전문가제언

“황토는 적조의 비료”

적조에 황토 뿌리는 것은 바다에 비료 주는 꼴
황토 살포는 위험한 적조 구제 방법…개선 시급

경남 통영과 거제 앞 바다에서 올해 처음으로 유해성 적조(赤潮)로 인하여 어류 4만8천여 마리가 지난 8월 27일 집단 폐사했다. 경남도는 피해 확산을 막기 위해 선박 52척을 동원해 피해해역에 황토를 뿌리고 있다.

필자는 1998년부터 1년 간 해양수산부 산하 한국해양수산개발원(당시 원장은 현 덕성여대 홍승용 총장)에서 수산특정연구개발사업의 자원 및 환경담당 전문위원으로 재임했다. 1995년도에 764억 원의 적조 피해가 발생하여 정부에서는 당시로서는 큰 연구비인 10억 원을 투자하여 국립수산과학원, 한국해양연구원, 당시의 군산대학교(지금의 서울대학교) 등에서 근무하는 전문연구인력들이 참가하여 적조 문제 해결을 각 분야별로 3년 간 씩 연구했다.

그 연구결과를 필자가 적조심의위원장 직분으로 연구기관이 소재한 안산, 군산, 부산 등을 15년 전에 방문하여 심의한 바 있다. 그러나 국가의 심도 깊은 연구 의지에도 불구하고, 적조 피해는 2003년 200억 원, 2007년 120억 원, 2013년 350억 원 가량 거의 연례적으로 나타나고 있다.

그럼에도 국립수산과학원은 지난 8월 27일 언론 배포 보도자료에서 “양식어류는 사료를 공급하지 않고 굶겨야 적조 대비에 도움이 된다”는 소극적 지침을 양식업자들에게 하달했다. 물고기도 사람과 같은 생명체이므로 굶기면 사료 투입에 따른 적조 성장을 일부 낮출 수 있으나 오히려 어류의 내적 저항력을 떨어뜨려 더 많은 폐사를 유발할 위험성이 크다.

국내에서는 환경부 고시에 의하여 녹조(綠藻)가 나면 사후약방문 식으로 황토를 뿌리거나 물위의 속칭 ‘녹차 라떼’를 제거하는 것이 고작인 안타까운 현실이다. 적조의 경우에도, 해양수산부 고시에 의하여 적조가 발생하면 역시 사후약방문 식으로 적조 주의보, 적조 경보, 어류 대량 폐사, 악취 발생, 여론 악화 등의 악순환을 매년 반복하고 있다.

대통령을 비롯한 경남도지사, 지자체장들은 적조가 주로 발생하고 연안 양식 규모가 가장 크며 10여 년 전 정부 주도의 바다 목장화 개발이 추진되었던 통영 해역을 순시하고 특별지원금 수억 원을 추가로 지급하여 수십 척의 배로 황토를 뿌리는 참으로 안타까운 현실이 연례적으로 발생하곤 한다.

현재 박근혜 정부는 창조 경제와 규제 혁파를 외치고 있으나, 이번 세월호 사태에서 모든 국민들이 목도한 바와 같이 정부의 제반 조직 구성원들이 주인의식을 갖춘 전문성이 부족한 현실이다. 이 벽을 뛰어넘어야 우리는 참다운 선진국으로 갈 것이고 나아가 희망찬 통일의 시대를 맞이할 수 있다.

강원도 소방본부의 50대 헬기기장이 추락 직전까지 조종간을 잡아서 아파트 지역에서 사고가 발생하였음에도 불구하고 대형 사고를 막았다. 그런 분이 계시기에 대한민국의 앞날은 결코 어둡지만은 않다고 본다.
정치권에서도 정신 제대로 차리고, 참된 국민의 대변자의 공복으로서 맡은 바의 법안 제정과 예산안 심의 및 국정감사를 추진해야 한다. 자신들이 세비 받는 고유 의무와 책무를 망각하고, 세월호 사건 이후 정가가 불안정한 것은 과학자의 한 사람으로서 참으로 보기가 민망스럽다. 지금뿐만 아니라 3년 후의 박근혜 정부 이후의 새로운 정부에 대한 실망을 감출 수 없다.

‘남 탓’하기 이전에 나부터 먼저 ‘내 탓’으로 돌리자. 이에 본인이 갖고 있는 미약한 기술적 전문성을 살려서, 우리나라가 현재 직면하고 있는 녹조와 적조, 특히 피해 규모가 수년마다 수백억 원에 달하는 적조 피해를 최소화할 수 있는 값싸고 간편하면서 친환경적인 방법을 제안한다.

■ 2012년 이전 국내외 연구 현황

1976년도 및 1987년도에 일본의 과학자들이 점토가 적조를 방제한다는 효능을 보고한 이래 우리나라에서도 1985년 경북 영천산 점토에 대한 연구가 수행되었다. 1996년도의 대규모 적조 피해(764억 원) 이후로 우리나라에서는 유해성 적조(코클로디니움, cochlonidium)로 인한 수산피해를 경감시키기 위해 1996년부터 본격적으로 적조방제 물질로서 황토를 살포하기 시작했다.

황토 및 점토 살포법은 황토의 콜로이드입자가 적조와 응집, 흡착하는 성질을 활용하여 적조를 구제하는 방법이다. 이외에도 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 제어 기술들이 개발되어 있으나 비용과 안전성 및 친환경성 면에서 우수한 황토 살포가 유일하게 선호되고 있다(세부적 사항은, 김학균, 해양적조, 2005년, 다솜출판사 참조 바람).

따라서 황토 살포를 근간으로 하는 황토 미립자 분쇄살포기 및 전해수 황토 살포기 등이 사용되고 있는 실정이다. 해양조류 연구로 세계적 명망을 갖고 있는 미국의 Woods Hole 해양연구소도 1990년부터 10년 간 황토를 사용하여 우리나라 여수, 통영, 창원 등지에서 발생하는 적조(Heterosigma)에 대한 퇴치 방안으로서 황토를 사용한 바 있다(Rensel 및 Anderson, 유해적조 2002). 재미난 사실은 한국, 일본, 중국 등지에서 적조 구제방법으로 황토(Clay)가 쓰인다는 점을 강조한 사실이다.

당초 황토가 적조 구제에 쓰인 것은 1976년 일본학자 시로타 아키히코(代田昭彦)가 일본 추계 해양학회에 최초로 발표하였고, 그 후 10년이 지나서 우리나라의 현 국립수산과학원의 전신인 국립수산진흥원을 방문하여 적조현상과 어장보전 대책에 관한 세미나를 한 바 있다. 그 이후로 더 이상 황토를 사용하는 일본의 연구는 진행되지 않고 있고 현재 일본은 적조 발생 시에 황토를 사용하지 않고 있다.

2013년 언론에 공개된 자료(www.chosun.com, 2013. 8. 6)를 그대로 인용하면, “전남도 - 황토로는 적조피해 막기 역부족…효과 미미한데도 관행처럼 사용”, “해양수산부 - 값 저렴하고 효과 탁월해…친환경 물질이라 생태계 안전”이라고 제목을 달았다.

적조생물(식물성 플랑크톤)을 없애는 방법으로 국내에선 1996년부터 황토가 ‘애용’돼 왔다. 정부는 2009년 8월 황토를 적조 구제 물질로 공식 고시했으며, 국내에선 적조가 나타나면 어김없이 황토를 뿌리는 모습이 방송 화면을 탄다. 해양수산부는 올해 적조 띠가 목격되자 전국 지자체에 공문을 수차례 발송해 황토 살포를 독려했다.

하지만 전문가들 사이에선 황토 살포의 효과에 대한 의문도 제기되고 있다. 전남도는 올해 해수부의 황토 살포 요청을 거부했다. 지난 7월 14일 올해 처음 발생한 적조(赤潮)는 남해안과 동해안 연안을 휩쓸고 있다. 경남도는 양식 어류 1천710만여 마리가 집단 폐사해 140억 원가량 재산 피해가 발생했다.

경남도 역대 최대 적조 피해 지역이다. 여기에 ‘마라톤 장마’가 끝나면서 해수 온도가 상승하면 적조는 더욱 기세를 떨칠 전망이다. 남·동해 양식장 주변엔 지난 7월 18일부터 적조 주의보와 경보가 발령됐다. 그러나 전남도는 올해 황토를 단 1g도 뿌리지 않았다. 박준영 당시 전남도지사가 앞장서서 황토 살포 불가론을 주장했다. 황토가 적조를 몰아내는 효과가 미미하다는 것이다.

전남도는 황토 대신 선박을 이용해 물살을 일으켜 적조 띠를 몰아내는 방식을 쓰고 있다. 올해 전남 고흥과 여수에 적조 경보가 발령됐으나 경남과 달리 아직 피해가 접수되지 않고 있다. 반면, 경남도는 지난 8월 18일 적조 경보가 발령되자 다음 날 오전부터 황토를 살포하기 시작, 올해 비축량 4만8천460톤 중 50% 가량인 2만3천400톤을 이미 쏟아 부었다. 하지만 조류를 타고 밀려드는 적조를 막지 못해 피해가 속출하고 있다. 이에 전남도는 “현재 상황만 봐도 황토 살포의 효과가 낮다는 점을 알 수 있다”고 주장한다.

■ 2013년 적조 대응방안 과학적 분석

2013년 박준영 당시 전남도지사는 인근의 조선대학교, 전남대학교 등의 적조 전문가들의 과학적 해법을 제안 받고, 배를 이용해 적조 접근 지역에 물결을 형성하면서 친환경적으로 저렴한 비용으로 적조 방제에 성공하였다. 적조는 다른 조류와 마찬가지로 몇 가지의 성장 필수 조건들이 있다. 즉, 영양분(질소, 인, 철을 포함한 미네랄), 수온 약층 형성, 햇빛 세기 등에 의존한다. 자세한 과학적 사항은 다음 절에서 서술한다.

전남도의 선박을 이용한 방법은 바로 수온 약층 형성을 파괴시켜 적조가 발생하지 못하게 한 간편한 방법이다. 사람이 임신했을 때 운동을 지나치게 하면 자칫 유산하는 원리와 똑같다. 적조를 유발하는 와편모 조류는 최소 8시간의 안정한 생활 공간을 필요로 한다.

적조(주로 우리나라에 가장 피해가 큰 cochlonidium에 해당한다)는 해 뜨면 수면으로 부상하여 수면 부근(0.5m)에서 광합성을 하며 영양분(포도당)을 비축하다가, 해가 지고 나면 저녁 무렵에 다시 바다 밑으로 이동하여 저산소 조건에서 세포분열과 세포 살찌우기에 들어간다.

따라서 전남도에서 조류 활동이 왕성한 오전 11시에서 오후 1시 사이에 조류가 접근하는 지역 부근에 강한 스크루가 부착된 배를 이용하여 물결(turbulence, shear rate)을 형성한 방법은 쉽게 말해 조류가 배 멀미를 하게 만들어 제대로 광합성을 못하게해 적조 증식을 어렵게 한 것이다. 이러한 방법으로 적조 피해를 전남도는 손쉽게 제어할 수 있었다.

더불어 다행인 것이 당시의 전남지역에는 수온 분포가 낮아서 적조의 먹이인 피코플랑크톤(picoplankton, 미세조류)이 풍부하지 않아 적조의 파급효과가 낮았던 것이다. 올해 4월 해양수산부는 보다 넓은 표면적을 가진 ‘분말 황토’를 적조 방제수단으로 추가 고시하였다. 이에 전남도는 올해부터 이러한 분말 황토를 지난 7월부터 적조 방제수단으로 사용하고 있다.

이에 반하여 경남도의 홍준표 도지사는 통영 해역을 방문하여 황토 살포용 추가 지원금을 5억 원을 지급했고, 박근혜 대통령이 잠수함 진수식에 참석한 후에 적조 발생 현황을 브리핑까지 했다. 당시의 해양수산부 장관 및 차관 등이 잠깐 통영에 다녀간 이후 물고기가 죽어가고 썩어서 처치 곤란하다는 민원이 끊이질 않았고, 결국 350억 원 가량의 큰 피해를 입었다.

유일한 적조 구제 방법으로서 해양수산부에서 고시한 황토 살포 방법을 고수하여 열심히 황토를 뿌렸으나 결과는 참담하였다. 적조 피해가 한창인 당시에 지자체장인 통영시장은 서울로 시장 비서를 대동하여 여름휴가를 떠나 수일간 자리를 비웠다. 이러한 사실은 최근의 세월호 사태 때의 해경의 안이했던 대응을 감안할 때 결코 새롭지 않다. 해경은 정부에서 공채로 채용하지만, 시장이나 도지사는 표로써 심판하고 격려할 수가 있다.

2013년 당시 통영시장의 근무 태도를 감안할 때 참으로 그런 주인의식이 결여된 분이 우리나라에서 연안양식의 규모가 가장 크고 연례적인 적조 피해를 입고 있는 지역의 지자체 장이 될 수 있는 것이 한심스럽기까지 하였다. 선거 시기의 단순한 구호나 사탕 발림에 현혹되지 말고, 그간의 지자체장의 잘한 점과 못한 점을 비교 평가하여 유능한 지자체 장을 선발하는 것이 바로 가까이는 적조 문제를 해결하여 깨끗한 바다목장과 수려한 한려수도를 후세에 물려주면서 진정한 애국 애족의 길이라 여긴다.

경남도나 국립수산과학원의 지난 8월 27일 적조 대응 태도를 볼 때 예상되는 결과는 명약관화하다. 다만 수온이 내려가서 적조 문제가 작년처럼 심화되질 않는 천운을 빌 따름이다. 그러나 이러한 자세는 진정한 과학자의 도리가 아니라 여기고, 한국생물공학회 금년 8월호에 게재 예정인 본인 외 11명의 전문연구자들이 연구한 ‘조류 성장 억제를 위한 녹조 및 적조 발생과 황사의 상관관계 초기적 연구’ 중에서 적조에 관한 내용을 다음장에 발췌했다.

■ 친환경적 적조 구제 방안

매년 여름마다 찾아오는 적조가 바다에 악영향을 끼치고 있다. 언제 어디에서 그러한 적조가 발생하는 가에 대한 예측은 국내외의 그간의 수많은 연구에도 불구하고 명확한 해답을 갖고 있지 못하다. 경남 통영과 거제 등 남해안의 적조 발생 예상 시기가 예년보다 당겨질 것으로 전망되면서 양식어민들의 불안감은 높아지고 있다.

국립수산과학원은 최근 남해안의 고수온이 계속되고 있어 올해 유해성 적조가 지난해보다 10일 정도 빠른 지난 7월 초에 발생했다고 밝혔다. 지난 2013년 경우 유해성 적조생물인 코클로디니움이 7월 17일 통영과 여수 앞 바다에서 처음 발생했다. 연안의 해수가 붉게 변하는 것을 적조현상(red tide)이라 한다.

바다연안에서 적조의 발생은, 햇빛 세기, 영양염류, 안정한 수온 약층, 대기 온도 또는 수온(적조 24±1℃ 이상), 강우량, pH(수소이온농도), 미량 금속 및 원소인 Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Na(나트륨), Cu(구리), K(칼륨), N(질소), P(인), Cl(염소), S(황), Si(규소), Mo(몰리브데넘), Mn(망간), Zn(아연), Co(코발트), V(바나듐), Br(브롬), I(요오드) 등이 동시에 합치할 때 생겨난다.

여기서 햇빛 세기, 안정한 수온 약층, 대기 온도 또는 수온, 강우량, pH 등은 자연현상에 의하여 결정되는 환경적 요소인데 반하여 영양염류 및 미량의 금속 및 원소의 요소는 외부의 유입량에 따라 그 수준이 결정된다. 또한, 영양염류 및 미량의 금속 및 원소는 토양 등지에서 강우에 의하여 씻겨 호소 및 바다 연안으로 유입되어 적조 발생에 있어서 영양염류 및 미량의 금속 및 원소를 공급하는 공급원이 된다.

현재 해상의 ‘적조 주의보’는 코클로디니움인 경우 100cells/㎖ 일 때 발령하고, 1천cells/㎖ 일 때는 ‘적조 경보’를 각각 발령한다. 이런 ‘주의보’나 ‘경보’가 발령되었을 때만이 적조 보험에 의해 피해 보상을 받게 된다. 피해 보상금은 수협에서 지급되고, 수협의 보상금은 정부에서 일부 지원해 주고 있다.

따라서 적조가 발생하면 궁극적으로 정부 지원금이 지급되고 물고기의 폐사로 인하여 양식업자의 피해가 크다. 따라서 시기 적절한 적조예보를 주간, 일간 등으로 개괄적이나마 일기예보처럼 미리 예보함으로써 사전에 적조 피해를 예방할 필요가 크다.

사전에 적조발생 가능성을 예보를 통해 알게 된다면 물고기를 가능한 하층부에서 생활하도록 유도하여 적조 발생 시에 적조 생물 광합성이 일어나는 낮 동안 주로 생활하는 표층을 피하여 4m 공간 이하에서 물고기를 양식할 수 있다. 적조 생물이 순간적으로 증식할 때 표층수의 용존산소(DO)를 고갈시키면 적조 생물이 죽게 되어 표층수를 덮음으로써 햇빛을 차단하게 된다.

이에 표층수 밑에서 생활하는 물고기들이 산소 부족으로 인하여 표층수로 올라오다가 아가미를 통하여 호흡하는 과정에서, 코크로디니움(cochlonidium)의 끈적거리는 점액물질(mucilage)이 외벽을 구성하는 까닭에 이들이 물고기의 아가미에 들려 붙어서 산소전달을 차단함으로 인해 물고기가 질식하여 죽는 일이 발생한다.

따라서 적조를 사전에 경보하여 적조 생물이 낮에 주로 활동하는 표층수로부터 4m 아래로 피하여 그 곳에서 물고기들이 생활하도록 이중 거물망 같은 것으로 물고기 이동 공간을 제한함으로써, 물고기들이 적조 생물과의 직접적 접촉을 피하게 하여 물고기의 폐사를 최소화할 수 있다.

우리나라 적조 피해의 주된 종인 코크로디니움은 밤이 되면 바다 밑으로 이동하므로 이때에는 양식어장 그물 구조를 상·하식 이중으로 구성하여 상층부로 물고기를 신속하게 이동시켜, 물고기들의 적조생물 접촉시간을 최소화한다.

이와 같이 적조 생물이 활동하는 낮 시간 동안에는 물고기들을 4m 이하 수면에서 키우다가 해가 떨어진 밤이 되어서 적조 생물이 해안 바닥으로 이동할 때에는 신속히 물고기들을 표층수 주위로 이동시켜서 물고기 폐사를 간편하게 최소화하는 방법을 고려할 수 있다.

조류(algae)는 살아있는 생명체로서 강과 호소에서는 녹조, 연안과 해양에서는 적조를 각각 편의상 구분되지만 내면을 살펴보면 서로 호환적이다. 적조생장에 일반적으로 필요한 원소들은 Si(규소), Fe(철), Mg(마그네슘), Mn(망간), P(인), Ca(칼슘), Na(나트륨), K(칼륨) 등이며 이들은 효소의 보조인자들로서 수중의 영양염류의 공급원으로 작용한다. 적조생물의 광합성 반응에 필수적으로 필요한 원소(Fe, S, Mn, Ca, K, Cl, Cu)들이다. 적조가 성장하기 위하여 외부의 에너지원으로서 햇빛이나 포도당의 공급을 받아서 생화학적 신진대사 과정을 거치면서 외부 환경요인이 만족한 조건이 될 때 적조가 발생한다.

생긴 적조는 자체적으로 세포분해, 바이러스, 영양분 고갈 또는 먹이사슬에 따라 다른 경쟁 종의 적조생물로 바뀌고, 죽은 사체는 강이나 바다의 바닥으로 가라앉아 이들이 다시 분해되어 무기영양분으로 바뀌는 순환 사이클을 유지한다. 따라서 적조 생합성 과정의 조효소인 각종 미네랄을 황사 등의 외부 요인과 내부적 생물학적 재순환 및 용출수를 통해서만 적조생물이 성장하므로 이를 적절히 제어한다면 적조 문제를 사전에 차단할 수 있다.

적조는 식물성 플랑크톤, 특히 와편모 조류가 대량으로 번식하여 바닷물 색깔을 적색 혹은 갈색으로 변화시키는 것을 말한다. 적조는 우리나라 연안해역에서 쿠로시오 난류 흐름 방향으로 대부분 발생하며, 표층수의 수온이 상승하고 폭우, 장마 등으로 인한 담수의 유입으로 영양염이 크게 증가하고 무풍 상태가 계속되어 조류의 빠른성장이 용이한 경우에 발생한다.

특히 적조발생과 기상인자들(수온, 강우량, 일조기간, 풍속)은 높은 상관성을 나타내었다. 우리나라의 경우는 여름 장마기간 중 육지의 오염물질이 바다로 대량 유입되어 바닷물을 부영양화시키면서 7∼8월부터 적조가 집중적으로 발생하고 있다. 철은 적조생물의 광합성 메카니즘에서 전자전달 과정에 절대적 필요 인자이다.

또한 질소 성분이 공기 중에서 질산염으로 변하여 물 속에 녹아서 적조생물 세포 안의 세포액으로 전달 될 때에 세포액 내에 있는 효소에 의하여 암모니아로 바뀌어서 적조생물 조직의 구성 성분인 엽록소 및 DNA(deoxyribonucleic acid), RNA(ribonucleic acid), 아미노산 등의 원료로 사용된다. 이때 효소의 조효소로서 철이 다량 소요되므로 적조생물이 효율적으로 질소 성분을 활용하려면 철은 절대적으로 필요하다.

철이 없으면, 광합성도 못하고 질소 성분이 제대로 공급되지 못하므로 원활한 조류 증식이 불가능해져서, 장기적으로 외부요인에 의해 철이 공급되지 않는다면 종국에는 적조생물의 성장이 멈춰져서 사라지게 된다. 특히 바다는 육상에서 유입되는 다량의 철(0.3ppm)이 강 하구에서 염분(S2- 또는 PO43-)에 의하여 그대로 침전되므로 (FeS, FePO4 등) 항상 철 부족(0.0034 ppm) 현상을 겪게 된다.

그러나 황사에 의하여 다량의 철(4만∼6만ppm)이 공급되므로, 이 같은 철 결핍은 해소되어 적조생물이 정상적으로 증식하게 된다. 다만, 황사에 의하여 철이 풍부하더라도 강한 햇빛에 의한 광합성, 25℃ 이상의 수온, 게릴라성 폭우에 의해 전국 곳곳에 낙진한 황사가 패어지고 씻겨서 호소로, 강으로, 바다로 흘러가 풍부한 영양염류(P, N, Si, Fe)를 충족하는 강수량, 안정한 수온약층 등이 모두 만족될 때만 육상의 녹조 및 해상의 적조 현상을 보게 된다.

통상적으로 황사는 연례적으로 예외 없이 발생하고 다만 발생 정도의 차이(발생일수, 발생지역 광범위성, 발생농도)만 있을 뿐이다. 이에 비해 녹조나 적조는 조류라는 생명체에 의하여 발생하는 일종의 자연 정화 작용이므로, 조류가 자라는 최적 조건으로 조류 종류 별로 필요한 상기의 햇빛 세기, 수온, 영양염류, 안정한 수온 약층이란 4대 필요충분조건을 충족할 때만 조류에 의해 육상의 녹조 및 해안연안의 적조 현상이 발생하게 된다.

따라서 일반적으로 황사는 3∼5월경에 주로 발생한다고 알려져 있지만 실제는 연중 내내 발생한다. 산소투과도가 높고 가격이 비싸지 않으며 기계적 물성이 우수한 Teflon, BOPP, CPP 등 대형 검정 차광 천을 얇게 코팅함으로써, △황사 분진 제거 △햇빛 차단에 의한 조류 광합성 방해로 조류 성장 억제 △Teflon 등의 산소투과성 코팅 막으로 대기 중의 신선한 산소 공기가 표층수로 이동하게 되면, 수중의 용존산소 고갈에 따른 저서 생물의 생태 환경 위협을 최소화하는 3가지 목적을 동시 만족하는 기법을 활용할 수 있다.

적조생물이 활동하지 않는 겨울철에 해저 지표층 5cm 이내를 흡입하여 제거한다면 적조성장의 절대적 원소인 퇴적물 중의 황화철이나 인산철을 제거하고 휴면포자도 제거되어 이듬해의 적조발생을 최소화할 수 있다.

세계적으로 우리나라 이외에는 황토를 적조 구제 방법으로 사용하지 않고 있다. 일본은 섬나라이고 우리의 근해에 위치해 있으므로 그들의 적조에 대한 심도깊은 연구는 우리에게 유익한 정보를 제공하고 있다. 국내 대부분의 적조 전문가는 일본 유학생들이 주를 이룬다.

그러나 일본이 우리와 똑같이 적조 현상이 발생하지만 근래에는 황토를 사용하지 않음에도 불구하고 2014년 4월에 해양수산부는 분말 황토를 추가 고시하였고, 2012년 6월에 환경부는 환경부 예규 제 451호 [별표 2]로서 조류 제거 물질로서 황토사용을 행정규칙으로 고시하였다. 그 이전인 2009년 8월 정부는 황토를 적조 구제 물질로 공식 고시했다.

일본 쓰쿠바대학 출신이자 국내 황토전문가인 현재 부산대학교 지질환경과학과에 근무 중인 황진연 교수 연구팀이 2000년 한국광물학회지에 게재한 ‘우리나라 황토의 구성 광물 및 화학성분’의 발표결과에 따르면, 황토에는 N(질소), P(인), Cl(염소), S(황), Si(규소), N(나트륨), Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Fe(철), K(칼륨), Mn(망간), Zn(아연), Cu(구리) 등과 기타 미량의 금속이 들어있는 것으로 보고됐다.

이들 미량 원소들은 각각 적조의 아미노산, 에너지(ATP) 및 DNA, 광합성, 세포벽, 질산염 환원효소, 엽록소, 효소 조효소, 탄소합성 등에 사용되는 필수 원소들이다(김영환 역, 조류학, 바이오사이언스 출판, 32쪽 표 2-1 참조; 원서번역, Graham 등 3인, Algae, 2판, Person출판사, 2010).

특히 철(Fe)은 광합성, 전자전달, 에너지 전달, 질소 동화 작용, 질소고정화 등에 이용된다. 적조 세포 당 1.8×107∼2.0×108 철 원자가 필요하다. 적조 발생이 길이 100m 좌우 폭과 1m 수심에서 일어난다고 가정했을 때 약 2.0×1024 철 원자가 필요하거나 또는 적조발생 시 필요한 최소한 철의 농도는 0.018ppm이다(김태진, 2014년 10월 Science 학회지 투고 준비 중 자료 참조).

한편, 통상적으로 바닷물에는 0.0034ppm, 민물에는 0.3ppm의 철이 각각 존재하는데 우리나라 동해에는 극미량의 철(0.0001ppm, 2nM)이 존재한다. 따라서 우리나라 바닷물의 철 농도는 최소 소요 철의 함량보다 훨씬 낮다. 한편, 황토는 통영 산양면 지역인 경우에 규소 48%, 알루미늄 35%, 철 11%, 마그네슘 6%를 주로 이루고 있다.

알루미늄은 적조 성장과는 무관하지만 철은 적조 성장을 위한 핵심 성분이다. 전자현미경으로 황토 결정 구조를 살펴보면, 몬모릴로와 카올린(점토)로 구분되는데 몬모릴로 황토가 다양한 기공(pore)을 갖고 있어서 적조 구제 시 황토를 살포하면 적조를 흡착하여 함께 해저면으로 가라앉거나 적조생물의 외부 점액질 부분의 이음쇄가 끊어지면서 손에 손잡고 식의 긴 구슬형태의 적조 대량번식이 일시적으로 억제되는 효과를 갖는다.

그러나 지난 20여 년 간의 황토 살포에도 불구하고 여전히 적조구제가 되지 않는 현실은 황토 살포가 근본적 해결책이 아닌 일시적 미봉책임을 의미한다. 궁극적으로 적조 증식의 결정 인자인 철 성분이 다량 함유된 (11%, 11만ppm) 황토를 생 황토이던 또는 최근 2014년 4월 해양수산부 추가 고시한 분말 황토이던 모두가 적조 증식을 촉진시키는 비료의 역할을 하는 것이다.

특히 최근에 고시된 분말 황토를 사용하면 표면적 증가로 인하여 흡착력이 증가되어 일시적으로 적조 흡착능력이 좋아져서 새로운 해결책일 듯하지만, 오히려 진한 황색을 나타내는 철 성분(Fe2O3, FeOOH)을 다량 함유하고 있어서 바닷물에 보다 더 빠르게 철분이 많이 녹아 적조 농도가 오히려 심화될 가능성이 크다.

적조는 살아있는 생물이므로 일반적 폐기물처럼 침전시키는 방법은 단순한 환경공학적 방법이다. 적조를 올바르게 구제하려면 물리, 화학, 생물, 생화학, 지구과학 등 다양한 분야의 전공자들이 학제간 연구를 통하여 해법을 찾아야지 해양생물학자, 생물공학자, 조류학자들만의 제한된 전문 지식으로는 복잡 다양한 적조문제를 해결할 수 없다.

본 기고에서 강조하려는 점은, 적조나 녹조 구제 방법으로 황토 살포를 근간으로 하는 작금의 정부 고시를 심도 깊게 보완하고 검정하고 현재의 황토 살포 구제법은 당분간 중단할 것을 건의하는 바이다.
우선 값싸고 간단한 대체 방안으로서, 적조가 pH 6.5 이하, 수온 15℃ 이하, 햇빛 일정 수준 이하에서는 제대로 활동하지 못하는 성질을 이용한다. 특히 밤에 적조가 체류하는 바닥에 신선한 산소나 공기를 불어 넣어주거나, 새우 양식장의 수차 같은 것을 양식어장 인근에 설치하여 낮에 적조가 활동하는 표층(수심 0.5m 부근)에 이산화탄소가 많은(350∼400ppm) 대기 중의 공기를 물결 형성과 동시에 주입시킨다.

특히 적조가 광합성 하는 주간에만 가동시켜 표층의 pH(수소이온농도)를 적조가 싫어하는 6.5 이하로 유지시킨다. 양식어장 주변에 어류 양식장을 포함한 주변 수m까지의 지역을 우리가 계곡에서 텐트 치듯이 농사지을 때 사용하는 검정비닐이나 버섯재배 때 차광막으로 사용하는 검정 비닐 천을 설치하면, 어류가 생활하는 공간 주변에는 광합성을 위하여 햇빛을 필요로 하는 적조가 침범하지 못하게 된다.

해가 지고 나면 적조가 해저면으로 이동하므로 이때는 상하의 이중 양식어망을 이용하여 낮 동안에는 적조와 반대방향인 수면 4m 이하에서 양식시키고 밤에는 수면 4m 이내에서 어류를 양식시켜 가능한 적조와 양식 어류의 직접적 접촉을 피한다.

적조(cochlonidium)에 의한 주된 피해는 적조 세포벽 외부에서 나오는 점액질(mucilage)이 물고기의 아가미에 붙어버려 물고기가 아가미 호흡이 안되어 죽는 것이지 적조의 독소에 의한 영향은 아니다. 따라서 가능한 적조와 어류가 서로 만나는 것을 최소화하도록 유지한다.

수온이 22℃ 이하만 되어도 적조의 활동은 주춤하고 15℃ 이하에서는 증식이 어렵다는 것이 기존의 적조에 대한 실험 결과이다. 수온이 차가워질 때까지 상술한 간단한 방법으로 적조 피해를 최소화 하다가 수온 강하에 의하여 자동적으로 적조가 소멸되어 궁극적으로 적조 피해를 줄이게 된다.

■ 결 어

새우 양식장의 수차를 한낮에 돌려주면 대기 중의 이산화탄소가 적조 표층의 pH를 6.5 이하로 떨어뜨려서 적조 증식을 억제할 수 있다. 한편, 날씨가 더워지면 물 속의 산소가 급격히 떨어진다. 용존산소(DO) 농도가 7ppm 이상이면 물고기가 성장하기에 적절하지만 3∼5ppm으로 한동안 계속되면 물고기가 스트레스를 받으며 3ppm 이하가 되면 물고기 성장에 극히 부적합하다.

2005년 7월 하순에 동해안의 수온이 예년에 비해 높은 한낮 26℃ 이상을 나타내었다. 당시의 포항지방 해양수산청은 충분한 액화산소를 양식어장에 공급하여 물 속의 산소량이 하루 중에 가장 낮은 해뜨기 직전 새벽녘의 육상 및 축제식 양식어장 어민들에게 배수구의 용존산소량을 4.5ppm 이상 유지하도록 지도하였다.

낮 동안에 수차를 사용하면 대기 중의 이산화탄소로써 표층의 pH를 약 산성화하고 수차에 의한 표층 교란(turbulence)으로 수온 약층 형성을 방해함으로써 적조 증식을 억제할 수 있다. 나아가 값비싼 액화산소(100%)나 고가의 산소발생기를 쓰지 않고 대기 중의 신선한 산소(20.9%)를 무제한 사용할 수 있다.

특히 덩치가 큰 성어(成魚)들은 산소 소모량이 높아서 치명적이므로, 수차 사용법은 한낮의 산소 부족으로 호흡이 곤란한 물고기들에게 신선한 공기를 불어 넣어줌으로써 적조도 방제하고 물고기 생활조건도 향상시키는 일거양득의 방법이다. 다만 수차를 돌리는데 필요한 전기값이 소요될 뿐이다.

이때 수차는 가능한 양식어장 한 가운데에 위치하여 공기 중의 이산화탄소와 산소 및 교란된 물결이 양식 어장에 골고루 퍼지게 하여 적조의 접근을 최소화하고 어류의 성장을 촉진시킬 수 있는 간편한 방법으로서 추천한다. 양식어장의 넓이와 수차 용량을 감안하여 다수의 수차를 융통적으로 운용할 수도 있다. 다만, 수차를 양식어장 가운데 위치시킬 경우에 양식하는 물고기가 수차의 바람개비에 휩쓸리지 않도록 수차의 물에 잠기는 부분에 물고기의 접근을 차단시키는 거물망 같은 보조 장치가 추가로 설치되어야 한다.

금상첨화적 적조 방제방법으로서, 수차에 이어서 양식장 위 또는 주변의 햇빛 세기를 아예 차광막으로 병행하여 차단시켜 적조의 광합성 반응을 억제시킴으로써 적조가 양식장 안으로 얼씬거리지 못하게 한다면 이는 보다 확실하면서도 저렴한 적조 대응 방안이 된다.

[『워터저널』 2014년 10월호에 게재]