우리나라 주요 국제항에 입항하는 일본 기원 선박의 평형수내 환경 및 부유생물 특성 Characteristics of environmental condition and planktonic organisms in ship's ballast water originating from international ports of Japan원문보기
본 연구는 우리나라 주요 국제항에 입항하는 일본기원의 선박을 대상으로 선박평형수내 환경 및 부유생물의 특성을 파악하여 선박평형수 처리장치(BWTS) 면제 협상을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 조사된 22척의 선박 중 평형수의 보관 기간은 큐슈와 세토 내만(지역 "A")에서 평균 $3.33{\pm}1.87days$로 가장 짧았다. 총부유물질의 농도는 $4.60{\sim}60.9mg\;L^{-1}$의 범위를 보였고, 용존성 및 입자성 유기물질은 각각 $0.97{\sim}2.69mg\;L^{-1}$, $0.24{\sim}4.51mg\;L^{-1}$의 범위를 나타내었다. 영양염 농도는 동경만을 포함한 지역 "C"에서 높았고, 지역 "A"에서 낮은 평균값을 보였다. 엽록소-a 평균 농도는 $0.40{\pm}0.56{\mu}g\;L^{-1}$로 나타났고, $1{\mu}g\;L^{-1}$ 이상의 높은 값은 지리적으로 우리나라와 가까운 지역 "A"로 집중되었다. 식물플랑크톤의 개체수가 > $50,000cells\;L^{-1}$의 선박평형수는 22척 중 4척으로 나타났고, 이 중 3척이 지역 "A" 기원으로 파악되었다. 특히, Tokyuyama 만에서는 유해유독미세조류로 잘 알려진 와편모그룹의 종이 높은 밀도로 관찰되었다. 본 연구 결과, 일본과의 BWTS 면제권 협상은 신중하게 접근할 필요성이 있다고 판단된다.
본 연구는 우리나라 주요 국제항에 입항하는 일본기원의 선박을 대상으로 선박평형수내 환경 및 부유생물의 특성을 파악하여 선박평형수 처리장치(BWTS) 면제 협상을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다. 조사된 22척의 선박 중 평형수의 보관 기간은 큐슈와 세토 내만(지역 "A")에서 평균 $3.33{\pm}1.87days$로 가장 짧았다. 총부유물질의 농도는 $4.60{\sim}60.9mg\;L^{-1}$의 범위를 보였고, 용존성 및 입자성 유기물질은 각각 $0.97{\sim}2.69mg\;L^{-1}$, $0.24{\sim}4.51mg\;L^{-1}$의 범위를 나타내었다. 영양염 농도는 동경만을 포함한 지역 "C"에서 높았고, 지역 "A"에서 낮은 평균값을 보였다. 엽록소-a 평균 농도는 $0.40{\pm}0.56{\mu}g\;L^{-1}$로 나타났고, $1{\mu}g\;L^{-1}$ 이상의 높은 값은 지리적으로 우리나라와 가까운 지역 "A"로 집중되었다. 식물플랑크톤의 개체수가 > $50,000cells\;L^{-1}$의 선박평형수는 22척 중 4척으로 나타났고, 이 중 3척이 지역 "A" 기원으로 파악되었다. 특히, Tokyuyama 만에서는 유해유독미세조류로 잘 알려진 와편모그룹의 종이 높은 밀도로 관찰되었다. 본 연구 결과, 일본과의 BWTS 면제권 협상은 신중하게 접근할 필요성이 있다고 판단된다.
This study investigated the environmental conditions and planktonic organisms in the ballast waters (BW) of 22 vessels originating from the international ports of Japan for the purpose of negotiating exemptions from the Ballast Water Management Convention (BWM Convention). The shortest duration of t...
This study investigated the environmental conditions and planktonic organisms in the ballast waters (BW) of 22 vessels originating from the international ports of Japan for the purpose of negotiating exemptions from the Ballast Water Management Convention (BWM Convention). The shortest duration of the BW was $3.33{\pm}1.87days$ in area "A", which included Kyushu and Suo Nada at Seto Inland. The total suspended solids, dissolved organic carbon, and particulate organic carbon ranged from 4.60 to 60.9 mg L-1, from 0.97 to 2.69 mg L-1, and from 0.24 to 4.51 mg L-1, respectively. A low average concentration of nutrients was measured in the BW from area "A", but that in the BW from area "C" (around central Honshu) was high, which may be related to the ballasting periods. High chlorophyll-a concentrations (>$1{\mu}g\;L-1$) were measured in four vessels, three of which carried the BW in area "A". High abundances of phytoplankton (> 50,000 cells L-1) were measured in four vessels, three of which carried the BW in area "A". The two vessels originating from Tokyuyama Bay in area "A" showed high densities of dinoflagellates, which are known to be harmful algae. Our results suggest that the negotiations for an exemption from the BWM Convention for Japan should proceed with caution.
This study investigated the environmental conditions and planktonic organisms in the ballast waters (BW) of 22 vessels originating from the international ports of Japan for the purpose of negotiating exemptions from the Ballast Water Management Convention (BWM Convention). The shortest duration of the BW was $3.33{\pm}1.87days$ in area "A", which included Kyushu and Suo Nada at Seto Inland. The total suspended solids, dissolved organic carbon, and particulate organic carbon ranged from 4.60 to 60.9 mg L-1, from 0.97 to 2.69 mg L-1, and from 0.24 to 4.51 mg L-1, respectively. A low average concentration of nutrients was measured in the BW from area "A", but that in the BW from area "C" (around central Honshu) was high, which may be related to the ballasting periods. High chlorophyll-a concentrations (>$1{\mu}g\;L-1$) were measured in four vessels, three of which carried the BW in area "A". High abundances of phytoplankton (> 50,000 cells L-1) were measured in four vessels, three of which carried the BW in area "A". The two vessels originating from Tokyuyama Bay in area "A" showed high densities of dinoflagellates, which are known to be harmful algae. Our results suggest that the negotiations for an exemption from the BWM Convention for Japan should proceed with caution.
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문제 정의
본 연구에서는 우리나라 주요 국제항에 입항하는 일본기원의 선박을 대상으로 선박평형수내 환경 및 부유생물의 특성을 파악하여 BWM 협약 면제와 관련된 일본과의 협상을 위한 기초적인 자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
모든 조사는 지방항만청의 협조를 구하여, 항만안전관리요원(PSC, Port State Control)과 동행하여 선박에 승선허가를 받고 선장의 동의를 얻어 Ship’s Particular와 Log notes를 확인한 후 선박평형수 적재지역과 공해상에서 교환여부 등을 파악하였다. 그 후 갑판이나 선내에 위치한 선박평형수 탱크의 맨홀을 열고 채수 및 생물채집을 하였다. 선박평형수 내 수질 특성은 YSI 6600을 이용해 수온, 염분, 용존 산소를 측정하였다.
추출된 색소 중에 섞여 있는 입자를 제거하기 위해 1000g에서 5분 동안 원심분리 시킨 후 상등액만을 취하여 형광광도계(10-AU Fluorometer, Turner Designs co)로 측정하였다[6]. 또한 샘플링 된 해수의 일정량을 Phyto-Pam(Heinz Walz co.) 장비를 이용하여 광합성에 직접적으로 관여하는 활성 엽록소의 농도를 측정하였다.
모든 조사는 지방항만청의 협조를 구하여, 항만안전관리요원(PSC, Port State Control)과 동행하여 선박에 승선허가를 받고 선장의 동의를 얻어 Ship’s Particular와 Log notes를 확인한 후 선박평형수 적재지역과 공해상에서 교환여부 등을 파악하였다.
그 후 갑판이나 선내에 위치한 선박평형수 탱크의 맨홀을 열고 채수 및 생물채집을 하였다. 선박평형수 내 수질 특성은 YSI 6600을 이용해 수온, 염분, 용존 산소를 측정하였다. 영양염 분석시료는 유리 섬유 여과지(GF/F filter, 직경 47㎜, Whatman, pore size 0.
7㎛)로 여과하고, 100 mL를 scintillation vials에 넣어 분석 전까지 냉동 보관하였다. 영양염(질산염+아질산염(질산염), 암모니아, 인산염, 규산염)은 영양염자동분석장비(QuAAtro 8000, SEAL Analytical co.)를 이용해 분석하였다. 해수 표준물질(CSK standard solution, Wako Pure Chemical industries, Osaka, Japan)을 이용하여 보정하였으며, 각 영양염에 대한 정밀도는 5% 이내의 값을 유지하였다.
해수 표준물질(CSK standard solution, Wako Pure Chemical industries, Osaka, Japan)을 이용하여 보정하였으며, 각 영양염에 대한 정밀도는 5% 이내의 값을 유지하였다. 용존 유기탄소(DOC) 측정은 일정량의 해수를 25㎜ GF/F 여과지를 이용해 자연압으로 여과 시킨 후 20 mL 갈색병에 담아 냉동보관 후 시험실에서 샘플에 용존되어 있는 유기물을 금속촉매를 이용한 고온 연소장치로 완전히 연소시킨 후 발생되는 이산화탄소의 양을 비분산형 적외선 감시기로 측정하여 정량화하였다(TOC-VCPH/CPN, Shimadzuco.). 입자성 유기탄소(POC) 측정은 450℃에서 5시간동안 회화시킨 25㎜ GF/F 여과지로 샘플의 일정량을 여과한 후 여과지를 냉동 보관하여 운반하였으며, 분석은 CHN analyser(Flash 2000, Thermo co.
식물플랑크톤의 채집은 망구 30㎝와 망목 20㎛의 원추형 네트를 사용하였다. 정량채집을 위해 네트에 유량계를 부착하거나 여과량을 이용하여 분석하였다. 채집 후 식물플랑크톤은 루골용액(Lugols’ solution)으로 고정하였으며, 샘플은 실험실로 옮겨져서 광학현미경(Zeiss,Axioplan II)하에서 Sedgewick-Rafter chamber로 동정 및 계수하였다.
채집 후 식물플랑크톤은 루골용액(Lugols’ solution)으로 고정하였으며, 샘플은 실험실로 옮겨져서 광학현미경(Zeiss,Axioplan II)하에서 Sedgewick-Rafter chamber로 동정 및 계수하였다.
7㎛)에 여과하여, 그 여과지를 15 mL 원심분리용 tube에 넣어 분석 전까지 냉동 보관하였고, 분석 시 90% 아세톤(Acetone) 10 mL을 넣은 후 교반시킨 다음 냉암소에서 overnight 시키고 24 시간 이내에 측정하였다. 추출된 색소 중에 섞여 있는 입자를 제거하기 위해 1000g에서 5분 동안 원심분리 시킨 후 상등액만을 취하여 형광광도계(10-AU Fluorometer, Turner Designs co)로 측정하였다[6]. 또한 샘플링 된 해수의 일정량을 Phyto-Pam(Heinz Walz co.
)를 이용해 분석하였다. 해수 표준물질(CSK standard solution, Wako Pure Chemical industries, Osaka, Japan)을 이용하여 보정하였으며, 각 영양염에 대한 정밀도는 5% 이내의 값을 유지하였다. 용존 유기탄소(DOC) 측정은 일정량의 해수를 25㎜ GF/F 여과지를 이용해 자연압으로 여과 시킨 후 20 mL 갈색병에 담아 냉동보관 후 시험실에서 샘플에 용존되어 있는 유기물을 금속촉매를 이용한 고온 연소장치로 완전히 연소시킨 후 발생되는 이산화탄소의 양을 비분산형 적외선 감시기로 측정하여 정량화하였다(TOC-VCPH/CPN, Shimadzuco.
대상 데이터
식물플랑크톤의 채집은 망구 30㎝와 망목 20㎛의 원추형 네트를 사용하였다. 정량채집을 위해 네트에 유량계를 부착하거나 여과량을 이용하여 분석하였다.
우리나라의 서해, 동해, 남해에 위치한 6개의 주요 무역항인 인천항, 대산항, 동해항, 울산항, 광양항 및 부산항을 중심으로 2007년부터 2015년까지 일본에서 온 22척의 선박에서 23개의 선박평형수를 조사하였다. 모든 조사는 지방항만청의 협조를 구하여, 항만안전관리요원(PSC, Port State Control)과 동행하여 선박에 승선허가를 받고 선장의 동의를 얻어 Ship’s Particular와 Log notes를 확인한 후 선박평형수 적재지역과 공해상에서 교환여부 등을 파악하였다.
이론/모형
채집 후 식물플랑크톤은 루골용액(Lugols’ solution)으로 고정하였으며, 샘플은 실험실로 옮겨져서 광학현미경(Zeiss,Axioplan II)하에서 Sedgewick-Rafter chamber로 동정 및 계수하였다. 식물플랑크톤의 동정은 Cupp[7], Dodge[8], 심[9], Tomas[10] 등의 문헌을 참고하여 동정하였다.
성능/효과
지역 “A”의 세토내만은 1960년대부터 인간 활동의 증가로 인한 산업 용수와 도시 하수의 유입으로 유해성 적조가 심각한 지역이며[15], 2000년대도 계속해서 유해성 와편모조류 및 침편모조류의 적조가 빈번하게 발생하는 지역이다[15,16]. 결과적으로 본 연구를 통하여 식물플랑크톤의 개체 수 및 와편모조류 종의 출현 양상을 고려할 때 유해한 미세조류의 유입 가능성이 높음을 시사한다. 따라서 일본 전 항만을 대상으로 BWTS 면제권을 부여하는 것은 우리나라 항만 고유생태계의 영향을 미칠 수 있으므로, 환경위해성이 상대적으로 적은 항만을 대상으로 순차적으로 적용할 필요성이 있다.
1%로 높게 나타난 것이 특이적이었다. 결과적으로 항만 위협종으로 구분되는 대부분 종이 와편모그룹으로 이들 종이 선박평형수 처리장치를 통과하지 않고, 면제권을 부여받는다면, 출항항만(donor port)의 생물이 종착항만에 영향을 미칠 수 있을 것으로 추정된다.
규산염과 인산염 농도는 지역 “E” 기원의 23번 선박에서 가장 높은 값이 기록되었고, 총무기질산염은 지역“C”의 17번 선박에서 가장 높은 값을 보였다.
다시 언급하면 춘계와 하계에 주로 선박평형수를 실은 지역“A”의 선박평형수는 전반적으로 영양염 농도가 낮았고, 동계와 추계에 주로 선박평형수를 실은 지역 “C”의 선박평형수는 상대적으로 높은 영양염 농도가 관찰되었다.
특히 와편모조류가 높게 관찰된 선박평형수는 지역“A”의 1번과 2번 선박으로 각각 22종과 15종으로 나타났다. 또한 이 선박들은 식물플랑크톤의 현존량 및 활성엽록소-a 농도도 높게 나타났다. 이들 지역은 세토내만의 Sue Nada 유역의 Tokuyama Bay에 위치한Tokuyama 항과 Tonda 항으로 구분된다.
일본은 우리나라와 인접한 곳에 위치하고 있고, LME(Large Marine Ecosystem) 권역을 공유하고 있으므로 BWM 협약의 면제 규정(Regulation A-4)에 의하여, 상호국가간의 협상 하에서 BWTS 면제권을 부여 받을 수 있다. 본 연구를 통하여 10여 년간의 선박평형수 내 환경요인 및 유해미세조류를 종합적으로 검토한 결과, BWTS 면제권부여는 일본의 일부 지역에서 신중하게 접근할 필요성이 있다고 판단된다. 일본에서도 우리나라와 유사하게 산업이 발달한 도시를 중심으로 주요 국제항만이 위치하고 있어, 일부 지역에서 유해성 적조의 발생빈도가 높게 나타나고 있고, 1970-80년과 비교하여 현저하게 감세하는 추세에 있지만, 여전히 유해성 와편모류가 높은 밀도로 관찰된다.
식물플랑크톤의 그룹별 분포를 살펴보면, 규조류는 평균 89%의 우점율을 보였다(그림 6B). 반면, 지역 “A”의 Tonda 항 2번 선박평형수에서 와편모조류의 비율이 전체에서 53.
식물플랑크톤의 현존량은 같은 수역으로 나눈 지역의 선박평형수 중에서도 큰 차이를 보였고, 계절적으로도 상당한 차이를 보였다(그림 6A). 이는 지리적으로 가까운 거리에 위치하여도 항만마다 항만고유의 영양염 특성과 식물플랑크톤의 번성 시기의 차이에서 기인된 것으로 판단된다.
용존성 유기탄소(DOC)농도는 0.97 ~ 2.69 mgL-1(평균 1.59±0.49 mg L-1)의 범위를 나타내었고, 지역별 평균 DOC 농도는 1.17 ~ 2.28 mg L-1 사이의 값을 보였다.
5 mg L-1로 높은 값을 보였다. 일부 항만의 POC와 DOC 농도는 IMO G8의 BWTS의 형식승인 시험에서 규정하는 농도보다 다소 높게 관측되었다.
조사 선박 중에서 와편모조류가 1종 이상 나온 선박은 11척으로 전체 선박의 47.8%을 차지하였다(그림 6C). 특히 와편모조류가 높게 관찰된 선박평형수는 지역“A”의 1번과 2번 선박으로 각각 22종과 15종으로 나타났다.
46 ㎍ L-1)의 범위를 보였다. 특히 높은 활성엽록소-a 농도가 관찰된 선박평형수는 보관 기간이 짧았다. 활성엽록소-a 평균농도는 엽록소-a 농도보다 1.
특히 와편모조류가 높게 관찰된 선박평형수는 지역“A”의 1번과 2번 선박으로 각각 22종과 15종으로 나타났다.
후속연구
BWM 협약이 발효되면 협약당사국과 관련된 선박 및 그 권한 하에 있는 모든 선박은 선박평형수 처리장치를 설치 운영하여 IMOD-2 규정에 맞게 평형수를 배출하여야 한다. BWM 협약의 발효가 임박함에 따라 선박평형수처리장치(BWTS)를 설치하는 비용과 유지관리에 대한 경제적인 부담 때문에 인접국가 간의 선박평형수처리 면제 협상이 활발하게 이루어질 것으로 기대된다. BWM 협약의 면제 규정(Regulation A-4)에서는 고정 항로를 운항하는 선박에 적용되고 있으며, 특히 특정항구 및 항로로 운항하는 선박에 한해서 예외를 규정하고 있다.
이는 지리적으로 가까운 거리에 위치하여도 항만마다 항만고유의 영양염 특성과 식물플랑크톤의 번성 시기의 차이에서 기인된 것으로 판단된다. 결과적으로 선박평형수를 싣는 시점의 항만 고유의 식물플랑크톤 번성 여부가 우리나라에 영향을 미칠 수 있는 중요한 변수로 작용될 수 있으므로, 이와 같은 점도 BWTS 면제협상에서 심도 있게 다루어야 할 것이다. 식물플랑크톤의 개체수가 > 50,000 cells L-1의 선박은 22척 중 4척으로 나타났고, 그 중 3척은 지역 “A”의 Sue Nada의 유역에서 적재한 것으로 나타났다.
일본에서도 우리나라와 유사하게 산업이 발달한 도시를 중심으로 주요 국제항만이 위치하고 있어, 일부 지역에서 유해성 적조의 발생빈도가 높게 나타나고 있고, 1970-80년과 비교하여 현저하게 감세하는 추세에 있지만, 여전히 유해성 와편모류가 높은 밀도로 관찰된다. 결론적으로, 일본 전 항만을 대상으로 BWTS 면재권을 부여하는 것은 우리나라 항만 고유생태계의 영향을 미칠 수 있으므로, 환경위해성이 상대적으로 적은 항만을 대상으로 순차적으로 적용할 필요성이 있다.
따라서 일본 전 항만을 대상으로 BWTS 면제권을 부여하는 것은 우리나라 항만 고유생태계의 영향을 미칠 수 있으므로, 환경위해성이 상대적으로 적은 항만을 대상으로 순차적으로 적용할 필요성이 있다. 아울러, 선박평형수를 거의 적재하지 않는 정기여객선을 대상으로 BWTS 면제권을 부분적으로 적용하는 것이 바람직할 것이라 생각된다.
지역 “C”의 선박평형수의 식물플랑크톤 개체수 또한 > 10,000 cells L-1 선박은 3척으로 나타났고, 이 들의 선박평형수의 기원지는 동경만 인근해역으로 나타났으며, 이 선박들에서 와편모조류가 관찰되었다. 특히, 동경만은 유해유독미세조류(Harmful Algae)로 잘 알려진 와편모그룹의 종이 높은 밀도로 관찰되는 곳이기 때문에[14] 추후, 동경만의 선박평형수를 심도 있게 조사할 필요성이 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
BWM협약에 가입된 국가의 현황은 어떠한가?
BWM 협약은 선박보유국가 중 30개국 이상이 가입하고, 가입국가의 선복량이 총톤수의 35% 이상이 되면 1년 후 발효하도록 규정되어 있다. 현재, 30개국 이상이BWM 협약에 가입한 상태이며, 가입한 국가의 선복량이 34.82%에 달하고 있어 늦어도 2017년에는 본 협약이 발효될 것으로 예측되고 있다[5]. BWM 협약이 발효되면 협약당사국과 관련된 선박 및 그 권한 하에 있는 모든 선박은 선박평형수 처리장치를 설치 운영하여 IMOD-2 규정에 맞게 평형수를 배출하여야 한다.
BWM 협약이 발효되면 어떤것이 변화되는가?
82%에 달하고 있어 늦어도 2017년에는 본 협약이 발효될 것으로 예측되고 있다[5]. BWM 협약이 발효되면 협약당사국과 관련된 선박 및 그 권한 하에 있는 모든 선박은 선박평형수 처리장치를 설치 운영하여 IMOD-2 규정에 맞게 평형수를 배출하여야 한다. BWM 협약의 발효가 임박함에 따라 선박평형수처리장치(BWTS)를 설치하는 비용과 유지관리에 대한 경제적인 부담 때문에 인접국가 간의 선박평형수처리 면제 협상이 활발하게 이루어질 것으로 기대된다.
국제해사기구에서 외래생물에 관한 국제협약을 제정한 이유는?
선박평형수는 공선선박의 평형과 안정을 유지하기 위하여 싣는 물이며, 이들 평형수는 화물을 선적하기 위하여 특정 항구에서 배출한다. 전 세계적으로 연간 50-100억 톤 규모의 선박평형수가 이송되고, 이와 함께 7000 여종의 수권 생물이 다른 지역으로 옮겨져 그 지역의 고유생태계에 부정적인 영향을 미치고 있다[1]. 대부분의 수서생물은 선박평형수내 환경 조건에 적응하지 못하여 사멸되지만, 일부 내성이 강한 종과 더불어, 휴면포자 또는 휴면란을 생성하는 종은 살아남아 항만 고유의 생태계를 교란시킬 수 있다[2, 3, 4]. 따라서 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)는 선박평형수로 인한 외래생물의 교란을 방지하기 위해서 선박평형수를 처리하여 평형수내 생물을 제거 및 사멸시킨 후 배출하는 선박평형수관리 국제협약(International Convention for Control and Management of Ship’sBallast Water and Sediment, BWM Convention)을2004년에 제정하였다.
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