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1 해양심층수자원으로서의동해고유수분포특성 문덕수 정동호 김현주한국해양연구원해양개발시스템연구본부 Distributions Characteristics of East Sea Proper Water in the East Sea D.S. Moon, D.H. Jung, H.J. Kim *Ocean Development System Laboratory, KORDI / MOERI KEY WORDS : Deep Ocean Water 해양심층수, East Sea 동해, Water Mass stability 수괴안전성, East Sea Proper Water 동해고유수, Temporal and spatial distribution of seawater temperature 수온의시공간적인분포 요약 : 동해심층수의자원적안전성을파악하기위하여동해연안해역에대한해양조사및수질분석이수행되었다. 동해는한류와난류가혼합되는지역으로계절적으로수괴의변동성이크게나타나기때문에이지역의해양심층수자원적수질특성의시공간적변동이분석및비교되었다. 해양심층수의안정적공급을위해필요한취수수심의결정을위해계절별수온및염분의연직분포와수괴분석에대한조사해석이고찰되었다. 동해연안해역의표층수는겨울철에북한한류의영향이크고, 여름철에는쓰시마난류의영향이커지는것으로나타났다. 특히, 쓰시마난류의세력이커지는여름철에난류성와류가극전선역에많이형성된다. 이러한와류는수온의수직분포에영향을미치지만수심 3미터이내한정되어나타난다. 3미터이하의동해고유수는표층수의영향을받지않고연중 1 이하의저온안정성을가지고있다. ABSTACT : Oceanographic observation and qualitative analysis for deep ocean water in the East Sea were carried out in order to understand the characteristics of deep sea water in the East Sea. Temporal and spatial variation of water masses were discussed from survey of the study area including the coastal sea in the East Sea. Surface water mass in coastal sea in the East Sea is governed by Korean Cold surface water in winter and affected by Tushima warm current in summer. Especially in summer when the Tsushima warm current become strong, warm eddies are frequently formed in the polar front. These warm eddies have effect on the vertical profiles of water temperature, but its influence is limited within water depth of 3 meter. The East Sea Proper Water existed below water depth of 3 meter have water stability of low temperature less than 1 without influence of warm eddy 1. 서론해양심층수에대한정의는다양하게이루어지고있지만해양자원학적측면에서일본수산심층수협의회는 해양심층수는광합성에의한유기물생성이일어나지않고분해가탁월하며, 겨울철해수의연직혼합작용이도달하지않는수심이하에있는해수 라고정의하였다. 동해고유수 (East Sea Proper water 는태양광이도달하 지않는수심 3 m 이상의깊은곳에존재하여연중안정된저온성을유지하고있으며, 세균, 병원균등의유기물은거의없을뿐아니라해양식물의생장에필수적인영양염류나미네랄등의무기물이풍부한해수자원이다 ( 豊田孝義, 동해고유수는해양심층수의자원적특성을보유하고있는고품위해수자원인것으로밝혀지고있으며, 2년부터자원의안정성에대한조사가진행되고있다. 그러

2 나, 해양심층수의안정성은한류및난류의세력변화나대기와해양의상호작용에의한순환및혼합등에의해해양물리적거동에따라변동할수있으며, 이에대한조사, 분석및검토가필요하다. 동해는평균수심이약 1,5 m 로비교적수심이깊고, 북태평양의연해인동시에반폐쇄성인해양특성을가지고몇개의서로다른수괴가수직적으로분포하고있는해역이다. 특히, 수온 1 이하의동해고유수는전체동해해수의 9 % 을차지하고있다 (Yasui et. al., 동해표층수괴는대한해협을통해유입되는대마난류와동해연안을따라남하하는북한한류수가있으며, 동해표층수는대마난류의영향을크게받으며, 이수괴들의분포는시공간적인변화를보인다 (Gong and Son, 192. 대마난류수는동지나해수와쿠로시오의혼합에의해형성되며, 대마난류의지류인동한난류는우리나라동해안을따라북상하면서중 저층의동해고유냉수나북한한류수와접촉하여수직적으로약층을이루고, 수평적으로극전선을 이룬다 (Yang et. al., 이러한극전선은매년형성되나그구조나위치는년별, 계절별로변화한다고알려져있다 (An and Chung, 192 동해에서수온, 염분, 용존산소등의차이에따라수괴는동해표층저염수 (: Low Saline Surface water, 대마난류표층수 (: Tsushima Surface Water, 대마난류중층수 (: Tsushima Middle Water, 북한한류수 (: North Korean Cold Water, 동해고유수 (: East Sea Proper Water 등 5개의수괴와각수괴들이혼합된혼합수 (MW: Mixed water 로구분된다. 대마난류표층수와중충수는수온과염분으로뚜렷이구별되나, 북한한류수와동해고유수의염분값은거의같은범위로두수괴의구별이불가능하다. 그러나, Park (197; 1979 과 Kim and Kim (191, Yang et. al. (1991 등은용존산소농도로부터위두수괴를구분하였다. 현재까지동해에서행해진해양물리 화학적연구로 Park (197 이인산염과용존산소분포를이용한냉수괴의형성과혼합과정을설명하였으며, Kim and Chung (19 은동해서남해역에서동해중층수의염분과용존산소에관한연구을하였고, Hong et. al., (19 은동해연안역의이상저온현상에관한논문을발표하였다. 동해의생지화학적순환과정에관한연구로, Shim and Park (196 은한국동남해역의기초생산력과질소계영양염의동적관계연구에서영양염재순환과국지적인용승및연안수유입으로인하여기초생산력과식물부유생물의성장을증가시키고있다는것을밝혔다. Chung et. al. (199 은식물플랑크톤에의한일차생산력및동물플랑크톤에의한 영양염재생률등을측정하였다. 입자태유기탄소및유기질의분포 (Yang et. al., 1997 연구와극전선역의수 괴와영양염분포에관한연구 (Cho et. al., 1997 및 Chlorophyll a 분포, 신생산및질산염의수직확산 (Moon et. al., 1997 에관한연구를통해동해극전선의영양염류 순환과정을밝히고있다. 본연구는극전선이형성되는동해연안해역에있어 서각종수괴의수직적분포와이수괴들의화학적특성 및변화에대해계절별로고찰하고자한다 2.1 해역조사및분석방법 2. 본론 동해고유수는수심 3m 이하의심해역에존재하며, 동 해전체체적의 9% 이상을차지하는자원인것으로평가 되고있다. 동해전체의해수특성에관한기존자료로는 1961 년이후국립수산진흥원에의해수집된자료와한국해 양연구원에서 199 년부터 1997 년까지수집한자료가있다 (KORDI, 199. 그러나, 이들자료는동해고유수의일반적 특성을설명하기에충분하지만, 심층수취수예정해역의 국지적특성과동해의장기적인수온변동과관련하여계속 적인상세조사가필요하다. Fig 1 동해연안의심층수조사해역연구대상해역은울릉도를포함한강원도고성부터경 북포항까지동해역의 5 m 수심을중심으로한심층수 개발가능해역 (Fig. 1 으로하였다. 동해연안심층수조 사해역은각각강원도의고성, 속초, 강릉등총 3개해역이며, 경상북도의울진, 포항, 울릉등으로총 6개조사해역이

3 설정되었다. 각조사해역별심층수조사정점과연안으로부터거리는 [Table 1] 과같다.. 심층수조사해역에서의연중수괴의구조와동해고유수의안정성을조사하기위하여해양조사는분기별 1회씩이루어졌다. 수직해류구조를파악하기위하여현장에서 ADCP를 25시간이상계류하였으며, CTD ( 염분, 수온, 수심측정장치 ; Idronaut 을이용하여수심별로수온과염분, 용존산소 (Dissolved Oxygen, Chlorphyll-a, ph을측정하였다. 또한용존산소와영양염 (Nutrient 의농도측정을위한시료를반돈채수기등을이용하여채취하였다. 채수된시료에서용존산소는 Winkler 적정법 (Carpenter, 1965 으로측정하였고, 영양염은 Strickland and Parsons (1972 의비색법으로질산염 (Nitrate+Nitrite, 암모니아 (Ammonia, 규산염 (Silicate, 인산염 (Phosphate 을측정하였다. 영양염분석을위한해수시료는선상에서각정점에서수심별로채수한해수는분석시까지냉동보관하였다 ( 해양수산부, 동해역의수괴분석 강원고성해역의수괴분석고성해역심층수의계절별특성을살펴보면, 동계에표층 1m 까지수직약층존재하며 1-25 m에는수온약층 이약하게형성되어있다. 수온-염분 Diagram을이용한수괴를분석한결과 (Fig. 2, 표층혼합층과수온약층에나타나는 25m까지의수괴는대부분북한한류수로판단되며동해고유수는수심 25 m 이하에나타난다. 춘계 (월 가되면서표층 2 m이내에서대마난류중층수의특성을가진수괴가나타나고, 그이하의수심에는대마난류중층수와북한한류의혼합수, 북한한류수, 동해고유수가수심에따라나타났다. 하계 (7월 에는표층 25 m까지대마난류표층수가나타나며, 특히 7월에표층부터수심 5m까지저염표층수가관측되었다. 또한하계에는동해고유수가 3 m 이하의수심에서나타나는등복잡한수괴구조를보여주고있어, 이시기에동해중서부해역에자주발생하는울릉와류에의한영향인것으로생각된다 (Taegue et. al., 2. 추계 (9월 해양조사에도동해저염표층수 ( 가관측되었는데이수괴는 월말부터 9월중순까지장마로인하여다량의담수가해양에유입된것에기인한다. 수온 1 이하, 염분 3.-3., 용존산소 ml/l의수질특성을갖는동해고유수는연중수심 33m 이하수심에존재하였다 강원속초해역의수괴분석속초해역에서심층수의수온구조와수온- 염분 Diagram 을이용한수괴를분석한결과 [Fig. 2], 동계에표층에서수심 25m 에는수온이 7-1 이며염분도가 인수 질특성을지닌쓰시마중층수가존재하며수심 25m 에서 3m 사이의수괴의대부분은북한한류에기인된다. 3m 이하에 존재하는수괴는수온 1 이하염분 사이로 동해고유수의수질특성을보인다. 봄이되면서표층 25 m 까 지대마난류중층수의특성을가진수괴가강화되어나타나고, 25m 에서 3m 수심에는북한해류가대부분나타났다. 3m 이하의수심에서는수온 1 이하염분 사이 의수질특성을가지는동해고유수가존재한다. 하계 (7 월 에 표층 6 m 까지저염, 고온의수질특성을가진쓰시마표층수 유입되며, 특히 7 월에표층부터수심 1m 까지염분 32.2 이 하의저염표층수가관측되었다. 또한수심 7m 에서 23m 사 이에는쓰시마표층수와북한한류를두 end number 로하는 혼합수괴가있다. 하계에 23 m 이하의수심에서동해고유수 의수질특성을가진수괴가있다. 추계 (1 월 에도수심 5m 이 내에저염표층수 ( 가관측되었는데하계에비하여그 세력이약하다. 수심 5m 부터 2m 까지는고온저염의쓰시 마표층수가나타나며 2 - m 사이는쓰시마난류표층수 와쓰시마난류중층수, 북한한류가혼재되어나타나며, m - 2m 에는북한한류수괴가존재한다. 2m 이하의수심 에서동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 35m 이하에서는연중동해고유수가안정되게나타난다. 수심 강원양양해역의수괴분석양양해역의동계에표층부터수심 3m까지수온이 - 1 이며염분도가 이며이런수괴는쓰시마중층 수와혼합된수질특성을지닌다. 수심 3m 에서 26m 사이의 수괴의대부분은북한한류의수질특성을지닌다. 26m 이하 에는동해고유수의수질특성을보인다. 봄이되면서표층 m 까지대마난류중층수괴가강화되어나타나고, m 에서 2m 수심에는북한해류가나타났다. 2m 이하의수심에 서는동해고유수가존재한다. 하계 (7 월 에수심 m 까지쓰 시마표층수유입되며, 특히 7 월에표층부터수심 1m 까지염 분 32.2 이하의저염표층수가관측되었다. 또한수심 m 에 서 2m 사이에는쓰시마표층수와북한한류를두 end number 로하는혼합수괴가있다. 여름에 2 m 이하의수심 에서동해고유수의수질특성을가진수괴가있다. 가을에수 심 2m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 2-3 m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합 수괴가, 수심 3m-21m 사이에는북한한류와쓰시마중층수 의혼합수괴가가혼재되어나타난다. 22m 이하의수심에서 동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 동해고유수 는연중수심 26 m 이하에서안정되게존재하였다 강원강릉해역의수괴분석동계에강릉해역에서표층부터수심 7m까지저온고염의

4 쓰시마중층수와혼합된수질특성이나타난다. 수심 7m에서 3m 사이의수괴의대부분은북한한류의수질특성을지닌다. 3m 이하에동해고유수의수질특성을보인다. 봄이되면서표층 m까지대마난류중층수의특성을가진수괴가강화되어나타나고, m에서 25m 수심에는북한해류가대부분나타났다. 25m 이하의수심에서는동해고유수가존재한다. 하계 (7월 에수심 3 m까지저염, 고온의수질특성을가진쓰시마표층수유입되며, 특히 7월에표층부터수심 1m까지염분 32.2 이하의저염표층수가관측되었다. 또한수심 3m에서 22m 사이에는쓰시마표층수와북한한류를두 end number로하는혼합수괴가있다. 22 m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을가진수괴가있다. 가을에수심 25m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 25-5 m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합수괴가, 수심 5m-2m 사이에는북한한류와쓰시마중층수의혼합수괴가가혼재되어나타난다. 2m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 33m 이하의수심에서는연중안정된동해고유수가존재한다 강원동해해역의수괴분석춘계에동해해역에서표층 m까지대마난류중층수의특성을가진수괴가나타나고, m에서 2m 수심에는북한해류가대부분나타났다. 2m 이하의수심에서는동해고유수가존재한다. 하계 (7월 에수심 m까지저염, 고온의수질특성을가진쓰시마표층수유입되는것이관측되었다. 또한수심 m에서 2m 사이에는쓰시마표층수와북한한류를두 end number 로하는혼합수괴가있다. 여름에 2 m 이하의 수심에서동해고유수의수질특성을가진수괴가있다. 가을에수심 2m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 2-3 m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합수괴가, 수심 3m-21m 사이에는북한한류와쓰시마중층수의혼합수괴가가혼재되어나타난다. 22m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 수심 231m 이하에서는연중동해고유수가안정되게존재하였다 강원삼척해역의수괴분석삼척해역에서춘계에표층 m까지대마난류중층수의특성을가진수괴가나타나고, m에서 21m 수심에는북한해류가대부분나타났다. 21m 이하의수심에서는동해고유수가존재한다. 하계 (7월 에수심 25 m까지저염, 고온의수질특성을가진쓰시마표층수유입되는것이관측되었다. 또한수심 25m에서 26m 사이에는쓰시마표층수와북한한류를두 end number 로하는혼합수괴가있다. 26 m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을가진수괴가있다. 가을에수심 25m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 25-5 m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합수 괴가, 수심 5m-2m 사이에는북한한류와쓰시마중층수의 혼합수괴가혼재되어나타난다. 2m 이하의수심에서동해고 유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 에서는연중안정된동해고유수가존재하였다. 수심 266m 이하 경북울진해역의수괴분석울진해역의춘계에표층 3 m까지대마난류중층수의특성 을가진수괴가나타나고, 3m 에서 23m 수심에는북한해류 가대부분나타났다. 23m 이하의수심에서는동해고유수가 존재한다. 하계 (7 월 에수심 1 m 까지저염, 고온의수질특 성을가진쓰시마표층수유입되는것이관측되었다. 또한수 심 1m 에서 2m 사이에는쓰시마표층수와북한한류를두 end number 로하는혼합수괴가있다. 여름에 2 m 이하의 수심에서동해고유수의수질특성을가진수괴가있다. 가을 에수심 2m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 2 - m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수 의혼합수괴가, 수심 m-2m 사이에는북한한류와쓰시마 중층수의혼합수괴가가혼재되어나타난다. 2m 이하의수 심에서동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 23m 이하수심에서연중동해고유수의수질특성을보였다 경북영덕해역의수괴분석영덕해역에서표층 15 m까지대마난류중층수의특성을가 진수괴가나타나고, 15m 에서 3m 수심까지북한해류가대 부분나타났다. 3m 이하의수심에서는동해고유수가존재 한다. 하계 (7 월 에수심 1 m 까지저염, 고온의수질특성을 가진쓰시마표층수유입되는것이관측되었다. 또한수심 1m 에서 31m 사이에는쓰시마표층수와북한한류를두 end number 로하는혼합수괴가있다. 여름에 31 m 이하의수심 에서동해고유수의수질특성을가진수괴가있다. 가을에수 심 3m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 3 - m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합 수괴가, 수심 m-25m 사이에는북한한류와쓰시마중층수 의혼합수괴가가혼재되어나타난다. 25m 이하의수심에서 동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 31m 이하 의수심에서는연중동해고유수가존재한다 경북포항해역의수괴분석포항해역에서춘계에표층 9 m까지대마난류중층수의특 성을가진수괴가나타나고, 9m 에서 25m 수심에는북한해 류가대부분나타났다. 25m 이하의수심에서는동해고유수 가존재한다. 하계 (7 월 에수심 15 m 까지저염, 고온의수질 특성을가진쓰시마표층수유입되며, 수심 15m 에서 5m 사 이에는쓰시마표층수와중층수를두 end number 로하는혼 합수괴가있으며, 5m 에서 33m 사이에는쓰시마중층수와 북한한류의혼합수괴가존재한다. 33 m 이하의수심에서동

5 해고유수의수질특성을가진수괴가있다. 가을에표층에서수심 33m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 33-9 m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합수괴가, 수심 9m-23m 사이에는북한한류와쓰시마중층수의혼합수괴가혼재되어나타난다. 23m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 연중수심 33m 이하의수심에는동해고유수가안정적으로존재한다 경북경주해역의수괴분석경주해역에서춘계에표층 115 m까지대마난류중층수의특성을가진수괴가나타나고, 115m에서 2m 수심에는북한해류가대부분나타났다. 2m 이하의수심에서는동해고유수가존재한다. 하계 (7월 에수심 2 m까지저염, 고온의수질특성을가진쓰시마표층수유입되는것이관측되었다. 또한수심 2m에서 35m 사이에는쓰시마표층수와쓰시마중층수의혼합수괴가존재하며, 수심 35m에서 3m 까지는쓰시마중층수와북한한류를두 end number로하는혼합수괴가존재한다. 여름에 3 m 이하의수심에서동해고유수의수질특 성을가진수괴가있다. 가을에수심 m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 - m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합수괴가존재하며그사이에제 3의저염수와혼합현상이관측되었다. 이와같은저염수는대한해협을통과한저염의양쯔강수괴가이동된것으로판단된다. 수심 m-25m 사이에는북한한류와쓰시마중층수의혼합수괴가혼재되어나타난다. 연중 3m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다 경북울릉해역의수괴분석울릉해역에서춘계에표층 11 m까지대마난류중층수의특성을가진수괴가나타나고, 11m에서 3m 수심에는북한해류가대부분나타났다. 36m 이하의수심에서는동해고유수가존재한다. 하계 (7월 에수심 2 m까지저염, 고온의수질특성을가진쓰시마표층수유입되는것이관측되었다. 또한수심 2m에서 75m 사이에는쓰시마표층수와쓰시마중층수의혼합수괴가존재하며, 75m에서 26 사이에는쓰시마중층수와북한한류를두 end number로하는혼합수괴가있다. 26 m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을가진수괴 가있다. 가을에수심 m 까지는고온저염의쓰시마표층수가나타나며 - 13 m 사이는쓰시마난류표층수와쓰시마난류중층수의혼합수괴가, 수심 13m-3m 사이에는북한한류와쓰시마중층수의혼합수괴가가혼재되어나타난다. 3m 이하의수심에서동해고유수의수질특성을지닌수괴가나타난다. 연중 36m 이하의수심에서동해고유수가안정적으로존재한다. 3. 결론 해양심층수자원의개발및이용을위하여자원학적 특성에기초한품질기준을정립하고이를연구개발및실 용화하기위하여동해해역의해양심층수특성에대한다 년간조사및분석이수행되었다. 동해연안의계절별각 수괴의수직분포특성과이수괴들의화학적성질과시간 적, 공간적변동성을 같이파악되었다. 및동해고유수가안정성이다음과 25 년강원도해역의동해고유수가연 중안정적으로존재하는수심은고성 33m, 속초 35m, 양양 26m, 강릉 33m, 동해 231m 와삼척 23m 였다. 경상북도해역에서동해고유수가연중안정적으로존재하 는수심은울진 31m, 영덕 31m, 포항 33m, 경주 3m, 울릉 36m 로나타났다. 그러나동해에나타나는난류성 와류의존재여부에따라동해고유수의상한수심은계절 적으로연도별로크게변화될수있기때문에지속적인 관측및조사가필요하다. 사사본연구는해양수산부의지원으로수행된 ' 해양심층수 다목적이용개발 (6 연구결과중일부임을밝히며, 연구 비지원에감사드립니다. 참고문헌 [1] Han-Soeb Yang, Seong-Soo Kim, Chang-Geun Kang and Kyu-Dae Cho, "A study on sea water and ocean current in the sea adjacent to Korea peninsula, III Chemical characteristics of water mass in the polar fron area of the central korea east sea", Bull. Korean Fish. Soc. 2(3, , 1991 (in Korean [2] Hyun-Jin Cho, Chang-Ho Moon, Han-Seob Yang, Won-Bae Kang and Kwang Woo Lee, "Rengeration processes of nutrients in the polar front area of the East Sea, III Distribution patterns of water masses and nutrients in the middle northern East Sea of Korea in October", 1995, Bull. Korean Fish. Soc. 3(3, 393-7, 1997 (in Korean [3] Chang-Ho Moon, Sung-Ryull Yang, Han-Seob Yang, Hyun-Jin Cho, Seung-yong Lee and Seok-yun Kim, "Rengeration processes of nutrients in the polar front area of the East Sea, IV Chlorophyll a distribution, new production and the vertical dissusion of nitrate", Bull. Korean Fish. Soc. 31(2, , 199 (in Korean [] Kyung-Ryul Kim, Tae Si다 Rhee, Kuh Kim and Jong Yul Chung, "Chemical charateristics of the East Sea

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