1. 서 론

1.1 연구배경 및 목적

하구는 육지와 바다를 연결하는 점이적인 연안환경으로 생태적 가치가 높고, 담수와 해수의 영향을 동시에 받는 매우 복잡한 환경이다. 자연 상태의 하구에서는 주변 육지의 기후, 강수량, 하천 유량 등에 따라 육지로부터 유입되는 퇴적물의 양이 조절되고, 하구로 유입된 퇴적물은 하구의 지형, 주기적인 조석과 파랑 작용, 그리고 하구 내의 흐름에 따라 다양한 순환양상을 갖는다(Meade, 1969; Castaing and Allen, 1981). 우리나라 대부분의 하구 환경은 1980년대부터 하굿둑 건설, 항구 및 산업단지 조성, 주변 육지의 개발, 도시화 등으로 인해 크게 변하였다(MST, 1993; Lee et al., 1999; Kim et al., 1999; Kwon and Lee, 1999).

영산강 하구에는 농지개발 및 임해공단 사업을 위해 1978년에 착공되어 1981년에 준공된 높이 19.5 m, 길이 2,458 m의 하굿둑이 건설되었다. 이후 2009년부터 2014년까지 5년에 걸쳐 영산강 하굿둑 구조개선 사업이 이루어져 배구갑문과 연결수로가 확장되었다. 이와 관련한 영산강 하구의 조석환경 변화(Kang et al., 1998; Kang et al., 2002), 수질 변화(Jeong et al., 1999), 퇴적물의 중금속 함량 및 분포(Cho and Park, 1998), 수층의 성층구조(Park, 2001; Park et al., 2001; Cho et al., 2004), 퇴적물 이동 수치모의(Bang et al., 2013), 해수 유동변화(Jeong and Keum, 1999) 등 다양한 연구가 이루어졌고, 현재에도 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 아직까지 영산강 하구에 대한 해저지형 변화, 퇴적물 특성, 퇴적환경 변화 등의 퇴적학적 연구는 미흡하다. 하구의 퇴적환경은 물리, 화학, 생물 등의 모든 분야와 직․간접적으로 연관되기 때문에 퇴적환경의 시․공간적 변화를 연구하는 것은 해양환경 및 생태계 변화를 이해하는데 중요하다. 따라서 본 연구에서는 하굿둑 건설 이후 영산강 하구의 수심 및 지형 변화, 퇴적물의 공간분포 특성을 파악하여 하구의 퇴적환경 특성과 장․단기적 퇴적환경 변화를 규명하고자 한다.

1.2 연구지역

영산강은 길이 115.5 km, 유역면적 3,371 km²를 갖는 남한 4위의 큰 강으로서 영산강 하굿둑을 통해 황해 남부로 흐른다. 목포지역의 지질은 선캄브리아기 편마암 복합체를 기저로 고생대 변성퇴적암류-변성평안층군과 이들을 관입하는 트라이아이스기 화강암류 그리고 이들 모두를 부정합적으로 덮는 백악기 화산암류-퇴적암류로 이루어져 있다(Kim et al., 1999). 영산강 하굿둑은 1981년 농지개발 및 임해공단 건설을 목적으로 무안반도와 영암반도를 잇는 높이 19.5 m, 길이 2,358 m의 둑으로 건설된 이후, 2009년부터 2014년까지 구조개선사업을 통해 배수갑문과 연결수로가 확장된 상태이다. 영산강 하구는 폭이 1∼2.5 km, 길이가 7 km이며, 주수로는 동서방향으로 놓인다(Fig. 1). 수심은 대체로 10∼15 m 범위로서 하구 중앙부는 20 m 이상의 비교적 깊은 수심을 보인다. 목포항 부근의 수로에서 창조류는 남동 방향, 낙조류는 북서 방향으로 흐르며, 창조류의 최강유속은 0.9∼1.4 m/s, 낙조류의 최강유속은 0.8∼2.1 m/s로서 낙조우세 경향을 보인다(KHOA, 2006). 영산강 하구는 대조 때 3.77 m, 소조 때 1.95 m, 평균 2.81 m의 조차를 보이는 중조차 하구이며, 조석은 반일주조로서 일조부등을 보인다. 하구의 평균조위(annual mean tide level)는 하굿둑 건설 이후 24년 동안(1982∼2006년) 12 cm 상승하였고, 고극조위(annual highest tide level)는 하굿둑 건설 이후 31년 동안(1981∼2012년) 70 cm 증가하였다(Fig. 2). 잔차류는 표층의 경우 하구 안쪽에서 바깥쪽으로 흐르며, 유속은 1.0∼4.5 cm/s로서 목포항 바깥쪽에서 더 강하다. 그리고 저층에서는 표층과는 반대로 잔차류가 하구 바깥쪽에서 안쪽으로 향하며, 유속도 2.4∼6.3 cm/s로서 표층에서보다 더 크다(Kim, 1999). 수온과 염분의 수직적 구조는 하굿둑 건설 전후에 큰 변화 없이 수직 혼합형 구조를 보인다(Park, 1987). 하지만 이러한 수직구조는 계절변화를 보이는데, 여름에는 표층과 저층의 온도와 염분이 각각 7∼8°C, 2∼3 ‰의 차이를 갖는 성층구조를 보이고, 가을과 겨울에는 차가운 담수의 방류로 인해 이러한 성층구조가 깨져 수직혼합이 일어난다. 하굿둑의 배수갑문을 통해 하구로 방류되는 담수 방류량은 연평균 1,750,000,000 m³/yr에 이른다(Bang et al., 2013).

2. 재료 및 방법

하굿둑 건설 이후 수심변화를 파악하기 위해 2006년과 2012년에 싱글빔 수심측량을 실시하였다(Fig. 1). 연구에 사용된 수심측량 장비는 천해용 음향측심기(E-Sea Sound 103)이며, 선박의 정확한 항해와 좌표 획득을 위해 오차범위가 0.5∼1 m인 DGPS(Hemisphere R110)를 장착하여 조사하였다. 수심측량은 2006년에 100 m 간격(pitch)으로, 2012년에 200 m 간격으로 실시하였다. 싱글빔 수심측량에는 모션센서를 장착할 수 없었기 때문에 10∼20 cm의 측정오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차를 최소화하기 위해 최대한 정온한 기상조건에서 측량을 수행하였고, 바체크(bar-check)를 통해 흘수보정과 음속보정을 정밀하게 실시한 후 주측과 검측을 분석하여 측량오차가 10 cm 이내에 들도록 하였다. 조사하는 동안 배의 속도는 7∼9 km/h를 유지하였다. 현장에서 얻은 수심자료(raw data)는 에러를 제거시킨 후 국립해양조사원이 제공하는 목포 검조소의 조위자료를 통해 조위보정을 실시하였다. 수심의 기준면은 육지의 고도 기준면과 일치시키기 위해 인천의 평균해수면(ISML)으로 하였다. 수심자료의 비교를 위해 2006년과 2012년의 실측 수심자료 이외에 1982년 국립해양조사원이 간행한 연안해역기본도의 수심을 디지타이징 기법을 통해 추출하였다. 연도별 수심 비교는 하이팩(Hypack) 프로그램을 사용하여 100×100 m 격자수심을 추출한 후 동일 좌표상의 수심만을 사용하였다.

영산강 하구의 퇴적환경 변화를 분석하기 위해 1997년(28개 정점), 2005년(116개 정점), 2012년(63개 정점)에 채취한 표층퇴적물 시료를 분석하였다(Fig. 1). 퇴적물의 각 정점 위치는 휴대용 GPS를 사용하여 결정하였고, 시료 채취에는 소형 채니기를 사용하였다. 채취한 표층퇴적물은 전처리 과정을 거쳤다. 즉 20∼30 g의 시료에 대해 증류수 또는 수돗물을 사용하여 24시간 간격으로 염분 제거를 실시하였다. 염분 제거가 끝나면 과산화수소(H₂O₂)와 염산(HCl)을 각각 이용하여 유기물과 패각을 완전히 제거하였다. 전처리가 끝난 시료는 증류수 또는 수돗물로 6∼7회 세척시킨 후, 4 Ø(62.5 µm) 체로 습식체질(wet sieving)을 하여 조립퇴적물과 세립퇴적물을 분리하였다. 조립퇴적물은 건조기에서 100°C로 완전히 건조시킨 후 진탕기(rotap sieve shaker)로 15분 동안 체질하여 1 Ø 간격으로 무게를 측정하였고, 세립퇴적물은 스톡스법칙(Stock’s Law)을 적용한 피펫방법(pipette method)으로 분석하였다. 이때 퇴적물의 응집을 방지하기 위해 확산제인 칼곤(sodium hexameta-phosphate)을 첨가하였다. 세립퇴적물과 조립퇴적물의 각 구간에서 무게 백분율을 측정한 후 퇴적물의 평균입도, 분급 등의 통계적 입도상수를 Folk and Ward(1957)의 도해적 방법(graphic method)으로 구하였다. 10 Ø 이상의 세립퇴적물 무게는 외삽법에 의한 균등분배 방식으로 구하였다.

담수방류에 의한 퇴적물 유입량 추정을 위해 필요한 연간 담수 방류량과 방류수의 평균 부유물 농도에 대해서는 각각 Bang et al. (2013)의 자료와 본 연구가 직접 측정한 자료(2008. 8. 23)를 이용하였다. 하구의 퇴적률 추정을 위해 필요한 하구 면적은 하굿둑에서 고하도 중앙부까지의 하구해역에 대해 오토캐드(AutoCAD)로 계산하였다.

3. 결  과

3.1 영산강 하구 수심의 특성과 변화

영산강 하구의 수심자료를 분석한 결과, 영산강 하구의 해저지형은 중앙부의 주수로(main channel)와 수로 주변부(channel margins), 그리고 암초(rock reefs and topographic highs)와 갯벌(tidal flats) 등으로 구성된다(Fig. 3). 수심 15∼25 m의 주수로는 북동-남서 방향으로 발달하고, 주수로의 세 지역(주수로 남서부, 암초 동측, 배수갑문 수로와 연결되는 곳)에는 수심 20 m 이상의 깊은 저지(topographic lows)가 불연속적으로 발달하고 있다. 주수로 가장자리를 따라 발달하는 수로 주변부는 10∼15 m의 수심을 보이며, 하굿둑 북측과 하굿둑 남측의 배수갑문 쪽으로 연장된다. 암초 지역은 10 m 미만의 수심을 보이며, 중앙 주수로의 북측 해안과 배수갑문 주변에 위치하며, 갯벌은 배수갑문 서측 해안을 따라 발달한다.

연구해역의 평균 수심은 1982년에 15.4 m, 2006년에 13.3 m, 2012년에 13.6 m로 나타나(Fig. 4(a), (b), (c)) 하구의 평균 수심은 하굿둑 건설 이후 지난 30년 동안(1982∼2012년) 1.8 m 감소하여, 전체 기간에 걸쳐 연평균 6 cm가량 수심이 감소한 것으로 나타났다. 수심의 변화 내용을 살펴보면, 하굿둑 건설 직후인 1982년의 경우 주수로가 넓은 폭을 가지고 북측 하굿둑 방향으로 발달하였고, 암초는 주수로의 북측과 주수로의 내부 두 곳에 위치하였다(Fig. 4(a)). 그런데 2006년의 경우 북측 하굿둑 방향으로 향하던 수로가 남측 하굿둑 방향(배수갑문 쪽)으로 바뀌었고, 수심 18 m 이상의 주수로 면적도 2006년에는 1982년(1,547,000 m²)의 32%(488,000 m²) 정도로 크게 감소하였다(Fig. 4(b)). 그리고 수심 10 m 이하의 면적은 1982년 530,000 m²에서 2006년 1,139,000 m²로 225%나 증가하였는데, 특히 주수로의 북측 해역과 배수갑문 주변에서 수심이 크게 감소하였다. 그리고 배수갑문 서쪽 해안에서도 수심이 감소하여 해안을 따라 갯벌이 형성되었다(Fig. 4(b)). 2012년에는 2006년과 큰 차이가 없으나 암초지역의 북동부에서 수심이 증가하였고, 배수갑문 아래의 해역이 침식되는 경향을 보였다(Fig. 4(c)). 주수로의 최대수심선(thalweg) 변화를 분석한 결과, 1982년 북측 하굿둑 방향을 향하던 최대수심선이 2006년에는 남쪽으로 이동하여 배수갑문 쪽을 향하게 되었고, 2012년에는 2006년에 비해 최대수심선의 사행(meandering)이 더욱 증가하였다(Figs. 4와 5).

3.2 영산강 하구 퇴적물의 입도 특성과 장기적 변화

2005년에 채취된 표층퇴적물(n=116)의 자갈 모래, 실트, 점토의 평균 함량은 각각 3.2%, 4.0%, 47.1%, 45.6%로 니질 퇴적물이 우세하였다(Fig. 6). 자갈과 모래가 우세한 퇴적물(평균입도 5∼7 Ø 범위)은 섬(몽하도) 또는 암초(마당여) 주변과 배수갑문 주변에 분포하고(Figs. 6(a), (b)와 7(a)), 실트 우세 퇴적물(평균입도 8∼9 Ø 범위)은 하구 가장자리(특히 수로의 남측 지역)를 따라 분포하는 특징을 보인다(Fig. 6(c)와 7(a)). 점토 우세 퇴적물(평균입도 9 Ø 이상)은 수심이 깊은 하구 중앙부에 제한적으로 분포한다(Figs. 6(d)와 7(a)).

연구해역 퇴적물의 평균 입도(mean grain size)는 3.9∼9.3 Ø 범위이며, 전체 퇴적물의 평균입도 평균은 7.7 Ø로서 극세립실트(very fine silt)에 해당한다(Fig. 7(a)). 하구 퇴적물의 분급도(sorting)는 1.1∼4.1 Ø 범위(평균 2.5 Ø)이며, 매우 불량한 분급(very poorly sorted)으로 분류된다. 지역적으로 주수로 북측 해역에서 분급도가 가장 불량하고, 하구 중앙의 주수로도 다른 지역에 비해 분급도가 불량한 편이다(Fig. 7(b)). 하구 퇴적물의 왜도(skewness)는 -0.3∼0.6 범위이며, 전체 퇴적물의 평균 왜도는 0.2로서 양의 값을 보여 입도분포가 조립질 부분으로 치우쳐 있음을 나타낸다. 왜도는 하구의 가장자리, 특히 하굿둑 근처의 남쪽 해안에서 높다(Fig. 7(c)). 영산강 하구 퇴적물의 유기물 함량은 정점에 따라 2.7∼12.1% 범위를 보이고, 평균 함량은 8.6%이다. 퇴적물의 유기물 함량은 대체로 세립한 퇴적물이 분포하는 주수로 지역에서 8% 이상의 높은 값을 보이고, 조립한 퇴적물이 분포하는 배수갑문 부근에서는 6% 미만의 작은 값을 보인다(Fig. 7(d)).

영산강 하구 퇴적물의 퇴적환경 변화를 파악하기 위해 연도별(1997년, 2005년, 2012년) 표층 퇴적물의 입도 자료를 비교-분석하였다(Fig. 8). 동일 지역 전체 퇴적물(n=28∼116)에 대한 입자 구성비를 분석한 결과, 1997∼2005년 동안 자갈과 모래의 평균 함량은 각각 4.9%, 12.6% 감소한 반면, 실트와 점토의 평균 함량은 각각 3.6%, 13.8% 증가하였고, 2005∼2012년 동안에도 자갈과 모래의 평균 함량이 각각 2.9%, 0.4% 감소한 반면, 실트와 점토의 평균 함량은 각각 3.3%, 0.2% 증가하였다(Fig. 8). 이처럼 시간이 지남에 따라 조립한 입자는 감소하고 세립한 입자가 증가하면서 연구지역 표층퇴적물의 평균입도 평균은 6.0 Ø (1997년)→7.8 Ø (2005년)→7.70 Ø (2012년)로 하굿둑 건설 이후 크게 변하였고, 퇴적물의 유기물 함량 평균도 4.8% (1997년)→6.8% (2005년)→8.6% (2012년)로 계속 증가하였다(Fig. 8).

특히 시간에 따른 평균입도의 분포 변화는 영산강 하구 퇴적물의 세립화 과정이 바다 쪽에서 하굿둑 방향으로 진행되었음을 보여준다(Fig. 9(a), (b), (c)). 즉 1997년 하구 중앙부의 주수로 부근과 하굿둑 주변 퇴적물은 조립하였다(Fig. 9(a)). 그런데 2005년에 하구 중앙부 퇴적물이 매우 세립하게 변하였고, 하굿둑 주변에도 세립한 퇴적물이 분포하면서 1997∼2005년 동안 세립퇴적물의 분포패턴이 바다 쪽에서 하굿둑 방향으로 이동하였다(Fig. 9(b)). 그리고 2012년에는 8 Ø 이상의 세립퇴적물 분포범위가 2005년에 비해 분명히 넓어졌고, 하굿둑 부근도 더욱 세립하게 변하였다(Fig. 9(c)). 영산강 하구 퇴적물의 세립화 과정은 실트와 점토의 분포 변화에서도 잘 드러나고 있다. 즉 하구의 가장자리를 따라 주로 분포하는 실트의 경우, 40% 이상의 실트 분포영역이 1997∼2005년 동안 하굿둑 방향으로 크게 이동하였고, 이에 따라 실트의 주된 퇴적지도 준설토투기장(1997년) → 대불부두(2005년) → 배수갑문(2012) 부근으로 점차 이동하여 실트의 이동이 바다 쪽에서 하굿둑 방향으로 진행되었음을 보여주었다(Fig. 10(a), (b), (c)). 점토의 경우에도 40% 이상의 점토 분포영역이 점차 하굿둑 방향으로 이동하면서 확대되는 경향을 보여, 점토가 바다 쪽에서 하굿둑 방향으로 이동함을 보여주었다(Fig. 10(d), (e), (f)). 퇴적물 변화가 크지 않았던 2005∼2012년 사이에는 주로 배수갑문 부근에서 퇴적물 변화가 크게 발생하였는데, 이곳에서는 자갈이 감소하고, 실트가 증가하였다(Fig. 11(a), (b), (c), (d)).

4. 토  의

4.1 영산강 하구의 해저지형 및 퇴적물 특성

영산강 하구는 하굿둑과 하구 바깥쪽의 섬들에 의해 반폐쇄적 하구형태를 보이기 때문에 하구 바깥쪽이 열린 다른 하구들과 큰 지형적 차이를 보인다. 중앙 주수로(main channel)와 수로 주변부(channel margins), 그리고 암초(reef and topographic highs)와 갯벌(tidal flats) 등으로 구성된 영산강 하구는 중앙부로 갈수록 급격히 깊어지는 수로 형태의 해저지형을 보이며, 서해안의 다른 하구들에 비해 좁고, 깊은 것이 특징이다. 영산강 하구의 폭은 1∼2.5 km이며, 평균수심은 2012년 현재 13.6 m, 최고수심은 25.0 m이다. 이처럼 영산강 하구가 좁고, 깊은 이유는 조간대와 조하대 등 얕은 하구지역이 대부분 연안개발을 위해 매립되었기 때문이다. 실제로 이곳에서는 1981년 하굿둑 건설 이후 하당 신도시 건설, 준설토투기장 건설, 용당부두 및 대불부두 건설 등 대규모 개발사업들이 이루어졌고, 이로 인해 하구면적이 11%나 감소하였다(Fig. 12). 또한 하구의 북측 해역에 위치한 수중암초 ‘마당여’(Fig. 3)는 4 m가량 물에 잠겨 있는 높이 16 m의 돌출된 특이 지형으로서 영산강 하구의 물 흐름과 퇴적물 분포에 중요한 영향을 미치는 것으로 판단된다.

영산강 하구의 평균수심은 1982년 15.4 m, 2006년에 13.3 m, 2012년에 13.6 m로 측정되어 하구 수심이 1982∼2006년에 2.1 m나 크게 감소하였고, 2006∼2012년에 오히려 0.3 m 증가한 것으로 나타났다. 영산강 하구에서 1982∼2006년 사이의 급격한 수심 감소는 하굿둑 건설 이후 급격한 하구 유속 감소에 따른 니질 퇴적물의 퇴적 결과로 해석된다. 왜냐하면 하굿둑 건설 이후 하구의 유속은 23-74%나 감소하였고(KHOA, 1965; NGI, 1982; KHOA, 1994; Kim, 1999; Byun et al,, 2004), 면적은 약 11% 감소(Fig. 12)하면서 하구 퇴적물에서 실트와 점토가 크게 증가했기 때문이다. 그러나 1982∼2006년 동안 2.1 m의 수심 감소가 2.1 m의 니질 퇴적물의 퇴적을 의미하지는 않는다. 왜냐하면 수심측정의 기준면인 평균해수면이 시간에 따라 변하기 때문이다. 영산강 하구의 평균해수면은 하굿둑 건설 이후 1982∼2006년 동안 약 12 cm 상승한 것으로 나타나고 있다(Fig. 2). 따라서 하구에 쌓인 니질 퇴적층의 두께는 2.1 m - 0.12 m=2.0 m로 계산된다. 이는 영산강 하구에서 하굿둑 건설 이후 24년(1982∼2006년) 동안 연평균 8∼9 cm/yr의 퇴적이 일어났음을 의미한다. 그리고 2006∼2012년 사이 약 0.3 m의 수심 증가는 음향측심의 측정오차를 고려할 때 유의미한 값으로 판단하기에는 다수 무리가 있을 수 있지만 대규모 준설의 결과로 해석될 수 있다. 왜냐하면 이 시기에 준설토 투기장 부근의 하구에서 관공선 전용부두 건설을 위한 준설(16,150 m³)이 이루어졌고(MROOF, 2015), 또한 배수갑문 확장공사와 관련한 대규모 준설이 하구에서 이루어졌기 때문이다(FRPEB, 2014). 이러한 대규모 준설량을 고려할 때, 영산강 하구에서는 2006∼2012년(5년) 동안 0.3 m 침식이 아닌 오히려 그 이상의 퇴적이 이루어졌을 가능성이 높아 보인다.

한편 깊은 수로 형태의 지형이 특징인 영산강 하구는 하굿둑 건설 이후 수로의 위치가 크게 변한 것으로 보인다. 왜냐하면 하구의 최대수심선이 1982∼2006년 동안 북측 하굿둑 방향에서 남측 하굿둑 방향으로 이동했기 때문이다(Fig. 5). 이처럼 수로가 이동한 이유는 배수갑문이 하굿둑 남측에 건설되어 수로 방향이 조정되었기 때문인 것으로 판단된다. 그리고 수로의 방향이 남측 하굿둑 방향으로 조정된 이후에는 배수갑문을 통한 담수 방류와 조류 유입의 영향에 의해 수로의 굴곡(사행)이 더욱 증가한 것으로 보인다.

영산강 하구의 퇴적물은 90% 이상이 실트와 점토로 구성되어 있고, 실트는 조간대와 조하대 등 주로 하구 가장자리를 따라 분포하는 반면(Fig. 10(b), (c)), 점토는 수심이 깊은 하구 중앙부에 집중적으로 분포하는 특징을 보인다(Fig. 10(e), (f)). C-M 도표(Passega, 1964)에 나타난 퇴적물의 분포패턴을 볼 때, 영산강 하구의 니질 퇴적물은 대부분 부유퇴적에 의해 퇴적된 것으로 보인다(Fig. 13). 그리고 점토가 하구 가장자리에 퇴적되지 못하고, 수심이 깊은 하구 중앙부에 집중적으로 퇴적되는 이유는 점토가 수심이 얕은 하구 가장자리에서는 조류, 파랑, 담수방류 등의 수류유동 때문에 퇴적되지 못하고 하구를 순환하다가 유기물의 의한 점토의 응결작용(flocculation)에 의해 침강속도가 증가할 때 깊은 곳에 퇴적되기 때문인 것으로 판단된다. 실제로 퇴적물의 유기물 함량은 수심이 가장 깊은 하구 중앙부에서 가장 높게 나타나고 있다(Fig. 7(d)). 영산강 하구에서 이러한 부유퇴적물의 퇴적률은 8∼9 cm/yr로 나타나 연간 수십 cm에 달하는 금강 하구에 비해 상대적으로 작은 값을 보인다(Kim, 2002; GROOF, 2010). Park et al. (2001)은 여름철 유속과 수괴의 특성분석을 통해 영산강 하구가 하굿둑 건설로 인해 전형적인 하구기능을 잃고 수직적으로 4개의 수층으로 나뉜다고 보고하였다. 따라서 영산강 하구의 퇴적 변화량이 금강 하구에 비해 상대적으로 적은 이유는 영산강 하구의 깊은 수심으로 인해 여름철 방류가 발생하더라도 표층과 저층의 성층조건에 의해 강으로부터 유입된 대부분의 부유퇴적물이 하구 바깥쪽으로 유출되기 때문인 것으로 생각된다.

4.2 영산강 하구 니질 퇴적물의 기원

하굿둑이 완공된 이후 영산강 하구에서 지속적인 퇴적이 일어나고 있음이 수심측량을 통해 확인되었고, 하구에 쌓인 퇴적물의 거의 대부분이 점토와 실트로 구성된 니질 퇴적물임이 퇴적물의 입도분석을 통해 밝혀졌다. 그런데 영산강 하구에 쌓인 니질 퇴적물은 주로 어디에서 올까? 영산강 하구에 쌓인 니질 퇴적물의 기원을 밝히기 위해 담수방류에 의해 하구로 유입되는 퇴적물의 양을 추산하여 하구에 쌓인 니질 퇴적물의 양과 비교해보았다. 계산에 이용된 관련 자료와 계산방법은 Table 1에 요약되어 있다. 먼저 연간 담수방류에 의해 하구로 유입되는 퇴적물의 무게를 구하기 위해 연평균 방류수량(1,750,000,000 m³/yr)에 방류수의 부유물 농도(0.0398 kg/m³)를 곱하여 퇴적물 유입량(69,650,000 kg/yr)을 계산하였다. 이 무게를 부니퇴적물의 밀도(1,000∼1,400 kg/m³)로 나누어 퇴적물의 부피를 계산하고, 그 부피를 하구면적(12,470,000 m²)으로 나누어 퇴적률을 계산한 결과, 강에서 유입된 퇴적물의 전부가 하구에 쌓일 경우 퇴적률은 4.0∼5.6 mm/yr 범위이다. 그런데 이렇게 계산된 퇴적률은 우기인 8월에 획득한 부유물 농도값을 연 평균값으로 사용했기 때문에 실제보다 높게 평가되었을 가능성이 있다. 그리고 1982∼2006년 동안 하구의 수심 변화량에 의해 추정된 영산강 하구의 퇴적률은 8∼9 cm/yr이다. 1982년과 2006년의 수심측량에서 최대 ±20 cm의 측량오차가 발생할 수 있기 때문에 영산강 하구의 퇴적률 추정에는 ±0.8 cm/yr (±20 cm / 24년)의 오차가 발생할 것으로 평가된다. 결국 1982∼2006년 동안 담수방류를 통해 강에서 오는 퇴적물의 양은 하구에 존재하는 퇴적물 양의 10%를 넘지 않을 것으로 추정된다. 이는 영산강 하구의 니질 퇴적물이 대부분 바다 쪽에서 유입된 것임을 지시한다.

영산강 하구의 니질 퇴적물 기원이 강보다 바다 쪽임을 나타내는 증거는 실트와 점토의 분포 변화에서도 확인할 수 있다. 즉 실트의 경우, 40% 이상의 실트 분포영역이 1997∼2005년 동안 바다 쪽에서 하굿둑 방향으로 크게 이동하였고(Fig. 10(a), (b)), 점토의 경우에도 40% 이상의 점토 분포영역이 바다 쪽에서 점차 하굿둑 방향으로 이동하면서 확대되는 경향을 보여(Fig. 10(d), (e)), 실트와 점토가 주로 하구 안쪽으로 이동함을 보여주었다. Fig. 3에서 보는 바와 같이 영산강 하구는 좁고 깊은 수로형 하구이다. 깊은 수심으로 인해 하구수의 성층이 이루어지고, 이러한 표층과 저층의 성층조건으로 인해 여름철 방류가 발생하더라도 강에서 오는 담수와 부유퇴적물은 하구 내에 머물지 못하고 대부분 하구 바깥으로 유출된다. 영산강 하구의 잔차류는 하구 바깥으로 향하는 표층(1.0∼4.5 cm/s)보다 하구 안쪽으로 향하는 저층(2.4∼6.3 cm/s)에서 강하고(Kim, 1999), 주로 중‧저층 잔차류에 의해 유입되는 니질 퇴적물에 의해 하구에서 2∼5 mm/month의 퇴적이 이루어진다(Bang et al., 2013). 그리고 하구 퇴적물의 C/N 비 분석을 통해 볼 때, 하구에서 육상식물 기원의 유기물 유입은 거의 이루어지지 않는다(Woo et al., 2014). 금강 하구에서도 하굿둑 수문을 닫은 후 사질 퇴적물에서 니질 퇴적물로 현저한 퇴적물 변화가 발생했는데, 이러한 변화는 창조 우세의 비대칭적 조석패턴에 의해 외해의 니질 퇴적물이 하구로 유입되기 때문으로 해석되고 있다(Kim, 2002). 이러한 증거들을 바탕으로 할 때, 영산강 하구에 쌓인 니질 퇴적물은 대부분 강이 아닌 바다 쪽에서 주로 중·저층을 통해 유입되는 것으로 판단된다.

5. 결  론

영산강 하구에서 2006년과 2012년에 수심측량을 실시하고, 1982년의 수심자료와 비교하여 하구의 수심 및 지형 변화를 조사하였고, 1997년, 2005년, 2012년에 표층퇴적물을 채취하여 하구 퇴적물의 입도 특성과 변화를 분석하였다. 영산강 하구의 수심자료를 분석한 결과, 영산강 하구는 돌출암초를 가진 반폐쇄적 수로형 하구로서 바다 쪽이 열린 서해안의 다른 하구들에 비해 좁고, 깊은 것이 특징이다. 영산강 하구의 평균수심은 1982년 15.4 m, 2006년에 13.3 m, 2012년에 13.6 m로 측정되어 하구 수심이 1982∼2006년에 2.1 m나 크게 감소하였고, 2006∼2012년에 오히려 30 cm 증가하였다. 1982∼2006년 사이의 급격한 수심 감소는 하굿둑 건설 이후 수로의 유로 변경과 급격한 유속 감소에 따른 니질 퇴적물 퇴적의 결과이며, 2006∼2012년 사이의 수심 증가는 주로 하당 남측 해역의 준설과 배수갑문 확장공사에 따른 주변 해역의 준설 때문으로 생각된다. 하굿둑 건설 이후 하구의 수심 변화량과 조위 변화량, 그리고 하구 퇴적물의 준설량을 고려할 때, 지난 24년 동안(1982∼2006년) 영산강 하구의 평균 퇴적률은 8∼9 cm/yr로 추정된다.

하구의 퇴적물을 분석한 결과, 영산강 하구 퇴적물(2005년)은 자갈 2.7%, 모래 4.6%, 실트 46.8%, 점토 45.9%의 평균함량을 보여 대부분 실트가 우세한 니질 퇴적물(mud)로 구성되었다. 그리고 전체 하구 퇴적물의 평균입도 평균은 1997년에 6.0 Ø, 2005년에 7.8 Ø, 2012년에 7.7 Ø로 나타나 주로 1997∼2005년 사이에 퇴적물의 입도가 세립하게 변하였고, 그러한 변화는 자갈 및 모래의 감소와 실트 및 점토의 증가에 의해 발생하였다. 그리고 하구 퇴적물에서 가장 많은 실트는 수심이 얕은 하구의 가장자리를 따라 분포하는 반면, 점토는 수심이 깊은 하구 중앙부 수로에 집중적으로 분포하는 특성을 보였다. 영산강 하구에 쌓인 세립퇴적물의 기원을 밝히기 위해 담수방류에 의해 하구로 유입되는 퇴적물의 양을 추산하여 하구 해저에 쌓인 니질 퇴적물의 양과 비교한 결과, 담수방류에 의해 유입되는 퇴적물 양은 하구에 쌓인 니질 퇴적물 퇴적량의 10% 미만이었다. 또한 실트와 점토에 대한 1997년과 2005년의 함량 분포도는 실트와 점토의 분포패턴이 분명하게 바다 쪽에서 하굿둑 방향으로 이동했음을 보여주었다. 따라서 영산강 하구에 쌓인 니질 퇴적물은 대부분 강이 아닌 바다 쪽에서 유입된 것으로 추정된다. 영산강 하구에서 현재에도 다양한 연안개발이 이루어지고 있는 만큼 지속적인 퇴적학적 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.