해양보호구역은 생물다양성을 보호하기 위하여 법률이나 다른 수단을 통해 해역의 이용을 일정 수준 제한한 공간을 말한다. 생물다양성협약과 같은 국제협약에서는 해양보호구역을 전 지구상 해역 면적의 10%까지 확대하여 지정하자는 목표를 제시하고 있기도 하다. 이에 따라 국내에서도 해양보호구역의 지정면적은 꾸준하게 늘고 있다. 그러나 지정면적의 증가라는 양적 성장에도 불구하고 국내의 해양보호구역은 생물다양성 보호라는 효과를 거두기 어려운 제도적 한계를 가지고 있다. 우리 바다에서 가장 광범위한 이용행위이면서 해양의 생물다양성을 위협하는 가장 중요한 요인인 어업활동에 대해서는 규제하지 않는다는 점이다. 해양보호구역을 지정할 때 발생할 수 있는 이해관계자의 반대를 우려해 해양보호구역이라 하더라도 어업활동은 그대로 지속하도록 하였기 때문이다. 그러나 해역에서 생물을 채취하여 제거하는 어업활동을 통제하지 않고서는 해양보호구역을 지정하여 생물다양성을 보호하기는 불가능에 가깝다. 이미 해외에서는 생물의 채취를 금지한 이후 서식하는 생물의 크기는 물론 종수도 크게 늘어나는 효과를 거두고 있다.
국내에서 어업행위를 제한하기 위해서는 어업권에 대한 매입이 필요하다. 어업권이 법률적으로 질권으로 규정되어 있기 때문에 경제적 보상 없이는 해양보호구역을 통해서 이를 제한하기 곤란하다. 이 연구에서는 함해만의 어업권을 매입에 소요되는 비용으로 보고, 어종과 면적에 따라 어업권별 연간순익액을 파악했다.
한편 해양보호구역 후보지의 생물다양성을 파악하기 위하여 국가 차원에서 함해만에서 실시한 갯벌생태계 조사결과를 분석하였다. 갯벌에서 생물군집의 분포가 어떤 환경변수에 의해 설명되는 지 확인하기 위해 상관관계를 분석한 결과, 저질의 자갈함량, 분급도, 평균입도, 조위고가 가장 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 갯벌에서 이루어진 선행연구와 유사한 결론이기도 하다. 함해만에서는 생물군집에 대한 집괴분석 결과, 생물군집의 5개 그룹이 확인되는데, 이들은 공간적으로 한 곳에 집중해서 나타나지는 않지만 조위나 퇴적상의 공통된 특징을 보여주고 있다. 따라서 함해만 해역 전체에서 출현하는 모든 생물을 조사할 수 없다는 현실적인 제약을 조위와 퇴적상과 같은 환경변수가 대신할 수 있다고 보고, 이들을 생물다양성의 대리 변수로 삼았다. 조위고는 조간대 상부, 중부, 하부, 그리고 조하대로 나누고, 퇴적상은 함해만에서 나타나는 4개 퇴적상을 대표로 하였다.
선형계획법은 제약조건을 만족하면서 목적하는 함수식을 만족하는 최적해를 찾는 기법이다. 이 연구에서 제약조건은 생물다양성을 대신한 환경변수가 해양보호구역 내에 목표한 만큼 포함되도록 하는 것이고, 목적함수는 어업권별로 추정된 연간수익액, 즉 보상의 규모가 최소가 되는 곳을 찾는 것이다. 다만 보호구역으로 선택된 단위공간의 둘레길이를 목적함수에 포함하여 보호구역이 서로 분산된 형태가 아니라 한 두 개의 조각으로 묶여진 형태를 선호하도록 하였다.
선형계획법을 통해 해양보호구역 최적지를 탐색하는 과정을 시나리오별로 분석하였다. 우선 어업권에 대한 보상을 고려하지 않은 상태에서 다양한 서식처 특성만을 만족하는 경우와 여기에 어업권 보상에 따른 공간적 선호가 발생하는 경우, 그리고 마지막으로 법적으로 보호하도록 되어 있는 생물이 출현한 지역을 반드시 포함하도록 하는 경우로 구분했다. 어업권을 고려하지 않고 해양보호구역 후보지를 도출한 경우, 후보지역에 존재하는 어업권을 보상하기 위해서는 약 70억 원이 필요한 것으로 나타났다. 반면, 해양보호구역 후보지를 탐색할 때부터 어업권을 고려한 결과, 해양보호구역의 면적은 이전보다 약 5% 정도 늘기는 했으나 보상 비용은 1/5 수준인 15억 원에 불과했다. 보호종 출현지역을 추가하여 고려하여도 비용의 증가는 크게 나타나지 않았다. 즉, 최적지를 탐색하는 과정에서 어업권의 공간분포와 비용을 고려한 경우와 그렇지 않은 경우 동일한 생물다양성 목표를 달성함에도 불구하고 비용의 측면에서는 매우 큰 차이를 보여줬다. 해양보호구역 지정이라는 정책 결정 과정에서 선형계획법은 경제적으로 적은 비용을 들이며 생물다양성을 보호할 수 있는 효과적인 방식으로서 활용 가능성을 보여줬다.