최근 기후변화가 광범위한 지구환경 분야에 걸쳐 문제를 야기하면서 시급한 대책수립이 화두로 부상한 가운데, 기후변화에 대응하기 위한 국제사회의 협력이 강화되고 있다. 2007년에 발표된 inter government panel of climate change (IPCC) 4차 보고서에서는 지난 100년 (1906-2005) 동안 전 지구적인 기온 상승이 0.74±0.18℃에 이르고, 특히, 동아시아 지역은 1.5℃ 상승하여 지구 평균 2배에 달한다고 보고하였다.

기후변화는 환경, 농업, 수산업 등 광범위한 영역에 걸쳐 영향을 미칠 것으로 예상되고 있는데, 이중 수산업 부문의 영향으로는 생산량 및 종다양성의 감소, 어획량 및 조업시기의 변화, 신규 유입종의 증가와 새로운 질병의 발생, 어업 활동의 수익성 악화 및 비용증가 등이 예상되어진다(FAO, 2007; 2009). 그러므로 기후변화에 능동적으로 대응하기 위해서는 온실가스를 감축시키는 노력과 동시에 기후변화와 관련된 모니터링과 생태계의 영향 평가, 수산어종과 수산업 변화의 예측과 전망, 수산업 분야의 취약성 평가와 적응방안 등이 모색되어야 한다.

최근 우리나라에서는 기후변화가 수산업에 미치는 영향을 분석하고 이에 대한 대응 방안을 마련하기 위한 연구들이 수행되고 있다. 대표적으로 연안 생물상의 변화(Jung et al., 2013; NFRDI, 2012), 기후변화 취약성 평가(Lee et al., 2011), 수산식품 공급에 미치는 영향과 대책(Lee, 2009), 수산자원 및 어장환경의 변동과 예측(NFRDI, 2012), 수산업 적응 전략 마련 및 정책 방향(NFRDI, 2012; Park, 2009) 연구가 수행되었다.

기후변화는 질병 분야에 있어서도 영향을 나타낼 것으로 예상되고 있다(FAO, 2009; Marcogliese, 2008). 수계환경의 변화는 수산생물의 대사 및 생리를 변화시키며, 병원체의 분포, 출현, 독력, 증식 등과도 밀접한 연관성이 있어 기후변화로 인해 질병은 확산될 것으로 추정되고 있다. 하지만 이와 관련된 연구는 국내에서 거의 보고된바 없다. 이에 본 연구에서는 연안 수온의 변화에 따른 어류바이러스성 질병의 추이를 예측하여 국내 환경에서 기후변화가 어류 질병에 미칠 영향을 우리나라 남해안의 모델을 적용하여 검토해 보고자 하였다.

남해안 연안의 수온 변동 경향을 조사하기 위해, 국립수산과학원이 측정해온 정선관측자료(표층 수온)를 토대로 1985년부터 2010년까지 여수와 완도 연안 및 1990년부터 2010년까지 제주도 연안의 수온 변화를 분석하였다.

일별로 관측된 수온 자료는 월평균으로 환산한 후, 월별 온도를 이용하여 선형 추세선을 작성하여 수온의 추이를 분석하였으며, 또한 추세선 결과(Fig. 1, 제주: y=0.002x + 17.97, 완도: y=0.003x + 14.9, 여수: y=0.005x + 15.18)를 토대로 2050년도 제주, 완도 및 여수 연안의 수온을 예측하였다.

2010년도의 연안 수온과 2050년도의 예측 수온을 토대로 수온 변화에 따른 어류바이러스성 질병의 변화를 분석하였다. 분석 방법은 국내 해산어류 양식장에서 만연하고 있는 바이러스성 질병인 참돔이리도바이러스병(red seabream iridovirus disease, RSIVD), 바이러스성출혈성패혈증(viral hemorrhagic septicemia, VHS) 및 바이러스성신경괴사증(viral nervous necrosis, VNN)을 대상으로 기존에 보고되어 있는 해당 질병 및 원인병원체의 특성에 대한 연구 결과(Cha et al., 2007; Do et al., 2005; Gomez et al., 2008; Jeong et al., 2008; Jung and Oh, 2000; Kim and Park, 2004; Kim et al., 2003; 2005; 2006; 2009; 2011; 2012; Lee et al., 2007; Lyu et al., 2006; Nishizawa et al., 2012; unpublished data; Oh et al., 1999; 2002; 2005; Sohn et al., 1991; 1998)를 토대로 수온 변화에 따른 질병의 변화를 예측하였다.

남해안 연안의 수온 변화를 분석한 결과, 모든 조사 지역(제주, 완도 및 여수)의 수온은 연도의 경과에 따라 상승하는 추세를 보였다(Fig. 1). 제주 연안의 경우, 최근 21년간 0.31℃ 상승하였으며(Fig. 1A), 완도와 여수 연안은 최근 26년 동안 각각 0.7℃와 1.07℃ 상승한 것으로 나타났다(Fig. 1B; 1C). 남해안 연안의 수온 상승 경향은 NFRDI (2007)의 연구에서도 보고된 바 있다. NFRDI (2007)은 한국 근해 해양조사에서 관측한 자료를 이용하여 1968년부터 2006년까지 39년간 주변해역의 수온 변동 경향을 분석한 결과, 남해의 표층 수온이 1.04℃ 상승한 것으로 보고하였다. 이상의 결과로 남해안 연안은 지역별로 약간의 차이가 있으나 수온이 상승하는 것으로 확인되었다. NFRDI (2007)의 연구와 본 연구에서의 수온 상승 수치의 차이는 수온측정 장소 및 수온 분석 기간의 차이에 의한 것으로 사료된다: NFRDI (2007)은 39년간(1968-2006년) 남해안 일대의 다양한 정점 자료를 토대로 수온을 분석하였다.

[Fig. 1.] Annual sea-surface temperature in Jeju (A) from 1990 to 2010, Wando (B) and Yeosu (C) from 1985 to 2010.

계절별 수온의 변화(제주도: 1990년과 2010년 비교, 완도 및 여수: 1985년과 2010년 비교)를 조사한 결과를 Table 1에 나타내었다. 제주도의 경우, 1월, 9월, 12월의 수온은 1990년도 보다 약간 낮게 나타났으나(2010년 1월 수온: 13.92℃, 9월: 23.59℃, 12월: 15.54℃), 그 외의 달(10월 제외)에서는 수온이 약 0.1-0.8℃ 상승한 것으로 나타났다. 10월은 수온이 1.42℃ 상승하여 21.87℃를 나타내었다. 완도에서는 8월을 제외한 모든 달에서 수온이 상승하였다. 여름철 수온(7월: 20.99℃, 8월: 23.34℃)은 거의 변화가 없었으나 9월과 10월은 각각 1.6℃, 1.35℃ 상승한 것으로 나타났다(9월: 23.9℃, 10월: 20.27℃). 그 외의 달에서는 0.5-0.9℃ 상승하였다. 여수는 11월(15.56℃)을 제외한 모든 달에서 수온이 상승하였다. 2-6월, 9월, 10월에는 1.23-1.75℃의 수온이 상승하는 것으로 나타났으며(2월: 7.62℃, 3월: 9.96℃, 4월: 13.59℃, 5월: 17.45℃, 6월: 21.05, 9월: 24.79℃, 10월: 21.38℃), 1월, 7월, 8월, 12월은 0.53-0.8℃ 상승하였다.

[Table 1.] Sea water temperatures of Jeju, Wando and Yeosu in 1985 or 1990, 2010 and 2050 year

Sea water temperatures of Jeju, Wando and Yeosu in 1985 or 1990, 2010 and 2050 year

이상의 결과로 남해안 연안의 계절적 수온은 지역에 따라 수온 상승 정도에는 차이를 보이나 전반적으로 상승하는 것으로 확인되었다. 특히 제주 연안은 겨울철 1월과 12월을 제외한 달에서 주로 수온이 상승하였고 완도 및 여수 연안은 각각 8월과 11월을 제외한 달에서 수온이 상승하였다.

2050년도 남해안 연안의 수온 변화를 예측한 결과, 모든 조사 지역(제주, 완도 및 여수)의 수온은 상승하였다(Table 1). 제주 연안의 경우, 19.1℃로 61년간 0.93℃ 상승할 것으로 예측되며, 완도와 여수 연안은 66년 동안 각각 1.82℃(2050년 수온: 16.93℃)와 2.77℃(18.2℃)상승할 것으로 나타났다. NFRDI (2012)의 보고에 따르면, coupled global climate model (CGCM)을 이용하여 국내 연안의 표층수온을 분석한 결과, 2060년도에는 제주, 완도, 여수 연안의 수온이 각각 약 20℃, 17℃, 17.5℃로 상승할 것으로 예측되었다. NFRDI (2012)의 예측결과는 본 연구의 여수 연안의 예측 수온과는 약간의 차이가 있었으나 제주와 완도 연안의 예측 수온과는 유사하였다. 본 연구에서는 추세선을 이용하여 수온을 예측하였기 때문에 정확도에 있어서는 한계가 있으나 CGCM을 이용한 예측 결과와 유사한 것으로 나타났다.

2050년도 계절별 수온의 변화를 예측한 결과에서는 제주도의 경우, 2010년도의 수온과 비교 시 12월, 1-3월, 9월에서는 거의 변화가 없으나(12월: 14.98℃, 1월: 13.44℃, 2월: 13.66℃, 3월: 13.76℃, 9월: 23.23℃), 4월부터 수온이(15.87℃) 상승하기 시작하여 약 1℃ 상승된 수온이 5-7월까지 지속되었다 (5월: 18.11℃, 6월: 20.7℃, 7월: 23.86℃)(Table 1; Fig. 2A). 8월, 10월, 11월은 각각 1.6℃(27.5℃), 2.84℃(24.71℃), 0.8℃(19.35℃) 상승하였다. 이상의 결과, 2050년도 제주도 연안의 수온은 12월, 1-3월은 2010년도와 유사하나 4-11월에는(9월 제외) 수온이 0.52-2.84℃ 상승할 것으로 예측되었다.

2050년도 완도 연안의 수온은 2010년도의 수온과 비교 시 7월과 8월에는 변화가 거의 없으나(수온: 21.27, 23.02℃) 11월, 12월, 1-6월은 수온이 약 1℃ 상승하였다(11월: 16.03℃, 12월: 12.43℃, 1월: 10.14, 2월: 9.13℃, 3월: 11.44℃, 4월: 13.87℃, 5월: 17.13℃, 6월: 19.83℃) (Table 1; Fig. 2B). 9월과 10월은 각각 2.56℃(26.46℃), 2.16℃(22.43℃) 상승하였다. 이상의 결과, 2050년도 완도 연안의 수온은 7-8월은 2010년도와 유사하나 그 외의 달에서는 수온이 0.8-2.56℃ 상승할 것으로 예측되었다.

2050년도의 여수 연안의 수온은 2010년도의 수온과 비교 시 11월의 경우는 변화가 거의 없으나(15.28℃), 1월, 7월, 8월, 12월은 수온이 약 1℃ 상승하였다(1월: 8.69℃, 7월: 24.18℃, 8월: 26.61℃, 12월: 11.48℃) (Table 1; Fig. 2C). 2-6월, 9월, 10월은 수온이 약 2-3℃ 상승하는 것으로 나타났다(2월: 10.42℃, 3월: 12.72℃, 4월: 15.91℃, 5월: 19.57℃, 6월: 23.45℃, 9월: 26.75℃, 10월: 23.38℃). 이상의 결과, 2050년도 여수 연안의 수온은 11월은 2010년도와 유사하나 그 외의 달에서는 수온이 0.84-2.8℃ 상승할 것으로 예측되었다.

[Fig. 2.] Seasonal mean water temperature in Jeju (A), Wando (B) and Yeosu (C) (-●-: 2010 year, -○-: 2050 year) and change of viral disease on increasing water temperature (―: outbreak of viral diseases in 2010 year, ？？？？？: outbreak of viral diseases in 2050 year). VHS: viral hemorrhagic septicemia, RSIVD: red seabream iridovirus disease, VNN: viral nervous necrosis.

VHS의 원인병원체인 VHSV는 2000년도까지 국내 해산어류 및 연어과 어류에서 검출된바 없으나 2001년 포항에서 양 식되는 넙치(Paralichthys olivaceus)에서 처음으로 보고된 후 전국적으로 넙치 양식장을 비롯한 자연산 해산어에서 검출되었다(Kim and Park, 2004; Kim et al., 2003; 2009; 2011; Lee et al., 2007). 일반적으로 넙치 양식장에서의 VHS는 1-5월 수온이 15℃ 이하의 저수온기에 치어뿐만 아니라 성어에서도 발생하며, 수온 상승(약 18℃ 이상)과 함께 자연적으로 종식된다. 특히, VHS에 의한 대량 폐사는 종묘장에서 생산된 넙치 치어를 육성장으로 입식시키는 시기인 3-4월에(수온: 약 12-14℃) 발생한다.

2050년도 예측 수온을 근거로 VHS 발병을 예측해 보면, 제주의 경우 12월, 1-4월에는 수온의 변동의 거의 없으므로(수온: 13.44-15.87℃), VHS 발병 패턴은 2010년도와 거의 유사할 것으로 추정되나 5월의 수온이 18.11℃(약 1℃ 상승)까지 상승하므로 VHS 종식 시기는 빨라질 것으로 추정된다(Fig. 2A). 완도와 여수의 경우는 12월, 1-4월에 수온이 상승하나 16℃ 이하를 나타내므로 VHS 발병 패턴은 기존과 유사할 것으로 추정된다(Fig. 2B; 2C). 그러나 5월의 경우, 수온이 17.13℃(완도)와 19.57℃(여수)까지 상승하므로 질병의 종식 시기는 현재에 비하여 앞당겨질 것으로 추정된다. 이와같이 2050년도에는 남해안의 수온 상승으로 인해 넙치 양식장에서의 VHS 발병 기간이 약간 짧아질 것으로 예측된다.

RSIVD는 1998년 남해안에서 양식중인 돌돔(Oplegnathus fasciatus), 참돔(Pagrus major) 및 조피볼락(Sebastes schlegeli)에서 처음으로 보고된 이래로(Jung and Oh, 2000; Oh et al., 1999), 본 질병의 원인 병원체인 RSIV는 남해안 및 동중국해에서 서식하는 자연산 어류와 양식 넙치에서 검출되었으며(Do et al., 2005; Lee et al., 2007), 또한 RSIV-like virus들이 양식산 터봇(Scophthalmus maximus) 및 수입산 관상어에서 검출되었다(Jeong et al., 2008; Kim et al., 2005; Lyu et al., 2006). 본 질병은 해마다 여름철 고수온기(8-9월, 약 22℃ 이상)에 주로 돌돔 양식장에서 유행하여 대량 폐사를 유발하며, 어체의 크기에 따라 감수성의 차이는 있지만 치어에서 성어까지 모두 발병하게 된다(Jung and Oh, 2000; Kim et al., 2006).

2050년도 예측 수온을 근거로 RSIVD 발병을 예측해 보면, 제주의 경우 7월에 수온이 약 24℃(약 1℃ 상승)까지 상승하며(6월: 20.7℃, 7월: 23.86℃, 8월: 27.5℃, 9월: 23.23℃), 10월까지 24.71℃를 유지하므로(고수온이 점차적으로 조기 형성되고 길어지므로) RSIVD의 발생 시기는 빨라지며 종식시기가 늦어질것으로 추정된다(Fig. 2A). RSIVD는 감염실험을 통해 수온이 높아질수록 급성으로 폐사(수온 21℃: 33일내에 100% 폐사, 28℃: 12일내에 100% 폐사) 된다고 보고되어 있다(Nishizawa et al., unpublished data). 따라서 수온이 27.5℃(1.6℃ 상승)까지 상승하는 8월에 RSIVD가 발생하게 되면 약 10일 이내에 전멸하는 양식장도 생길 것으로 추정된다. 완도의 경우는 6월과 7월에 수온이 상승하나 약 21℃를 나타내며 8월에는 수온 변화가 거의 없으므로 RSIVD 발병은 기존과 유사할 것으로 추정된다. 그러나 9월의 경우 수온이 26.46℃(2.56℃ 상승)까지 상승하며 10월에는 22.43℃(2.16℃ 상승)로 유지되므로 9월에 RSIVD으로 인해 급성 대량 폐사가 발생할 수 있으며, 질병의 종식 시기도 늦어질 것으로 추정된다. 여수의 경우는 6월부터 23.45℃(2.4℃ 상승)를 보이며, 10월까지 23℃ 이상의 수온을 유지하므로 RSIVD의 발생시기가 빨라져 6월부터 발생될 가능성이 있으며 10월까지 지속될 것으로 추정된다. 더욱이 9월에는 수온이 26.75℃(1.96℃ 상승)까지 상승하므로 급성으로 인한 대량 폐사도 발생될 것으로 추정된다. 이와같이 2050년도에는 남해안의 수온 상승으로 인해 돌돔 양식장에서의 RSIVD의 발병 시점은 앞당겨지고 종식 시점도 늦춰질 것으로 예상되어 본 질병에 의한 피해는 더욱더 증가될 것으로 추정된다.

VNN은 1990년 남해안에서 사육중인 능성어(Epinephelus Septemfasiatus)에서 처음 보고된 이래로(Sohn et al., 1991; 1998), 양식산 넙치, 돌돔, 숭어(Mugil cephalus), 홍민어(Sciaenops ocellatus) 및 황점볼락(S. oblongus)에서 질병이 발생되었고(Cha et al., 2007; Oh et al., 2002; 2005), 국내 연안에서 서식하는 자연산 해산어에서도 원인병원체인 NNV가 검출되었다(Gomez et al., 2008). 본 질병은 여름철 고수온기에 양식산 능성어에서 주로 발생하는데, 사육 수온이 약 24℃인 8월부터 발생하기 시작하여 10월까지 지속되며(약 20℃), 성어 보다는 치어에서 높은 치사율을 나타낸다(Kim et al., 2012).

2050년도 예측 수온을 근거로 VNN 발병을 예측해 보면, 제주의 경우 7월의 수온이 23.86℃(약 1℃ 상승)까지 상승하고 10월까지 24.71℃를 유지하며(24℃의 수온대가 조기 형성되고 길어짐) 11월에도 수온이 약 20℃를 보이므로 VNN의 발생 시기는 빨라져 7월부터 발생되며 11월까지 지속될 것으로 추정된다. VNN은 감염실험을 통해 사육수온이 높을수록 폐사율이 높게(20℃의 폐사율: 46.7%, 23℃: 93.3%, 26℃: 100%) 나타남이 확인되었다(Nishizawa et al., 2012). 따라서 수온이 27.5℃(1.6℃ 상승)까지 상승하는 8월에는 VNN에 의한 피해가 더 늘어날 것으로 추정된다. 완도는 6-7월에 수온이 상승하나 22℃ 이하를 나타내며 8월에 23.02℃, 9월에 26.46℃, 10월에 22.43℃를 보이므로 VNN 발병은 기존과 유사하게 8월부터 발생하나 종식시기는 약간 길어질 것으로 추정된다. 9월은 수온이 26.46℃(2.56℃ 상승)까지 상승하므로 9 월에는 VNN에 의한 피해가 늘 것으로 추정된다. 여수의 경우는 6월부터 23.45℃(2.4℃ 상승)를 보이며, 10월까지 23℃ 이상의 수온을 유지하므로 VNN의 발생시기는 빨라져 6월부터 발생되며 11월까지 지속될 것으로 추정된다. 더욱이 9월에는 수온이 26.75℃(1.96℃ 상승)까지 상승하므로 질병 발생시 대량 폐사로 이어질 것으로 추정된다. 이와같이 2050년도에는 남해안의 수온 상승으로 인해 능성어 양식장에서의 VNN의 발생시기는 약 1개월 앞당겨지고 종식시기도 늦춰질 것으로 예상되어 본 질병에 의한 피해는 더욱더 증가될 것으로 추정된다.

수온의 변화는 어획량, 어종분포, 어류이동 등에 영향을 줄 뿐만 아니라 생리, 대사, 성장에도 영향을 미친다(FAO, 2009). 국내 주요 양식어종인 넙치의 경우, 수온이 21-24℃에서 가장 성장이 좋으나 고수온에 대한 내성이 약해서 25℃ 이상이 되면 먹이 섭취량이 저하하며, 고수온이 장기간 유지될 때에는 폐사하게 된다(Jang, 2002). 또한 조피볼락은 성장 적수온이 15-20℃이며, 저수온에는 강한 대신 고수온에는 약하여 23℃ 이상이되면 먹이 섭취량이 줄어들고 체중이 감소한다(Jang, 2002). 2050년도 여름철 남해안 연안의 수온을 보면, 제주에서는 8월에 27.5℃, 완도에서는 9월에 26.46℃, 여수에서는 8월과 9월에 각각 26.61℃와 26.75℃까지 상승할 것으로 예측된다. 따라서 2050년 8월과 9월에는 넙치와 조피볼락을 비롯한 고수온에 약한 어종들은 성장, 생리, 대사 등에 심각한 장애를 받을 것으로 추정된다. 더욱이 어체의 건강 상태가 악화되었을 경우, 신종 또는 기존에 보고된 바이러스 질병이 발생할 가능성이 있다. 이와 유사한 현상은 터봇에서 보고된 바 있다(Kim et al., 2005). 터봇은 성장 적수온이 14-18℃이며 20℃ 이상에서는 적응력이 낮아진다(Jang, 2002). RSIV-like virus 질병은 주로 23℃ 이상에서 유행하는데 터봇의 경우는 20℃에서도 발생된 바 있다.

최근 우리나라 연근해 어장은 살오징어(Todarodes pacificus), 멸치(Engraulis japonica), 고등어(Scomber japonicus), 참다랑어(Thunnus thynnus) 등의 난류성 어종은 생산이 증가하는 반면, 명태(Theragra chalcogramma), 도루묵(Arctoscopus japonicus) 등의 냉수성 어종은 생산이 감소하고 있다(Joung, 2010). 또한 제주도 주변 해역에서는 1990년대부터 말쥐치(Thamnaconus modestus)가 거의 사라지고 고등어, 갈치(Trichiurus lepturus), 참조기(Larimichthys polyactis), 전갱이(Trachurus japonicus)가 우점을 보이고 있으며(Jung et al., 2013), 동해의 왕돌초 및 독도 해역에서 아열대성 어종인 자리돔(Chromis notatus), 황놀래기(Pseudolabrus Japonicus), 줄도화돔(Apogon semilineatus) 등의 어종 출현 빈도가 증가하고 있다(Joung, 2010). 이와같이 최근 국내 연안은 기후변화로 인해 어류의 이동뿐만 아니라 어종의 분포가 바뀌고 있다. 국내에 새로운 어종의 유입 및 난류성 어종의 출현 빈도 증가는 외래 병원체의 출현 및 바이러스 질병에 의한 피해를 증가시킬 수 있다. Kim et al. (unpublished data)은 지구온난화에 의한 외래 병원체의 유입여부를 조사하고자 2010년부터 2013년까지 남해안 및 제주도에서 채집되는 자연산 어류를 대상으로 바이러스 검사를 실시한 결과에서 다양한 어종(볼락류, 숭어, 넙치, 인상어(Neoditrema ransonneti), 쥐치(Stephanolepis cirrhifer), 쏨뱅이(Sebastiscus marmoratus))으로부터 핵거대화의 세포변성효과(cytopathic effect, CPE)를 유발하는 신종으로 추정되는 바이러스를 검출한 바 있다. 더욱이 남해안 연안에서 생산량 및 우점 빈도가 상승한 어류 중, 고등어는 VHSV, RSIV 및 NNV 감염 숙주로 알려져 있으며, 갈치, 참다랑어, 전갱이는 각각 VHSV, RSIV, NNV에 감염된다고 보고되어 있다(Gomez et al., 2008; Kim and Park, 2004; Kim et al., 2011; OIE, 2009). 따라서 2050년도 연근해 어장에 위와 같이 병원성 바이러스에 감수성이 있는 어종의 출현빈도 및 생산량이 증가한다면 바이러스-캐리어로서 작용하여 양식장에서는 바이러스성 질병이 더욱 증가될 가능성이 있다. 또한 국내에 보고되어 있지 않는 바이러스에 감수성인 있는 어종들이 국내로 유입된다면 외래 병원체의 출현으로 인한 피해도 예상된다.