2007 년도한국과학기술협의회공동학술대회 동안석호의수질특성 문덕수 *, 김현주, 최미연, 정동호, 이승원 ( 한국연구원 ) Water Quality Characteristics of Lagoons in the East Coast of Korea D.S.Moon, H.J.Kim, M.Y.Choi, D.H.Jung, S.W.Lee (KORDI, Deep Ocean Water Research Center) ABSTRACT 동안석호는사구에의형성된자연호수로서수심이얕고수의영향을받는기수호의특성을지니고있지만, 표층과저층의수직혼합이제한되어있어저층에빈산소현상이자주발생한다. 또한동안석호들의대부분은산업화와도시화로인하여생활하수및축사폐수등에의하여부영화가가속화되고있다. 이에영랑호와송지호를중심으로동안석호의수질특성을고찰하고자한다. Key Word : Lagoons ( 석호 ), anoxic condition ( 빈산소 ), Water quality ( 수질 ), Limnology ( 육수학 ), East coast of Korea ( 동안 ) 1. 서론 우리나라동안에분포하고있는석호는주변지역과어우러진수려한자연경관과기수호로서의독특한생태학적가치가높을뿐만아니라, 철새도래지, 관광지등으로경제적가치가있다. 최근들어동안석호는내륙호소와달리자연호, 기수호, 육전이수역등으로역사적, 지리학적, 생태학적가치가커많은관심의대상이되고있다. 그러나석호인근에관광지개발등으로인하여호소수질악화와생태계파괴, 호소의수면적감소, 주변습지의감소오염부하량의증가등호소환경훼손이우려되고있다. 동안의석호는류의작용으로사구에의생성된자연호수로서수심이얕고수의영향을항상받고있으며수면의경사가완만하고연중수위가안정되어습지식생이잘발달되어있다. 이러한수변습지는다한식물과동물이서식하고있어생물다성이높으며, 유역에서유입하는오염물질을정화하는기능을갖고있다. 동안의석호는담수호와달리수와담수가혼합되어기수호의특성을지니며수심이비교적얕음에도불구하고표층과심층의수직혼합이극히제한되어심층산소고갈현상이자주발생한다. 동안의석호는담수와수의교류가빈번하며내륙의인공호나자연호에비하여생태학적으로독특한특징을지니고있다. 그러나동안석호들은이러한수변습지가농경지로개간되고, 최근에는관광객유치를위하여산책로도로등이설치되어많은수변습지가훼손되어졌다. 또한일부석호는유역에서발생하는생활오수와각종폐수가호소로유입되고, 유역내의농경지등비점오염원에서발생하는무기영염류가유입되어수질오염이더욱가속화되고있다. 그러나, 현재까지석호를대상으로하는연구는수편에지나지않고있다. 동안석호의생물학적연구는영랑호 ( 조와박 1969; 이와곽 1987), 남대천수역 ( 정과이 1983; 김등 1990), 화진포 ( 홍등 1969), 경포호 ( 이등 2000) 에관한연구등이있다. 또한동안기수호군에대한수질과식물플랑크톤에대한연구 ( 조등 1975; Mitamura and Cho 1984; 김등 1997; 유 1996; 문과이 ; 2002) 가이루어진바있으며, 특히허등 (1999; 2001; 2004) 은동안석호의부영화에대하여연구한바있다. 동안에는고성군부터강릉시까지 112 km에걸쳐모두 11개의석호가있다. 이중궁개호, 풍호, 쌍호등은이미매립되었거나늪지혹은육지화되어가고있으며, 광포호, 봉포호, 천진호등의경우호소하구에국도확포장및매립등으로안과의이격거리가길어져수순환이거의되지않거나, 콘도와같은건축물, 농경지개간, 폐기물불법매립등으로인호소의원형이많이훼손되어석호로서의기능을거의상실한상태이다. 이에최근석호하구을개방하여수순환을시키고있는영랑호와자연상태로존재하는송지호를중심으로석호의수질특성을고찰하여석호에대한호소내외의오염원관리와수질개선, 자연환경복
원등중장기적인관리방안수립에기초자료를제공하고자한다. 2. 재료및방법 2.1. 영랑호와송지호의수문현황 동안석호는많은유기물의퇴적과준석등으로호소바닥이많이변형되었다. 그러나이러한호소의수심에대한자료, 호소의유역면적, 수면적등일반적인호소제원이정확히조사되어있지않아대부분과거자료에의존하고있다. 따라서본연구에서영랑호와송지호의수심을측정하였으며측정결과를그림 1과같이형상화하였다. 영랑호는강원도속초시영랑동에위치하고있으며유역면적이 8.23 km 2, 호소면적은 1,045,000 m 2 이며최대수심은 6.25 m로조사되었으며오염물제거을위호소저질이준설되었다. 영랑호의경우호소중앙부근이 4.6-6.25m로비교적깊은수시을보였다. 이것은본조사기간전에중호소중시부와하류쪽, 남쪽지역에호소퇴적층준설을실시하여호소수심이높아진것으로판단된다. 또한준설을실시하지않은다른지역의경우 1-3m의수심을나타내고있었으며상류지역보다하류지역이비교적낮은것으로조사되었다. 송지호는강원도고성군죽왕면오봉리에위치하고있으며유역면적은 5.4 km 2, 호소면적은 495,000 m 2 이며최대수심은 3.85 m로준설과같은인위적활동이없이자연상태로보존된호소이다. 송지호의수심은남호하류쪽과남쪽지역이 0.48m, 0.8m로낮은수심을보이고있으며, 남호와북호의접경지역과남호, 북호의중앙부근이 3.55-4.0m로깊은수시을보였다. 북호의경우대부분 1.0-3.8m의비교적안정적인수심을보였으며, 남호하류쪽과남쪽을제외한모든지역이 2.0-3.8m의수심분포를보였다. pg XG k G ˆz³ 2.2. 수질조사및분석법
회 그림 2 송지호의 수심 분포도 의 연구 대상 지역은 강원도 속초시 영랑호과 고성군 죽왕면 송지호을 중심으로 한 지역이다. 영랑호와 송지 협 호 조사는 영랑호가 동결된 동계 (2006년 12월, 1월)을 제외하고 2006년 7월부터 월별로 이뤄졌으며, 송지호 조 터 술 사는 2006년 3월부터 일주일 간격으로 이루어졌다. 영랑호 조사는 GPS와 모타보트를 이용하여 조사가 이뤄어 센 졌으며, 송지호 조사는 어선과 호수가에서 표층채수가 이루어졌다. 주요 장비는 니쉬킨 채수기 (5 liter), CTD, 학 기 RDCP, 휴대용 윈치 등이 사용되었다. 측정 및 분석은 현장과 실험실에서 이루어 졌다. 현장측정은 CTD를 이 과 SiO2, Chl-a), COD, 부유물질 등에 대 실시되었다. 정 보 용한 수온, 염분, D.O, ph, Turbidity, Chl-a 등에 대 실시되었고, 실험실 분석은 영염(NO2, NO3, PO4, 연 구 시료는 각 조사정점에서 5리터 니스킨 채수기로 채수하였으며 영얌염 측정을 위한 시료는 현장에서 10% 염산으로 미리 세척한 20 ml 고밀도 폴리에틸렌 병에 담아 즉시 냉동한 후 실험실로 가져와 분석하였다. 부 국 유물 함량은 실험실에서 미리 무게를 단 구경 47 mm의 0.4 의 Nuclepore 막여과지로 여과한 후 플라스틱 산 페트리디시에 담아 냉동 후 실험실로 가져와 건조 후 무게를 달아 정량하였다. 여과 후 염분을 제거하기 위 수 한 하여 희석된 암모니아수로 ph를 8정도로 조절한 증류수로 3번 가량 세척하였다. 여과 후 역시 플라스틱 페 2.2.1 영염류 분석 절차 트리디시에 담아 냉동 보관후 실험실에서 분석하였다. 용존성 암모니움, 질산염, 인산염은 Grasshoff et al. (1983)에 의거 분광분석기를 사용하여 측정하였다. 암 모니움 이온 (NH4+)은 시료에 phenol과 sodium nitroprusiate 혼합용액 및 sodium citrate와 sodium dichloroiosocyanuate 혼합용액을 가하여 발색시켰다 (precision : 4.8% at 1 M ). 질산염 (NO3-)은 시료를 Cu-Cd column에 통과시켜서 아질산염으로 환원시킨 후 아질산염 분석방법과 같은 방법으로 발색시켰다 (precision : 0.5% at 10 M ). 인산염 (HPO42-)은 시료에 ammonium molybdate, potassium antimonyl tartarate와 황산의 혼합시약을 가하고 ascorbic acid로 환원시켜 발색시켰다 (precision : 0.1% at 1 M ). 그 리고, 규산염 (Si(OH)4)은 시료에 ammonium molybdate를 가하여 silicom molybdate complex를 만든 후 oxalic acid와 ascorbic acid를 가하여 발색시켰다 (Parson et al., 1984. precision : 0.5% at 10 M ). 부유물 함량을 위하여 냉동 보관된 막여과지는 건조기를 이용 60 에서 하루밤 동안 건조시킨 후 데시케이 터에 넣어 방냉한 다음 전자저울로 무게를 측정하여 여과하기 전의 여과지 무게를 감하여 입자성부유물질의 무게를 얻었다(precision: 0.02 mg l-1). 용존산소함량은 Winkler방법으로 용존산소를 고정하여 현장에서 비 색측정법 (Pai et al., 1993)으로 결정하였다.
회 의 학 기 3.1 수온, 염분의 분포 특성 센 술 3 영랑호와 송지호의 수질 특성 터 협 그림 4-17 영염분석을 위한 영염 자동 분석기 정 보 과 동안 석호는 수심이 낮아 바람이나 파도와 같은 외부요인에 의 쉽게 표층과 심층이 혼합된다. 특히 수체가 작고 수심이 다른 호소에 비 상대적으로 적은 석호들은 외부의 영향요인에 의 수온변화가 쉽게 일어났으며, 계절에 따른 기온변화로 호수의 수온변화도 쉽게 일어난다. 영랑호 표층 수온조사 결과는 06년 산 수 한 국 연 구 9월에 28 부터 10월에 23, 11월에 17 그리고 동계인 2월에 6 로 수온 변동 폭이 심하였다. 저층 수의 경우 06년 9월에 23 부터 10월에 21, 11월에 16.5 그리고 동계인 2월에 4.5 수온이었으며, 표 층과는 수온차이가 여름에 5, 가을과 겨울에 2-3 있었다. 그림 4 영랑호의 수온 염분의 수직분포
염분도조사결과유입하천이있는상류지점이염분도가비교적낮은반면, 수의영향을많이받는하류지점은높은농도분포를보였으며, 밀도차이로인수심이깊어질수록염분도의농도가높다. 영랑호표층염분도조사결과 06년 9월에 20 부터 10월에 22, 11월에 23 그리고동계인 2월에 25.5 로염분이점차높아졌다. 저층수의경우 06년 9월에 30 부터 10월에 24, 11월에 31 그리고동계인 2월에 26.5 수온이었으며, 표층과는염분차이가 9월에 5, 10월에는 2, 11월에 8 그리고 2월에 1.0 로계절별로강우량과담수의유입여부그리고수의유입여부에따라표층과저층의염분차이크게나타난다. 3.2. 용존산소, 클로로필의분포특성호소내의용존산소농도는호소생태계의변화를파악하는데중요한자료가된다. 일반적으로용존산소는일주기변화, 온도변화에따라농도가변하게되며표층에서식하는식물성플랑크톤의광합성작용과산소호흡등에의호소내용존산소농도가많은영향을받으며, 수온변화에따른대기중산소의용도등이호소내용존산소의농도변화에중요한요인이되고있다. 그림 5 영랑호의용존산소, 클로로필, 탁도의수직분포 영랑호의 Chl-a 농도는 06년 9월에수심 1.0 m에서 19.0 mg/m 3, 10월에수심 3.5m에서 27 mg/m 3, 11월에 2.0m에서 18 mg/m 3 그리고 07년 2월에는 2.5m-3.5m 사이에서 8.0 mg/m 3 으로최대농도를보였다. 특히영랑호에서 9월에는표층 1.0 m에서 Chl-a가최대이지만, 10월에수심 3.0m에서 Chl-a 농도가최대이며이러한경향은저온성규조류가대량증식으로기인한것으로추측된다. 영랑호의평균탁도는 06년 9월에 06년 9월에 5-25 NTU이며, 06년 10월의탁도는수심 3.0m에서 50 NTU로가장높은반면, 동계인 11월과 07년 2월의탁도는 8 NTU 이하로낮았다. 06년 9월에탁도의최대농도층이 1.0m, 2.0m 와저층에나타나는것은식물플랑크톤과강수시유입되는현탁입자가복합적으로나타났다. 06년 10월에 3.0m에서탁도최대치를보이는수심은클로로필의최대농도층과일치하게나타난다. 4 결론 표층수온의월별변화는호소마다거의유사한경향을보였으며, 수온과염분에의한밀도차로인표층
수와심층수가분리되면서두층의수직혼합이차단되지만, 기상상태에따라표층수에서부분적으로수온역전현상이나타나기도하였다. 06년 9월의플랑크톤번성기동안의표층수용존산소농도는동계에비하여높지않았는데, 이는식물플랑크톤에의한용존산소생산보다는기온및수온냉각에의한산소의용도증가에기인한것으로판단된다. 또한저층의용존산소농도는 9월과 10월에 0-1.0 mg/l로거의빈산소상태인반면, 동계저층수의용존산소농도는 3-6 mg/l로높았다. 이는가을철식물플랑크톤번성기에생성된유기물을분하기위하여저층의산소가많이소모되기때문이다. 여름과가을철플랑크톤번성기의탁도는높게나타나는데, 호소내부유물질은식물플랑크톤과강수시유입되는무기현탁물및호소내퇴적물의부상등이원인으로알려져있다. 동안석호의높은부유물질농도는식물플랑크톤의다량번식과더블어얕은수심으로인강수나기상변화로저니층이쉽게영향받는것에원이있다. 영랑호는준설로인한퇴적층교란이부유물질증가의중요한요인으로판단된다. 동안석호유역에서발생하는생활오수와각종폐수가호소로유입되고있고유역내의농경지등비점오염원에서발생하는무기영염류가유입되어수질오염이가속화되어호소내생물다성이악화되고있다. 따라서동안석호에대한호소내외의오염원관리와수질개선, 자연환경복원등중장기적인관리방안이수립되어야한다. 5. 후기 본연구는수산부 심층수다목적이용개발 (6) 의일환으로수행되었음. 6. 참고문헌 [1] 원주지방환경관리청, 2003, 석호연구보고서 (III). [2] 원주지방환경관리청, 1998, '98 동안석호조사보고서 [3] 원주지방환경관리청, 1997, 동안석호수질개선대책 [4] 원주지방환경관리청, 1999, 석호연구보고서 [5] 원주지방환경관리청, 2000, 석호연구보고서 [6] 조규송, 박생, 1969, 영랑호의육수학적연구, 한국육수학회, 2(1), 51-66 [7] 허우명, 권상용, 이재일, 김동진, 김범철, 2004, 동안석호의육수학적조사 (3): 화진포호, 한국육수학 회, 37(1), 12-25 [8] 문병렬, 이옥민, 2002, 동안석호의식물플랑크톤분포와현존량, 한국환경생물학회, 20(4), 325-338 [9] 허우명, 이상균, 권상용, 김동진, 김범철, 2001, 동안석호의육수학적조사 (1): 청초호, 한국육수학회, 34(3), 206-214 [10] 박용안, 박영후, 2001, 강원도동안 ( 송지호 ) 안퇴적층의제4기후기층서와중광물, 한국4기학회, 15(2), 111-118 [11] 권상용, 허우명, 이상하, 김동진, 김범철, 2005, 동안석호의육수학적조사 (4): 송지호, 한국육수학회, 38(4) 461-474