파래의 습격에 맞서다!

- 제주 신양 방두만 녹조(파래) 발생 Hot Spot 제거 연구 -

에메랄드 빛 바다로 유명한 제주 해안가. 그러나 제주 해안 곳곳에서 녹조류의 이상 번식이 가속화되는 가운데, 곳곳에서 방치된 녹조류는 이미 제주의 골칫거리가 된 지 오래다. 특히 제주도 성산읍 신양 방두만은 1995년 이후 녹조류가 매년 크게 발생해 신양 해수욕장에 쌓인 파래로 인하여 주민과 관광업계의 피해가 끊이지 않고 있다. 이에 지난 3월 26일(금) 한국해양과학기술원(이하 KIOST) 제주연구소는 제주대학교 및 지역 주민들과 연계해 신양 방두만 인근 해안에서 녹조 대발생 초기에 선제적으로 제거하는 연구에 돌입했다.

제주지역에 급증하는 녹조류 발생 관리를 위해
저궤도 원격탐사 기술(드론)을 이용한 연안 녹조 탐지,
분류기술 및 발생 경향 분석 연구 수행

지난 2015년 한반도 기후변화와 해양환경변화 조사연구의 핵심 전초기지로 설립된 KIOST 제주연구소는 개소 이후, 지역사회 공헌의 일환으로 제주 현안문제 해결을 위한 특성화된 연구 활동을 다방면으로 수행해 왔다. 특히 제주 연안에 녹조류(특히 큰갈파래, 구멍갈파래 등)가 대거 발생함에 따라 2019년부터 녹조류 발생 관리를 위해 ‘생지화학 순환 및 해양환경 변동 연구’에 착수하여 지역 현안문제를 발굴하고 해결 방안을 모색할 수 있는 연구를 수행하고 있다. 녹조 대발생(Green Tide)은 연안에 흔하게 분포하는 파래류가 과도한 영양물질로 대발생(과잉 성장)하여 연안의 바위를 뒤덮거나, 조류에 떠밀려 해안에 띠 모양으로 쌓이는 현상으로, 영양염류 흡수율이 높아 과도한 영양염 제거는 가능하지만, 부패과정의 심한 악취 등 지역 주민의 생활환경을 위협하기도 한다. 수중의 유기물을 흡수하고 환경을 정화하기 위해 자생하는 파래가 아이러니하게도 해양 오염의 지표가 되는 셈이다. 이에 저궤도 원격탐사 기술인 드론을 이용한 연안 해조류 탐지 및 분류기술을 개발한 KIOST 연구진은 2020년 1월부터 제주 12개 지역의 해조류 발생 현황을 파악하고 시·공간적 발생 변화 추이를 분석, 해조류 발생이 심각한 지역을 ‘관심 지역(Hot Spot)’으로 선정했다.

그림 1. 제주 12개 지역의 해조류 발생에 관한 현장조사
(2020년 1월~현재(7월 제외, 매월 1회 조사))

그림 4. 신양 방두만 드론 기반 녹조 누적 발생 지역 분석 영상

제주대학교 및 지역 주민들과 연계
녹조 대발생 초기, 선제적 제거 연구 진행

그중에서도 신양 방두만은 하도 철새도래지를 제외하면 제주도 내에서 녹조가 가장 많이 발생하는 지역으로, 녹조가 해변을 서서히 잠식하며 악취를 일으키고 미관을 해치는 현상이 반복되어 지역 관광산업이 큰 타격을 받는 실정이었다. 연구 결과, 신양 방두만 내 녹조 대발생의 원인으로는 '만(灣)' 형태의 지형, 인근 양식장의 배출수와 지하수(용천수), 그리고 1984년부터 신양항으로 건설된 방파제의 영향과 무관하지 않다는 분석이 나왔다. 육상의 막대한 영양분이나 오염물질을 바다로 공급하는 지하수에 다량 함유된 질산성 질소(N)와 주변 양식장에서 유입되는 인(P) 성분이 영양물질로 작용하면서 해조류가 급증했다는 것이다. 게다가 신양 방두만 왼쪽 해역에 건설된 방파제의 경우, 현장조사 결과 방파제 건설 이후 해류의 이동속도 및 유동이 현격히 감소한 것으로 나타났다. 즉, 신양 방두만 인근 해역은 인위적·자연적인 고농도 영양염의 유입과 방파제로 인한 해류의 잔류시간 증가가 해조류의 광범위하고 지속적인 퇴적·번식의 원인으로 지목됐다.

그림 5. 제주 신양항 개발을 위한 방파제 공사 현황

그림 6. 방파제 건설 이후 신양 방두만 모래사장 및 녹조 발생 현황

물론 녹조류 발생 저감을 위해 방파제 하부 구조물에 해수 유동을 위한 통로를 만들고 녹조류를 수거하는 작업이 이뤄졌지만, 효과가 미미하고 매년 많은 수거 비용만 발생하여 근본적인 해결책이 요구되었다. 이에 KIOST 제주연구소는 공동연구를 진행한 제주대학교 해양생명과학과 박상률 교수팀 및 지역 주민들과 함께 신양 방두만 인근 해안의 녹조 대발생 지역을 초기에 선제적으로 제거하는 작업을 진행했다.

사진 1. KIOST 제주연구소 제주특성연구센터 손영백 센터장

생각보다 심각했던 현지 상황
구슬땀을 흘리며 부유 및 부착 파래 제거

당일 저조시간에 맞춰 신양 방두만에 도착하자, 현장의 상황은 생각보다 심각했다. 아직 대발생 초기임에도 불구하고 해안가 한쪽이 초록색으로 물들어 땅인지 바다인지 구분하기 어려울 정도였으며, 수면 위뿐만 아니라 물속도 온통 파래로 가득했다. KIOST 제주연구소 직원들은 운영관리실에서 준비한 정화 관련 물품(마대자루, 갈퀴, 끌, 장갑 등)을 들고 본격적으로 해당 구역에서 파래 수거 작업을 시작했다. 작업은 일사분란하게 진행됐다. 마을 주민들은 포크레인 등을 동원하여 신양 구항 주변의 부유 및 부착 파래를 제거했고, 제주대학교 해양생명과학과 학생들 역시 KIOST 제주연구소 직원들과 끌, 갈퀴 등을 이용하여 조간대 주변의 파래를 제거하느라 구슬땀을 흘리며 분주히 움직였다. 그러나 광범위하게 번식한 파래는 해수를 머금은 상태로 무게도 만만치 않아 서너 명이 힘을 합해야 간신히 마대자루에 쓸어 담을 수 있었으며, 수중에서 그물을 이용해 파래를 계속 건져 내도, 금세 밀려드는 파래는 그 양이 끝을 가늠할 수 없을 지경이었다.

사진 2. 신양 방두만에 도착하여 파래 수거 작업을 준비하는 KIOST 제주연구소 직원들

사진 3, 4. 갈퀴와 끌 등의 도구를 이용해 파래를 수거하는 모습

사진 5. KIOST 제주연구소 제주특성연구센터 이원규 연구원

사진 6. 포크레인 등 중장비를 동원하여 신양 구항 주변의 부유 및 부착 파래류를 제거하는 마을 주민들과 KIOST 제주연구소 직원 모습

사진 7, 8. 신양 구항 주변의 해조류를 제거하는 제주대학교 해양생명과학과 학생들

사진 9, 10. 광범위하게 번식한 부유 파래의 상태와 이를 제거하는 KIOST 제주연구소 직원들을 드론으로 촬영한 모습

사진 11. 제주대학교 해양생명과학과(박사 과정) 김태현

녹조류 제거 전/후를 주기적으로 모니터링
저감 효율의 과학적 근거자료 확보 계획

반나절을 넘게 작업하는 동안 주변에는 파래가 수북이 담긴 마대자루가 곳곳에 쌓이기 시작했다. 그러나 방두만 일대의 녹조류를 완전히 제거하기에는 턱없이 부족했다. KIOST 제주연구소는 추후에도 신양 방두만 방파제 부근 암반에 부착된 녹조류에 대해 고압세척기를 이용한 제거작업과 고무보트를 이용한 저층 녹조류 수거 작업을 실시할 예정이다. 더불어 녹조류 제거 전/후의 상황을 드론 촬영 및 CTD 관측, 주기적인 해수 샘플 제작 및 분석을 통해 초기 제거를 통한 녹조류 대발생 저감 효율을 모니터링하며 과학적인 근거 자료를 확보할 계획이다.

사진 12. 신양 방두만 인근에서 파래가 수북이 담긴 마대자루를 운반하는 모습

사진 13. 제주대학교 해양생명과학과 박상률 교수

KIOST 제주연구소 제주특성연구센터 손영백 센터장 역시 “솔직히 녹조류 양이 생각했던 것 보다 네 배 정도 많다.”며, “인력으로만 충당하기에는 부족하고, 앞으로 대형펌프와 중장비들을 더 동원하며 추가적인 수거 작업을 진행할 예정이다.”고 말했다.

- KIOST 제주연구소 제주특성연구센터 손영백 센터장 -

힘들지만 보람된 하루
지역사회 공헌을 위한 다양한 방안 모색

손영백 센터장은 수치 모델링을 통해 방파제 건설 전과 후의 상태가 확연하게 차이가 나는 것으로 밝혀진 바, 오늘 초기 제거를 했는데도 계속적으로 녹조류가 대발생한다면 향후 방파제의 구조적인 변경 등 행정적·물리적 수단이 필수적으로 고려되어야 한다고 강조했다. 오늘의 수거 작업을 위해 물품 구입 등 각종 준비를 도맡은 KIOST 제주연구소 운영관리실 이문정 선임행정원은 참여한 연구소 직원 및 학생, 지역민들에게 감사를 전하며 앞으로도 KIOST 제주연구소의 일원으로서 지역사회에 보탬이 되는 활동에 앞장서겠다는 의지를 전했다.

사진 14. KIOST 제주연구소 운영관리실 이문정 선임행정원

현장에서 직원들과 수거 작업을 함께하며, 연구진 및 마을 관계자들과 향후 대응방안에 대해 다양한 의견을 나눈 KIOST 제주연구소 강도형 소장은 무엇보다 “연구자들이 현장에 자주 와봐야 한다. 현장에 와야 진짜 문제가 무엇이고, 이를 해결할 아이디어가 생기며, 그 아이디어가 기술 개발로 이어져 지역 주민들의 눈물을 닦아줄 수 있기 때문”이라고 말했다. 그것이 바로 과학기술 분야 종사자들의 역할이고 미션이라는 것이다.

사진 15. KIOST 제주연구소 강도형 소장

KIOST의 주도로 지역 상생의 모델을
만들어가는 의미 있는 발걸음

지역 현안을 해결하기 위해 마을 공동체 및 제주대학교 관련 연구자들과 협력해 파래 수거 작업에 나선 오늘의 활동은 KIOST의 주도로 지역 상생의 모델을 만들어가는 의미 있는 시작점이 될 것이다. 초록빛 파래가 점령하며 몸살을 앓고 있는 제주 바다가 다시 깨끗하고 물빛 고운 바다로, 골칫덩어리로 취급받는 파래가 다시 과학기술의 힘으로 가치 있는 자원으로 재탄생하게 될 날을 기대해 본다.

* 본 기사는 코로나 방역수칙을 지켜 안전하게 촬영하였습니다.