Journal 
서 론
생태계 서비스는 무형의 자산인 자연혜택에 대한 올바 른 가치평가를 통해 이를 제공하는 주체에 보상하기 위 한 제도이다 (MA 2005;de Groot et al. 2010;TEEB 2010). 국제사회는 2010년 생물다양성협약을 통해 생태계 서비 스의 중요성이 부각되면서, 생태계 및 생물다양성에 관련 된 모든 생태계 서비스를 통합관리할 것을 요구하고 있다 (TEEB 2010). 따라서 생태계 서비스 도입에 적극 대응하 기 위해 각 분야별 지표항목의 개발과 이에 따른 가치평가 기준을 마련하는 것은 필수적이 되었다. 국가생태계 서비 스평가를 위한 지표항목은 크게 생태계 기반이 되는 지지 서비스를 포함하여 공급, 조절, 문화서비스 분야로 나누어 지고 생태계 내 수산자원이나 야생 동·식물 등은 생태계 지지·공급서비스 측면에서 중요한 평가항목이 될 수 있다 ( Joo et al. 2017).
이제까지 하천의 횡구조물인 어도 (Fishway)는 하천의 종적 연결성을 위한 단순 구조물로 인식되어 왔으며, 유· 무형의 생태적 기능 및 역할에 대해서는 간과되어 왔다 (Cha et al. 2015). 하천에 설치된 어도는 기본적으로 생물 서식지 확대 측면에서 수생태계 지지 및 조절서비스의 기 능을 가지고 있으며, 또한 지속가능한 수산자원확보 및 자 원량 증대측면에서 공급서비스 기능을 함께 수행하고 있 다. 그 외 생태교육, 관광, 체험, 여가 등 다양한 문화적 서 비스 기능도 수행하고 있다. 따라서 이에 대한 다양한 평 가지표 개발과 함께 올바른 가치평가가 필요한 상황이다 (Karjalainen et al. 2013).
담수생태계의 생물자원을 효율적으로 관리하기 위해 어류 자원량 (Fish stocks) 변동과 경제적 가치 (Economic value)를 파악하여 비교평가하는 것은 중요하다. 해양환경 의 경우 경제적 중요성 때문에 수산자원의 가치평가는 자 원량 변동의 중요한 지표가 되고 있지만, 반면 담수생태계 에서는 어류자원보다는 생물다양성 및 수생태계 건강성 개선을 목표로 하여 하천의 질적 관리에 초점을 맞추어 왔 다 (Choi and An 2013;Lee and An 2016;Lee et al. 2017). 반 면 유용한 생태계 자원으로서 경제적 가치를 통한 수생태 계 관리는 상대적으로 미흡하게 진행되어 왔다.
동해로 유입되는 하천들 중 삼척오십천의 경우 황어 (Tribolodon hakonensis), 은어 (Plecoglossus altivelis), 연어 (Oncorhynchus keta) 등 다양한 회유성어종의 이동과 피라 미 (Zacco platypus), 점몰개 (Squalidus multimaculatus), 새코 미꾸리 (Koreocobitis rotundicaudata) 등 1차 담수어의 국지 회유가 발생하고 있어 경제적 가치가 매우 높으나, 보와 같은 하천구조물의 설치로 인해 이동에 제한되고 있다. 따 라서 어도의 개보수를 통해 하천의 종적 연결성이 확보됨 에 따라 다양한 어종의 산란장과 서식지 확대로 인해 자원 량 증가가 예상되기에 본 연구에서는 생태계 공급서비스 측면에서 어도 개보수 전·후 어류상 및 수산 자원량 변동 을 분석하고 이에 따른 경제적 가치를 비교평가하였다.
동해로 유입되는 하천들 중 삼척오십천의 경우 황어 (Tribolodon hakonensis), 은어 (Plecoglossus altivelis), 연어 (Oncorhynchus keta) 등 다양한 회유성어종의 이동과 피라 미 (Zacco platypus), 점몰개 (Squalidus multimaculatus), 새코 미꾸리 (Koreocobitis rotundicaudata) 등 1차 담수어의 국지 회유가 발생하고 있어 경제적 가치가 매우 높으나, 보와 같은 하천구조물의 설치로 인해 이동에 제한되고 있다. 따 라서 어도의 개보수를 통해 하천의 종적 연결성이 확보됨 에 따라 다양한 어종의 산란장과 서식지 확대로 인해 자원 량 증가가 예상되기에 본 연구에서는 생태계 공급서비스 측면에서 어도 개보수 전·후 어류상 및 수산 자원량 변동 을 분석하고 이에 따른 경제적 가치를 비교평가하였다.
재료 및 방법
1. 조사지점 및 조사시기
동해로 유입되는 삼척오십천에 위치하는 삼척오십천- 0010보 (Samcheokosipcheon0010 Weir; SOW-0010)를 대 상으로 조사를 실시하였으며 (Fig. 1), 어도 개보수는 2014 년 12월에 완공되었고 완공 이후 2019년까지 지속적으로 모니터링이 이루어지고 있다. 본 조사는 어도 개보수 이전 2014년 3분기 (9월)와 4분기 (11월) 2회 조사가 이루어졌 고, 개보수 이후인 2015년부터 2019년까지 매 분기별로 4 회/년 조사가 이루어졌으나, 본 연구에서는 어도 개보수 에 따른 변화량을 분석하기 위해 어도 개보수 전인 3～4 분기와 동일시기에 조사된 자료를 비교분석하였다.
2. 어류상 조사 및 자원량 추정
하천의 어류채집은 정량조사방법인 단위노력당포획 (Catch per unit effort, CPUE)에 따라 보 상·하류 200 m 구 간을 대상으로 투망 (망목 7×7 mm: 10회)과 족대 (망목 4×4 mm: 30분) 이용하여 어류조사를 실시하였다. 채집된 어류는 현장에서 동정 및 계측한 후 즉시 방류하였고, 어류 의 동정에는 국내에서 발표된 검색표 (Kim and Park 2002;Chae et al. 2019)를 이용하였다. 보 상·하류 조사구간에서 소해면적법 (Swepted area method, SAM)을 적용하여 어류 이용가능수면적, 어획량, 투망면적, 투망어획률 등을 기반 으로 어류 자원량을 추정하였다 (King 2007) (Eq. 1).
여기서 이용가능수면적 (A)은 하천의 수리조건을 바탕으 로 어류서식이 부적합한 수심면적을 제외하고 가용면적 을 계산하였다 (Milhous et al. 1989). 어획량 (T)은 정량조 사를 바탕으로 포획된 어류의 생체량을 측정하였다. 또 한 투망어획률 (Q)은 어획가능면적과 투망면적 (D)을 고 려하여 유효면적비를 통해 계산하였다 ( Jordan et al. 1997;Rojas and Minello 1997;Stevens 2006) (Eq. 2).
여기서 π는 원주율, r 은 투망반지름, r1은 투망에 포획된 어 류의 평균크기를 나타낸다.
3. 어류 자원량을 기반으로 한 경제적 가치 추정
추정된 어류 자원량을 기반으로 “내수면 수산자원 및 환 경조사 매뉴얼”에서 제시한 경제성어종 70종 (NIFS 2016) 중 본 연구에서 확인된 종들에 대한 단가를 적용하여 어 류 자원량의 경제적 가치를 추정하였다. 어종별 단가는 판 매금액 (https://www.fips.go.kr)으로부터 역추정하였으며 (Table 2), 어종별 무게 (g)는 조사기간 동안 종별로 채집된 개체 중 치어를 제외하고 계측한 결과를 사용하였다. 수산 자원량에 대한 경제적 가치평가는 어종별 단가에 단위포 획량을 곱한 후 누적합산 하여 이를 전체 조사면적 비율로 나누었고 여기에 조업계수를 곱하여 산출하였다 (Eq. 3).
여기서 조사면적 비율 (%)은 보에서 하구까지 전체면적 대 비 보 상·하류 조사면적의 비율을 의미하며, 하구까지 전체 면적은 일반적인 어류서식의 허용가용면적인 90%를 적용 하였다. 조업계수 (Fishing coefficient)는 “조업일수/조사횟 수”로 산출하였으며, 조업일수 (Fishing days)는 1년 중 어류 조사가 가능한 8개월을 기준으로 월 5일 조사로 하였다.
4. 통계분석
보 상·하류 구간 어류 자원량 비교분석은 쌍체비교 (Paired t-test)를 적용하였고, 이때 쌍체 간의 차이는 없는 것 으로 가정하였다. 또한, 두 집단 간 평균비교는 F-검정을 통 해 분산 차이를 확인한 후 t-test를 적용하였다. 모든 통계분 석은 유의수준 (α) 0.05에서 유의성검증을 실시하였다. 통계 분석은 SPSS 12.0 Ko (SPSS Inc., Chicago, IC, USA) 통계 프로그램을 이용하였다.
결 과
1. 어류상
SOW-0010의 상·하류 구간에서 조사기간 동안 서식 이 확인된 어류는 총 12과 28종 2,164개체가 채집되었다 (Table 3). 특이종으로 멸종위기야생 생물 II급인 가시고 기 (Pungitius sinensis), 한둑중개 (Cottus hangiongensis) 2종 (5.7%), 해당지역의 생물상을 특정하는 기준이 되는 한국 고유종은 쉬리 (Coreoleuciscus splendidus), 몰개 (Squalidus japonicus coreanus), 점몰개, 참종개 (Iksookimia koreensis), 새코미꾸리, 자가사리 (Liobagrus mediadiposalis), 미유기 (Silurus microdorsalis), 얼룩동사리 (Odontobutis interrupta) 등 8종 (28.6%)으로 확인되어 고유종의 구성비가 한반도의 평균적인 고유종 빈도인 23.0% (Nam 1996)보다 높게 나타 난 것으로 분석되었다.
분류군별 출현을 보면 잉어과 (Cyprinidae) 어류가 10종 (35.7%)으로 출현종이 가장 많았으며, 다음으로 망둑어과 (Gobiidae) 어류가 4종 (14.3%), 미꾸리과 (Cobitidae), 종개 과 (Balitoridae), 메기과 (Siluridae), 연어과 (Salmonidae) 어 류가 각각 2종 (7.1%) 등의 순으로 국내 담수어류 중 잉어 과 어류들이 다른 분류군에 포함된 어류들보다 더 다양하 게 분포하는 일반적인 특성과도 일치하는 것으로 나타났 다 (Choi et al. 1984). 한편, 동해로 유입되는 하천의 특성 상 회유성 어류인 황어, 은어, 연어, 산천어 (Oncorhynchus masou masou), 가시고기, 한둑중개, 꾹저구 (Gymnogobius urotaenia) 등 7종 (25.0%)이 확인되었다.
서식이 확인된 어류 중 상대풍부도가 가장 높게 나타난 종은 은어로 886개체 (40.9%)로 우점하였으며, 황어 503개 체 (23.2%), 점몰개 152개체 (7.0%) 등의 상대풍부도가 높 게 나타나 동해로 유입되는 하천의 특성을 반영한 것으로 사료된다.
한편, 어도 개보수가 이루어진 2015년 이후 SOW-0010 의 상류 구간에서 황어, 은어, 꾹저구 등 3종의 개체수 가 증가하였으며 (Fig. 2), 새코미꾸리, 밀어 (Rhinogobius brunneus), 붕어 (Carassius auratus), 연어, 미유기 등 12종이 SOW-0010의 상류 지역으로 어도를 통해 소상한 것으로 조사되었다 (Table 3). Choi et al. (1995)에 따르면 과거 삼 척오십천에서 14과 30종의 출현을 기록하였으며, 연어, 황 어, 은어 등의 경우 현재 설치된 SOW-0010의 하류역에서 만 출현한 것으로 보고하고 있다. 따라서 상류에서 이들이 출현하는 것은 어도 개보수를 통해 본 종들의 소상이 이루 어진 것임을 확인할 수 있었다.
2. 어류 자원량 추정
소해면적법을 적용하여 SOW-0010의 상·하류 구간에서 어류 자원량을 추정한 결과 상류 구간 평균자원량은 0.146 M/T이었고. 하류 구간 평균자원량은 0.685 M/T으로 하 류 구간의 평균자원량이 약 4.7배 (Fig. 3) 높은 것으로 나 타났다 (Paired-t11(2)=3.36, p=0.006).
또한, 개보수 전·후 자원량을 비교한 결과 2014년 개보 수 전 평균자원량은 0.103 M/T이었고, 2015년부터 2019 년까지 개보수 이후 평균자원량은 0.478 M/T으로 약 4.6 배 (Fig. 4) 증가한 것으로 나타났다 (t22(2)=2.71, p=0.012). 이러한 차이는 하천의 종적 연결성 증가에 따른 결과로 판 단되었다 (Table 4).
또한, 채집된 어류의 생체량과 생존가능 수면적을 기반 으로 산출되어진 어류 자원량 (ton)을 비교한 결과 상류구 간의 평균 자원량은 어도 개보수 전 0.040 ton에서 어도 개 보수 후 0.145～0.408 ton으로 증가하였으며, 하류구간의 평균 자원량은 어도 개보수 전 0.188 ton에서 어도 개보수 후 0.186～1.894 ton으로 증가하였고, 상·하류 구간의 전 체 자원량 또한 어도 개보수 전에 비해 어도 개보수 후 증 가한 것으로 분석되었다 (Table 5).
3. 경제적 가치 추정
SOW-0010의 상·하류 구간에서 서식이 확인된 어종 중 수산자원 (경제성 어종)에 속하는 어종은 14종 1,660개 체로 조사기간 동안 확인된 전체 종수의 50.0%, 개체수의 76.7%에 해당하는 것으로 나타났다.
SOW-0010의 상·하류 200 m 구간에서 채집된 경제성어 종 개체수에 따른 생체량을 바탕으로 추정한 생산적 가치 (Production value)는 어도 개보수 전 2014년 23,569원에서 어도 개보수 후 2015년 106,281원, 2016년 13,315원, 2017 년 46,272원, 2018년 99,614원, 2019년 120,384원으로 증가 하였다 (Table 6).
또한, 보 하구까지 전체지역으로 면적을 확대하여 조 사면적 비율과 조업계수를 적용하여 추정한 경제적 가치 는 어도 개보수 전 2014년 약 5.3백만원에서 어도 개보수 후 2015년 약 23.9백만원, 2016년 약 3.0백만원, 2017년 약 10.4백만원, 2018년 약 22.4백만원, 2019년 약 27.1백만원 으로 매년 증감패턴이 다르게 나타났다 (Fig. 5). 특히 2016 년의 경우 자원량 및 경제적 가치가 급격히 감소한 경향을 보였으며, 이는 기후변화에 따른 극심한 가뭄의 영향으로 자원량이 감소된 것으로 판단한다. 2016년 이후 하천의 유 량이 안정적으로 유지되면서 자원량 및 이에 따른 경제적 가치는 다시 증가하는 경향을 보였다.
2014년 대비 경제적 가치의 증가율을 보면 2015년 351%, 2016년 -44%, 2017년 96%, 2018년 323%, 그리고 2019년 411% 증가하였고 평균 약 227% 증가한 것으로 나 타났다 (Fig. 6). 어도 개보수 전에 비해 어도 개보수 이후 경제적 가치가 높아진 것은 다양한 회유성어종의 유입과 담수어류의 국지적 이동이 증가했기 때문으로 판단한다.
4. 자원량에 따른 경제적 가치 변동
자원량 변화에 따른 경제적 가치변동 곡선을 지수함 수모델에 적용시킨 결과 모델계수는 0.582이며, 이에 따 른 최대 경제적 가치는 약 30.4백만원인 것으로 나타났다 (R2=0.896). 이는 어도 개보수에 따라 얻을 수 있는 최대 경제적 가치를 의미한다 (Fig. 7).
고 찰
어도와 관련된 수생태계 관련 연구는 다양한 생태계 서 비스영역에 부합될 수 있을 것으로 판단한다. 먼저 지지서 비스 측면에서 생물서식지 질적 향상과 생물다양성 및 수 생태계 건강성 확보에 기여할 수 있고, 생태계 공급서비스 측면에서 지속가능한 수산자원 확보에 기여할 수 있을 것 으로 판단된다. 또한, 조절 및 문화서비스 측면에서 생태환 경 및 경관개선 그 외 교육, 관광, 여가 등 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대할 수 있다. 다양한 영역에서 나타나는 혜택에 대한 가치평가를 위해선 각 분야별로 표준화된 지 수나 지표개발이 필수적이다 (Karjalainen et al. 2013). 이제 까지 수생태계 분야에서 생물다양성이나 건강성에 관한 정량적 지표는 가지고 있지만 그 외 분야에서 관련 지수나 지표개발은 미흡한 수준이다.
본 연구에서는 수생태계 공급서비스 측면에서 어도 개 보수를 통한 어류 자원량 변동을 추정하였고, 이에 따른 경제적 가치평가를 수행하였다. 추후 다른 서비스분야로 확대하여 종합적인 평가를 수행하는 것이 필요하다. 어도 개보수를 통해 지역주민을 포함하여 수혜자 중심의 지불 의사능력 (Willing to pay)은 경제적 가치를 종합적으로 평 가하는 중요한 기법이 될 수 있을 것으로 판단한다. 실제 어도 개보수에 따라 지역주민을 대상으로 설문조사 (미발 표자료)를 실시한 결과 어류 자원량 증가와 경관개선이 압도적으로 높았으며, 이에 대한 적절한 지불의사능력을 가지고 있는 것으로 나타났다. 따라서 이에 대한 조사기법 이 정립되고 현장에 적용되면 어도를 통한 생태계 가치평 가는 확대될 것으로 판단한다. 이러한 평가지표는 향후 본 사업의 성패를 결정하고 타당성을 설명하는 중요한 자료 가 될 수 있을 것으로 기대한다.
수산 자원량에 대한 관련연구는 지난 1950년대부터 개 체군 성장 및 분포 관련 기초이론이 나오기 시작하면서 해 양생물을 중심으로 다양한 방법이 개발되고 적용되어 왔 다 (Lee et al. 2015;Lim et al. 2018). 지난 1980∼90년대 수 산자원학의 발달과 함께 통계를 이용한 다양한 자원량 평 가기법들이 개발되었고, 지난 2000년대 이후부터는 기존 의 개체군 수준에서 벗어나 생태계기반 수산자원관리개 념으로 평가되고 있다. 그러나 아직 국내 담수생태계에서 는 어류 자원량 추정을 위한 표준화된 조사방법이 마련 되지 않은 상태이며, 따라서 국내하천환경에 적합한 자원 량 평가기법개발이 필요한 상황이다. 생물자원량 평가에 는 다양한 방법이 있으며 크게 직접조사와 간접적인 방법 을 통한 자원량 조사법이 있다. 해양자원 연구에서는 주로 트롤이나 형망과 같은 능동적 어구를 이용한 조사 및 수 중음파탐지 (Hydroacoustic)를 통한 직접적인 방법으로 수 산자원량을 추정한다. 반면 장기간 축적된 어획량 자료나 통계자료를 바탕으로 간접적 수산자원량 추정방법은 크 게 1) 코호트분석법, 2) 단위노력당 포획조사법, 3) 표지 방 류법으로 구분할 수 있으며, 각각 장·단점을 가지고 있다 (Maceina and Rider 1993). 국내 하천의 경우 표준조사방 법인 단위노력당 포획조사를 기반으로 소해면적법 (SAM) 혹은 포획감소 (Catch-depletion method)등을 적용하여 직·간접적인 방법을 통해 자원량 규모를 산정하는 것이 가장 효과적일 것으로 판단한다.
본 연구에서 수행된 어도 개보수에 따른 어류 자원량 변 동은 향후 하천연속성 확보 및 생물서식지 확대에 따른 평 가지표로서 활용가능성이 높을 것으로 기대한다. 하천환경 에서 적용되고 있는 생물군집지수나 건강성평가지수 등은 생물다양성과 하천의 건강도를 나타내는 정량지표지만 자 원의 총량을 반영하지는 못하는 단점이 있다. 특히 어도 개 보수에 따른 생물서식지 확대에 따른 생물량 변화에 대한 평가는 기존의 평가를 적용 시 과소평가의 우려가 있다. 회 유성 어종이 유입하는 하구하천의 경우 산란시기 특정 어 종이 집중적으로 유입함으로써 우점화 비율이 높아져 생물 다양성과 건강성이 악화되는 것으로 평가될 수 있기 때문 이다. 또한, 어도 개보수의 주 목적은 생물서식지 확대를 통 한 자원량 증가 목적이 크기 때문에 하천의 질적인 평가보 다는 양적 변화에 대한 평가지표가 더 중요한 의미를 가질 수 있다. 따라서 자원량 변동에 따른 생태환경변화를 반영 하는 다양한 지표를 적극적으로 개발하는 것이 필요하다.
본 연구의 경제적 가치추정기법에서 어종별 단가 (Unit price)와 조업계수는 경제성 가치평가에 직접적으로 영향 을 주는 요인으로 향후 이에 대한 보완이 필요하다. 어종 별 단가는 표준단가를 설정하거나 물가상승률을 반영하 여 가격을 설정하는 방법 또는 매년 시장조사를 통하여 가 격을 산정하고 적용하는 방법 등 다양한 방안을 고려할 수 있다. 본 연구에서 어업일수는 내수면 어업권을 가진 어민 을 대상으로 구두설문을 통해 역추정한 것으로 추후 자료 의 객관성 확보를 위해 평균어업일수를 바탕으로 계수를 재산정하는 것이 필요하다.
자원량에 따른 경제적 가치변동을 지수함수모델에 적 용하여 분석한 결과 자원량의 증가는 경제적 가치변동을 약 89.6% 정도 설명하는 것으로 나타났으며, 따라서 산출 된 모델계수와 최대 경제적 가치값은 정량적 비교자료로 서 유용한 지표가 될 수 있을 것으로 판단한다. 경제적 가 치에 대한 기여도가 높을수록 계수값은 증가하게 되고 이 에 따른 최대 경제적 가치가 높아지게 된다. 본 연구에서 는 정량적 비교를 위해 3∼4분기 자료만 대상으로 자원량 및 경제성 평가를 수행한 것으로 전체를 분기를 대상으로 분석할 경우 모델계수값과 이에 따른 경제적 가치는 더 높 아질 것으로 판단한다.
적 요
SOW-0010의 어도 개보수 전·후 자원량을 분석한 결과 개보수 이후 평균자원량은 약 4.6배 증가한 것으로 나타났 다. 경제적 가치는 어도 개보수 전 2014년 약 5.3백만원에 서 어도 개보수 후 2015년 약 23.9백만원, 2016년 약 3.0백 만원, 2017년 약 10.4백만원, 2018년 약 22.4백만원, 2019년 약 27.1백만원으로 매년 증감패턴이 다르게 나타났다. 2016 년을 제외하고 전체적으로 개보수 이후 경제적 가치는 증 가한 것으로 나타났다. 이는 다양한 회유성어종의 유입과 담수어류의 국지적 이동이 증가했기 때문으로 판단한다. 자 원량 변화에 따른 경제적 가치변동을 지수함수를 적용하여 분석한 결과 모델계수는 0.582였으며, 이에 따른 최대 경제 적 가치는 30.4백만원인 것으로 추정되었다. 군집 내 경제 성어종의 비율과 점유율이 높을수록 계수값이 증가하고 이 에 따라 경제적 가치가 높아질 것으로 예상한다.
