I.서론 및 문제제기

강용주∙김기수 외 3인이 2004년 발표한 임계 환경변화량 이론(이하 동 이론)은 그동안 다양 한 공공사업으로 인한 어업피해를 조사함에 있 어서 어업피해범위와 피해정도를 결정하는 이 론으로 유용하게 활용되어 왔다. 하지만 이렇게 동 이론은 일반적으로 바람직한 이론의 요건인 현실설명력과 적용력을 갖고 있음에도 불구하 고 공익사업부서의 어업보상 담당자들로부터는 물론이고 일부 전문가집단으로부터 문제제기가 있어 왔다. 특별히 이들로부터의 주된 비판은 임 계환경변화량을 넘어서는 해양환경요인들의 변 화가 어업생산에 영향을 미친다는 구체적인 실 증자료가 제시되지 않고 있다는 것이었다.

주지하다시피 동 이론의 핵심적인 아이디어 는, 해양생물의 군집은 수온, 유속, 부유사 등과 같은 해양환경요인들이 통상의 자연적 변동범 위를 넘어서는 경우, 새로운 적응을 하고 그 결 과로 생물생산에 영향이 발생한다는 것이다. 이 러한 직관은 해양학의 기초상식을 가진 자라면 누구나 수긍할 수 있다고 할 것이다. 문제는 이 러한 해양환경요인의 자연변동을 넘어서는 변 화가 생물군집과 어업생산에 미치는 영향은 단 시간 내에 측정될 수 없고 수 십 년간의 관찰결 과가 요구된다는 것이다. 하지만 이론의 논리적 타당성이 분명하므로 적절한 방법으로 관찰자 료를 일정기간 지속적으로 수집한다면 충분히 입증이 가능하다고 사료된다. 그럼에도 불구하 고 해양환경요인의 변화가 임계환경변화량을 넘 어섬에 따른 어업생산변화를 바로 실증해내지 못한다 하여 자의적인 이론으로 폄하하는 것은 비판을 위한 비판에 지나지 않는다 할 것이다. 왜 냐하면 앞서 언급한 바와 같이 동 이론은 실험실 의 생물검정으로는 입증될 수 없고 오직 중장기 적이고 지속적인 현장 측정을 통해 규명될 수 있 을 뿐 아니라, 본 저자들 외의 여타 조사자들이 채택한 피해범위 및 피해정도의 산출 방법도 마 찬가지의 한계를 지니고 있기 때문이다.

하지만 본 저자들은 비록 제한적이나마 사례 분석을 통하여 동 이론이 검증되지 아니한 자의 적 성격의 이론이라는 주장에 대응하기 위하여 본 연구를 시도하였다. 즉 2000년 경상남도 통영 시의 안정만에 LNG 통영생산기지가 들어선 이 후 냉배수로 인한 수온환경의 변화가 인근 연안 어업자들의 어업생산에 미치는 영향에 대한 실 증분석을 통해 동 이론의 타당성을 입증해내고 자 한다.

본 논문은 총 V장으로 구성되며, 제II장에서 는 수온환경과 생물분포에 대해 언급하고, 제III 장에서는 수온환경변화와 어업생산에 대해 서 술하였다. 다음 제IV장에서는 사례분석과 임계 환경변화량이론의 재조명을 통해 수온이라는 해양환경요인의 변화가 인근 연안어업자들의 어업생산에 미친 영향을 살펴보고, 제V장에서 결론을 서술하였다.

II.수온환경과 생물분포

1.서식수온 스펙트럼

어류는 저마다 고유한 서식 수온대가 있고, 그 중에는 최적 수온대가 있음을 알 수 있다. 이 수 온대의 위치에 따라 한대성(냉온성) 또는 온대 성(온수성), 그리고 그 폭에 따라 광온성 또는 협 온성이라고 어류를 생태학적으로 각각 분류한 다. 참고로 우리나라의 연근해에 분포하는 어류 의 서식수온 스펙트럼을 확인하여 제시하면 Fig. 1과 같다. Fig. 1에서 알 수 있는 바와 같이 우리나라 연근해에 분포하는 어류도 저마다 고 유한 서식수온 스펙트럼을 가지고 있음을 알 수 있다. 굳이 서식수온과 관련하여 생태적으로 분 류한다면, 대구, 도루묵, 명태, 청어 및 대게는 한 대성 어종이고 그 밖의 어류는 온대성에 속한다 고 할 수 있을 것이다.

2.산란수온 스펙트럼

일반적으로 어류는 1년 중 특정한 계절에 특정 한 장소에서 산란을 한다. 산란기와 산란장은 생 물종이 차세대를 최대한으로 그리고 안전하게 남기기 위해 장구한 지사적(地史的) 세월의 진화 과정을 통해서 획득한 그 종의 고유한 특성이다. 산란기와 산란장을 택함에 있어서 가장 중요한 요인이 수온이다. 따라서 어류는 저마다 고유한 산란수온 스펙트럼을 가지고 있다. 이를 보여주 는 것이 Fig. 2이다. 물론 이 산란수온 스펙트럼은 서식수온 스펙트럼 안에 있다고 할 것이다.

3.회유

저마다 고유한 서식 및 산란수온 스펙트럼을 가지고 있는 어류는 성육단계(성육단계라 함은 수정난, 자어, 치어, 미성어 및 성어에 이르는 한 세대의 형태적, 생리적 및 생태적 변화의 일련의 과정을 가리킴)와 생활주기(생활주기라 함은 1 년을 주기로 하여 산란기, 색이기<索餌期>, 월 동기<越冬期>가 반복되는 것을 가리킴)에 따라 바뀌는 생리적 요구와 수온 환경의 계절적 변화 에 적응하기 위해 살기에 알맞은 수온 환경을 찾 아 무리를 지어 일정한 방향으로 한정된 범위 내 에서 이동을 계절적으로 반복한다. 이 이동이 회 유이다. 물론 회유의 경로와 시기는 그 종의 고 유한 특성이다. 다음의 Fig. 3은 하나의 보기로 서 우리나라 고등어의 회유도를 나타낸다.

4.생물의 수온환경과 임계환경변화량이론

지구상의 어느 지역도 온도는 일정하지가 않고 시시각각 변하게 마련이다. 각 지역의 온도 환경 의 특성을 이루는 요소에는 온도의 연평균, 연교 차 및 상하한의 세 가지를 들 수 있다. 극지방 또 는 열대지방처럼 자연 상태에서 온도의 상한 및 하한치가 극단적인 경우를 제외하고, 우리나라 와 같이 온대역에 속하는 곳에서 온도가 생물에 영향을 미치는 요소는 연평균치 및 연교차라 할 수 있다. 연평균치는 온도 환경의 위치를 나타내 고 연교차는 변동의 범위를 나타낸다 할 것이다.

어느 지역의 온도를 결정하는 주요 요인은 위 도이다. 지구에는 태양으로부터 끊임없이 태양 의 복사열이 입사한다. 복사열의 입사량은 지구 가 구면체이고 회전축이 기울어져 있는 두 가지 원인으로 위도와 계절에 따라 바뀌게 된다. 그러 나 각 위도의 태양 복사열은 계절적으로 바뀌지만 그 변화가 거의 안정되어 있다. 태양 열복사의 입 사량이 안정되어 있기 때문에 각 지역의 온도 환 경은 안정을 유지한다. 이 안정은 고정적인 것이 아니라 동적인 것이다. 그리고 바다의 온도 환경 은 열복사에 더하여 해류의 영향을 크게 받는다. 우리나라 연근해에는 한류과 난류가 교차하며, 한류와 난류의 세력은 계절에 따라 달라진다.

이와 같은 수온의 계절적 소장(消長)에 적응 하여 해양생물은 종마다 고유한 서식수온 스펙 트럼을 가지게 된다. 그래서 어류를 가지고 말하 면 연평균치와 관련하여 난수성 어류 및 냉수성 어류로 구분하고, 연교차와 관련하여 광온성 어 류와 협온성 어류로 구분할 수 있다.

각 해역에는 다양한 생물이 서로 불가분의 관 계를 가지고 서식한다. 제각기 고유한 서식수온 스펙트럼을 가지는 생물들이 동일한 해역에 공 존한다는 것은 이들 생물이 그 해역의 온도 환경 에 공동 적응을 할 수 있기 때문이다. 말하자면 그 해역에 공존하는 생물들의 모임(이 모임을 생물군집이라 함)은 전체로서 그 해역의 온도 환경을 자신들의 생존에 적합하게 동화하고 있 고, 온도 환경이 바뀌면 이에 모두가 제각기 고 유한 반응의 과정을 거쳐 새로운 생물군집을 구 성하게 된다. 이런 의미에서 본 저자들은 생태계 를 환경과 생물이 통합된 하나의‘유기체’라고 표현할 수 있다고 주장하는 바이다.

자연 상태의 안정된 온도 환경에서 종마다 고 유한 서식수온 스펙트럼을 가진 생물군집으로 구성된 생태계는 냉배수(또는 온배수)로 인해 온도 환경이 변화하면 이 변화에 적응할 수 있는 서식수온 스펙트럼을 가진 다른 생물 군집으로 재구성되면서 새로운 생태계로 바뀌게 된다. 바 로 이 변화가 어업생산에 피해를 야기한다는 것 이 본 저자들의 주장이다.

III.수온환경변화와 어업생산

1.어획수온 스펙트럼

회유가 서식 및 산란 수온 스펙트럼과 관련되 면서 어장형성에 깊은 관계를 가진다면 어획수 온 스펙트럼도 존재할 것이다. Fig. 4의 일련의 그 림은 우리나라 주요 어업자원의 어획수온 스펙트 럼을 보여준다. Fig. 4는 앞서 Fig. 1에서 해당 정보 를 저자가 분석하여 작성한 것이다. 갈치, 전갱이 및 참조기를 제외한 대부분 어종의 어획수온스펙 트럼은 정규분포를 적합시킬 수가 있었다. 갈치, 전갱이 및 참조기의 경우, 정규성에서 약간 벗어 나는 것은 우리나라가 중국과 일본의 전관수역 에 입어를 하지 못하기 때문에 이들 어업자원집 단의 전체에 대한 어장과 어획수온이 일부 파악 되지 않은 데에 기인하는 것으로 사료된다. 그런 데 여기서 어획수온 스펙트럼에도 어획적수온대 가 존재함에 주목할 필요가 있다.

2.수온환경의 변화와 어업생산1)

수온변화가 어떻게 어업생산에 영향을 주는 가는 앞서 저자들의 임계환경변화량이론으로 간략히 설명하면 다음과 같다(이하 저자들의 2004년 논문에서 일부 인용함).

공공사업으로 인해 환경이 변화하면(그 변화 의 정도를 d라 하기로 함), 요인 X(예를 들면 여 기서는 수온)의 표본평균 X (사업해역의 평균수 온)의 확률밀도함수는 그 위치가 μ + d (여기서 만일 공익사업으로 인해 이 해역의 평균수온이 온배수의 영향으로 상승하게 되면 평균수온은 증가가 있게 되고, 냉배수 영향으로 평균수온이 하강하게 되면 감소가 발생한다)만큼 이동하므 로, 두 개의 확률밀도함수 AN(μ, σ²/n)과 AN(μ, + d, σ²/n)를 생각할 수 있다. 여기서 사업실시 이 전의 정규확률밀도함수 X 의 AN(μ, σ²/n)에서 어 업생산의 대부분을 차지하는 범위를 μ ± k σ / n 라 하면, 이 범위의 면적이 사업실시 이후의 정 규확률밀도함수 AN(μ, + d, σ²/n)에서는 감소한다 (Fig. 5). 이 범위는 정규확률밀도함수 AN(μ, + d, σ²/n)에서도 종전의 개체군이 적응하고 있었던 환경으로서 생물생산이 중단되지 않고 지속되는 어업생산 존속영역이다. 어업생산 존속영역은 환 경변화량이 증가함에 따라 감소한다.

환경변화율 ε(환경변화율이라 함은, 수온을 예로 들면 수온의 표준오차에 대한 수온변화량의 비로서 ϵ = d σ / n 과 같이 정의함)에 대응하는 어업생산 존속영역의 면적 λ_e는 k σ / n와 d 간의 대소 관계에 따라 다음과 같이 계산된다.

첫째로, d ≤ k σ / n 즉 ε≤k에서는

둘째로, d > k σ / n 즉 ε>k에서는

본 이론은 어업생산 존속영역의 면적에 근거 하여 환경변화율 ε에 대응하는 어업생산감소율 δ_ε를 다음과 같이 정의한다.

여기서 생각해보아야 할 것은 표본평균X의 분포에서 전체어업생산량을 평가하는 범위와 관련하여 k를 결정하는 문제이다. 식 (3)에서 본 이론은 k=2를 적용하기로 한다.

정규확률밀도함수에서 변수의 변역은 [－∞~+ ∞]이다. 그러나 현실적으로 사업해역에서 표본평균의 범위에는 경계가 있다. 본 이론은 k 를 1, 2 및 3으로 하여 환경변화율과 어업생산 감소율 간의 관계를 검토하면, k=1의 경우에는 경미한 환경변화에 대해 어업생산감소율이 높 게 평가되고, k=3에서는 환경변화가 상당히 커 야 어업생산감소율이 감지된다. k=1을 택하면 피해범위가 넓게 설정되고 어업생산감소율이 높게 평가되어 어업인에게 일방적으로 유리하 다. k=3을 택하면 피해범위가 좁게 설정되고 어업생산감소율이 낮게 평가되어 사업자에게 일방적으로 유리하다. 본 논문은 이해 당사자 간에 형평성을 확보하는 데는 k=2가 적절한 것 으로 판단한다. N(μ, σ²/n)에서 μ ± 2 σ / n를 벗어 나는 범위의 주변환경은 비정상적이다. 그러므 로 이 범위에서의 생물생산은 안정적이고 지속 적으로 유지되지 못하며, 전체생물생산에서 차 지하는 비중은 무시하여도 무리가 없다고 사료 된다.

IV.사례분석과 임계환경변화량이론의 재조명

1.사례선정의 배경

본 저자들의 임계환경변화량이론의 실증을 위하여 사례분석의 대상으로 선택한 것은 안정 국가산업단지개발사업에 따른 어업피해조사이 다2). 이 사업은 1997년 1월부터 2002년 12월 기 간 동안 경남 통영시 광도면 안정리에서 실시되 었다. 경상대학교 해양산업연구소는 1999년 12 월부터 2001년 4월까지 사업해역에서 조업을 하 고 있는 어업을 대상으로 안정공단조성으로 인 한 어업피해의 조사를 수행한 바 있다. 그리고 동 조사의 최종보고서에는 안정공단조성 이전의 조 사대상어업의 연평균어업생산량이 제시되고 있 다. 그런데 동일한 해역과 어업을 조사대상으로 놓고 약 10년이 경과한 시점인 2008년 10월부터 2010년 5월까지 부경대학교 해양과학공동연구 소가 조사를 실시하였다3). 부경대학교가 수행한 조사의 핵심피해요인은 바로 통영생산기지운영 에 따른 냉배수이었으며, 이로 인한 피해범위와 피해정도를 본 저자들이 개발한 임계환경변화량 이론을 적용하여 도출한 바 있다.

따라서 본 사례는 약 10년이라는 시차를 두고 동일한 해역과 동일한 어업을 대상으로 어업생 산성조사가 수행된 보기 드문 경우라 할 수 있다. 더군다나 그 10년간 동해역에서 발생한 주요한 해양환경변화요인은 바로 통영생산기지운영에 따른 냉배수로 인한 수온변화가 핵심사항이었 다. 통상 그간 발전소를 운영하게 되면 온배수가 발생하게 되는 바, 이 경우 발전소는 온배수에 따른 어업피해를 인정하고 피해보상을 항상 실 시해온 것을 감안한다면 동일한 맥락에서 냉배 수로 인한 어업피해도 불가피하다고 사료된다. 즉 냉배수로 인한 수온환경의 변화는 저자들의 임계환경변화량이론에 의거, 그 지역의 어업생 물의 어획수온스펙트럼을 이동시켜 어획감소가 불가피하게 발생할 수밖에 없다는 것이다. 그러 므로 본 사례는 저자들의 임계환경변화량이론 의 실증을 위한 비교적 유용한 자료를 제공할 수 있다고 판단된다.

2.임계환경변화량이론의 적용과 실증

1)냉배수에 따른 어획수온스펙트럼의 이동

임계환경변화량이론에 따르면 냉배수로 인해 수온 환경이 변함에 따라 어획수온 스펙트럼이 낮은 방향으로 이동할 때(온배수의 경우에는 어 획수온 스펙트럼이 높은 방향으로 이동),“어획 감소를 나타내는 부분(Fig. 6에서 빗금 부분)”은 바로 채워지지 않을 뿐 아니라 설사 채워지더라 도 그 내용물(종 조성)이 바뀌게 되어 어업자가 즉각적으로 적응하지 못하고 어려움에 빠지게 되어 어업생산의 감소가 불가피하게 된다는 것 이다.

2)어업생산성 감소의 실증

냉배수 이전과 이후에 동일한 어업물건(즉, 어 선어업의 경우는 동일인이 동일 선박을 운용하 는 경우)에 대해, 냉배수 이전의 어업생산성과 냉배수 이후의 어업생산성을 비교하면 다음의 Table 1에 의해 입증될 것이다. Table 1에서 어선 어업은 냉배수 이후의 평균연간어획량이 냉배 수 이전에 비해 평균치가 매우 낮은 값을 보임을 알 수 있다. 그리고 이 차이는 통계학적으로 유 의(有意)한 것으로, 이는 Fig. 6의 빗금 친 영역이 즉각적으로 그리고 완전히는 채워지지 않으며 그 결과로 어업의 생산성이 감소했음을 의미한 다. 한편, 양식어업도 평균연간어획량이 냉배수 이후가 이전에 비해 낮은 값을 보이고 있으나, 이 차이에 대해서는 통계학적 검정을 실시할 수 가 없었다. 왜냐하면 양식어업의 경우에는 양 대 학이 어업생산성을 어장별로 등급화하고 동일 등급의 어장에는 동일한 값을 일률적으로 적용 하여 평균연간어획량을 산출하였기 때문이다.

단 여기서 어선어업의 생산성은 kg/년/척으로 나타내고, 양식어업의 생산성은 kg/년/ha으로 나 타낸다.

다음으로, 부경대학교가 산출한 냉배수 이후 의 어업생산성에 본 저자의 임계환경변화량이 론으로 추정한 어업생산감소율을 적용하여 냉 배수 이전의 어업생산성을 역산해 본다. 그리고 이 역산치(逆算値)를 냉배수 이전의 경상대가 산출한 어업생산성의 실사치(實査値)와 비교하 여 보자. Table 2에서 어선어업의 평균연간어획 량의 평균치를 비교하면, 부경대의 역산치가 평 균 3,954.79kg/년 /척 , 경 상 대 의 실 사 치 가 3,874.38kg/년/척으로 부경대의 역산치와 경상 대의 실사치 간에는 약 2% 정도의 미미한 차이 가 있으며, 이 정도의 차이는 통계학적으로 유의 (有意)하지 않다. 이는 저자들의 임계환경변화 량이론에 의해 도출된 어업생산감소율이 조사 해역에서 냉배수에 의한 어업생산 감소정도를 현실적으로 반영하고 있다는 것을 의미한다고 할 것이다. 한편, 양식어업도 평균연간어획량의 평균치를 비교하면 부경대의 역산치와 경상대 의 실사치 간에는 약간의 차이가 있지만 이 차이 에 대해서는 통계학적 검정을 실시할 수가 없었 으며, 그 이유는 상술한 바와 같다.

3)종 조성 변화의 실증

생물이 저마다 고유한 수온스펙트럼을 가지 고 있음은 실례를 들어 상술한 바 있다. 이 수온 스펙트럼을 생각하면 수온 환경의 변화가 생물 상의 변화를 유발함은 당연하며, 새롭게 조성되 는 생물상은 이전에 비해 달라지게 된다. 이를 경상대와 부경대의 조사자료를 비교 분석하여 실증하고자 한다4).

Table 3은 생물상을 저서동물상(底棲動物相) 과 유영동물상(遊泳動物相)으로 구분하여 나타 낸 것이다. 여기서 저서동물이라 함은 바다의 바 닥에 서식하는 동물을 가리키고 유영동물은 바 다의 물덩어리에 사는 동물을 가리킨다.

4)연안어업의 어획물조성 및 어획물가치변화 에 대한 실증

V.결 론

이상에서 상술한 사례분석을 통하여 우리는 냉배수로 인한 수온이라는 어장환경요인의 변 화가 연안어업의 생산성 감소라는 양적인 측면 과 어획물 조성이라는 질적인 변화를 초래하여 어업경영악화를 초래하고 있음을 알 수 있다. 이 를 임계환경변화량이론에 의거하면 다음과 같 이 설명될 수 있다.

냉배수로 어획수온 스펙트럼이 낮은 수온 쪽 으로 이동하면 이동하는 정도에 따라 최적수온 대의 변화에 의한 어획감소영역이 생기고, 이 영 역은 단시간에는 채워지지 않을 뿐 아니라 설사 부분적으로 채워진다고 하더라도 어획물의 조 성이 바뀌어, 종래와는 다른 모습의 어업이 어민 들에게 강요되게 된다. 물론 이 경우, 어업자들 이 어획감소부분을 메우기 위하여 냉배수의 피 해 영향이 미치지 않는 수역으로 조업 구역을 이 동할 경우도 있을 수 있다. 하지만 조업 구역의 확대 내지 이동은 어업의 허가구역이 광범위한 근해어업의 경우에서는 논의될 수 있을 것이다. 그러나 대부분이 3톤 전후로 항해능력에 한계가 있는 소형 선박으로 조업하는 연안어업은 어민 이 거주하는 항포구로부터 반경 10여 km를 벗어 나서 조업하기에는 어업경영상의 문제가 있게 된다. 또한 설사 조업 구역을 바꾼다 하더라도 새로운 조업 구역은 이미 다른 항포구에서 출어 하는 어선이 활용하고 있을 것이다. 만약 냉배수 로 피해를 입은 어선이 인근해역으로 새로운 어 장을 개척한다면 새 어장에서 수용능력의 한계 로 기존의 연안어업과의 조업 경쟁이 치열해질 것이고, 냉배수의 피해 영향이 직접적으로 미치 지 않는 곳에서 조업하는 어업의 척당 연간어획 량은 감소할 것이다. 이럴 경우 냉배수와는 무관 하다 할지라도 이에 따른 또 다른 피해가 발생할 것임은 자명하다 할 것이다.

결론적으로 임계환경변화량이론은 제II장에 서 제시된 바와 같이 이론의 도출과정이 객관적 이고 과학적일 뿐 아니라 수온환경변화의 정도 에 맞추어 어업생산감소율을 공식에 의해 정량 적으로 계산할 수 있는 내적 정합성을 갖추고 있 는 이론이 아닐 수 없다. 더군다나 제 IV장의 사 례분석을 통하여 현실설명력과 적용력을 아울 러 갖추고 있는 외적적합성까지 구비하고 있는 유용한 이론임을 알 수 있다.