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문제 정의
- 본 연구는 우리나라 동해안에 위치한 연곡천(강원도 강릉시) 하류에서 소상하는 연어의 이동특성을 알아보고자 했으며 연어 위치 추적이 가능한 전자태그를 이용하여 소상하는 연어의 이동특성을 분석하였다.
- 본 연구는 우리나라 하천(연곡천)에서 소상하는 연어의 이동특성을 조사하였다. 연어 이동특성 조사는 위치추적이 가능한 radio tag를 이용해 방류 시각과 방류 개체수를 달리한 4가지 유형으로 진행하였고, 하천 환경 조사(수질, 지형 등)를 병행하였다.
제안 방법
- 4개의 유형 중 3개(Case 1-3)는 연곡천에서 연어가 소상하는 동안 보이는 이동특성을 방류된 개체수를 기준으로 구분하여 비교해보고자 진행한 유형으로, 암컷 단일 개체를 대상으로 추적한 경우(Case 1), 암·수 한 쌍을 동시에 방류한 후 추적한 경우(Case 2), 암·수의 성비를 다르게 하여(예: 수컷 한 개체와 암컷 여러 개체 또는 그 반대의 경우) 다수의 개체를 동시에 방류한 후 추적한 경우(Case 3)였으며, 오전 10시에서 오후 1시 사이에 추적 실험을 시작하였다. 4 번째 유형(Case 4)은 주로 오전에 진행된 3개 유형의 실험(Case 1-3)과 방류 시각에 따른 연어 이동 특성을 비교하기 위하여 일몰 시간에 근접한 오후 3시 이후에 추적 실험을 시작하였다.
- 4개 유형 중 Case 2는 암·수 모두에 radio tag와 DST logger가 부착되었으며(Table 4), 이동과정에서 암·수의 행동 특성을 비교하였다.
- 4개의 유형 중 3개(Case 1-3)는 연곡천에서 연어가 소상하는 동안 보이는 이동특성을 방류된 개체수를 기준으로 구분하여 비교해보고자 진행한 유형으로, 암컷 단일 개체를 대상으로 추적한 경우(Case 1), 암·수 한 쌍을 동시에 방류한 후 추적한 경우(Case 2), 암·수의 성비를 다르게 하여(예: 수컷 한 개체와 암컷 여러 개체 또는 그 반대의 경우) 다수의 개체를 동시에 방류한 후 추적한 경우(Case 3)였으며, 오전 10시에서 오후 1시 사이에 추적 실험을 시작하였다.
- Case 3는 암컷과 수컷 연어의 성비를 다르게 하여 같은 시각 ’R 지점’에 방류 후 추적 조사한 실험으로 암컷 1개체(radio tag 부착)와 수컷 4개체(T-bar tag)를 방류한 경우(R7)와 수컷 1개체(radio tag 부착(R8))와 암컷 7개체(T-bar tag 6개체, radio tag 1개체(R9))를 방류한 경우로 나누어 진행하였다.
- R8(수컷)과 R9(암컷)은 2018년 11월 4일 13시 20분경 ’R 지점’에서 추적조사가 시작됐으며, R1 – R7과 유사하게 깊은 수심대와 강기슭을 따라 상류로 이동하고‘R 지점’과 ‘Line 1’ 사이 구간에서 장시간 머물다 15시 34분경 ‘Line 1’을 지나 상류 방향으로 이동하였다(Fig. 14).
- 연어 추적 실험에 사용된 전자 태그는 위치 확인 센서 (radio tag)와 수심 및 수온 측정 센서(DST logger)로 구분된다(Tables 4, 5). Radio tag는 5초에 한 번씩 전파를 보내고, DST logger는 1분에 한 번씩 수온과 수압을 기록할 수 있도록 설정했으며, 센서의 분실과 연어의 스트레스를 줄이고, 생존율을 높이기 위해 연어 등지느러미 앞쪽 근육에 부착했다(Fig. 3). 연어의 위치는 방류 직후 휴대용 수신기(3-element-yagi antenna, LOTEK; sika receiver, LOTEK)를 이용해 도보로 추적하였으며, 수신기의 위치와 방향에 따라 달라지는 신호 세기의 특성을 이용하여 방류 연어의 위치와 이동 경로를 추정하였다 (Fig.
- 05의 유의수준에서 Pearson 상관계수를 활용해 각 정점 간 상관성을 분석했다. 각 정점별 수온, 염분, 용존산소는 평균값을 기준으로 비교하였다. 그리고 연어 소상기에 연곡천과 국외 다른 하천의 특성을 비교하고자 캐나다, 일본, 미국, 러시아 하천의 수온 자료를 비교하였다.
- 4개 유형 중 Case 2는 암·수 모두에 radio tag와 DST logger가 부착되었으며(Table 4), 이동과정에서 암·수의 행동 특성을 비교하였다. 그리고 Case 3는 전자 태그 (radio tag, DST logger)가 부착되지 않은 연어에 표지 태그(T-bar)를 부착하여, 무리 이동에 대한 특성을 분석 하였다.
- 각 정점별 수온, 염분, 용존산소는 평균값을 기준으로 비교하였다. 그리고 연어 소상기에 연곡천과 국외 다른 하천의 특성을 비교하고자 캐나다, 일본, 미국, 러시아 하천의 수온 자료를 비교하였다.
- 그리고, 낮 시간과 밤 시간에 나타나는 연어의 이동특성을 비교하고자 추정된 방류 연어의 위치 자료와 기상청 강릉 일출·몰 시각자료를 비교하였다.
- , 2015) 등에 대하여 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 하천에서 연어의 이동추정이 가능한 센서(radio tag)와 환경(수온, 수심 등) 측정이 가능한 센서(DST logger)를 부착하여 실험하였다. 태그를 어류에 부착시키는 방법은 3가지 방식(복강내 삽입, 체외 부착, 어류의 입이나 위에 고정)이 주로 이용되고 있다(Mellas et al.
- 본 연구에서 연어 이동 추적 실험은 크게 4가지의 경우로 진행하였으며, 오전 10시–오후 1시 20분 사이에 추적 실험이 시작된 Case 1-3 실험에서 연어는 공통적으로 그늘이 지는 강둑과 깊은 수심대를 따라 이동하는 양상을 보였으며, 방류 시각에 상관없이 낮부터 그늘이 지는‘R 지점’과 ‘Line 1’ 사이 구간에서 장시간 머물다 일몰 시기에 ‘Line 1’을 지나 상류 방향으로 이동하였다.
- , 2013). 본 연구에서는 사전 실험 결과와 기존 연구 사례를 참고하여 체외 부착법이 태그의 이탈율을 낮추고, 연어가 받을 스트레스를 최소화하며, 어류의 이동 및 행동에 상대적으로 적은 영향을 줄 것으로 판단되어 본 실험에 적용되었다.
- 따라서, 측정 방법에 따라 위치 오차가 크게 날 수 있다. 본 연구에서는 장비의 특성에 의한 위치측정 오차를 줄일 수 있는 방법을 찾기 위해 사전 모의실험을 수행하였으며, 최적의 방법을 연어 추적조사에 활용하였다. 사전 실험은 radio tag가 부착된 연어를 육안으로 확인할 수 있는 곳에 방류 후 실시간 연어 위치를 기준으로 안테나가 향하는 방향을 수평방향(x-y)으로 360도, 연직방향으로(z) ±45도로 바꿔가면서 진행하였다(Fig.
- 예를 들면, 20 m 거리에 연어가 위치하더라도, 안테나의 수평, 연직 방향에 따라 신호 강도는 30에서 99까지 변하게 된다. 사전 실험 결과를 토대로 본 조사에서는 매 지점 마다 위의 추적 방식을 반복적으로 적용하였으며, 신호 강도가 97 이상이 수신되는 방향을 연어 위치로 추정 하여 추정된 위치와 시각을 함께 기록하였다.
- 사전 실험은 radio tag가 부착된 연어를 육안으로 확인할 수 있는 곳에 방류 후 실시간 연어 위치를 기준으로 안테나가 향하는 방향을 수평방향(x-y)으로 360도, 연직방향으로(z) ±45도로 바꿔가면서 진행하였다(Fig. 4).
- , 2011). 연곡천의 다양한 환경조건에서 연어는 어떤 이동특성을 보이는지 알아보기 위해 연어가 소상하는 시기에 연곡천의 각 조사 정점에서 수온, 염분, 수심, 용존산소, 밀도, 지형 변화 등의 수질 조사와 지형 조사를 진행하였다(Fig. 2). 지형 조사는 수심 측량이 가능한 스타프(staff, 눈금간격: 1 cm)와 GPS를 이용하여 8회 측정 후 평균을 구하였으며, 수질 조사는 연곡천 하구역의 지형적 특징을 고려해 5개 정점에서 RBR Concerto CTD(분해능: 수온 < 0.
- 본 연구는 우리나라 하천(연곡천)에서 소상하는 연어의 이동특성을 조사하였다. 연어 이동특성 조사는 위치추적이 가능한 radio tag를 이용해 방류 시각과 방류 개체수를 달리한 4가지 유형으로 진행하였고, 하천 환경 조사(수질, 지형 등)를 병행하였다. 그 결과 연어 소상기의 연곡천은 다른 나라(예: 미국, 캐나다, 러시아, 일본 등) 하천에 비해 수온이 상대적으로 높은 환경이다.
- 연어 이동특성 추적조사는 추적된 연어 개체수와 실험 시작 시각에 따라 4개 유형(Case 1-4)으로 구분하여 연곡천 하류 구간(Fig. 2)에서 반복 실험하였다. 추적조사에 이용된 연어는 Fig.
- 3). 연어의 위치는 방류 직후 휴대용 수신기(3-element-yagi antenna, LOTEK; sika receiver, LOTEK)를 이용해 도보로 추적하였으며, 수신기의 위치와 방향에 따라 달라지는 신호 세기의 특성을 이용하여 방류 연어의 위치와 이동 경로를 추정하였다 (Fig. 4). 그리고, 낮 시간과 밤 시간에 나타나는 연어의 이동특성을 비교하고자 추정된 방류 연어의 위치 자료와 기상청 강릉 일출·몰 시각자료를 비교하였다.
- Case 1-Case 3 추적조사(R1-R9) 실험의 공통점은 방류 시각과 상관없이 낮 동안 그늘 지역에 체류하다가 해질 무렵 ‘Line 1’을 지나 상류로 이동하는 것이다. 이러한 이동특성에 대해 연어가 태그 부착 과정 중에 받은 스트레스를 회복하기 위한 것인지 혹은 연어가 소상 과정에서 낮과 밤 시각에 이동하는 특성이 다른 것인지를 알아보고자 일몰에 가까운 시간대인 15시 30분경에 추가 실험을 진행하였다(Fig. 15). R10은 방류 이후 빠르게‘Line 1’까지 이동하는 것을 확인할 수 있었으며, 해질 무렵 ‘Line 1’을 지나 상류 방향으로 이동하는 것을 확인 할 수 있었다.
- 지형 조사는 수심 측량이 가능한 스타프(staff, 눈금간격: 1 cm)와 GPS를 이용하여 8회 측정 후 평균을 구하였으며, 수질 조사는 연곡천 하구역의 지형적 특징을 고려해 5개 정점에서 RBR Concerto CTD(분해능: 수온 < 0.00005℃, 전기 전도도 < 0.001 mS/cm, 수압 < 0.001 m)와 RBR DO 센서(분해능: 용존산소 포화도 1%)를 이용하여 8회 수행했다.
대상 데이터
- 본 연구는 2018년 10월 24일부터 2018년 11월 9일까지 강원도 강릉시에 위치한 연곡천 하류 구간(하구-상류 방향 1.5 km)에서 연어 소상기에 하천 환경과 연어 이동특성을 분석하였다(Fig. 2). 연곡천은 총 길이 약 27 km, 총 유역 면적은 약 174 m2 으로 동해안에 위치한 하천의 특징인 잦은 유속, 수질 및 지형 변화 등을 대표하는 형태를 가진다(Lee et al.
- 본 연구는 연곡천 하구부터 상류 방향으로 1.5 m 떨어진 범위 내에서 진행하였다. 기존 연구 보고에 의하면 연어는 하천에서 수백 km까지 이동하지만(Kuzishchin et al.
- , 2007; Kim and Lee, 2011; Choi, 2018). 조사 구간인 연곡천하류는 지형, 수질 변화가 자주 일어나는 구간(Yoon and Kim, 2004; Yoon et al., 2007; Ha et al., 2009; Choi et al., 2018)으로, 수심이 0.2-2.5 m로 변화 폭이 상대적으로 크며, 인접한 축사와 농경지, 주거단지로부터 생활하수가 지류를 통해 유입되기도 한다. 그리고 지형적인 특성으로 인하여 낮 동안에도 하천에 그늘(음영)이 지는 구간이 분포한다.
- 추적조사에 이용된 연어는 Fig. 2의 ‘Catch’ 지점(이하 ‘C 지점’)에 설치된 포획망(수산자원공단이 연어 포획을 위해 설치한 시설)에서 채집된 것이며, 전자 태그를 연어 등지느러미 주위에 부착 후 연곡천 하구 부근 ‘Release’ 지점 (이하 ’R 지점’)에 방류되었다(Table 2).
데이터처리
- 각 정점별 하천수 밀도는 CTD에 기록된 수온과 염분 자료를 이용해 계산하였으며, 각 정점 사이 상관성을 분석하기 위해 p < 0.05의 유의수준에서 Pearson 상관계수를 활용해 각 정점 간 상관성을 분석했다.
성능/효과
- R5와 R6는 R1-R4와 마찬가지로 깊은 수심대와 강기슭을 따라 상류로 이동하는 것으로 나타났으며, 낮 동안 그늘진 구간에서 장시간 머물다 17시경 ‘Line 1’을 지나 상류 방향으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다(Fig 9).
- 연어 이동특성 조사는 위치추적이 가능한 radio tag를 이용해 방류 시각과 방류 개체수를 달리한 4가지 유형으로 진행하였고, 하천 환경 조사(수질, 지형 등)를 병행하였다. 그 결과 연어 소상기의 연곡천은 다른 나라(예: 미국, 캐나다, 러시아, 일본 등) 하천에 비해 수온이 상대적으로 높은 환경이다. 그 결과, 연곡천에서 소상하는 연어는 방류 시각과는 무관하게 무리를 이루어 낮 동안은 주로 그늘(음영)이 지고 깊은 수심대를 따라 이동 또는 장시간 체류하였으며, 해가 지는 일몰 시각 전후로 연곡천 하류에서 상류 방향으로 활발하게 이동하기 시작하였다.
- 그 결과 연어 소상기의 연곡천은 다른 나라(예: 미국, 캐나다, 러시아, 일본 등) 하천에 비해 수온이 상대적으로 높은 환경이다. 그 결과, 연곡천에서 소상하는 연어는 방류 시각과는 무관하게 무리를 이루어 낮 동안은 주로 그늘(음영)이 지고 깊은 수심대를 따라 이동 또는 장시간 체류하였으며, 해가 지는 일몰 시각 전후로 연곡천 하류에서 상류 방향으로 활발하게 이동하기 시작하였다. 그리고 소상하는 과정에서 암컷 연어가 수컷에 비해 상대적으로 활발한 움직임(예: 분포 수심변화 등)을 보였다.
- 본 연구에서 적용된 4가지 유형의 실험은 모두 바다에서 하천으로 이동하여 하천의 환경에 어느 정도 적응이 된 연어를 포획하여 재방류한 것으로, 바다에서 바로 하천으로 이동한 연어의 특성과는 다른 현상이 있을 수도 있다. 그러나 본 연구에서 분석된 연어의 이동특성은 타 연구사례에서 나타난 현상들과 일치하는 것으로 보이며, 하천으로 올라온 연어를 재방류하는 것에 따른 실험 오류는 크지 않은 것으로 판단된다.
- 그러나 본 연구에서 사용된 DST logger의 압력 센서는 낮은 정밀도 (±20 m)와 분해능(±1 m)을 가지며, 바다와 같이 수심이 깊은 환경에서 사용하기에 적합하다.
- 그 결과, 연곡천에서 소상하는 연어는 방류 시각과는 무관하게 무리를 이루어 낮 동안은 주로 그늘(음영)이 지고 깊은 수심대를 따라 이동 또는 장시간 체류하였으며, 해가 지는 일몰 시각 전후로 연곡천 하류에서 상류 방향으로 활발하게 이동하기 시작하였다. 그리고 소상하는 과정에서 암컷 연어가 수컷에 비해 상대적으로 활발한 움직임(예: 분포 수심변화 등)을 보였다. 하지만, 본 연구는 반복 실험이 더 추가되어야 하며, 바다에서 태그되어 하천으로 회귀한 연어를 대상으로 실험 연구가 지속될 필요가 있다.
- 9). 그리고, R5와 R6는 체류 행동이 나타난 시점부터 이동중 수온 변동 폭이 크고 주기가 짧은 특징이 나타났으며, R6가 R5에 비해 수온 변동이 더 크게 나타났다(Fig. 12).
- 또한 R1은 일찍부터 그늘이지는 ’R 지점’과 ‘Line 1’ 사이 구간에서 장시간 머물다 약 16시경 ‘Line 1’을 지나 상류 방향으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 7).
- 본 연구 기간 동안 연곡천 하류 구간의 지형은 하구에서 상류 방향으로 약 400 m 떨어진 지점에서부터 유역면적이 넓어지며, 하구에서 약 150 m 떨어진 지점부터 상류 방향으로 약 400 m 까지 지형적인 특성(예: 둑, 숲 등)에 의해 약 오후 1시부터 하천의 일부 유역에서 그늘이지는 특징이 있었다(Fig. 2). 또한 Fig.
- 이러한 현상은 외국 연구사례(Johnson, 1980; Morbey, 2000; Esteve, 2005)에서도 나타나며, 암컷과 수컷 사이에 구별되는 이동 및 행동특성 혹은 유속, 하천수 수질, 인공구조물 등과 같은 기타 장애물에 의한 것으로 설명이 되고 있다. 본 연구에서 연어가 특정 장소에 장시간 체류하는 동안 DST logger에 큰 수온 변동이 나타났으며, 이러한 수온 변동은 수컷보다 암컷 연어에게서 더 크게 나타난 것을 토대로 암컷과 수컷 사이에 구별되는 이동 및 행동 특성으로 판단하였으며, 연곡천 하류에서 암컷 연어가 산란장 탐색 활동에 더 적극적인 것으로 판단하였다. 그러나 본 연구에서 사용된 DST logger의 압력 센서는 낮은 정밀도 (±20 m)와 분해능(±1 m)을 가지며, 바다와 같이 수심이 깊은 환경에서 사용하기에 적합하다.
- 암컷 단일 개체를 ’R 지점’에 방류 후 추적 조사 실험을 2회(R1, R2) 반복 해본 결과, R1은 주로 깊은 수심대와 지형적인 특성에 의해 그늘이 지는 강기슭을 따라 상류로 이동하는 것을 확인할 수 있었다.
- , 2017). 연곡천에서 염분 농도는 평균 0.35로 나타났으며 5개의 수질조사 정점 중 정점 1번과 4에서 가장 높게 나타났다. 정점 1은 바다와 인접한 정점이기에 해수의 영향을 받아 높게 나왔을 것으로 생각된다.
- 일몰 시각과 가까운 오후 3시 30분에 추적 실험이 시작된 Case 4 실험에서도 연어는 그늘 지역에서 짧은 시간 체류 후 일몰 시간이 가까워지면서 상류로 이동하는 형태를 보였다. 즉, 연어는 낮보다 일몰 이후 시간에 활동성이 큰 것으로 파악되었다.
후속연구
- , 2018) 장기적인 조사가 필요한 것으로 판단된다. 그리고, 하천에서 소상 하는 연어는 하천의 환경에 따라 이동 및 행동(산란장 및 이동 경로 탐색, 상류 이동 시점 등)이 다양하게 나타나므로(Gilhousen, 1980; Bernatchez and Dodson, 1987; Brett, 1995; Hinch et al., 2002; Makiguchi et al., 2008), 연곡천 하류의 독특한 염분 분포 및 분포역의 변화가 연어의 이동에 미치는 영향에 대한 지속적인 모니터링 연구가 필요하다.
- 그러나 본 연구에서 사용된 DST logger의 압력 센서는 낮은 정밀도 (±20 m)와 분해능(±1 m)을 가지며, 바다와 같이 수심이 깊은 환경에서 사용하기에 적합하다. 따라서, 본 연구에서 나타난 압력 센서의 측정 한계를 고려하여, 추가적인 정밀 조사가 필요한 것으로 판단하였다.
- 하지만, 본 연구는 반복 실험이 더 추가되어야 하며, 바다에서 태그되어 하천으로 회귀한 연어를 대상으로 실험 연구가 지속될 필요가 있다. 또한, 향후에는 조사 일정을 좀 더 앞당겨 연어 포획망이 설치되기 이전에 추적조사를 진행하여 연안에서 상류까지 더 넓은 범위에서 연어의 이동특성을 추적할 필요가 있다.
- , 2006). 이러한 이유로 연어 초기 생활사 시기의 생존율 및 자원량 변화를 이해하고, 연어 자원을 효율적으로 관리하기 위해 하천에서 연어가 소상하는 시기에 다양한 환경 조건과 이동 거리 등에 따라 어떻게 이동하고 행동하는지에 대한 연구가 필요하다.
- 그리고 소상하는 과정에서 암컷 연어가 수컷에 비해 상대적으로 활발한 움직임(예: 분포 수심변화 등)을 보였다. 하지만, 본 연구는 반복 실험이 더 추가되어야 하며, 바다에서 태그되어 하천으로 회귀한 연어를 대상으로 실험 연구가 지속될 필요가 있다. 또한, 향후에는 조사 일정을 좀 더 앞당겨 연어 포획망이 설치되기 이전에 추적조사를 진행하여 연안에서 상류까지 더 넓은 범위에서 연어의 이동특성을 추적할 필요가 있다.
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