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수산자원

개요

바다는 세계의 식량공급에 있어 큰 잠재력을 가진 것으로 여겨져왔다.

어획고가 눈부시게 증가하던 1950, 1960년대에는 수산자원의 공급 능력에 대해서 거의 알려져 있지 않았으므로 해양의 식량자원이 무진장하다고 여겨졌다. 또한 식용 해조(海藻)의 재배, 어개류의 양식 등으로 바다를 목장화하고, 플랑크톤을 경제적으로 유망한 단백질원으로 이용할 수 있다고 생각한 적도 있었다. 그러나 1960년대 이후 바다에서의 어획량은 거의 답보상태에 있다. 현재 바다는 해마다 6,500만t 정도의 식량을 공급하고 있는데, 그 절반쯤을 소수의 몇 나라가 차지하고 있다.

어획고가 높은 나라의 대부분은 선진국 또는 공업기술국이다. 수산자원의 대부분은 식용으로 이용되지만, 공업원료·의약품·공예품·공업제품 등으로도 쓰인다.

식품으로서의 이용

과거 10년간 전세계에서 양식을 포함한 해양 어획량의 약 70％가 직접 식용으로 공급되었다.

1983년에는 74％가 식용되었으며, 그중 32％는 산 채로, 31％는 냉동되어, 나머지 37％는 가공되어 소비되었다(냉동법). 미국과 동남아시아의 여러 연구소에서는 현재 충분히 활용되지 못하는 물고기를 으깬 어육으로 냉동해 이용하는 방법의 가능성에 대해 연구하고 있다. 가공어육의 품질은 어종에 따라 크게 다르며, 나아가 그 고기의 신선도, 어획 장소·시기 등에 영향을 받는다.

또한 으깬 어육은 탈수하여 어분으로 만들거나 어단백(魚蛋白)을 농축하는 방법 등에 의해 훨씬 싼 값으로 공급할 수도 있으므로, 그 분야의 연구가 활발하게 진행되고 있다.

어류에 함유된 영양소의 조성은 그 어류가 취하는 먹이에 좌우된다. 뱀장어류의 체내에는 비타민 A가 포함되어 있고, 또다른 어류의 간에도 비타민 A가 함유되어 있는데, 이것은 개개의 생물이 생물 연쇄상 그보다 하위에 위치하는 생물을 먹이로 섭취한 결과 축적된 것이다.

대구 등의 간에서 추출된 간유는 인류에게 흠잡을 데 없는 영양원으로 오랫동안 중요시되어왔다. 일반적으로 해조(海藻)라고 불리는 조류(藻類)는 여러 나라에서 식품으로서뿐만 아니라 동물의 사료로도 활용되고 있다. 조류는 일정한 장소에서 생장하며 색깔에 따라서 녹조류·갈조류·홍조류 등으로 분류된다. 중국·한국·일본·필리핀 등의 연안역(沿岸域)에서는 여러 종류의 해조가 광범위하게 양식되고 있다.

공업원료·의약품으로서의 이용

부착성(付着性)이 있는 조류는 공업제품의 원료로도 중요하다.

해조의 주성분은 셀룰로오스·만니트·라미나린·알긴산·푸코산 등의 탄수화물 중합체를 포함하고 있다. 이들의 대부분은 분리되어 약학·미생물학 실험에 쓰이고 있다. 조류에서 추출된 콜로이드 가운데 공업적으로 중요한 것은 한천·알긴산 등이다. 알긴산은 갈조류에서, 한천은 홍조류에서 추출된다. 이들 합성물은 증점제(增粘劑), 습윤제, 청정제, 고화제(固化劑), 팽창제, 응집제, 항생물질 담체로 이용되고 있다. 오늘날 갖가지 해산물에서 공업용 약제와 의약품이 제조되고 있으며, 해양의학·해양약리학 등의 새로운 학문 분야가 출현했다.

해양에 있는 여러 가지 균류는 강력한 항생물질을 만들어낸다. 복족류에서는 바이러스를 죽이는 작용을 가진 물질이 추출되고, 그밖의 연체동물은 항암제의 원료가 되고 있다. 또 해삼·해면 등에서는 우수한 항균제가 만들어진다. 거의 모든 해양동물에서 볼 수 있는 여러 독소는 특히 중요하다(약).

공예품·공업제품으로서의 이용

물고기나 바다의 무척추동물은 공예품·공업제품의 원료로도 이용된다.

물고기의 비늘이나 패각, 거북의 갑각 등에서 얻을 수 있는 것은 여러 가지가 있다. 청어의 비늘은 진주박(珍珠箔)의 원료가 되며 직물 등에 진주광택을 내는 데도 쓰인다. 진주조개의 껍질 안쪽에 있는 연체조직 속에 우연히 삽입된 이물질에 의해 형성되는 천연진주는 채취장의 서식환경의 악화와 진주 양식장의 발전에 따라 그 생산량이 급격히 감소하는 추세이다. 양식진주는 19세기에 일본에서 시작되어 발전했는데, 최근에는 오스트레일리아와 인도에서 활발히 개발되고 있다(진주). 산호는 붉은 산호가 주종을 이루는데, 예로부터 지중해에서 채취되었으며 한때는 아시아와의 주요 상업거래품 중의 하나이기도 했다.

말레이 반도에서는 19세기에 들어 독자적인 산호 어업을 시작해 인근 여러 나라에 전파했다. 산호 가운데 분홍색·붉은색 산호는 보석으로 가공되므로 가치가 높다. 조직이 탄력성 있는 해면질로 이루어져서 물건을 문지르기에 좋은 해면은 양식장 건설 등으로 지중해, 서인도 제도 등에서 번성하고 있다. 그러나 해면어업은 다른 많은 해양산업과 마찬가지로 남획에 따른 멸종과 자원 고갈의 위험에 직면해 있는 실정이다(해면동물).

해양 광물자원

개요

산업용으로 사용되고 있는 광물 가운데 몇 종은 바닷물 또는 연안역의 해저에서 채집되고 있다.

또 석유와 천연 가스는 대륙붕이나 대륙붕 외연의 해저에서 채굴되고 있다. 대륙붕 외연보다 깊은 심해저상의 침전물에는 여러 종류의 중금속원소가 포함되어 있다. 이들 중금속원소는 현재 채광되고 있지는 않지만, 가까운 장래에 금속자원으로서 이용될 것이며, 해수 자체도 인구증가에 따른 물의 부족에 대처하기 위한 중요한 자원이라고 할 수 있다. 이런 관점에서 해양 광물자원은 해수 속의 광물자원, 해수의 담수화, 천해저(얕은 바다 밑)의 광물자원, 해저하의 광물자원, 심해저의 광물자원으로 나눌 수 있다.

해수 속의 광물자원

해수 속의 광물자원으로는 소금·브롬·마그네슘·금·은·우라늄 등이 있다.

소금은 예로부터 바다에서 채취되어왔다. 오늘날에는 암염 또는 심층 염수정(鹽水井)에서 퍼올리는 화석수에서도 채취되지만, 건조지대에서는 바닷물을 햇볕에 말려서 채취하고 있다. 오늘날 세계에서 사용되고 있는 소금의 약 30％는 바다에서 채취된다. 할로겐족 원소의 하나인 브롬은 화석심층수에서도 제조되지만 바닷물에서도 채취된다. 브롬은 가솔린용 노킹 방지제로 사용되는 외에 음식·염료·의약품 및 사진의 감광재료 등에도 사용되는데, 사용량의 70％는 바다에서 채취된다.

마그네슘은 여러 종류의 암석과 화석 해양수인 지하염수 속에서 산출된다. 또 염화마그네슘으로서 해수 속에 존재하며 해수의 원소광물성분 가운데 중량에서 제3위이다. 바닷물을 알칼리성으로 만들면 마그네슘은 수산화마그네슘의 형태로 침전하며, 침전한 수산화마그네슘은 해수를 여과하여 채취한다.

수산화마그네슘은 직접 마그네시아유(乳)로서 사용되며, 소성하여 마그네시아를 만들거나 탄산마그네슘으로 바꾼다. 또 산화처리에 의해 만들어진 염화마그네슘은 용융염의 전기분해에 의해 금속마그네슘 제조의 원료가 된다. 마그네슘의 용도는 다양하여 마그네시아유로서 의학상의 용도에 쓰이는 외에 항공기·공구류의 구조재료가 되는 경합금에도 필요하다.

공업용 마그네슘의 약 60％는 바닷물에서 채취한다. 바닷물에 녹아 있는 금·은·우라늄의 분석결과가 보고된 이래 이들 물질은 큰 관심을 모았지만, 경제적인 채산이 맞지 않아 아직은 얼마간의 우라늄만 추출하고 있다.

해수의 담수화

해양자원 가운데 해수는 가장 중요한 자원이 될 것이다.

건조지대 연안도시의 발전에 의해 해수의 담수화의 필요성은 더욱 높아지고 있다. 태양열에 의한 자연증발작용을 이용하여 해수에서 담수를 추출하는 방법은 가장 오래 전부터 행해져온 방법이다. 오늘날에는 담수제조를 대규모로 행하기 위한 각종 강력한 증류법이 개발되어 있다. 증류법 이외에 비교적 온도가 낮은 지역에서는 해수를 동결시켜 얼음에서 담수를 얻는 화학적 냉각동결법이 사용된다.

이 밖에 물은 통과하지만 염분은 통과하지 않는 반투막을 이용하여 해수 속의 담수를 얻는 역삼투법이 있다. 앞에서 예로 든 어떤 방법을 이용한다 해도 해수의 담수화에는 에너지가 필요하다. 담수가 실질경제상 불가결한 지역에서는 해수의 담수화가 긴급히 요구되는 문제이다. 특히 하천과 호수의 수량(水量) 전체를 합해도 전체 해수량의 반도 안 된다는 사실이 밝혀진 이래, 생활용수·농업용수·공업용수를 확보하기 위해 해수의 담수화에 큰 관심이 모아지고 있다.

천해저의 광물자원

해수면이 낮을 때는 대륙붕을 침식하면서 흐르는 하천이, 해수면이 높을 때는 대륙붕을 가로지르는 해안선의 이동이, 그리고 조석류(潮汐流)와 폭풍우에 의한 끊임없는 삭박작용이 대륙붕에 귀중한 광물을 퇴적시켜왔다.

이른바 중광물(重鑛物)·사광물(砂鑛物)은 보통의 모래·자갈보다 비중이 크므로 경광물이나 용존물질처럼 흘러가는 경우가 많다. 그 때문에 대륙붕상의 해저곡에는 중광물이 자주 퇴적된다.

광물잔존물로 이루어진 사광상(砂鑛床)은 해안 가까이에 형성되어 있다. 해안 부근에서는 파랑과 연안류가 가벼운 모래 입자에서 티탄이나 희토류 원소를 포함한 입자를 분리하여 이들 중광물을 해안퇴적물로 농집(濃集)해간다. 대부분의 사광상은 공급원인 모암에서 몇 ㎞ 이내에 형성되는 것으로 실질적인 분포는 해안 가까이에 한정되어 있다.

천해저의 대륙붕상에는 모래·자갈이 풍부하게 퇴적해 있다. 이들은 조류와 파랑 작용에 의해 운반되고 분급되며 마모된다. 현재 해저에 분포해 있는 모래·자갈도 빙하기에는 해면상에 노출해 있던 것도 있다. 모래·자갈은 건설용으로 널리 사용되고 있는데, 육상의 자원은 지역에 따라 공급한계에 달해 있다. 따라서 해저에 있는 모래·자갈은 귀중한 자원이 되고 있다. 식물의 영양염으로서 중요한 인은 해저의 인회석단괴(燐灰石團塊) 속에서 생산된다.

이 단괴는 대부분의 대륙붕, 특히 캘리포니아·페루·모로코·뉴질랜드 앞바다에서 발견된다. 인회석 침전물은 연안역에 풍부하게 부존하며 많은 경우 현대의 준설기술로 채광이 가능하다. 그러나 품질이 떨어지고 불순물 분리가 곤란한 점 등 몇 가지 이유에서 개발이 추진되지 않고 있다.

해저하의 광물자원

해저하에서 채광되는 광물자원에는 석유나 천연 가스 등의 탄화수소자원, 석탄·철광석 암맥 내에 형성된 기타 다른 광물자원의 고결(高結) 침전물이 있다.

석유와 천연 가스는 해양 광물자원 가운데 가장 가치가 높은 자원이다. 이것은 부분적으로는 육상에서의 생산 및 그와 관련한 비용의 증가에 의해 촉진된다. 해저 유전개발의 역사는 루이지애나 앞바다의 약 1.6㎞에서 크리올 유전이 발견된 1938년부터 시작되었는데, 개발이 본격화한 것은 제2차 세계대전 후이다.

기업은 기술적·경제적인 문제로 해저 석유굴착작업의 한계를 수심 약 100m로 생각했으나, 대륙붕보다 깊은 대륙사면과 대륙대에서 유망한 광상이 발견되었으므로, 보다 깊은 수심에서의 굴착 가능성에 대한 연구를 시작했다. 석유가 집적한 저유암(貯油岩)은 사암·응회암 등의 다공질 암석으로서 대부분 암염돔이나 해령에 존재한다. 그 때문에 암염돔이나 해령은 석유산출의 대단히 중요한 지표가 되어 있다. 석유의 생성은 대부분 규조(珪藻)의 유해가 퇴적물 속에 섞이는 것에서 기인하는 것으로서, 많은 해양저가 이 조건을 만족시키고 있는 것으로 여겨진다.

또한 지질시대의 변동 결과 석유는 시대와 함께 소실하는 경향이 있으므로, 해양에 있는 약 1억 5,000만 년이 안 된 퇴적물은 가장 유망한 석유 저유층이 되고 있다. 현재 해양석유의 회수는 대륙붕역에 한정되어 있지만, 그보다 깊은 곳에서도 유망한 저류층이 확인되고 있다. 예를 들면 대륙사면의 기저에 존재하는 거대한 프리즘은 석유저유를 위한 모든 조건을 갖추고 있으므로 대량의 석유가 집적해 있는 것으로 추정된다. 최근의 조사에 의하면 해양은 전세계 석유자원량의 약 23％, 천연 가스 자원의 약 14％를 보유하고 있는 것으로 추정된다.

화학공업의 가장 중요한 원료의 하나인 황은 대륙붕이나 암염돔의 모암 가운데서 나온다. 전세계 황 생산량의 대부분은 암염돔에 관계된 황에 의한 것으로 먼저 고온수에서 용해한 후 압착공기로 빨아올린다. 현재 철광석·니켈·구리·주석 등의 광물이 채광되고 있다.

심해저의 광물자원

해양에 관한 지식의 증대와 함께 심해저에서 유용한 광물자원이 발견되게 되었다.

현재 그 분포와 특성, 채광의 공업적 사정법에 대한 연구가 진행되고 있다. 이들 금속 침전물은 기본적으로 3종류로 분류된다. 즉 서로 밀접하게 관련되어 있는 심해 망간 단괴, 해산상에 분포하는 금속성 크러스트, 화산활동이 활발한 해령·파쇄대에 인접해 분포하는 다금속 황화광물이다. 망간 단괴는 평탄한 심해저에 분포하는 흑갈색 단괴로 1874년 영국의 군함 챌린저호에 의해 발견되었다. 망간단괴의 품질·분포밀도는 하층 퇴적물의 특성, 퇴적속도, 심해수의 화학적 성질, 심해류, 단괴 속의 핵의 유무(해수 속의 금속 이온이 이 핵에 붙어 수백 년에 걸쳐 단괴를 형성한다고 여겨짐) 등에 관계된다.

망간 단괴의 대부분은 국제해양수역, 즉 200해리의 배타적 경제수역 외에 생긴다. 이는 국가의 관할권 밖에 있는 국제 심해저의 자원 개발에 관한 문제이므로, 현재 심해저의 망간단괴의 개발에 대해서는 각 나라 사이에 의견이 서로 대립되어 있다.

망간 단괴를 형성시키는 물리적·화학적 작용은 해산이나 기요에 망간 크러스트를 부착시키는 원인으로도 작용한다. 망간 단괴와 망간 크러스트의 성인은 유사하지만 양자에는 중요한 차이가 있다. 망간 크러스트는 망간 단괴보다 코발트의 함량이 많고 또 소량이긴 하지만 플라티나도 포함하고 있다.

망간 크러스트는 비교적 수심 1,100~3,000m인 천해의 해산사면 또는 산꼭대기에서 생기며, 때로는 단괴와 함께 해대(海臺) 위에 생기기도 한다. 해저의 화산활동이 왕성한 곳에서는 황화광물에서 다량의 금속이 산출된다. 다금속 황화광물에는 이상(泥狀)·괴상(塊狀)이 있으며, 세계의 중앙해령계와 확장되는 판 경계에 인접해 단속적으로 분포해 있다. 금속에 풍부한 황화점토는 홍해와 태평양 판 경계에 존재하는 고온 열수 분출구 주변에서 발견되고 있다.

현재 관심이 집중되어 있는 것은 이들 황화물에 함유되어 있는 철·구리·아연 및 소량의 은·몰리브덴·주석 등이다.

해양 에너지 자원

개요

해저에 있는 탄화수소 퇴적물은 인류의 과학 기술 문명을 유지할 뿐만 아니라 오늘날 경제적으로 가장 중요한 해양자원이다. 그러나 이들 자원 역시 고갈될 것이 예상되며, 21세기말까지 인류는 다른 에너지 자원으로의 전환을 추구해야 할 것이다. 한편 해양 내부가 지닌 에너지는 사실상 소멸되지 않는 태양 에너지와 지구상의 중력 작용에 의존한 것이며, 석유를 대신할 다음 세대의 에너지 자원으로 지목되고 있다.

해양 에너지 자원으로는 열 에너지 전환, 조석 에너지, 파랑 에너지를 들 수 있다.

해양의 열 에너지 전환(Ocean Thermal Energy Conversion/OTEC)

열대 해역에서는 표층과 심층 사이에 언제나 20℃의 수온 차이가 있다. 이처럼 찬물과 따뜻한 물이 접하는 곳에는 증기압이 낮은 물질 또는 바닷물 그 자체를 증발·응축시키는 것이 가능하다. 이 움직임을 이용하면 저속이기는 하지만 터빈을 돌리는 것이 가능하다. OTEC는 실제로 영구적인 운용이 가능할 뿐만 아니라 공업제품·식품 생산에 필요한 수산양식, 담수의 제조에 이용하는 것도 가능하다.

조석 에너지

해양이 가진 또하나의 에너지원으로는 조석을 들 수 있다.

기조력으로 이동하는 해수가 그 동력원이 된다. 북·남반구의 중위도 지방에서는 조석에 따른 간만의 차가 크다. 이 지역에는 내만이 많이 있는데, 높은 조석 에너지를 가진 만의 입구에 댐을 만들어 그곳에 가역(可逆) 터빈을 설치하면 전기를 연속적으로 발생시킬 수 있다.

파랑 에너지

파랑은 그 힘을 에너지로 변환할 수 있는 잠재력이 많은 것처럼 보인다. 그러나 그 진폭이 변하기 쉬운 성질과 발전장치의 구조상 발생하는 전기의 단위조절에 엄청난 비용이 소요되므로, 한정된 지역에서만 그 힘을 사용할 수 있다. 또 만류 또는 흑조(黑潮)라고 하는 서안강화류(西岸强化流)를 이용하는 장치를 만드는 계획도 추진되고 있다.

이 장치는 대단히 큰 코리올리의 힘을 이용하는 것이지만, 기술적·경제적 이유로 아직은 실현 가능성이 없다.