1. 서 론
2. 재료 및 방법
조사 선박 및 해역
환경 조사 및 시료 채집
미세조류 분석
통계분석
3. 결과 및 고찰
조사지역 수온 및 염분 특성
국제화물선 선체표면 부착 규조류
부산 신항 인근 해역의 미세조류 현존량, 줄현종, 군집구조
부산 신항 인근 해역의 부착 및 수체 미세조류 다양성 지수
선박 부착미세조류상과 인근 연안의 부유성, 부착성 미세조류의 비교
본 연구의 의의
4. 결 론
1. 서 론
해양에서 선박의 오손생물 문제는 심각한 사회 문제로 여겨져 왔다(Gittens et al. 2013; Santos-Simón et al. 2025). 이들은 경제적으로 선박의 성능 저하와 연료비용 증가를 초래하며(Townsin 2003), 생태적으로 국내에 유입되면 토착 생물의 서식지에 영향을 줄 수 있다. 이는 서식지에 영향을 주어 생태계의 균형을 깨뜨리는 결과를 초래한다. 따라서 선박 오손생물은 다양한 문제점을 야기하여 국내 및 국제적으로 주목받는다(Drake and Lodge 2007). 더욱이, 이러한 문제들은 국제적인 차원에서도 심각한 문제로 인식되어, 해결을 위해 전 세계적인 협력과 지속적인 노력이 필요하다.
선박의 성능 저하 및 해양생태계의 교란문제를 초래하는 주요한 부착 생물로 박테리아, 미세조류, 해조류, 무척추 동물이 대표적이다(Callow and Callow 2002; Saputri et al. 2025). 이들 생물들은 일련의 천이 과정을 통해 선체를 포함한 다양한 기질에 부착하고 번식한다. 게다가 부착 생물들이 선체를 기질로 선택할 시 여러 국가들로 전파될 가능성이 있다(Park et al. 2022). 특히, 일부 부착 미세조류는 선체에 쉽게 부착하여 초기 생물 막 형성에 큰 영향을 준다(Callow and Callow 2002; Saputri et al. 2025). 이들의 부착은 선체와 같은 기질 오염과 다른 생물의 점착 유도를 야기시킨다. 또한, 부착 미세조류는 해양 생태계의 변화와 환경 오염에 민감하게 반응하여 환경 평가 대상 생물이다. 이렇듯 부착 미세조류는 효율적인 선박관리 및 해양환경의 보호를 위해 매우 중요하다.
선체 부착 생물은 항해를 따라 대륙 간 이동이 가능하다. 이러한 생물들의 부착을 방지하기 위한 방법으로 선박의 배관시설에의 부착 방지 장치 및 선체 표면 방오 도료처리가 존재한다. 하지만 이러한 조치는 시간이 지남에 따라 성능이 약화되기에 부착을 완전히 방지하지 못한다. 결과적으로 부착생물들은 선박의 모든 부분에 부착하여 각 국가 수역들에 전파될 가능성이 있다. 현재, 선체 부착 생물들은 연안지역에 잠재적으로 정착할 수 있는 외래생물로 간주되어 관리 및 모니터링의 대상이 되고 있다(Drake and Lodge 2007).
한국은 해상교역량이 상당한 많은 편으로 다양한 선박들이 국내 항구에서 입·출항 하고 있다(Jang et al. 2023). 이들 입·출항 선박은 그 관리 정도에 따라 오손 상태가 다양하게 나타난다. 이에 따라 선박 오손 생물의 관리를 위해 모니터링 및 국내 연구가 진행되고 있다(Park et al. 2021; Jang et al. 2023; Park et al. 2023). 특히 선체 부착 미세조류의 경우, 서로 다른 경로로 유입되는 외래 부착 미세조류의 유입 가능성이 확인된 적이 있다(Park et al. 2021; Park et al. 2023). 그러나 이러한 미세조류의 국내 전파 여부는 여전히 불분명한 상태이며, 이에 대한 연구가 더욱 필요한 실정에 있다. 최근 실시된 연구는 선체부착 조류와 인근 항구에 부착된 미세조류 간 종조성간에 뚜렷한 차이가 있는 것을 규명하였다(Park et al. 2025). 하지만, 선체와 연안 구조물에 부착하는 미세조류가 수체에도 널리 분포하는 지는 명확하게 규명되지 않았다.
본 연구는 항만 주변 수체의 부유성 미세조류 군집과 선체 표면 및 인근 항만 시설을 기질로 하는 부착성 미세조류 군집을 분석하였다. 이를 통해 국내 유입 선박에 부착된 생물이 수층을 통해 주변 지역으로의 전파 가능성을 파악하고자 한다.
2. 재료 및 방법
조사 선박 및 해역
선체부착 미세조류 채집은 HMM Southampton (2022년 6월 19일), HMM Copenhagen (2022년 8월 22일), Hyundai Dream (2022년 9월 29일)을 대상으로 부산 신항에 입항하여 정박해 있는 동안 수행하였다(Fig. 1). 또한, 항구 주변 해역의 생물상을 파악하기 위해 인근 항만 4개 정점을 선정하여 2022년 7월 28일에 부착조류와 수체에 존재하는 부유성 미세조류를 조사하였다(Fig. 1). 채집지점은 접근 가능성과 조류 확산가능성을 고려하여 부산신항 북쪽에 위치한 안골 포(St. 1), 남쪽의 천성항(St. 2), 대항항(St. 3), 외양의 포항(St. 4)에서 실시하였다.
환경 조사 및 시료 채집
선체 주변 및 인근 해양의 환경 특성을 파악하기 위해 수온과 염분을 YSI (YSI Inc, Yellow Springs, Ohio, USA)로 측정하였다. 이후 선체와 인근항만시설의 부착 미세조류는 선행연구에 따라 나일론 소재의 인공섬유로 채집하였다(Park and Ki 2023). 선체의 경우 안전 및 접근상의 이유로 스쿠버 다이버가 수중에서 좌현 선체 측면에서 생물막을 찾아 채집하였다. 이후, 멸균해수로 부유성 생물을 제거하기 위해 부착 생물이 묻은 인공섬유를 세척 후 50 mL 코니컬 튜브(conical tube)에 보관하였다. 인근 항만 시설에서는 암반 기질을 대상으로 채집되었으며, 부유성 미세조류로 표층 수 1 L를 채수 하였다.
이후 10 mL의 루골 용액으로 고정한 표층 수를 2–3일간 자연 침전법으로 최종 부피가 100 mL이 되도록 농축하였다. 부착 미세조류 시료는 50 mL 코니칼 튜브에 담긴 나일론을 15 분간 교반 하여 생물들을 완전히 탈락시켜 루골 용액 및 글루타르 알데하이드로 고정하였다.
미세조류 분석
이후 고정된 시료를 균질화 한 후 1 mL를 분취하여 광학현미경(Axioskop; Carl Zeiss, Oberkochen, Germany) ×200에서 3회 반복 계수한 후 평균값으로 현존량을 계산하였다. 생물 종 동정은 학술문헌 및 도감(Shim 1994; Stepanek and Kociolek 2018)을 참고하여 광학 현미경(Axioskop; Carl Zeiss, Oberkochen, Germany) 및 주사전자현미경 (SEM, Model Jeol, JSM 5410, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 분석된 종들의 분류체계는 AlgaeBase의 데이터베이스에 따라 정렬하였다(Guiry and Guiry 2025).
통계분석
항만 지역 간의 미세조류 군집을 클러스터 분석으로 파악하였다. 분석은 UPGMA 알고리즘을 사용하여 유사도 방법인 Manhattan으로 산출하였다(Sokal and Michener 1958). 이때 통계적 안정성을 확보하기 위하여 1000회 반복 계산을 하였다. 선체 시료와 연안 시료를 대상으로 선체부착 미세조류의 국내 전파 가능성을 확인하고자 종 및 종별 현존량 데이터를 이용하여 주성분 분석을 수행하였다(Park et al. 2023). 본 연구에서 사용된 통계적인 분석은 PAST. 4.03 소프트웨어로 수행하였다(Hammer et al. 2001).
3. 결과 및 고찰
조사지역 수온 및 염분 특성
본 연구기간 부산 신항 수온은 17–23.4°C(평균: 20.3 °C), 염분은 25.51–34.06 psu (평균: 28.85 psu)로 조사되었다. 또한, 2022.7.28-29일 인근 항만의 수온은 23.4–23.8°C(평균: 23.6°C)와 염분도 32–32.3 psu (32.15 psu)의 범위를 보였다. 부산 신항 내부와 주변 해역의 염분을 7월말 및 8월 환경자료로 비교할 때, 염분 농도는 인근항만에서 더 높게 조사되었다. 하지만, 조사시기 부산 신항 주변 환경 특성은 여름철 남해 연안의 수온 및 염분과 유사하였다(Kim et al. 2024).
국제화물선 선체표면 부착 규조류
부산 신항에 정박한 HMM Southampton (HS, 2022. 6.19일 조사), HMM Copenhagen (HC, 2022.8.22일 조사), Hyundai Dream (HD, 2022.9.29일 조사) 선체 표면에 부착한 규조류 개체수와 종을 분석하였다. 부착 규조류 개체수는 2,622–3,868 cells cm-2 범위였으며, HMM Copenhagen 에서 가장 높은 수치를 보였다(Table 1).
Table 1.
The number (cells cm-2) of organisms that appear in HMM Southampton (19 June, 2022), HMM Copenhagen (22 August, 2022) and Hyundai Dream (29 September, 2022).
선체부착 미세조류 생물상은 규조류 5속, 13종으로 파악되었으며(Table 1). Halamphora 4종, Navicula 4종, Psammodictyon 2종, Pseudo-nitzschia 1종, Thalassiosira 2종으로 구성되었다. 선박별로는, HS에서 특이적으로 관찰된 선체부착 미세조류는 Navicula dulcis, Pseudo-nitzschia sp., Thalassiosira eccentrica 3종이었으며, HC에서는 Halamphora oceanica, Halamphora sp., Navicula goersii, Navicula perminuta, Thalassiosira cf. gracilis 5종이었다(Table 1). HD에서는 Navicula metareichardtiana, Psammodictyon mediterraneum, Psammodictyon sp. 3종이 관찰되었다(Table 1).
본 조사 결과, 국제 선박의 주요 종은 Halamphora로 유사한 경향을 보였다. 예를 들어, Halamphora coffeaeformis는 HC와 HD에서 공통 출현 하였는데, Halamphora 속은 이전 연구에서도 국제 운항 이력이 있는 연구선에서 출현한 바 있다(Park et al. 2021; Park et al. 2023). 본 연구의 국제화물선은 생물오손 방지를 위해 선박 표면에 방오도료 처리를 하였으나, 일부 Halamphora와 같은 방오도료 저항성이 강한 부착성 미세조류들이 출현 할 수 있었던 것으로 생각된다(Park et al. 2023). 또한, 일부 선박 시료에서는 중심목 규조류인 Thalassiosira가 검출되었다. Thalassiosira와 같은 Coscinodiscophyceae 강의 규조류는 주로 부유성 생활을 하는 것으로 알려져 있어, 채집 당시 주변 해수 오입에 의해 HS와 HC 시료에서 관찰된 것으로 생각된다.
부산 신항 인근 해역의 미세조류 현존량, 줄현종, 군집구조
2022년 7월 부산 신항 인근 4개 정점의 암반 부착 미세조류는 322–1,167 cells cm-2의 범위로 나타났으며, St. 1(안골포항)에서 가장 높은 값을 보였고 St. 2에서 가장 낮은 값을 나타냈다. 주변 수체의 부유성 미세조류는 2,200–4,250 cells mL-1로 조사되었으며, St. 1에서 가장 높은 값을 보였다(Fig. 2a).
Fig. 2.
Characteristics of microalgae in Korean small ports. (a) is the microalgae abundance in two different environments (surface substrate and Surface water). (b) the number of microalgal species that observed in the attached substrate and surface water. (c) and (d) are microalgae community characteristics and cluster analysis results at the class level in two environments
부산 신항 인근 4개 정점으로부터 출현한 미세조류는 총 91종으로 파악되었다(Fig. 2b, Tables 2 and 3). 세부적으로, 부착 기질에서 35종이 출현하였으며, St. 1의 부착 기질에서 15종으로 가장 많았다. 표층수에서는 56종이 출현하여 St. 1이 29 종으로 가장 많이 출현하였다.
Table 2.
Species list of epilithic microalgae appeared in Namhae coastal area (July 28, 2022). Taxon position = Class; Order; Family
Table 3.
Species list of phytoplankton appeared in Namhae coastal area (July 28, 2022). Taxon position = Phylum; Class; Order; Family
정점 별 부착 기질과 표층수의 미세조류 군집분석결과 유사도 수준을 기준으로 두 그룹으로 구분되었다(Fig. 2c and d). 구분된 그룹들은 지역적으로 부산신항을 중심으로 북측(St. 1)과 남측(St. 2, 3, 4) 해역으로 구분되었다. 북측과 남측의 미세조류 유사도가 다른 이유는 St. 1이 다른 정점들 간의 거리에 비해 지리적으로 떨어진 위치기이 때문으로 생각된다. 국내 항만의 부착 기질로부터 출현한 종을 분석한 결과, 규조류만으로 구성된 매우 단조로운 생물상이 확인되었다(Fig. 2c). 이들은 규조류 내에 Bacillariophyceae, Mediophyceae, Coscinodiscophyceae로 확인되었다. 그중, 모든 정점의 부착 기질에서 출현한 보편종은 Bacillariophyceae에 속한 Achnanthes coarctata로 확인되었다. 표층수에서는 규조류, 와편모조류 및 기타편모조류가 출현하였다(Fig. 2d). 모든 정점의 표층수에서 공통 출현한 종은 없었으나 3개 정점에서 공통적으로 출현한 종은 와편모조류에 속한 Gymnodinium sp. (St. 1, St. 3, St. 4), Prorocentrum micans (St. 1, St. 2, St. 4), Tripos furca (St. 2, St. 3, St. 4)로 3종 분석되었다. 정량 분석 결과, 부착 기질에서 Bacillariophyceae에 속한 규조류가 약 80%의 가장 높은 비율로 출현하였다(Fig. 2c). 반면, 표층수에서는 Bacillariophyceae에 속한 규조류는 4–17%의 비율로 4배 이상 감소하였으며, 와편모조류가 20–80%의 비율로 출현하였다(Fig. 2d).
부산 신항 인근 해역의 부착 및 수체 미세조류 다양성 지수
부산 신항 인근 해역에 출현한 부착 및 부유성 미세조류 군집의 종 다양성 분석결과, 부착 미세조류는 2.1–2.63의 범위를 보였으며, 부유성 미세조류는 1.8–2.54의 분포를 보였다. 조사 정점 중 St. 3을 제외한 나머지 정점에서 부유성 미세조류가 부착 미세조류보다 종 다양도가 높은 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3). 우점도를 파악한 결과, 부착 미세조류 군집은 0.07–0.13, 부유성 미세조류는 0.09–0.25의 범위를 보였다. 대부분 부착 미세조류 군집과 부유성 미세조류 군집의 우점도는 유사한 경향을 보이는 것으로 확인되었다. 균등도 지수는 부착 미세조류는 0.82–0.92의 범위를 보였고, 부유성 미세조류은 0.544–0.845로 나타났다. 종 풍부도지수(Richness)는 암반의 부착 미세조류가 1.36–2.03, 부유성 미세조류은 0.90–2.15로 나타났다. 종합적으로 다양성 지수, 우점도지수, 풍부도 지수에서 부착생물군집과 부유성 미세조류 군집이 유사한 경향성을 보였다. 그중, St. 1의 생물군집이 가장 다양하고 풍부한 것으로 나타났으며, St. 2의 종 다양성 지수와 풍부도지수는 가장 낮은 것을 확인할 수 있었다.
선박 부착미세조류상과 인근 연안의 부유성, 부착성 미세조류의 비교
부산 신항에 입항한 무역선의 선체표면과 인근 항만의 부착 기질에 출현한 미세조류의 정점별 출현 패턴을 확인하기 위하여 각 정점의 우점종을 파악하였다. 그 결과 부착기질에서 St. 1은 Achnanthes와 Nitzschia가 우점하였고, St. 2와 St. 3에서는 Navicula, St. 4에서는 Grammatophora가 우점한 것을 확인할 수 있었다. 이와 달리, 표층수 St. 1에서는 Chaetoceros, St. 2와 St. 3의 우점 속은 유사하게 Rhizosolenia, Guinardia, Protoperidinium, Scrippsiella로 확인되었으며, St. 4에서는 Bacteriastrum, Melosira, Leptocylindrus, Alexandrium, Gymnodinium이 우점하였다. 선체의 경우 HS와 HC에서는 각각 Halamphora subtropica와 H. coffeaeformis가 최우점하였고, HD에서는 Navicula metareichardtiana가 최우점하였다.
국내항만기질의 우점종과 선체를 기질로 한 부착조류의 출현 패턴을 통계적으로 확인하기 위해 PCA분석을 수행한 결과, PC1과 PC2축이 각각 47.2%, 17.05%의 설명력을 보이며 주요 종들을 분리하였다(Fig. 4). 구체적으로 Achnanthes와 Nitzschia는 PCA 분석 시 St. 1–4와 같은 국내항만기질과 상관관계를 보이며 좌상단에 분포하였다. Halamphora와 Navicula는 우측으로 분리되어 선체와 상관관계를 가졌는데, 이는 해당 종들이 통계학적으로 국내항만보다 선체에 더 높은 특이성을 가짐을 의미한다.
Halamphora는 해양환경에 다양한 지역에서 서식한다고 알려져 있다(Guiry and Guiry 2025). 특히 최근 Halamphora 종들이 국내에서 선체, 및 퇴적물 표면에서 출현한다고 보고된 바 있다(An et al. 2022; Park et al. 2023). 하지만 해당연구들에서 출현한 Halamphora 종이 국내 토착 생물과 외래종인지 파악할 수 있는 기준은 모호하다. 이를 파악하기 위해서는 국내 출현 및 선체 기원 Halamphora를 대상으로 한 유전정보가 구축되어야 할 것으로 생각된다(Hamsher et al. 2019).
본 연구기간 동안, 국제 무역선을 통해 들어온 선체부착 미세조류가 국내 소형항만시설에 침입할 가능성을 확인하기 위하여 선체, 국내 소형항만 암반기질, 표층수 환경을 비교하였다. 그 결과, 선체와 국내 암반기질로부터 Halamphora sp.와 Skeletonema costatum이 공통적으로 출현하였다(Fig. 5). 그중 Halamphora 속은 표층수에서는 관찰되지 않고 암반과 선체와 같은 부착 환경에 대해 높은 선호도를 보였다. 국내 암반 기질과 표층수에서는 Nitzschia sp.와 Navicula mutica가 공통으로 국내에 출현하였다. Nitzschia와 Navicula mutica와 같은 규조류는 부착하는 특성이 강한 종이나 채집 당시 일시적으로 부유하여 표층수에서 검출된 것으로 판단된다(Park et al. 2022).
본 연구의 의의
미세조류 대상의 국내 항만 생태계 연구는 주요 국내 주요국제항만인 인천항, 부산항, 광양항과 같은 항만시설을 대상으로 보고되고 있다(Beak et al. 2011; Kwon and Kang 2013). 이들 연구는 선박 평형수를 통해 전파되는 부유성 생물에 대한 조사인 것을 특징으로 한다. 최근에, 선체 표면을 통해 유입되는 생물에 대한 모니터링 연구가 수행된 바 있다(Park et al. 2023). 해당 연구는 연구선 2척을 조사하여 서로 다른 경로를 통해 들어오는 선체 표면의 부착 생물상 차이를 보고하였다. 이와 달리 본 연구에서는 우리나라 대형 항만시설에서 정기적으로 운항하는 무역선의 부착 생물상을 조사하였다. 또한, 대형 항만시설의 주변 해역 4개 정점에 대한 국내 생태환경 기초 조사를 통해 선체부착 미세조류의 국내 전파가능성을 파악하고자 한 의의가 있다.
항만의 경우 선박에서 기원한 다양한 방오도료 성분이 해수 속으로 용출되어 환경 문제가 발생할 가능성이 있다(Levy et al. 2007). 실제로 외국의 경우 이에 대한 영향력을 확인하기 위해 부착 미세조류를 활용한 모니터링을 수행하고 있다(Cahoon 2002). 부착 미세조류는 고정된 환경에서 서식하기에 수질과 같은 환경의 변화에 민감하게 반응하는 생물로서 국내에 수생태계 및 담수 환경의 수질 관리 모니터링의 지표생물로 활용된다(Park et al. 2017). 이런 점에서 부착 미세조류를 활용한 모니터링 연구는 다양한 선박이 운항하는 항만에 대한 생태계 관리에 중요하다.
종합적으로 선체부착 미세조류와 국내 소형항만시설의 암반 기질, 부유성 미세조류를 조사한 결과, 대표적인 부착 미세조류는 규조류로 확인되었다. 따라서, 부착 미세조류에 대한 선체 및 항만생태계 모니터링은 규조류 중심으로 행해져야 할 것으로 사료된다.
4. 결 론
해양환경에서 선박 오손생물에 의한 피해가 현대 사회에서 심각한 문제로 부상하고 있다. 미세조류는 선박 표면에서 초기 생물막 형성의 원인 생물 중 하나로 상위 영양단계의 부착 생물의 먹이원으로 중요하다. 이들은 선박을 통해 전 세계적으로 이동되며 국내 연안에 유입될 수 있다. 본 연구는 선박 표면을 통해 이동되는 미세조류들의 전파 가능성을 확인하고자 여름철에 부산 신항에 입항한 무역선 3척과 인근 국내 항만시설 4개 정점을 조사하였다. 그 결과, 선체부착 미세조류는 5속, 13종으로 파악되었다. 주로 우점한 규조류는 Halamphora 와 Navicula 속이 였으며 Halamphora는 조사 모든 선박에서 보편적으로 출현하였다. 반면 주변 항만의 미세조류는 부착조류 35종과 부유성 미세조류 56종으로 총 91종이었으며, 규조류, 와편모조류, 편모조류로 비교적 다양하게 확인되었다. PCA 분석을 통해 선체부착 미세조류와 주변 항만시설의 우점 출현한 부착 미세조류 생물상이 완전히 상이하였다. 본 연구결과는 선체부착조류은 주변환경과 다른 생물상으로 부착기질 또는 서식지 특이성을 갖고 있는 것을 제시한다. 선체부착 미세조류는 규조류가 대부분으로, 선박을 통한 외래생물 확산 모니터링은 규조류를 중심으로 실시되어야 할 것이다.
