[논문]낙동강 하구의 담수 방류와 표층 수온 및 염분 반응 : 계류형 센서 연속관측 결과

김상일; 윤석현

doi:10.7837/kosomes.2019.25.1.089

낙동강 하구의 담수 방류와 표층 수온 및 염분 반응 : 계류형 센서 연속관측 결과
Effect of Freshwater Discharge on the Nakdong River Estuary: Mooring Observations of Water Temperature and Salinity 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.25 no.1, 2019년, pp.89 - 95

김상일 (국립수산과학원 기후변화연구과) , 윤석현 (국립수산과학원 기후변화연구과)

초록
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낙동강 하구에서 연속관측 자료를 바탕으로 담수의 방류와 수온 및 염분의 시간에 따른 반응을 조사하였다. 낙동강 하구 서쪽 해역에 계류형 센서를 설치하고 2017년 4월 1일부터 2018년 3월 31일까지 10분 간격으로 수온과 염분을 측정하였다. 담수의 방류량은 평상시에 $200m^3\;s^{-1}\;d^{-1}$ 이하로 유지되었으나, 풍수기에는 $500{\sim}1000m^3\;s^{-1}\;d^{-1}$ 이상의 많은 양의 담수가 빈번하게 방류되었다. 담수의 방류는 대조기에는 간조를 전후하여 발생하였고, 소조기 동안에는 계속적으로 일어났다. 평상시에 수온과 염분은 소조기 동안 큰 변동 없이 안정되는 경향을 보이는 반면에, 대조기에는 방류주기에 따라 규칙적인 변동을 나타내었다. 연구기간 동안 염분은 평균 29이었으며, 평상시에 염분 농도는 평균 이상으로 유지되었고 일시적인 감소 이후에도 빠르게 회복되었다. 풍수기에는 약 3개월 동안 평균 이하의 저염환경이 지속되었다. 이러한 결과는 담수의 방류량뿐만 아니라 방류의 지속시간과 대량 방류의 빈도가 낙동강 하구의 표층 수온과 염분의 변동성에 영향을 미치는 중요한 요인이 된다는 것을 의미한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Mooring observations of water temperature and salinity were conducted to investigate the effects of freshwater discharge patterns on the mouth of Nakdong River from April 2017 to March 2018. More than $500-1000m^3\;s^{-1}\;d^{-1}$ of freshwater was frequently discharged into the estuary throughout the rainy season, but less than $200m^3\;s^{-1}\;d^{-1}$ was discharged through the normal season. Sluice gates of the estuarine barrage operated depending on the tide level during spring tide, but they were constantly open during neap tide. Water temperature and salinity fluctuated regularly with intermittent discharges of freshwater, whereas they were stable while freshwater discharge was continuous. Mean salinity was 29 during the study period. Salinity exceeded the mean value in the normal season and rapidly recovered after a temporary reduction. In contrast, water with salinity below the mean value prevailed in the estuary for three months over the rainy season. These results indicate that water temperature and salinity were affected by the amount of freshwater discharge, as well as the frequency of discharge on a large scale and the time over which the freshwater discharge continued.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이번 연구는 연속 관측을 통해 낙동강 하구의 표층 수온 및 염분의 변동 양상을 이해하고자 하였다. 이를 위해 계류형 센서를 이용하여 하구둑의 방류량에 따른 염분의 변화와 담수의 대량 방류 이후 염분의 회복 양상을 파악하였다.

제안 방법

이번 연구는 2017년 4월 1일부터 2018년 3월 31일까지 수행하였다. 연구 기간 동안의 방류량 결과를 바탕으로, 담수의 방류가 500 m³ s^-1 d^-1 이상 빈번하게 발생하는 기간을 풍수기, 방류량의 변동이 크지 않고 평균값이하로 지속되는 시기를 평상시로 구분하였다. 그리고 방류량이 많을 때(풍수기)와 방류량이 일반적일 때(평상시)의 방류 양상과 수온 및 염분 반응을 파악하기 위해 평상시(2017년 12월 24일 ~ 2018년 1월 6일)와 풍수기(2017년 8월 7일 ~ 20일)를 대표할 수 있는 기간을 선정하여 분석하였다.
이번 연구는 낙동강 하구에서 담수의 방류와 표층 수온 및 염분의 반응을 연속적인 시간의 흐름에 따른 관점에서 제시하였다. 낙동강 하구의 표층 수온과 염분은 방류량뿐만 아니라 방류의 지속시간에도 민감한 반응을 보였다.

대상 데이터

낙동강 하구둑의 방류량(m³ s^-1)은 한국수자원공사 물정보 포털 서비스의 수문현황 정보를 통해 일일 평균(m³ s^-1 d^-1)과 시간별 평균(m³ s^-1 h^-1) 자료를 수집하였다(MyWater 운영관측, http://www.water.or.kr). 조석 주기는 국립해양조사원의 가덕도 조위관측소의 조석 성과 자료를 사용하여 분석하였다.
따라서 가덕도 인근 해역은 낙동강 하구에서 담수의 영향을 잘 반영할 수 있는 곳 중 하나로 여겨진다. 이번 연구는 이러한 낙동강 하구의 특성과 계류형 센서의 설치 및 관리를 위한 접근성, 주변의 어업 시설 등을 고려하여 가덕도 동쪽 연안 해역(35° 02.637' N, 128° 51.078' E)의 표층수를 대상으로 수행되었다(Fig. 1). 이번 연구는 2017년 4월 1일부터 2018년 3월 31일까지 수행하였다.

데이터처리

수온과 염분자료는 10분 간격으로 측정하여 일일 평균값과 시간별 평균값을 산출하였다. 센서 자료의 신뢰성을 위해 교체 시점마다 현장에서 별도로 수질측정기(YSI-professional plus, YSI Inc., USA)와 CTD(RBR concerto, RBR Ltd., Canada)로 수온과 염분을 측정하여 센서의 자료와 대조 및 검정 하였다.

성능/효과

둘째, 저염환경의 지속시간과 염분의 회복은 방류량과 대량 방류의 빈도에 영향을 받는다. 담수의 대량 방류로 급격히 감소한 염분은 비교적 빠르게 평상시 수준으로 회복되나, 이러한 방류가 반복적으로 발생할 경우에 염분의 회복 속도는 매우 느리게 진행되었다. 이러한 특성 때문에 평상시에도 염분 29 이하의 저염수괴가 장시간 발생할 수 있으며, 특히 풍수기 동안에는 수십 일간 저염환경이 지속될 수 있는 것으로 보인다.
첫째, 담수의 방류가 지속적으로 이루어지는 동안 제한적으로 자연하구와 같이 하구의 수온과 염분이 안정되는 것이 관찰되었다. 둘째, 저염환경의 지속시간과 염분의 회복은 방류량과 대량 방류의 빈도에 영향을 받는다. 담수의 대량 방류로 급격히 감소한 염분은 비교적 빠르게 평상시 수준으로 회복되나, 이러한 방류가 반복적으로 발생할 경우에 염분의 회복 속도는 매우 느리게 진행되었다.
이번 연구에서 주목할 점은 두 가지로 요약된다. 첫째, 담수의 방류가 지속적으로 이루어지는 동안 제한적으로 자연하구와 같이 하구의 수온과 염분이 안정되는 것이 관찰되었다. 둘째, 저염환경의 지속시간과 염분의 회복은 방류량과 대량 방류의 빈도에 영향을 받는다.

후속연구

이러한 특성 때문에 평상시에도 염분 29 이하의 저염수괴가 장시간 발생할 수 있으며, 특히 풍수기 동안에는 수십 일간 저염환경이 지속될 수 있는 것으로 보인다. 이 연구는 낙동강 하구의 수온 및 염분 거동에 대한 보다 세부적인 정보를 제공하고, 하구 수계의 물리·화학적 특성 및 주변 생태계 변화에 대한 이해를 높이는데 도움이 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하구역의 환경 변동성에 대한 이해도를 높이는데, 연속적인 장기 관측 자료가 유용한 이유는?	그리고 특정한 조사시점의 자료가 해당 계절과 당시의 환경 특성을 대표하는 것으로 해석된다. 그러나 하구 수계의 환경 변동성을 지배하는 요인은 시간적으로 매우 다양하게 발생하기 때문에 순간적으로 측정된 자료만으로는 해석이 제한 될 수 있다. 일시적인 요인에 대해서는 과소평가 될 수 있는 반면에, 빈번하게 발생하는 요인은 과대평가 될 수 있다(Magnuson, 1990; Johnson et al., 2007). 또한 변동 요인의 발생과 그 영향의 시간차를 충분히 반영하기가 어렵다(Johnson et al., 2007).
	본 논문의 연구기간 동안 일일 평균 표층 수온은?	연구기간 동안 일일 평균 표층 수온은 6.0 ~ 29.5(평균 17.4ºC )의 범위로 뚜렷한 계절적 경향성을 보였으며(Fig. 2), 동시에 하루 동안 2 ~ 4ºC 의 변동이 주기적으로 나타났다(Fig.
	개발 전, 낙동강 하구의 특징은?	낙동강 하구는 우리나라에서 조석과 파랑의 작용으로 유일하게 삼각주와 사주가 잘 발달한 하구였으나, 하구둑 건설과 산업단지 개발, 4대강 사업 등 높은 개발압력 때문에 많은 환경변화를 겪어왔다. 특히 1987년 하구둑 건설은 낙동강 하구 수계의 혼합과 순환 체제를 변환시키는 분기점이 되었으며, 이에 따른 하구의 환경 변화를 이해하기 위해 많은 연구가 이루어져 왔다.

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