[논문]RCP 시나리오에 따른 남해안 어업 및 어종의 기후변화 노출 분석 : 수온 변동을 대상으로

김봉태; 이준수; 서영상

doi:10.12939/fba.2016.47.4.031

문제 정의

지금까지 해양환경과 수산 부문에서는 IPCC 5차 평가보고서의 RCP 시나리오에 따른 표준화된 시나리오가 구축되지 못하였고, 그에 따라 영향 및 취약성 평가 또한 상당한 제약이 존재하였다. 다행히도 최근 국립수산과학원(2016)이 RCP8.5와 RCP4.5에 따른 수온, 염분 등 해양물리 변수에 대한 예측시나리오를 구축하였고, 본 연구는 이를 수산업의 기후변화 노출 변수로 전환함으로써 수산 부문의 노출 시나리오를 설정하고자 하였다. 남해안 어업 및 어종을 대상으로 수온 변수를 수산업과 연계하기 위해 연근해 조업정보 원자료를 활용하였고, 해양 공간에서 특정 어업 또는 어종의 시공간 분포를 가중치로 사용하여 RCP 시나리오에 따른 2030과 2100년의 장단기 노출 수온을 도출하였다.
본 연구는 세부적인 업종과 어종에 대해 기후변화 노출의 정도를 표준적인 RCP 시나리오별로 제시했다는 점에서 의의가 있다. 이 과정에서 최근 5년 동안의 미시적인 조업 정보를 활용하였기 때문에 해양물리 변수와 어업 활동의 공간 좌표를 일치시킴으로써 정확도 면에서도 우수하다고 사료된다.
그리고 최근 5년 동안 어획량이 많은 어종은 고등어, 멸치, 갈치, 기타조기, 붕장어, 전갱이, 살오징어 등이었다(표 2). 본 연구는 이들 주요 업종과 어종에 대한 기후변화 노출 시나리오를 분석하였다⁶⁾.
본 연구는 한반도 주변의 급격한 수온 상승으로 대변되는 기후변화의 영향이 수산 부문에서 점점 가시화되고 있는 상황에서 기후변화의 영향 및 취약성 평가를 위한 노출 시나리오를 설정하는 데 목적이 있다. 지금까지 해양환경과 수산 부문에서는 IPCC 5차 평가보고서의 RCP 시나리오에 따른 표준화된 시나리오가 구축되지 못하였고, 그에 따라 영향 및 취약성 평가 또한 상당한 제약이 존재하였다.
다만 본 연구는 조업 정보에서 누락된 수심 자료를 대체하기 위해 개별 어종의 서식 수심에 대한 문헌 자료에 근거하여 대표 수심을 정하였는데, 이것이 실제의 조업 실태를 충실히 반영하고 있는지에 대해서는 추가적인 검토가 필요하다고 여겨진다. 이에 대해서는 해당 지역의 어업 및 어종에 대한 정밀한 실태조사로써 보완하는 방법을 찾아볼 수 있을 것이다.
이에 본 연구는 우리나라 수산업이 기후변화에 얼마나 영향을 받으며 취약한 지를 평가하기 위한 첫 단계로 어업별·어종별로 기후변화에 노출된 정도를 측정하는 방법론을 탐색하고 측정 결과를 얻고자 한다.

제안 방법

수치모델의 장기입력장을 생산하기 위하여 IPCC 5차 평가보고서에 사용된 기후모델 중 하나이면서 북서태평양 해역의 예측 성능이 우수하고 해상도가 뛰어난 미국 국립대기과학연구소(NCAR)의 CESM(Community Earth System Model) V.1 CAM5 모델 분석 결과를 이용하여 초기장 및 경계장을 생산하였다²⁾.
그리고 모델 분석은 국립수산과학원의 동·서·남해, 동중국해에 걸쳐있는 정선해양관측조사 정점을 기반으로 하여 0〜200m의 주요 수심별로 분석하였다3).
5에 따른 수온, 염분 등 해양물리 변수에 대한 예측시나리오를 구축하였고, 본 연구는 이를 수산업의 기후변화 노출 변수로 전환함으로써 수산 부문의 노출 시나리오를 설정하고자 하였다. 남해안 어업 및 어종을 대상으로 수온 변수를 수산업과 연계하기 위해 연근해 조업정보 원자료를 활용하였고, 해양 공간에서 특정 어업 또는 어종의 시공간 분포를 가중치로 사용하여 RCP 시나리오에 따른 2030과 2100년의 장단기 노출 수온을 도출하였다.
이에 본 연구는 우리나라 수산업이 기후변화에 얼마나 영향을 받으며 취약한 지를 평가하기 위한 첫 단계로 어업별·어종별로 기후변화에 노출된 정도를 측정하는 방법론을 탐색하고 측정 결과를 얻고자 한다. 수산 부문 기후변화 노출의 요소로는 수온, 염분, 산성도, 해류 등의 해양물리 변수를 들 수 있는데, 본 연구는 기후변화를 가장 직접적으로 나타내는 수온을 노출의 요소로 삼고 남해안의 어업과 어종을 사례로 그 정도를 분석하였다. 기후변화 시나리오에 따른 수산업의 노출 정도가 측정되면 어업의 사회경제적인 민감도, 어종의 생물학적인 민감도와 결합하여 기후변화의 잠재적인 영향을 계측할 수 있고, 여기에 수산업의 적응능력까지 고려하면 기후변화 적응 대책 수립의 근거가 되는 취약성을 평가할 수 있게 된다¹⁾.
따라서 특정 업종이 조업하는 수심과 특정 어종이 서식하는 수심을 사전적으로 고려할 필요가 있다. 실제로 특정 업종이나 어종은 여러 수심대에 걸쳐 있는 것이 보통이므로 해당 수심을 평균하거나 대표 수심을 정하는 방법을 검토할 수 있는데, 본 연구는 수심을 특정하는 것이 결과 해석에 이점이 있을 것으로 판단하여 후자의 방법을 택하였다. 어종의 대표 수심은 국립수산과학원 수산생명자원정보센터(2011)와 농림수산식품부(2012)에 기초하여 설정하였고, 업종의 대표 수심은 주요 어획 어종의 대표 수심을 근거로 설정하였다(표 1, 표 2)⁵⁾.
5의 수치는 산업혁명(1750년) 이후 증가한 복사강제력의 크기를 뜻한다(관계부처합동, 2015). 이 가운데 온실가스가 저감 없이 현재 추세대로 배출되는 상황인 RCP8.5와 온실가스 저감 정책이 상당히 실현되는 상황인 RCP4.5를 수온 변동 예측을 위한 시나리오로 적용하였다. 그리고 모델 분석은 국립수산과학원의 동·서·남해, 동중국해에 걸쳐있는 정선해양관측조사 정점을 기반으로 하여 0〜200m의 주요 수심별로 분석하였다³⁾.
한반도 주변 해역의 장기 해황변동 재현 및 예측 모델 구축을 위하여 최근 지역해 연구 및 시스템구축에 많이 사용되고 있는 3차원 해수유동모델인 ROMS(Regional Ocean Modeling System) 해양모델을 이용하여 장기 기후변화 실험을 수행하였다. 수치모델의 장기입력장을 생산하기 위하여 IPCC 5차 평가보고서에 사용된 기후모델 중 하나이면서 북서태평양 해역의 예측 성능이 우수하고 해상도가 뛰어난 미국 국립대기과학연구소(NCAR)의 CESM(Community Earth System Model) V.
어종의 대표 수심은 국립수산과학원 수산생명자원정보센터(2011)와 농림수산식품부(2012)에 기초하여 설정하였고, 업종의 대표 수심은 주요 어획 어종의 대표 수심을 근거로 설정하였다(표 1, 표 2)⁵⁾. 한편 미래 예측 시점의 연도 y는 수온 변동 시나리오 결과에 따라 2030년부터 2100년까지 설정이 가능한데, 본 연구는 단기와 장기를 대조적으로 비교하기 위해 2030년과 2100년에 대해 각각 적용하였다.

대상 데이터

5의 수온 변동 시나리오를 남해안 어업의 주요 업종과 주요 어종의 기후변화 노출 시나리오로 변환하는 작업의 핵심적인 연결고리는 해당 업종 또는 어종의 시공간 분포를 나타내는 가중치(w_ij)이다. 남해안의 주요 16개 업종과 주요 20개 어종에 대해 이를 구하였다. 지면 관계 상 업종의 예시로 대형선망의 가중치를 <표 3>에, 어종의 예시로 고등어의 가중치를 <표 4>에 제시하였다⁷⁾.
또한 통계청의 어업생산동향조사를 사용하는 경우 발생하는 어획물 양륙 지점과 조업구역의 괴리를 해소하여 이전 연구에 비해 상당히 정확한 결과가 산출될 수 있다. 다만 본 연구의 분석 범위는 가용 자료 여건과 분석의 실효성을 고려하여 남해안의 주요 연근해 업종과 이들이 생산하는 주요 어종에 한정하였다.
엄기혁 외(2015), 이버들 외(2011), 김봉태 외(2015) 등 기존 수산 부문 관련 연구가 전국 또는 광역행정 단위의 집계 자료를 사용하여 분석 결과의 해상도가 떨어지는 것은 이런 까닭이다. 본 연구는 이를 개선하기 위해 수협중앙회의 어업정보통신본부에서 집계한 개별 어선의 조업정보 자료를 활용하였다. 이 자료는 출어하는 모든 어선이 「선박안전조업규칙」에 따라 보고한 것으로 어선의 업종, 조업일자, 조업해구, 조업어종 및 어획량 자료가 수록되어 있는 일종의 빅데이터이다.
본 연구의 분석에 사용한 연근해 조업정보 원자료는 남해안 어업에 국한하더라도 최근 5년간 자료의 양이 약 217만 건에 달한다. 이를 업종별로, 어종별로 합산하면 2011〜2015년에 어획량이 많은 업종은 대형선망, 쌍끌이대형저인망, 기선권현망, 근해안강망 등 근해어업이었고, 조업횟수가 많은 업종은 연안복합, 연안자망, 근해연승, 근해자망, 기선권현망 등으로 나타났다(표 1).

데이터처리

가중치는 특정 어업에 대해서는 월별·해구별 조업횟수 비중으로, 특정 어종에 대해서는 월별·해구별 어획량 비중으로 정의되며, 따라서 #w_ij〓1이다. 실제 분석에서 가중치는 가장 최근의 조업 상황을 반영하면서 연차별 특이 값을 상쇄하기 위해 최근 5년인 2011〜2015년의 평균값을 기준으로 산정하였다. 이에 따르면 T^yd 최근 5년의 조업 상황이 미래에도 유지된다고 가정하였을 때 기후변화에 따른 수온 변동에 얼마나 노출되는지를 나타내는 노출 수온을 뜻한다.

이론/모형

기후변화 시나리오는 IPCC 5차 평가보고서에서 사용된 RCP 시나리오를 이용하였다. RCP 시나리오는 미래 온실가스 농도값을 설정하고 온실가스 감축 노력 여부에 따라 네 가지 유형인 RCP2.
실제로 특정 업종이나 어종은 여러 수심대에 걸쳐 있는 것이 보통이므로 해당 수심을 평균하거나 대표 수심을 정하는 방법을 검토할 수 있는데, 본 연구는 수심을 특정하는 것이 결과 해석에 이점이 있을 것으로 판단하여 후자의 방법을 택하였다. 어종의 대표 수심은 국립수산과학원 수산생명자원정보센터(2011)와 농림수산식품부(2012)에 기초하여 설정하였고, 업종의 대표 수심은 주요 어획 어종의 대표 수심을 근거로 설정하였다(표 1, 표 2)⁵⁾. 한편 미래 예측 시점의 연도 y는 수온 변동 시나리오 결과에 따라 2030년부터 2100년까지 설정이 가능한데, 본 연구는 단기와 장기를 대조적으로 비교하기 위해 2030년과 2100년에 대해 각각 적용하였다.

성능/효과

5 시나리오 하에서 2071〜2100년 동안의 표층수온 변화를 전망하였다. 그 결과, 대부분의 해양생태계에서 표층수온이 상승하며 스코틀랜드 대륙붕의 변화가 가장 큰 것으로 예측되었다. Takao et al.
남해안 주요 업종에 대한 기후변화 노출 시나리오 분석 결과, 모든 업종의 RCP8.5에서의 장단기 노출 수온이 RCP4.5에서보다 높게 나타났다. <표 5>에서 10여년 후의 가까운 미래인 2030년에도 RCP8.
모델 분석 결과, RCP8.5 시나리오에서 우리나라 주변 해역의 10년 이동평균 기준 표층수온은 2030년, 2050년, 2100년에 걸쳐 약 4〜5°C 내외로 상승하는 것으로 나타났다.
그 다음으로 연안자망, 근해채낚기, 근해자망, 근해안강망 등이 기후변화에 많이 노출된 것으로 나타나 대체로 표층 가까이서 조업하는 업종이 기후변화에 많이 노출된 것으로 판단된다. 반면에 외끌이대형저인망, 근해연승, 쌍끌이대형저인망, 서남해구외끌이중형저인망, 서남해구쌍끌이중형저인망은 상대적으로 노출 정도가 낮았으며, 대형선망, 연안복합, 소형선망, 연안통발, 근해통발, 근해장어통발 등은 중위 수준을 나타냈다.
5에서 노출 수온의 상승이 크게 둔화되어 장기적으로 기후변화 저감 노력에 따라 노출 정도가 많이 개선되는 어종으로 나타났다. 방어, 줄삼치, 민어는 다른 어종과 달리 시나리오간 노출 수온의 차이가 단기에 더욱 커서 기후변화 저감 노력의 효과가 단기에 더 많이 나타날 수 있는 어종으로 분석되었다.
분석 결과, 모든 업종과 모든 어종에서 RCP8.5에서의 장단기 노출 수온이 기후변화 저감 노력이 상당한 정도로 실현되는 RCP4.5에서보다 높았으며, 불과 10여년 후인 2030년에도 RCP8.5 경로와 RCP4.5 경로의 수온 차이가 크게 나타나 기후변화 저감 노력이 단기적으로도 매우 중요함을 알 수있었다. 업종으로는 기선권현망, 연안자망, 근해채낚기, 근해자망, 근해안강망 등이, 어종으로는 대구, 꽃게, 멸치, 살오징어, 줄삼치 등이 각각 기후변화에 많이 노출된 업종과 어종으로 나타났는데, 이들 업종과 어종이 기후변화의 영향을 많이 받거나 취약할 가능성이 높은 것으로 판단된다.
5 경로의 수온 차이가 크게 나타나 기후변화 저감 노력이 단기적으로도 매우 중요함을 알 수있었다. 업종으로는 기선권현망, 연안자망, 근해채낚기, 근해자망, 근해안강망 등이, 어종으로는 대구, 꽃게, 멸치, 살오징어, 줄삼치 등이 각각 기후변화에 많이 노출된 업종과 어종으로 나타났는데, 이들 업종과 어종이 기후변화의 영향을 많이 받거나 취약할 가능성이 높은 것으로 판단된다.
연평균 표층수온 값의 해역별 시계열 변동 그래프를 보면, 해역별로 수온 상승 경향은 비슷하였으나 RCP8.5 기준으로 서해가 약 5°C 내외로 수온이 상승하여 상승 정도가 가장 컸고, 남해가 약 4°C 내외로 수온이 상승하여 상승 정도가 가장 낮을 것으로 예측되었다(그림 2).
본 연구의 분석에 사용한 연근해 조업정보 원자료는 남해안 어업에 국한하더라도 최근 5년간 자료의 양이 약 217만 건에 달한다. 이를 업종별로, 어종별로 합산하면 2011〜2015년에 어획량이 많은 업종은 대형선망, 쌍끌이대형저인망, 기선권현망, 근해안강망 등 근해어업이었고, 조업횟수가 많은 업종은 연안복합, 연안자망, 근해연승, 근해자망, 기선권현망 등으로 나타났다(표 1). 그리고 최근 5년 동안 어획량이 많은 어종은 고등어, 멸치, 갈치, 기타조기, 붕장어, 전갱이, 살오징어 등이었다(표 2).
이밖에 붕장어, 기타가자미, 참조기, 방어, 전어, 기타조기, 고등어, 참돔, 옥돔 등은 중위 수준이었다. 장단기에 걸쳐 살펴보면 멸치, 살오징어, 옥돔, 전어, 참돔 등이 RCP8.5에 비해 RCP4.5에서 노출 수온의 상승이 크게 둔화되어 장기적으로 기후변화 저감 노력에 따라 노출 정도가 많이 개선되는 어종으로 나타났다. 방어, 줄삼치, 민어는 다른 어종과 달리 시나리오간 노출 수온의 차이가 단기에 더욱 커서 기후변화 저감 노력의 효과가 단기에 더 많이 나타날 수 있는 어종으로 분석되었다.
고등어는 대부분 대형선망에서 어획되는 까닭에 가중치 행렬이 비슷한 형태를 보이고 있다. 해구별로는 232해구, 224해구, 223해구, 222해구의 순으로 대형선망의 조업횟수와 고등어의 어획량 비중이 높았으며, 표에 제시된 상위 10개 해구의 비중이 약 60%를 차지하는 것으로 나타났다. 월별로는 1월,8〜12월의 조업횟수 및 어획량 비중이 높았는데, 조업횟수보다 어획량이 이 시기에 더 많이 집중되어 있는 특징을 보인다.

후속연구

다만 본 연구는 조업 정보에서 누락된 수심 자료를 대체하기 위해 개별 어종의 서식 수심에 대한 문헌 자료에 근거하여 대표 수심을 정하였는데, 이것이 실제의 조업 실태를 충실히 반영하고 있는지에 대해서는 추가적인 검토가 필요하다고 여겨진다. 이에 대해서는 해당 지역의 어업 및 어종에 대한 정밀한 실태조사로써 보완하는 방법을 찾아볼 수 있을 것이다.
이 과정에서 최근 5년 동안의 미시적인 조업 정보를 활용하였기 때문에 해양물리 변수와 어업 활동의 공간 좌표를 일치시킴으로써 정확도 면에서도 우수하다고 사료된다. 또한 본 연구의 방법으로 도출된 노출 변수는 이전보다 세분화된 업종 및 어종의 기후변화 영향 및 취약성 평가에 활용할 수 있고, 그 결과에 기초하여 한층 구체화된 기후변화 적응 대책 수립으로 이어질 것으로 기대할 수 있다⁸⁾.
급격한 수온 상승은 해양환경 및 수산자원에 큰 영향을 미치고 있는데, 자원이 크게 감소하거나 멸종위기종이 늘어나고 있으며, 해파리, 불가사리 등 유해 해양생물과 해양 독성생물의 빈발로 해양생태계 큰 위협이 되고 있다. 앞으로 기후변화가 더욱 진전되면 수산자원과 해양환경에 의존하는 수산업에 미치는 부정적인 영향도 크게 늘어날 것으로 예상된다.
이 자료를 이용하면 조업시기를 고려한 세부 업종별·어종별의 기후변화 시나리오 설정이 가능하다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	급격한 수온 상승은 어떤 영향을 미치는가?	38°C에 비하여 세 배 이상 높은 것이다(국립수산과학원, 2016). 급격한 수온 상승은 해양환경 및 수산자원에 큰 영향을 미치고 있는데, 자원이 크게 감소하거나 멸종위기종이 늘어나고 있으며, 해파리, 불가사리 등 유해 해양생물과 해양 독성생물의 빈발로 해양생태계 큰 위협이 되고 있다. 앞으로 기후변화가 더욱 진전되면 수산자원과 해양환경에 의존하는 수산업에 미치는 부정적인 영향도 크게 늘어날 것으로 예상된다.
	우리나라의 기존 수산 부문의 기후변화 시나리오 연구가 미진한 이유는 무엇인가?	우리나라 수산 부문의 기후변화 시나리오 연구가 미진한 것은 RCP 시나리오에 따른 수온 변동 등의 예측 연구가 부족한 이유도 있지만, 해양이라는 넓은 공간에 분포하는 다양한 어업과 어종을 시나리오의 예측과 정확하게 연계하기 어렵다는 점에도 기인한다. 엄기혁 외(2015), 이버들 외(2011), 김봉태 외(2015) 등 기존 수산 부문 관련 연구가 전국 또는 광역행정 단위의 집계 자료를 사용하여 분석 결과의 해상도가 떨어지는 것은 이런 까닭이다.
	기후변화 시나리오에 따른 수산업의 노출 정도를 측정하면 어떻게 활용 가능한가?	수산 부문 기후변화 노출의 요소로는 수온, 염분, 산성도, 해류 등의 해양물리 변수를 들 수 있는데, 본 연구는 기후변화를 가장 직접적으로 나타내는 수온을 노출의 요소로 삼고 남해안의 어업과 어종을 사례로 그 정도를 분석하였다. 기후변화 시나리오에 따른 수산업의 노출 정도가 측정되면 어업의 사회경제적인 민감도, 어종의 생물학적인 민감도와 결합하여 기후변화의 잠재적인 영향을 계측할 수 있고, 여기에 수산업의 적응능력까지 고려하면 기후변화 적응 대책 수립의 근거가 되는 취약성을 평가할 수 있게 된다1).

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