야 하며, COD 농도 1.0mg/L이하의 수질이 되기 위해서는 전체 육상부하의 70% 이상을 삭감해야 하는 것으로 나타났다. 해역수질 II등급을 유지하기 위하여 삭감해야 할 오염부하량은 약 3,083kgCOD/day, 이 때의 환경용량은 약 7,193kgCOD/day로 계산되었다. 태화강 하구역은 식물플랑크톤 대증식(Bloom)이 상습적으로 발생하는 해역이므로 식물플랑크톤에 의한 자생유기물 부하를 감소시키기 위해서는 유가물 삭감 이외에도 영양염의 제어가 필요한 것으로 나타났다.

단순 박스모델을 이용하여 2005~2006년 마산만의 담수 유량, 염분, 영양염, COD등 물질 수지를 산정하였다. 담수수지 계산 결과 계절별로 307.4×103~1,210×103m3/day로 이 시기에는 5 월이 가장 높았다. 하천과 생활하수에 의한 DIP과 DIN의 유입flux는 각각 410.8~795.7kg/day 및 4081.4~6525.3kg/day 범위로 마산만 내부에서 질소의 축적이 예상된다. 순 기초생산(net primary production)은 연 평균 0.028mol/m2/day로 14.4~517.8mgC/m2/day의 범위로 분포하였으며, 평균 330.7mgC/m2/day 였다. 해저 퇴적물로부터의 영양염 공급을 100% 제거할 경우 COD 농도는 2.79mg/L 에서 2.20mg/L로 감소하여 COD의 21.0%의 제거 효과가 있는 것으로 나타났다.

We analyzed with HPLC (High Performance Liquid Chromatography) analysis photosynthetic pigments and environmental factors, microscopic observations of the phytoplankton and zooplankton in the seawater every month from February 2009 to November 2010 in Haengam Bay. The level of dissolved inorganic nutrients was the highest between July and September, when freshwater influx was at its peak, whereas chlorophyll a levels were the highest in April and August. Also, phytoplankton pigment concentration increased when dissolved inorganic nutrients are carried into nearshore waters by rainfall runoff. Based on identification of phytoplankton and photosynthetic pigments results, diatoms were mainly dominant while dinoflagellate populations increased at July and August 2009, May 2010. The zooplankton communities are dominated in terms of Noctiluca scintillans. The contribution of Noctiluca scintillans in 2010 accounts for approximately 77.3% of the total zooplankton. Distribution patterns over time of zooplankton in the seasonal distribution of phytoplankton showed a different pattern.