휴전협상 의제 가운데 군사분계선 협상에서 유엔군 측과 공산 측은 그 기준을 38도선으로 할 것인지 당시 전선으로 할 것인지에 대해 논란이 있었다. 유엔군의 군사적 압력 속에 공산 측이 38선 안을 철회함으로써, 1951년 11월 하순 양측은 대치선을 군사분계선으로 한다는 원칙에 합의하였다.
그런데 이 당시 동서 해안의 해상경계선에 대해서는 남북한 사이에 명시적인 합의가 없었다. 이 때문에 유엔군 측에서는 서해상 당시 국제적으로 통용되고 있는 영해 기준 3해리를 고려하고 연평도·백령도 등 5개 도서와 북한지역과 개략적인 중간선을 기준으로 북방한계선을 설정했다. 이에 대해 북한측은 북방한계선이 유엔군 측의 일방적 조치라며 그 효력을 부인하고 있다. 이러한 입장 때문에 전후에 해상에서 긴장이 계속 되었으며, 1999년과 2002년 연평도 인근에서 전투가 발생했던 요소가 되었다.
휴전 후 클라크 유엔군 사령관은 한반도 해역에서 남북한 사이에 우발적인 무력충돌을 예방하기 위해 동해 및 서해에 해군과 공군 초계활동을 제한할 목적으로 북방한계선을 설정했다.
이에 대해 북한 측은 북방한계선을 부인하면서 자주 침범했으나 사실상 묵인해 왔다. 하지만 북한측은 1973년 12월 제346차와 제347차 군사정전위원회 본회의에서 구 황해도와 경기도 도 경계선 이북 수역은 그들의 연해(沿海)라고 주장하면서 서해 5개 도서에 출입하는 선박에 대한 사전허가를 요구했다. 그들은 1977년 7월 1일 ‘200해리 경제수역’을 설정한 데 이어 8월에는 ‘해상경계선’으로 동해에서는 영해 기선으로 50마일을, 서해에서는 경제수역으로 한다고 일방적으로 선언했다. 남한의 일부 학자와 시민단체에서도 북방한계선이 북한 해군의 대남한 한계선이라기 보다는 한국 해군의 내부적 한계선이라고 주장하였다.
1991년 남북기본합의서를 통해 “남과 북의 해상 불가침경계선은 앞으로 계속 협의한다. 해상 불가침구역은 해상 불가침경계선이 확정될 때까지 쌍방이 지금까지 관할해 온 구역으로 한다”고 합의함으로써, 남북한은 북방한계선 논쟁을 일단락 지은 듯 했다. 그러나 1999년 6월 연평해전이 일어났고, 북한은 같은 해 9월 새로운 서해 해상군사분계선을 일방적으로 선포했다. 이어 2000년 3월 하순엔 기존 북방한계선 대신, 자신들이 설정한 수로로 서해 5도를 통행하라는 ‘서해 5개섬 통항 질서’를 발표했다. 정부는 이를 인정할 수 없다고 즉각 반박했고, 그 후로도 갈등은 계속되고 있다.
「정전협정」 제2조 제13항 ㄴ목에서 “백령도, 대청도, 소청도, 연평도, 우도 서해 5도 도서군은 국제연합군 총사령관 군사통제 하에, 기타 모든 섬들은 조선인민군 총사령관과 중국인민지원군 사령원 군사통제 하에 둔다”고 규정했다. 그러나 정전협정에는 합의한 육상군사분계선만 존재하고 합의된 해상군사분계선이나 육상군사분계선의 해상으로 연장선은 없다.
그런데 정전협정은 쌍방이 추가 합의를 이룰 경우 등을 예정하여 「정전협정」 부칙 제61항에서 “본 정전협정에 대한 수정과 증보는 반드시 적대 쌍방 사령관들의 호상 합의를 거쳐야 한다”고 규정했고, 이어서 “본 정전협정의 각 조항은 쌍방이 공동으로 접수하는 수정 및 증보 또는 쌍방의 정치적 수준에서의 평화적 해결을 위한 적당한 협정 중의 규정에 의하여 명확히 교체될 때까지는 계속 효력을 가진다”는 규정을 두고 있다.
따라서 해상군사분계선의 설정은 쌍방 사령관의 상호 합의를 거치는 「정전협정」에 대한 수정과 증보 또는 쌍방의 정치적 수준에서의 평화적 해결을 위한 적당한 합의로 가능할 것이다. 1992년 9월 「남북사이의 화해와 불가침 및 교류·협력에 관한 합의서」와 「부속합의서」에서 “남과 북의 해상불가침 경계선은 앞으로 계속 협의한다”는 규정도 이를 반영한 셈이었다.
하지만 남북장성급 군사회담에서 서해상 우발적 무력충돌 방지를 의제로 다루었으나 아무런 진전도 없이 오히려 남북 쌍방의 불신이 깊어지는 결과를 낳았다. 남과 북은 서로 자신들이 설정한 서해 해상군사분계선을 되풀이 해 주장하고 있다.
북한이 2006년 3월 제3차 남북장성급 군사회담부터 서해 북방한계선 재설정 협의를 주장했고, 2007년 10월 남북정상회담에서는 서해 평화협력지대 개발 합의로 절충안이 마련됐다. 한 달 뒤 열린 제2차 남북 국방장관회담에서는 남북군사공동위원회를 구성해 북방한계선 재설정 문제를 논의키로 합의했다. 그러나 이명박 정부 들어 남북대화가 중단되면서 협의는 더 이상 진행되지 못했다.
남한에서는 북방한계선이 지난 반세기 이상 남북한 사이의 해상경계선의 효력이 있는 것으로 주장해왔으나, 북한에서는 휴전 후 북방한계선을 자주 침범하면서 이를 부인해왔다. 특히 서해상에는 매년 6월 꽃게잡이 철을 맞아 남과 북 사이에 서해상 영해침범이라는 상호 엇갈린 주장과 군사적 경고와 행동이 주기적으로 반복되고 있다. 이에 따라 남북한 사이에 해상에서 무력충돌의 잠재적 가능성이 상존하고 있으므로, 이를 해결할 노력이 필요하다.