잘피 분포 조사

우리나라의 잘피 분포면적은 45km2 - 60km2로 추산되고 있다. 면적을 추산한 시기가 오래된 자료가 60km2 이고 최근 보고 자료가 45km2 이니 그 사이 잘피의 분포 면적이 줄었고 이는 기후변화의 탓이라 말할 수도 있다. 그러나 그보다 선행하는 잘피장 면적 산출의 난이도를 고려해 보아야 한다.

잘피는 최근 주목하고 있는 Blue Carbon, 그 중 IPCC가 인증하는 유일한 침수식물이다. 그러다 보니 IPCC보고서에 전세계 연안의 잘피장 면적을 추산하는 참고 문헌이 소개되어 있고 신뢰할 만한 Review도 제법 있는 편이다. 그럼에도 전세계 잘피 분포면적의 추정치는 연구에 따라 세 배정도 차이가 난다. 다른 Blue Carbon source 인 맹그루브, 염생식물과 비교해 보아도 그 차이가 큰 편이다. 그럼에도 신뢰할만한 보고에서 그 차이를 교정하지 않고 그대로 게재하는 이유는 무엇일까? 답부터 하자면 해저에 분포하는 잘피장의 면적을 정밀하게 측정하는 것이 힘들기 때문이다. 

맹그루브 숲은 육상의 식생을 확인하는 것과 유사한 방법을 쓴다. 항공 촬영과 일부 망원 촬영, 숲을 종단하며 분류한 식생의 변화 등을 확인하면 비교적 정확한 면적의 계산이 가능하다. 염생식물 또 한 간조 시 항공 촬영을 기본으로 면적 계산이 가능하다. 그럼에도 이 두 식생의 면적이 자료에 따라 차이가 발생하는 것은 지구적 관점에서 모든 분포지역을 드론이나 항공기로 촬영하여 분석하는 것이 불가능 하기에 해상도가 떨어지는 위성자료를 함께 사용하여 그 면적을 추정하게 되는데 모든 위성 Data가 분포면적 판독에 최적기에 -간조시 맑은날- 촬영된 것이 아니기 때문이다. 육상에서 측정할 수 있는 염생식물도 이러한 실정인데 잘피는 어떠랴.

여기서 잘피 분포 면적을 조사하는 방법을 짚고 넘어가지 않을 수 없다. 과거 잘피조사는 GPS 와 잠수가 필수 였다. 우리연안은 거머리말이 80% 이상을 차지하는 우점종이고 거머리말 속 잘피는 보통 환경이 비슷한 해역에 띠(Band)를 이루고 분포하는 특성이 있다. 또한 동해처럼 조수간만의 차가 크지 않은 경우를 제외하면 사리 간조 시 상부 조하대에 생육하는 거머리말 속 -거머리말, 수거머리말, 포기거머리말을 지칭, 애기거머리말은 조간대종으로 간조 시 항상 드러나며 왕거머리말은 간조 시 드러나지 않는 깊은 수심에 분포함- 의 잎이 수면에 뜨는 것이 관찰되어 그 분포를 육안 확인이 가능하다. 그렇다면 잘피장 Band의 폭은? 여기서부터 잠수의 역량이 중요하다.

선박 또는 육지로 접근이 가능하고 멀지 않다면 유영하여 육상확인이 가능한 지점으로 부터 조하대까지 잠수를 통해 확인하는 것이 가능하다. 남해나 서해도서 지역은 거머리말 단일 식생, 애기거머리말 단일 식생도 있으나 점이지대를 두고 애기거머리말, 거머리말, 포기거머리말, 수거머리말 등이 1-4종 수심대를 달리하며 혼재된 경우도 있고 가끔 해호말과 함께 발견되기도 한다. 잠수는 이러한 분류상의 차이를 기록하고 변화가 감지되는 지점에서 상승하여 선박,육상 등과 소통하며 그 좌표를 기반으로 Mapping 하는 것이 전통적인 분포 조사이다. 

지금도 정밀조사를 위해서는 전문잠수인력이 필수적이지만 각종 첨단 장비의 도움을 받는다. GIS기반 정보를 이용하여 조사해역 수심과 해저 저질도를 분석하여 잘피가 분포할 수 있는 수역을 예측하고 현장에서도 드론 등을 이용한 항공 촬영으로 전체적인 잘피 군락의 형태나 면적을 확인하여 잠수를 통한 조사를 최소한으로 진행한다. 선박의 진입이 용이한 경우 선상에서 수중카메라를 사용하기도 하고 원격조종이 가능한 ROV를 이용하여 잠수작업을 대체 하기도 한다. 그러나 정밀한 조사를 위해서는 잠수 또는 잠수에 준하는 조사활동이 필수이고 이 과정을 생략하면 심각한 오류가 담긴 Data가 출현할 수 있다. 

무인항공기 (Dron)가 상용화 되면서 소규모 분포조사에서는 그 활용도가 무궁무진하고 잘피 분포조사에도 필수적인 장비가 되었다. 수중에서는 잘피군락의 정확한 형태, 좌표, 면적을 측정하는 것이 거의 불가능한데 무인항공기를 이용하여 간조 시 또는 해저면이 관찰되는 해역에서는 거의 정확한 군락의 크기와 형태를 측정할 수 있다. 하나하나 접근이 불가능한 암반에 생육하는 말잘피도 무인항공기로 암초 하나 하나 옮겨다니며 확대영상으로 확인하여 patch 단위로 정밀하게 분포를 조사할 수 있는 시대가 되었다.

그렇다면 잠수가 꼭 필요한 것일까? 무인항공기는 잘피를 확인하고 저수심 해안의 잘피 분포를 정확히 조사하는 능력이 있다. chl-a 필터를 사용하면 광합성하는 생물부분만 Detect 할 수도 있고 색수차를 이용하며 면적을 자동 계산할 수도 있다. 문제는 비전문 인력이 첨단장비의 편의만을 탐닉하며 발생한다. 바다. 특히 잘피가 주로 생육하는 연안역은 해수면에서 관찰할 수 있는 내용이 그때그때 달라진다. 장기 모니터링으로 수 년을 방문하는 동일 정점도 사리와 맞물려 잎이 드러나기도 하고 물이 맑아 드론영상 만으로 군락의 경계가 명확히 보이기도 하지만 또 어느 때는 잠수를 하여도 고작 수심 2-3m 아래가 깜깜하여 겨우 잘피의 존재 유무만을 확인 할 수 있을 경우도 허다하다. 가능한 좋은 환경에서 조사하고 싶은 것은 한 마음 이지만 예측하지 못하는 변화는 해양조사를 어렵게 한다. 물론 물이 좋아질 때까지 며칠, 몇 주를 지내다 보면 최고의 조사환경을 만날 수도 있을 것이다. 때로는 남해의 누런 뻘물만 흐르던  해역이 동해처럼 맑은 날을 경험 할 수도 있다. 그러나 현실적으로 그런 기다림이 가능할까? 동네 선장님 말을 듣고 나가도 뒤통수 맞는 날이 비일비재하지 않던가. 예측할 수 없는 일이다. 

주로 분포조사를 하는 거머리말은 연성 저질에 생육하는 종이다. 이것이 두 번째 문제. 연성 저질은 바위, 돌을 제외한 모든 해저. 해수욕장 모래사장이나 주변이 암반인 동해라면 어느 정도 시야가 보장된다. 그러나 니질 particle이 많은 남해, 서해 연안의 경우 사리 간조 때를 놓치면 탁도가 높아 무인항공기로는 잘피를 관찰하기 어렵다.

또 한 가지 큰 문제. 대형해조류는 잘피와 같이 광합성을 하는 해양의 주요 1차 생산자이며 연안역에도 널리 분포하여 항공 촬영 등으로는 그 차이를 분간하기 힘들다. 이 정도 말하면 좀 아시는 분들은 반문한다. 연안 해조류의 대부분은 갈조류이고 주로 암반에 생육하는데 연성저질의 잘피와 겹치면 얼마나 겹친다는 것이냐고.

그렇다. 대형해조류는-현미경 규모의 미세조류와 구분하는 것일 뿐 육안관찰 가능한 모든 해조류라 보아도 무방하다- 딱딱한 기질에 부착기 (holdfast)를 지지하고 성장한다. 딱딱한 기질의 종류가 문제이다. 암석, 바위, 큰 돌만 떠올리면 오산이다. 해저 갯벌 위에 패류의 껍질, 특히 굴암초 등은 해조류의 좋은 생육지가 된다. 게다가 동해안이나 도서지역으로 가면 암반 사이에 모래나 뻘이 퇴적된 지형이 많은데 이 경우 연성저질의 퇴적물 사이로 암반이 솟아 있고 그 비율도 다양하다. 잘피잎 표면 또한 해조류의 좋은 부착 기질이 된다. 미세조류 뿐만아니라 각종 덩치 작은 해조류들이 잘피잎에 붙어 생육하는 표생생물이다. 

무인항공기가 발달했고 영상장비와 광학 필터가 발전을 거듭하고 있지만 아직까지 해조류와 잘피를 빛의 파장으로 명확히 구분할 수 있는 기술이 없으며 탁도가 높은 경우 군락을 관찰하는 것도 제한적이다. 장님이 코끼리를 더듬고 있는 것과 다름이 없다.

그러하기에 국제적으로도 3배의 차이가 남에도 분포 면적이라며 양쪽을 다 유효한 Data로 사용하고 있는 것이다. 한 가지 기술만 가지고 자신하며 조사한다면 자신있게 오류가 가득한 Data를 보고할 수 밖에 없다.

무인항공기 기술만으로 조사한 잘피 분포지역에 수심 20m대 해역이 포함되거나-우리나라 거머리말 생육한계수심은 5m권으로 알려짐- 거머리말 분포지역으로 표시된 면적의 80%이상이 암반인경우도 있었다. 무인항공기 기술은 현대 분포 조사에서 필수적인 부분인 것은 인정하지만 최신 필터로 광합성 구역을 Detect하는 장비로도 해조류와 잘피를 구분하기 힘들며 해저면과 수심자료를 참고하지 않으면 탁도, 수중에 분포하는 기타 생물상 등에 의해 수 많은 오류를 출력하기도 한다. 육상의 분포를 조사하던 방법으로 일원화 된 조사를 할 경우 발생할 수 있는 오류에 대비 해야 한다.

일부 항공조사 업체는 Deep learning을 통해 정확도 80% 에 이르는 이미지 분석 기술을 보유하고 있다고 자랑스럽게 홍보한다. 물론 대단한 기술이고 이러한 기술 발전을 통해 좀 더 정확한 잘피 생육지 분포 조사가 이루어지길 바란다. 당장 내가 하는 분포 조사가 편하고 정교해질 테니까. 그러나 80%의 정확도라면 남은 20%의 오류는 어떻게 처리할 것이며 신뢰할 수 있다는 80 %가 담보로 제시하는 Deep learning 학습은 얼마나 신뢰 할 수 있는 것인가. 부정확한 자료로 학습한 AI는 오답을 내놓을 뿐이다. 방법의 첨단을 홍보하기 전에 고려해 볼 사항이다.

잠수자는 고집스럽다. 직접 잠수하여 육안으로 확인한 것을 믿고 본 것만이 정답이라 주장한다. 수중에서의 방향감각은 형편없으며 유영으로 탐색할 수 있는 범위는 한 줌밖에 안된다. 그렇기에 잠수자가 직접 잠수만을 바탕으로 작성한 분포도는 좌표의 위치에 오류가 많고 실제 잘피 군락의 면적을 과소 또는 과대 평가하는 경우가 많다. 

최근에는 육안 또는 항공촬영으로 확인이 불가능한 해역의 잘피 분포를 파악하기위해 선박을 이용하고 무인항공기, ROV, 수중카메라, 잠수를 종합적으로 사용하여 Mapping 하고 있다. 조사 전 해당 해역의 수심 및 저질 정보를 사전 탐지하는 것도 필수적이다. 선박의 이동이 용이한 구간은 선박과 수중카메라를, 항행이 불가능한 쇄파대는 ROV, 비교적 파랑 Energy가 적고 안전이 확보되며 형태, 밀도, 해저 환경 측정이 필요한 경우는 잠수를 활용한다. 정확한 좌표를 기록하고 Image를 얻기 위해 무인항공기는 필수다. 그러나 비행금지구역이 많은 우리 연안에서는 그 사용이 제한적일 수 밖에 없다. 가용한 장비를 적절히 활용하여 최선의 결과를 얻기위해 노력하고 있다.

한반도 연안역에 자생하는 잘피는 9종으로 알려져 있다. 이 중 줄말은 하구역에서만 제한적으로 발견되는 종이고 해호말은 아열대 종으로 남해안 일대의 연성저질에 드물게 분포한다. 이 두 종을 제외하고 연성저질에 생육하는 거머리말 속 5종의 잘피와 암반에 생육하는 새우말속 말잘피 2종이 우리 연안에 분포하는 대표적 잘피라 할 수 있다. 

연성저질에 생육하는 거머리말 속 잘피 중 조간대에 분포하고 크기도 가장 작은 애기거머리말이 유일한 조간대 종이고 일반적으로 거머리말, 포기거머리말, 수거머리말, 왕거머리말이 수심대 별로 분포하고 있는 것으로 알려져 있다. 그 중 우점 잘피종인 거머리말이 80% 이상의 분포를 보이고 연안역에 분포하는 잘피의 대부분을 차지한다. 거머리말은 온대성 잘피로 겨울의 0 °C 가까운 수온에도 잘 견디고 생장에도 무리가 없지만 여름철 고수온기에 성장이 둔화되고 고수온기가 길어지면 분포면적이 줄어들거나 동일 환경의 거의 모든 개체가 사멸 하기도 한다.

거머리말은 사질-니질의 거의 모든 종류의 연성 퇴적물에 생육하며 남해안 니질의 경우 생육 한계 수심이 1.5-2m 동해안 사질의 경우 최대 5-7m 수심에도 분포한다. 이는 식물의 생장과 광량의 조건으로 결정된 한계인 것으로 보여진다. 한계수심은 약최저저조면을 기준으로 한 것인데 남해안은 조수에따른 수심의 편차가 2-5m에 이르고 니질 퇴적물의 경우 약간의 파랑으로도 재부유하여 사질연안에 비해 탁도가 높은 편이라 수심이 깊을 경우 광합성을 위한 광량 확보가 불가능 할 수 있다. 또한 오염 등에 의해 부영양화 된 수괴, 하계 고수온이 지속되는 해역 또는 일조에 의한 수온 상승의 방어가 불가능한 얕은 수심 구역에도 거머리말의 생육이 제한된다.

포기거머리말은 거머리말과 유사한 분포특성을 보이지만 그 생장방식의 특징에 의해 빽빽한 patch 형식의 분포 양상을 띈다. 주로 거머리말과 혼재하여 분포하나 가끔 단일종으로 Bed를 형성하기도 하나 수심에 따라 Band형 구역을 형성하고 분포하기도 한다. 이들의 분포를 조사할 때는 거머리말 속 잘피의 일반적인 생육밀도 조사보다 작은 방형구를 사용하고 분포면적 또한 전체 경계와 함께 해당 식물의 피도를 표시하는 방법-말잘피류 조사 방법과 유사하게-이 효과적이다.

수거머리말은 거머리말 분포 구역에서부터 생육하며 생육한계 수심이 거머리말에 비해 4-10m 깊은 수심까지 분포한다. 생리, 형태적 특성상 광량의 제약을 보다 잘 극복한 종특성에서 기인한 분포 특성으로 보인다. 남해안에서는거머리말 생육지의 해양 방향으로 점이지대를 형성하며 보다 깊은 수심까지 분포하거나 저질,수은, 영양염 등 환경 조건은 거머리말 생육에 적합하나 수심이 깊은 해역에 단독으로 분포하기도 한다. 남해 서부 해안은 수거머리말 생육지가 수십ha에 이르는 경우도 있다. 깊은 수심에 생육 하는 것이 가능하여 동해안에서는 항구외부 수심 10-15m 사질 해역에 분포하기도 하며 왕거머리말과 혼재하여 생육하는 경우도 드물게 관찰된다.

왕거머리말은 동해연안 사질해역 수심 4-18m 구역에서 연속된 군락 또는 patch 형태로 분포한다. 우리나라 동해와 일본 연안 일부에서만 분포하는 고유종으로 그 분포가 매우 드물고 면적 또 한 넓지 않다.

이상의 분포 특성에 의해 우리연안 연성퇴적물 상에 분포하는 잘피는 거머리말이 대부분이며 동해안은 파랑에너지가 적은 항구 내에 주로 생육한다. 비교적 높은 wave energy를 견딜 수 있고 깊은 수심 분포가 가능한 수거머리말과 왕거머리말이 항외에 드물게 분포한다. 남해안은 거머리말이 생육 하기 최적의 환경으로 암반 사이 좁은 퇴적층까지 생육하는 경우도 다수 관찰된다. 최대 분포지역은 갯벌이 넓고 조차가 한계수심 이내인 남해 서부의 도서지역 또는 육지와 연접한 갯벌지대 등으로 보인다. 서해안은 육지와 연결된 갯벌이 넓게 형성되어 있으나 수심변화가 5m 이상인 해역이 대부분이라 조간대종도 조하대 종도 생육할 수 없는 환경으로 해안에 가까운 조수웅덩이 등에 제한적으로 분포하고 대부분 도서지역에 분포하는 양상을 띈다.

말잘피 (surf grass)는 암반에 생육하는 잘피종으로 우리나라에는 새우말과 게바다말이 분포하고 있다. 말잘피류는 수심 5m 이내의 조하대 암반에 생육하는데 종간분포해역의 뚜렷한 특성을 설명하기 어려우나 새우말이 위도가 높은 해역에서 주로 분포하고 분포 면적이나 빈도는 게바다말이 높다. 포항등지에 두 종이 혼재하기도 하고 고위도 해역에서 게바다말의 분포를 관찰할 수도 있다. 환경조건이 맞으면 수심 5m를 초과한 해역에도 분포하는 경우가 있다. 

말잘피류는 지하경이 짧고 밀생하는 특성이 있어 포기거머리말 처럼 patch 상으로 암반에 분포한다. Patch의 크기가 커지더라도 1평방미터 이상의 면적으로 확장하는 경우는 드물어 연속된

군락의 분포는 발견되지 않는다 밀생하는 특성으로 10cm x 10cm정도의 면적에도 20-60 개체가 생육하므로 생육밀도를 계수할 목적으로 방형구를 사용할 때는 그 크기를 고려해야한다. 또한 천해의 암반지대에 주로 분포하므로 선박의 접근이 불가능하고 쇄파지대의 위험으로 잠수에 의한 직접 관찰 시 주의를 요한다. 보통 거머리말 보다 투명도가 좋은 해역에 분포 하므로 무인항공기에 의한 관찰이 가능하나 주변에 혼재하는 모자반류 등의 대형 해조류와 함께 파도에 따라 일렁이고 있으므로 전문적인 인력의 영상 판독이 필수적이다. 이상의 이유로 말잘피의 분포를 조사할 경우 생육밀도, 분포면적과 더불어 수심별 피도 등의 정보를 추가로 조사해야 정확한 분포를 확인할 수 있다.

말잘피는 주로 자연 경성 저질에 생육하는 것으로 알려져 있으나 최근 조사결과 인근 자연암반에 말잘피가 생육하는 경우 인접한 방파제의 케이슨, Tetra port 등에서도 관찰되는 경우가 종종 있다. 건설 후 상당한 시간이 지난 인공구조물에도 말잘피가 분포한다고 예상하고 분포조사를 진행하는 것이 보다 정확한 결과를 보장할 것이다.

통상 암반이 우세한 동해안에 말잘피가 주로 분포하지만 충분한 광량과 wave energy가 확보되는 남해 또는 서해 도서 해역에도 널리 분포한다. 

잘피의 분포는 환경적 요인과 각 잘피 종의 생리 생태적 특성이 어우러진 결과이므로 잘피 전반에 걸친 이해가 없이 분포 해역을 예측하는 것은 많은 오류를 범할 수 있다. 또 한 우리나라 우점종인 거머리말은 세계적 기준으로 볼 때 기회주의종에 가까운 잘피라 한 번 조사한 분포가 2-3년 후에도 같으리라 예상 하는 것도 문제가 있다. -지중해 posidonia의 경우 수 천년간 한 구역에 생육하며 스스로 퇴적한 지난 세대의 지하경을 수십m 규모로 확인할 수 있을 정도- 그럼에도 잘피는 연안생태계에 주요한 서비스제공자이고 최근 기후변화 이슈와 더불어 온실가스 흡수원인 Blue Carbon으로의 역할이 알려지며 그 분포자체가 중요한 의미를 가지게 되었다.