[논문]해조양식장 수질환경 모니터링을 통한 이산화탄소 단순 수지모델

심정희; 강동진; 한인성; 권정노; 이용화

doi:10.7850/jkso.2012.17.4.243

해조양식장 수질환경 모니터링을 통한 이산화탄소 단순 수지모델
Real-time Monitoring of Environmental Properties at Seaweed Farm and a Simple Model for CO2 Budget 원문보기

바다 : 한국해양학회지 = The sea : the journal of the Korean society of oceanography, v.17 no.4, 2012년, pp.243 - 251

심정희 (국립수산과학원 어장환경과) , 강동진 (한국해양과학기술원 기기검교정센터) , 한인성 (국립수산과학원 수산해양종합정보과) , 권정노 (국립수산과학원 어장환경과) , 이용화 (국립수산과학원 남서해수산연구소)

초록
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부산시 기장군 일광 해조류양식장에서 2011년 7월 5일부터 6일까지 약 30시간동안 해양 표층수의 수온, 염분 등의 환경인자와 pH와 이산화탄소분압($fCO_2$)을 연속 관측하였다. 표층수의 수온과 염분은 $12.5{\sim}17.6^{\circ}C$, 33.7~34.0범위를 보였으며, 조석과 광주기, 해류 등의 영향으로 일변화 및 일간변화를 크게 나타내었다. 이산화탄소분압과 pH는 381~402 ${\mu}atm$, 8.03~8.15범위를 보였으며, 엽록소는 0.8~5.8 ${\mu}g\;L^{-1}$ 범위를 보였다. 이산화탄소분압, pH 그리고 엽록소는 최대 간조와 성층이 강했던 5일 오후 5시 전후에 최소 및 최고치를 보였으며, 이는 엽록소에 의한 생물생산 결과 이산화탄소는 낮고 pH는 높아진 것을 의미한다. 해조양식장 이산화탄소변화에 대한 단순 수지모델을 적용한 결과, 낮에는 생물생산에 의한 감소가 수온상승, 대기와의 교환에 의한 증가와 상쇄하는 것으로 나타났으며, 밤에는 대기와의 교환 물리적 혼합에 대한 과대 평가로 관측치보다 다소 높게 나타났다. 모델결과는 해조양식장 이산화탄소분압 총변화량의 14~40%는 해조류의 일차생산에 의한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Real-time monitoring for environmental factors(temperature, salinity, chlorophyll, etc.) and carbonate components( pH and $fCO_2$) was conducted during 5-6th of July, 2012 at a seaweeds farm in Gijang, Busan. Surface temperature and salinity were ranged from $12.5{\sim}17.6^{\circ}C$ and 33.7~34.0, respectively, with highly daily and inter-daily variations due to tide, light frequency(day and night) and currents. Surface $fCO_2$ and pH showed a range of $381{\sim}402{\mu}atm$ and 8.03~8.15, and chlorophyll-a concentration in surface seawater ranged 0.8~5.8 ${\mu}g\;L^{-1}$. Environmental and carbonate factors showed the highest/lowest values around 5 pm of 5th July when the lowest tidal height and strongest thermocline in the water column, suggesting that biological production resulted in decrease of $CO_2$ and increase of pH in the seaweed farm. Processes affecting the surface $fCO_2$ distribution were evaluated using a simple budget model. In day time, biological productions by phytoplankton and macro algae are the main factors for $CO_2$ drawdown and counteracted the amount of $CO_2$ increase by temperature and air-sea exchange. The model values were a little higher than observed values in night time due to the over-estimation of physical mixing. The model suggested that algal production accounted about 14-40% of total $CO_2$ variation in seaweed farm.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 해조류 양식이 성행하는 부산시 기장의 다시마양식장에서 해양 환경 및 탄소계 인자를 연속 관측함으로서 해조류에 의한 영양염과 이산화탄소 순환을 파악하기 위한 기초자료를 확보하고 양식장에서의 이산화탄소분압에 영향을 끼치는 인자들에 대해 고찰하고자 한다. 특히 해양 탄소계 인자 연속관측 시스템을 양식현장에 처음 적용하였으며, 이는 어류 및 패류 등의 양식장으로 확대 적용할 수 있는 발판이 될 것으로 생각된다.

가설 설정

한편 일차생산에 주요 요인인 광은 조사 시기 일출(오전 5시 15분)과 일몰(오후 5시 42분)시간과 최대/최소 광량차이를 4배로 두고 하루 동안의 광을 cosine 곡선으로 표현하고 적용하였다(α). 본 연구의 기준 단위시간(t)이 월 또는 계절 단위가 아니라 2시간으로 매우 짧으므로, 단위시간 동안 생물 호흡, 사망, 습식에 따른 변화(L(resp.+motality+grazing))는 크지 않다고 가정하고 고려하지 않았다. 따라서 생물생산에 의한 이산화탄소변화는 다음의 식으로 구할 수 있다.
수층 안정도인자(ω)는 0.2~2.4 범위였으며, ω가 0.5 이하 일 때는(7월 6일 9시) 수직적인 혼합이 거의 없는 것으로 가정하였다.
5 μg chl-a g^-1(n=12), unpublished data)을 적용해서, 해조류 생물량을 엽록소농도로 전환하면, 약 9~16 μg L^-1 였다. 이 값은 관측기간 동안 일정하다는 가정을 하고, 연속관측에서 측정한 엽록소농도와 합하여, 해조양식장의 총 일차생산력을 추정하는데 이용하였다. 엽록소농도에서 일차생산력을 추정하기 위해 단위 엽록소-a 당 탄소 고정속도(mg C mgChl-a^-1 hr^-1) 인자를 적용하였는데, 조사현장에서 직접 측정한 값이 없으므로, 5~11월에 진해만에서 측정한 값(2~5 mg C mg Chl-a^-1 hr^-1)을 적용하였다(NFRDI, 2009).

제안 방법

CO2 관측시스템은 12시간마다 표준가스(348, 379, 402.6 μatm)로 검량하였으며, 한 시간에 한번 10분간 대기 이산화탄소를 측정하게 하였다.
한편 시스템 중 SBE45(Sea-Bird Electronics, USA)로 연속 측정한 수온과 염분은 CTD(19plus, Sea-Bird Electronics, USA) 결과와 비교 검정하여 사용하였다. pH는 potentiometry 방식으로 측정하였으며(KORDI, 2010), 전극과 온도계는 이중 유리관(twolayer glass cell)에 장착되어, 실시간으로 통과하는 해수의 pH를 측정케 하였으며, 자료는 1분 간격으로 pH미터 본체(Orion DualStar)에 저장되게 하였다. 해양 pCO₂ 측정시스템은 해수 입자를 평형기(equilibrator)로 분사시켜(샤워(shower)방식), 대기 CO₂와 평형을 이룬 공기의 CO₂를 비분산 적외선 분광 분석기(Non-dispersive Infra-red Analyzer, NDIR)로 측정하는 방식이다(KORDI, 2010; Weiss, 1981).
실시간 연속관측시스템의 결과를 보완하고 해수 수층 분포특성을 파악하기 위해 2시간 간격으로 CTD(19plus, SBE, USA)로 약 10 m 수심까지 수온과 염분을 관측하였으며, 다목적수질측정기(YSI6000, YSI, USA)로 용존산소 농도와 포화도를 측정하였다. 또한 표층수의 영양염과 용존산소, 엽록소, 부유물질 분석을 위해 해수펌프로 공급되는 해수를 2시간 간격으로 채수하여 항목에 따라 전처리를 하여 추후 분석을 위해 냉장/냉동보관을 하였다. 용존산소는 현장에서 정밀적정기(Dosimat 876 system, Metrohm, Switzerland)를 사용하여 Winkler법으로 분석하였다(Parsons et al.
엽록소와 부유물질도 해양환경공정시험기준(MLTM, 2010)에 의거하여 전처리와 분석을 하였다. 또한 해류 특성을 파악하기 위하여, 유속계(Anderaa, Norway)로 유속, 유향 등을 2시간 간격으로 측정하였다.
본 수지 모델에서는 물리적 혼합을 좀 더 정밀하게 재현하기 위해 위의 확산 및 이류에 의한 혼합에 수층 안정도인자(ω)를 적용하여 재계산하였다.
실시간 연속관측시스템의 결과를 보완하고 해수 수층 분포특성을 파악하기 위해 2시간 간격으로 CTD(19plus, SBE, USA)로 약 10 m 수심까지 수온과 염분을 관측하였으며, 다목적수질측정기(YSI6000, YSI, USA)로 용존산소 농도와 포화도를 측정하였다. 또한 표층수의 영양염과 용존산소, 엽록소, 부유물질 분석을 위해 해수펌프로 공급되는 해수를 2시간 간격으로 채수하여 항목에 따라 전처리를 하여 추후 분석을 위해 냉장/냉동보관을 하였다.
이 값은 관측기간 동안 일정하다는 가정을 하고, 연속관측에서 측정한 엽록소농도와 합하여, 해조양식장의 총 일차생산력을 추정하는데 이용하였다. 엽록소농도에서 일차생산력을 추정하기 위해 단위 엽록소-a 당 탄소 고정속도(mg C mgChl-a^-1 hr^-1) 인자를 적용하였는데, 조사현장에서 직접 측정한 값이 없으므로, 5~11월에 진해만에서 측정한 값(2~5 mg C mg Chl-a^-1 hr^-1)을 적용하였다(NFRDI, 2009). 엽록소의 일차생산효율은 관측 해역에 따라, 계절에 따라 변화가 큰 요소이므로, 추후 직접 측정을 통해 보완해야 할 것으로 생각된다.
영양염은 현장에서 GF/F여과지로 여과 후 냉동 보관한 시료를 실험실에서 자동분석기(QuAAtro system with 4 channel, BranLuebbe, Germany)로 측정하였으며, 표준물질(OSIL社 & Wako社)로 검정하였다.
용존무기탄소 변화(δDIC/δz와 ΔC)는 표층과 저층(5 m)의 pH와 총알칼리도에서 계산한 용존무기탄소로 계산하였다.
, UK). 이와 같이 구성된 실시간 관측 시스템은 조사선(탐구17호, 국립수산과학원) 갑판(deck)에 설치하고, 양식장 표층수는 수중 펌프로 퍼 올려 각 장비에 순차적으로 연속 공급되게 하였다(Fig. 2). 수중 펌프로부터 연결된 해수공급라인은 2개로 분지되어 한쪽은 CTD와 pH측정 시스템으로 흘러가게 하였으며, 나머지 한쪽은 CO₂측정 시스템으로 공급되게 하였다.
염분은 7월 5일 낮에는 조석변화에 따라, 만조에는 비교적 높고 간조에 낮은 경향을 보였으나 밤에는 그에 따른 변화가 뚜렷하지 않았으며, 7월 6일 5시부터 다시 높아지는 경향을 보였다. 이처럼 연속관측으로 얻은 고해상도의 표층 수온과 염분 변화를 정밀하게 파악하기위해 조석주기별로 세분하여 나타내었다(Fig. 4). 관측 초기(7월 5일 6~11시)의 저온고염의 표층수는 만조-간조를 겪으며 염분 분포범위가 다소 넓어졌으며(7월 5일 11~18시), 이후 일조량 감소로 수온 변화 폭도 증가하였다(7월 5일 18~24시).
kr/aboutkma/intro/busan). 조사해역에서 관측된 조석기록은 없으나, 조사지점이 부산과 울산의 중간에 위치하므로 두 곳의 조석을 살펴보았다. 조사기간 부산의 조위변화는 19~123 cm이었으며 울산은 이보다 1/2배 낮은 8~60 cm 범위였다.
한편 일차생산에 주요 요인인 광은 조사 시기 일출(오전 5시 15분)과 일몰(오후 5시 42분)시간과 최대/최소 광량차이를 4배로 두고 하루 동안의 광을 cosine 곡선으로 표현하고 적용하였다(α).
gov/ftp/co2sys, Lewis and Wallance, 1998)으로 계산하였다. 형광 측정 장비는 양식장 부대시설에 묶어 표층해수에 잠기게 고정하였으며, Chlorophyll-a, Nephelometer, Phycocyanin을 동시에 측정하였다. 여기에는 Chlorophyll-a 값만 제시하였으며 이는 아세톤추출법으로 측정한 엽록소 결과와 비교 후보정값을 사용하였다.

대상 데이터

2011년 7월 5일~7월 6일에 부산시 기장군 일광면 문동리해역의 칠성농수산(소유주: 김치현씨)에서 운영하는 해조류양식장(35°18.6'N, 129°16.6'E)에서 국립수산과학원 조사선 탐구17호를 타고 해양환경 및 탄소계 인자에 대한 연속 관측을 수행하였다(Fig. 1).
부산시 기장군 일광해역에 위치하는 해조류양식장에서 2011년 7월 5일~6일 동안 실시간 연속 관측시스템으로 탄소계 인자를 포함한 해수특성을 관측하였다(Fig. 3). 해조양식장의 표층수온은 조사기간 12.

데이터처리

형광 측정 장비는 양식장 부대시설에 묶어 표층해수에 잠기게 고정하였으며, Chlorophyll-a, Nephelometer, Phycocyanin을 동시에 측정하였다. 여기에는 Chlorophyll-a 값만 제시하였으며 이는 아세톤추출법으로 측정한 엽록소 결과와 비교 후보정값을 사용하였다.
한편 시스템 중 SBE45(Sea-Bird Electronics, USA)로 연속 측정한 수온과 염분은 CTD(19plus, Sea-Bird Electronics, USA) 결과와 비교 검정하여 사용하였다. pH는 potentiometry 방식으로 측정하였으며(KORDI, 2010), 전극과 온도계는 이중 유리관(twolayer glass cell)에 장착되어, 실시간으로 통과하는 해수의 pH를 측정케 하였으며, 자료는 1분 간격으로 pH미터 본체(Orion DualStar)에 저장되게 하였다.
6 μatm)로 검량하였으며, 한 시간에 한번 10분간 대기 이산화탄소를 측정하게 하였다. 한편 해양탄소계 인자 중 총알칼리도(TA)와 총용존무기탄소(TCO₂)는 실시간으로 측정된 pH와 CO₂를 이용하여 CO₂SYS프로그램(http://cdiac.ornl.gov/ftp/co2sys, Lewis and Wallance, 1998)으로 계산하였다. 형광 측정 장비는 양식장 부대시설에 묶어 표층해수에 잠기게 고정하였으며, Chlorophyll-a, Nephelometer, Phycocyanin을 동시에 측정하였다.

이론/모형

수층 안정도 인자는 Simson et al.(1977)이 제안한 potential energy anomaly를 적용하여 계산하였다. 수층의 수온(Fig.
, 1996). 따라서 해조양식장에서 이산화탄소 분포에 영향을 끼치는 인자들에 대해 정밀하게 파악하고 각 항목의 중요도를 시범적으로 파악하기 위하여 다음과 같은 단순 수지 모델(simple budget model)을 적용하였다.
영양염은 현장에서 GF/F여과지로 여과 후 냉동 보관한 시료를 실험실에서 자동분석기(QuAAtro system with 4 channel, BranLuebbe, Germany)로 측정하였으며, 표준물질(OSIL社 & Wako社)로 검정하였다. 엽록소와 부유물질도 해양환경공정시험기준(MLTM, 2010)에 의거하여 전처리와 분석을 하였다. 또한 해류 특성을 파악하기 위하여, 유속계(Anderaa, Norway)로 유속, 유향 등을 2시간 간격으로 측정하였다.
또한 표층수의 영양염과 용존산소, 엽록소, 부유물질 분석을 위해 해수펌프로 공급되는 해수를 2시간 간격으로 채수하여 항목에 따라 전처리를 하여 추후 분석을 위해 냉장/냉동보관을 하였다. 용존산소는 현장에서 정밀적정기(Dosimat 876 system, Metrohm, Switzerland)를 사용하여 Winkler법으로 분석하였다(Parsons et al., 1984). 영양염은 현장에서 GF/F여과지로 여과 후 냉동 보관한 시료를 실험실에서 자동분석기(QuAAtro system with 4 channel, BranLuebbe, Germany)로 측정하였으며, 표준물질(OSIL社 & Wako社)로 검정하였다.
이러한 인자들을 이용하여, 대기-해양 교환율을 Wanninkhof(1992)에 따라 계산하고(FCO2= k×s×pCO2, 여기서 k는 기체교환속도(cm h-1)이며 s는 수온과 염분에 따른 기체 용해도(Weiss, 1974)임), 이때 사용한 바람자료는 기장군 삼성리 기상관측소에서 관측된 1시간 간격 풍속을 이용하였다.

성능/효과

4). 관측 초기(7월 5일 6~11시)의 저온고염의 표층수는 만조-간조를 겪으며 염분 분포범위가 다소 넓어졌으며(7월 5일 11~18시), 이후 일조량 감소로 수온 변화 폭도 증가하였다(7월 5일 18~24시). 7월 6일 0~6시에는 간조와 냉각으로 조사기간 중 가장 낮은 수온과 염분 분포를 나타내었다.
해조류 양식장에서 30여시간 해양 탄소계인자를 비롯한 환경인자들을 연속 관측한 결과, 이들 인자들은 조석, 기상변화, 해류 등으로 일변화 및 일간변화를 크게 보였다. 그 결과 낮의 일조량이 축적되고 간조가 겹치는 오후 5시 전후에 수온과 엽록소는 최고치를 보였으며, pH는 최저치를 보였다. 이산화탄소 분압은 수온영향으로 최고치를 보인 후, 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다.
7). 또한 이산화탄소분압과 용존산소, 엽록소사이에도 2차 선형관계를 각각 보였으며, 총용존무기탄소와는 더욱 높은 상관성을 나타낸 것은(Fig. 8), 생물활동에 의해 탄소계 인자들의 변화를 보여주며 해조류 양식장의 환경인자들 간에 생물-화학적 고리가 강하게 연결되어 있음을 보여준다.
한편 밤의 예측치가 관측치에 비해 다소 높게 나타났는데, 이는 낮은 풍속과 혼합층에 대한 과대평가 등이 원인인 것으로 생각된다. 모델 결과, 해조류에 의한 일차생산이 해조양식장 이산화탄소분압 총변화의 약 14~40%를 차지하는 것으로 나타났다.
생물은 광주기에 따라 낮에만 이산화탄소를 감소시키는 요인으로 작용하였으며 평균 -12 μatm로서 엽록소농도가 가장 높았던 5일 17시에 최고치를 보였다.
양식장 표층해수를 2시간 간격으로 채수하여 측정한 용존산소는 평균 9.10 mg L^-1였으며, 조사 초기에는 약 8.2~8.3 mg L^-1 범위였다가 차츰 증가하여 15시경 높은 농도(9.53 mg L^-1)를 보였다(Fig. 6(a)).
그 결과 낮의 일조량이 축적되고 간조가 겹치는 오후 5시 전후에 수온과 엽록소는 최고치를 보였으며, pH는 최저치를 보였다. 이산화탄소 분압은 수온영향으로 최고치를 보인 후, 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 이산화탄소분압과 영양염, 용존산소사이에는 서로 상관성을 보여, 생물생산으로 인해 용존산소의 증가와 이산화탄소의 감소를 의미하였다.
이와 함께 표층수의 fCO2도 높았다가 다시 낮아지는 경향을 반복적으로 나타내었으며, pH가 가장 낮았던 5일 16시경에 최대 값(402.2 μatm)을 보였다.
해조양식장의 표층수온은 낮의 지속적인 일조량증가로 5일 오후 5시경 가장 높았으며, 염분은 6일 오전 5시 간조기에 가장 낮았다. 이처럼 양식장의 수온과 염분은 조석, 일조량, 해류 등의 영향으로 하루에도 크게 변화하였으며 일간변화도 상당함을 알 수 있었다.
이처럼 해조류양식장의 표층 해수는 일주기 및 조석에 따라 수온, 염분 뿐 아니라 엽록소, 영양염 등의 환경인자와 이산화탄소, pH 등의 탄소계 인자도 급격한 변화를 보였다. 따라서 snap shot과 같은 일회성 조사로는 단편적 현상만 파악할 뿐, 일변화 및 일간변화를 관측할 수 없으므로 연안 및 양식장과 같은 환경변화가 심한 곳의 현상 파악 및 물질순환 등의 정밀 진단을 위해서는 연속 관측이 병행되어야 할 것이다.
5 ℃를 보였으며, 이후 수심에 따른 큰 변화가 없었다. 일조량의 증가로 점차 표층수온이 증가함으로 수온약층의 깊이는 얕아지고 기울기는 점차 급격하게 발달하여, 17시에 최고 수온(15.8 ℃)을 보였으며 수온약층과는 약 3.5 ℃ 차이를 보였다. 밤이 되면서 표층은 냉각되어 수온은 낮아지고 수온 약층도 약화되면서 7월 6일 3시경에는 전체 수층에서 수온 변화가 ~1.
조사기간 풍속은 0.3~3.0 cm sec-1의 범위였으며, 이에 따른 대기-해양 교환량은 -12~20 μatm으로서 주로 낮시간에 이산화탄소를 증가시키는 요인으로 작용하였으며, 5일 15~19시 사이에 최고치를 보였다.
부산과 울산의 간만조시간은 거의 일치하였으며, 부산의 경우 만조는 7월 5일 11시 11분, 23시 34분 그리고 7월 6일 11시 58분이었으며 간조는 7월 5일 17시 18분과 7월 6일 5시 42분이었다. 조사시기 해당 양식장의 해조류 양성상태는, 조기 출하하는 미역은 거의 수확이 끝난 상태였으며 다시마는 막바지 출하를 위해 양성 중이었다. 이는 해당 양식장의 최대 양성기에 현존하는 해조류양의 약 30%에 해당하였다(양식장 소유주와 대화).
표층수에 녹아있는 영양염의 시간에 따른 변화 경향은 용존산소 분포와 반대의 경향을 나타내어, 높은 음의 선형관계를 보였다(r²=0.63~0.79). 이는 해조류를 비롯한 일차생산자들에 의한 광합성 결과, 산소는 증가하고 영양염류는 감소한 것으로 유추되며, 실제 엽록소-a와 용존산소 그리고 영양염류들의 상관관계가 높은 것은 이러한 결과를 뒷받침한다고 할 수 있다(Fig.
이후 7월 6일 4~5시부터 수온이 빠르게 증가하고 만조로 염분도 높아졌다(7월 6일 6~11시). 한편 7월 5일과 7월 6일 오전 6~11시에 각각 관측한 표층수의 수온과 염분 분포는 비슷한 시간대임에도 불구하고 다소 다른 양상을 보임으로서 일간(inter-daily)변화도 상당함을 알 수 있으며 이는 수온의 수층 분포에서도 관찰할 수 있었다.
해조류 양식장에서 30여시간 해양 탄소계인자를 비롯한 환경인자들을 연속 관측한 결과, 이들 인자들은 조석, 기상변화, 해류 등으로 일변화 및 일간변화를 크게 보였다. 그 결과 낮의 일조량이 축적되고 간조가 겹치는 오후 5시 전후에 수온과 엽록소는 최고치를 보였으며, pH는 최저치를 보였다.
해조류 양식장의 표층 이산화탄소분압 변화에 대해 단순 수지 모델을 적용한 결과, 관측치와 상당부분 일치하는 것으로 나타났다(Fig. 10, r²=0.53). 특히 5일 낮에 일어나는 변화는 거의 유사하게 재현이 되었다.
해조류양식장의 수질환경 모니터링을 하는 동안 2~4시간 간격으로 수층 약 10 m까지의 수온 염분 변화를 관측한 결과(Fig. 5), 조사 초기(7월 5일 7시) 수온은 표층 12.5 ℃에서 수온약층(수심 4 m)까지는 급속히 낮아져 9.5 ℃를 보였으며, 이후 수심에 따른 큰 변화가 없었다. 일조량의 증가로 점차 표층수온이 증가함으로 수온약층의 깊이는 얕아지고 기울기는 점차 급격하게 발달하여, 17시에 최고 수온(15.
해조양식장 표층해수에서 탄소계 인자 중 pH는 조사기간 8.03~8.15범위를 보였으며, 마치 포물선이 반복되는 형태의 분포를 보였다. 이와 함께 표층수의 fCO₂도 높았다가 다시 낮아지는 경향을 반복적으로 나타내었으며, pH가 가장 낮았던 5일 16시경에 최대 값(402.
해조양식장에서 관측한 이산화탄소분압은 386~400 μatm 범위에서 분포하며, 증가와 감소를 반복하였으며, 용존산소 및 엽록소와 상관성을 보이는 것으로 나타났다.
해조양식장에서 이산화탄소분압변화에 영향을 미치는 인자들에 대해 단순 수지모델을 적용한 결과, 조사시기동안 양식장의 이산화탄소분압 총변화량의 약 14~40%가 해조류의 일차생산에 의한 것으로 나타났다. 관측시기가 해조류의 주된 양성시기가 지난 시점임을 감안하면, 상당한 기여라 할 수 있다.
이산화탄소분압과 영양염, 용존산소사이에는 서로 상관성을 보여, 생물생산으로 인해 용존산소의 증가와 이산화탄소의 감소를 의미하였다. 해조양식장의 이산화탄소변화를 정밀 파악하기 위해 간단한 수지모델을 적용한 결과, 낮에는 생물생산이 주된 감소요인으로 작용하였으나 수온 상승, 대기와의 교환에 의한 증가요인이 이를 상쇄하는 것으로 나타났다. 한편 밤의 예측치가 관측치에 비해 다소 높게 나타났는데, 이는 낮은 풍속과 혼합층에 대한 과대평가 등이 원인인 것으로 생각된다.

후속연구

이처럼 해조류양식장의 표층 해수는 일주기 및 조석에 따라 수온, 염분 뿐 아니라 엽록소, 영양염 등의 환경인자와 이산화탄소, pH 등의 탄소계 인자도 급격한 변화를 보였다. 따라서 snap shot과 같은 일회성 조사로는 단편적 현상만 파악할 뿐, 일변화 및 일간변화를 관측할 수 없으므로 연안 및 양식장과 같은 환경변화가 심한 곳의 현상 파악 및 물질순환 등의 정밀 진단을 위해서는 연속 관측이 병행되어야 할 것이다.
(2010)도 일광연안의 해조류 자연서식지에서 용존무기탄소 변동에 대한 모델을 적용한 바가 있으나, 각 요인들에 대한 정량적인 평가 결과는 제시하지 않았다. 따라서 이와 같은 해조류양식장의 탄소순환에 관한 기초 조사를 토대로 추후 해조양식장의 계절에 따른 변화 및 해조류의 광합성/탄소 인수 등을 결합하면, 해조양식장에서의 탄소순환에 대한 정밀 평가와 더불어 전지구 탄소순환에 기여하는 바를 파악할 수 있을 것으로 생각된다.
한편 모델에서 생물생산력을 추정하기 위해 사용한 단위 엽록소-a 당 탄소 고정속도(mg C mgChl-a^-1 hr^-1)는 수층의 식물플랑크톤에 의한 일차생산력을 기준으로 한 것이다. 따라서 추후 해조류의 단위 엽록소-a 당 탄소 고정속도(mg C mgChl-a^-1 hr^-1)를 측정하여 적용하면 해조류 양식장의 보다 더 정밀한 생물생산력을 추정할 수 있을 것으로 생각된다. 한편 Hwang et al.
엽록소농도에서 일차생산력을 추정하기 위해 단위 엽록소-a 당 탄소 고정속도(mg C mgChl-a^-1 hr^-1) 인자를 적용하였는데, 조사현장에서 직접 측정한 값이 없으므로, 5~11월에 진해만에서 측정한 값(2~5 mg C mg Chl-a^-1 hr^-1)을 적용하였다(NFRDI, 2009). 엽록소의 일차생산효율은 관측 해역에 따라, 계절에 따라 변화가 큰 요소이므로, 추후 직접 측정을 통해 보완해야 할 것으로 생각된다. 한편 일차생산에 주요 요인인 광은 조사 시기 일출(오전 5시 15분)과 일몰(오후 5시 42분)시간과 최대/최소 광량차이를 4배로 두고 하루 동안의 광을 cosine 곡선으로 표현하고 적용하였다(α).
특히 해양 탄소계 인자 연속관측 시스템을 양식현장에 처음 적용하였으며, 이는 어류 및 패류 등의 양식장으로 확대 적용할 수 있는 발판이 될 것으로 생각된다. 이를 통해 우리나라 양식업을 통한 탄소순환을 정량적으로 파악하고 나아가 양식생물의 폐사원인, 생육조건 등을 파악하는데 적극 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구는 해조류 양식이 성행하는 부산시 기장의 다시마양식장에서 해양 환경 및 탄소계 인자를 연속 관측함으로서 해조류에 의한 영양염과 이산화탄소 순환을 파악하기 위한 기초자료를 확보하고 양식장에서의 이산화탄소분압에 영향을 끼치는 인자들에 대해 고찰하고자 한다. 특히 해양 탄소계 인자 연속관측 시스템을 양식현장에 처음 적용하였으며, 이는 어류 및 패류 등의 양식장으로 확대 적용할 수 있는 발판이 될 것으로 생각된다. 이를 통해 우리나라 양식업을 통한 탄소순환을 정량적으로 파악하고 나아가 양식생물의 폐사원인, 생육조건 등을 파악하는데 적극 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해조류는 무엇으로 이용되고 있는가?	이와 같이 해조류 양식업이 급격하게 증가한 것은 다방면에서 해조류에 대한 활용도가 높아졌기 때문이다. 해조류는 단순 식용에서부터 유용활성물질(콜로이드, 알긴산 등)의 원료, 고부가 양식생물(전복) 의 먹이, 화장품·의약품 원료, 웰빙식품 원료 등으로 가공되거나 직접 이용되고 있다. 최근에는 해양 생태계 및 환경적인 측면에서 해조류의 역할 및 활용에 대한 연구도 활발하다.
	해조류 양식업이 중요 품목 중 하나인 이유는 무엇인가?	해조류 양식업은 2000년대 초 약 42만 톤 생산에서 최근(2008~2010년) 약 90만 톤으로 우리나라 천해양식 총생산량의 66.5%(2010년 기준)와 총생산금액의 21%를 차지하는 중요 품목 중 하나이다(어업생산통계시스템, http://fs.fips.
	해조류의 역할 및 활용에 대한 연구로는 어떤 것들이 있는가?	최근에는 해양 생태계 및 환경적인 측면에서 해조류의 역할 및 활용에 대한 연구도 활발하다. 예를 들어, 갯녹음 등으로 황폐화된 환경에 해양생물의 먹이 및 서식처를 제공하는 해중림 조성(Kim et al., 2007), 석탄·석유와 같은 화석연료를 대체할 바이오연료(biofuel)의 원료로 가공하기 위한 바이오매스 생산(MIFAFF, 2010), 부영양화 환경으로부터 과잉의 영양염과 이산화탄소 등을 흡수하여 제거하는 생물여과자 역할(Abreu et al., 2011; Neori et al., 1996 & 2000) 등이 있다. 이들 분야에서 해조류의 활용은 아주 적극적이고 혁신적인 쓰임새라 할 수 있으며, 각각의 쓰임새가 유기적으로 연결된다고 할 수 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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