[논문]남해 및 남동해역 대륙붕 퇴적물의 지음향 특성

김대철; 서영교; 정자헌; 김길영

doi:10.5657/kfas.2004.37.4.312

남해 및 남동해역 대륙붕 퇴적물의 지음향 특성
Geoacoustic Characteristics of Shelf Sediment in the South Sea and Southeastern Sea of Korea 원문보기

한국수산학회지 = Journal of the Korean Fisheries Society, v.37 no.4, 2004년, pp.312 - 322

김대철 (부경대학교 환경탐사공학과) , 서영교 (부경대학교 응용지질학과) , 정자헌 (부경대학교 응용지질학과) , 김길영 (한국해양대학교 해양과학기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Physical and geoacoustic properties of inner shelf sediment in the South and Southeastern Seas of Korea have been studied based on six piston core samples. The sediments are largely composed of homogeneous mud except the core from the southeasternmost part of the area. Both physical and geoacoustic properties and mean grain size are relatively uniform with sediment depth, suggesting little effect of sediment compaction and/or consolidation. Mean grain size appears to be the most Important variable to determine the physical and acoustic properties. In contrast, the attenuation shows more or less fluctuations. Correlations between physical properties and sediment texture show slight deviations from those of the compared data, caused by the difference of sedimentary processes, mineral composition, and the difference of measurement system. In particular, the velocity is lower (approximately 20-30 m/s) than that of the previous data measured in the same area. This is probably due to the difference in velocity measurement system (particularly, error by a length of sample). We propose new relationships for physical and geoacoustic characteristics of shelf sediment in the study area.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 구에서는 연구지역 퇴적물의 조직, 실험실음파전 달속도, 물리적 성질 등을 분석하여 기존의 Hamilton (1970) 자료와 Sung (1994), Kim et al. (2001)의 자료와 비교하여 그 상관성을 알아보았다. 퇴적물내의 공극율은 여러가지 복잡하고 상호 관련된 요인들 (구성 광물 입자의 형태, 크기, 조성, 퇴적구조, 다짐작용에 의한 배열상태 차이)에 의해 영향을 받으며 일반적으로 입도가 감소할수록 공극율은 증가한다.
(2001)의 자료와 절대값의 차이가 존재하는 것은 속도측정에 있어서 시료의 길이 측정시 발생한 오차 때문에 나타나는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 개선된 측정방법에서 도출된 결과를 이용하여 연구지역의 물성 및 지음향 특성자료를 새로이 제공하며 (Table 3), 더불어 향후 본 연구지역을 포함한 남해지역의 지음 향모델 구축 시 요구되는 물성 및 지음향특성간 새로운 관계 식을 제시하고자 한다.
본 연구에서 측정한 모든 자료를 이용하여 각 물성간의 상관관계를 알아보기 위해서 각각의 값에 대하여 상관성을 비교하였다. 또한 속도 및 각물성간의 상관관계식을 기존에 제시한 자료와 동시에 제시하였다 (Table 3). 각 물성간의 상관 성에 대한 연구로는 Hamilton (1970)이 북태평양 대륙붕 및 대륙사면 퇴적물의 음향학적 연구결과를 토대로 퇴적물의 물리적 성질에 영향을 주 조직, 광물조성, 퇴적속도 등이 유사 할 경우 일반적으로 전 해양 대륙붕 퇴적물에서 자신의 음향 모델을 적용할 수 있음을 제시한 이후 많은 연구에서 이러한 자료를 이용하여 그 결과를 비교한 바 있다.
본 연구는 한반도 남해 및 남동해역 퇴적물에 대한 물리적 성질 및 음파전달속도의 수직적인 분포양상을 밝히고, 이를 범용 지음향모델 (geoacoustic model)인 Hamilton (1970)°] 제시한 북태평양의 대륙붕 및 사면자료와 본 연구지역의 기존의 자료인 Sung (1994)과 Kim et al. (2001)의 자료와 비교분석하여 새로운 관계식을 제시하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

채취한 코어시료를 실험실에서 반으로 절개한 후 한쪽 코어에서는 음파전달속도 및 감쇠를 측정하고, 다른 한쪽 코어에서는 퇴적물의 조직, 공극율, 함수율, 습윤전밀도, 입자밀도, 건조밀도, 전단응력을 측정하였으며, 분석이 끝난 시료에 대해서는 입도분석을 실시하였다. 각 코어의 측정 간 격은 퇴적상 및 퇴적구조 변화 양상에 따라 조절하였으며 보통 10-30 cm 이내에서 측정하였다.
062 mm) 체로 습식체질을 하여 분석하였다. 40 이상의 조립질부는 건 조시킨 후 로탭요동기 (Ro-tap Sieve Shaker)를 사용하여 1。 간격으로 체분석하여 입도의 중량백분율을 구하였다. 세립질 부는 퇴적물입도 자동측정기(Model: Sedigraph 5100)를 사용하여 분석하였고, Folk and Ward (1957) 및 Folk (1968)의 모멘 트 방법에 따라 조직값을 구하였다.
밀도측정기는 원자크기가 작고 (1A) 불활성이며 아주 작은 공극이나 틈에도 침투 가능한 헬륨가스를 사용하였 고, 가스의 압력은 21 psi를 유지하였다. 건조무게와 건조 부피 는 건조기에서 110℃에 24시간 건조시킨 다음 데시케이터에서 4시간 동안 냉각시킨 후 각각 측정하였다. 염분보정은 35% 에 대한 해수의 밀도 1.
시추코어는 먼저 색도표 (color chart)를 이용한 육안관찰을 통해 깊이별 퇴적물의 색, 퇴적구조 및 생흔작용 (bioturbaton) 과 같은 특징적인 사항을 관찰하였다. 또한 입도분석 결과를 통하여 얻어진 조직표준치 및 퇴적물 유형 (sediment type)을 결정하였다. 분석된 코어중 정점 8을 제외한 대부분의 코어는 거의 균질한 니 질 (homogeneous mud)로 구성되어 있으며 (Fig.
물리적 성질 (습윤전밀도, 건조전밀도, 입자밀도, 함수율, 공극율)은 습윤무게 (wet sample weight), 건조무게 (dry sample weight), 습윤부피 (wet sample volume), 건조부피 (dry sample volume)를 측정하여 계산하였다. 시료의 무게는 전자저울 (Mettler AJ 100, accuracy ±0.
본 연구에서 측정한 모든 자료를 이용하여 각 물성간의 상관관계를 알아보기 위해서 각각의 값에 대하여 상관성을 비교하였다. 또한 속도 및 각물성간의 상관관계식을 기존에 제시한 자료와 동시에 제시하였다 (Table 3).
분석된 코어시료 중 수심에 따른 퇴적물 유형이 다른 정점 과 위치가 서로 다른 네 개 정점 (정점 2, 6, 8, 10)에 대한 수직적인 입도, 음향특성 및 물리적 성질에 대한 자료를 단면 도를 작성하여 서로 비교하였다 (Figs. 4, 5). 또한 각각의 정점 에 대한 자료를 평균하여 Table 2에 제시하였다.
비배수전단응력 (undrained shear strength)은 일정한 강도로 지속적으로 베인 (vane)을 회전시킬 수 있는 자동응력측정장 치 (Motorized shear vane, Geotest Model 23500)를 사용하였고 니질 퇴적물에 대해서만 측정하였다.
(1979)의 spectral ratio 방법을 이용하였고 표준파 형으로는 시료와 같은 크기 (dimension)를 같는 알루미늄시료를 이용하였다. 사질퇴적물에서의 음파전달속도 측정은 속도 즉정기 (Otronix Model 93-M: Sediment Sound Velocimeter)를 이용하였다. 이 장치의 가장 큰 장점은 직접 코어에 삽입하기 때문에 사질퇴적물처럼 비교적 쉽게 교란될 수 있는 시료의 경우에도 속도측정이 용이하다는 점이다.
물리적 성질 (습윤전밀도, 건조전밀도, 입자밀도, 함수율, 공극율)은 습윤무게 (wet sample weight), 건조무게 (dry sample weight), 습윤부피 (wet sample volume), 건조부피 (dry sample volume)를 측정하여 계산하였다. 시료의 무게는 전자저울 (Mettler AJ 100, accuracy ±0.01 g)을 사용하였고, 시료의 부피 는 밀도즉정기 (Micromeritics: Pycnometer 1030)를 이용하여 측정하였다. 밀도측정기는 원자크기가 작고 (1A) 불활성이며 아주 작은 공극이나 틈에도 침투 가능한 헬륨가스를 사용하였 고, 가스의 압력은 21 psi를 유지하였다.
시추코어는 먼저 색도표 (color chart)를 이용한 육안관찰을 통해 깊이별 퇴적물의 색, 퇴적구조 및 생흔작용 (bioturbaton) 과 같은 특징적인 사항을 관찰하였다. 또한 입도분석 결과를 통하여 얻어진 조직표준치 및 퇴적물 유형 (sediment type)을 결정하였다.
연구지역 퇴적물에 대한 물리적 성질 및 지음향분석을 위해 총 6개의 정점 (Fig. 1, Table 1)에서 피스톤 시추기 (Piston corer)를 이용하여 주상시료를 획득하였으며 정점별 위치는 배에 장착된 GPS (Global Positioning System)를 이용하였다. 채취된 코어시료는 실험실로 옮긴 후 각각의 퇴적물 특성에 대한 분석을 실시하였다.
1, Table 1)에서 피스톤 시추기 (Piston corer)를 이용하여 주상시료를 획득하였으며 정점별 위치는 배에 장착된 GPS (Global Positioning System)를 이용하였다. 채취된 코어시료는 실험실로 옮긴 후 각각의 퇴적물 특성에 대한 분석을 실시하였다. 채취된 코어 중 가장 긴 코어의 길이는 353 cm이고 짧은 코어는 191 cm이며 평균길이는 296 cm이 다 (Table 1).
채취된 코어 중 가장 긴 코어의 길이는 353 cm이고 짧은 코어는 191 cm이며 평균길이는 296 cm이 다 (Table 1). 채취한 코어시료를 실험실에서 반으로 절개한 후 한쪽 코어에서는 음파전달속도 및 감쇠를 측정하고, 다른 한쪽 코어에서는 퇴적물의 조직, 공극율, 함수율, 습윤전밀도, 입자밀도, 건조밀도, 전단응력을 측정하였으며, 분석이 끝난 시료에 대해서는 입도분석을 실시하였다. 각 코어의 측정 간 격은 퇴적상 및 퇴적구조 변화 양상에 따라 조절하였으며 보통 10-30 cm 이내에서 측정하였다.

대상 데이터

(Park, 1983). 대체로 수심 70-80 이를 경 계로 내대륙붕과 외대륙붕으로 나뉘어 질 수 있으며 연구지역은 내대륙붕 지역에 포함되는 수심 70-80 m 이내의 남해도 및 거제도 부근 지역이며 연구주변지역의 퇴적물 분포는 섬진강과 낙동강 등 하천의 직접적인 유입과 외대륙붕 지역의 빙하기 해수면 하강과 관련있는 잔류퇴적물 로 분류될 수 있다. (Park and Yoo, 1988; Kim et al.
, 1979). 연구지역의 경우 니질퇴적물이 우세한 정점에서 1.37-1.54 g/cm³ 범위로서 Kim et al. (1992)의 남해도 남부지역의 연구결과인 1.41-1.57 g/cm³ 과거의 유사하며 사질퇴적물이 우세한 정점 8은 Seo and Kim (2000)의 mid-shelf 지역의 값인 1.60-2.00 g/cn?의 범위에 포함 된다. 입자밀도의 경우 2.

이론/모형

40 이상의 조립질부는 건 조시킨 후 로탭요동기 (Ro-tap Sieve Shaker)를 사용하여 1。 간격으로 체분석하여 입도의 중량백분율을 구하였다. 세립질 부는 퇴적물입도 자동측정기(Model: Sedigraph 5100)를 사용하여 분석하였고, Folk and Ward (1957) 및 Folk (1968)의 모멘 트 방법에 따라 조직값을 구하였다.
, 2001)을 개선하여 정확한 시료의 길이를 유지시킬 수 있도록 함으로서 측정오차도 줄이고 음파전달속도 및 감쇠 에 대한 신뢰성 높은 측정값을 취득할 수 있었다. 음파감쇠는 Toksoz et al. (1979)의 spectral ratio 방법을 이용하였고 표준파 형으로는 시료와 같은 크기 (dimension)를 같는 알루미늄시료를 이용하였다. 사질퇴적물에서의 음파전달속도 측정은 속도 즉정기 (Otronix Model 93-M: Sediment Sound Velocimeter)를 이용하였다.
퇴적물의 음파전달속도 및 감쇠는 자동속도측정장치 (Kim et al., 1999)를 사용하여 측정하였다. 자동속도측정장치는 컴 퓨터와 오실로스코프를 GPIB (General Purpose Interface Bus, IEEE488.
퇴적물의 조직은 Ingram and Galehouse (1971)의 방법에 따라 일정량의 시료를 취하여 10% 염산(HC₁)으로 탄산염을 제거한 후 6%의 과산화수소수 (田。2)로 유기물을 제거하고 증류수를 이용하여 용해성 염분을 제거한 후 40 (0.062 mm) 체로 습식체질을 하여 분석하였다. 40 이상의 조립질부는 건 조시킨 후 로탭요동기 (Ro-tap Sieve Shaker)를 사용하여 1。 간격으로 체분석하여 입도의 중량백분율을 구하였다.

성능/효과

10). 결론적으로 연구지역의 각 조직 및 물성간의 상관관계에서 제시한 자료 (Table 3)를 보면 지역적으로 거의 유사함에도 불구하고 Sung (1994) 및 Kim et al. (2001)의 자료와 절대값의 차이가 존재하는 것은 속도측정에 있어서 시료의 길이 측정시 발생한 오차 때문에 나타나는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 개선된 측정방법에서 도출된 결과를 이용하여 연구지역의 물성 및 지음향 특성자료를 새로이 제공하며 (Table 3), 더불어 향후 본 연구지역을 포함한 남해지역의 지음 향모델 구축 시 요구되는 물성 및 지음향특성간 새로운 관계 식을 제시하고자 한다.
, 1994). 따라서 본 연구지역의 경우에도 깊이에 따른 물성변화가 크게 나타나지 않는 것으로 보아 퇴적이후의 속성작용에 의한 영향이 크게 작용하지 않았던 것으로 보인다.
2, lOtech)를 통해 연결하여 오실로스코프상의 신호를 컴퓨터에 디지털 및 아날로그 데이터로 저장되며 후처리가 가능하다. 본 연구에서는 측정 시료의 길이의 차이에서 기인하여 속도값의 오차가 발생하였던 기존의 방법 (Sung, 1994; Kim et al., 2001)을 개선하여 정확한 시료의 길이를 유지시킬 수 있도록 함으로서 측정오차도 줄이고 음파전달속도 및 감쇠 에 대한 신뢰성 높은 측정값을 취득할 수 있었다. 음파감쇠는 Toksoz et al.
또한 입도분석 결과를 통하여 얻어진 조직표준치 및 퇴적물 유형 (sediment type)을 결정하였다. 분석된 코어중 정점 8을 제외한 대부분의 코어는 거의 균질한 니 질 (homogeneous mud)로 구성되어 있으며 (Fig. 3), 퇴 적물의 색은 Grayish olive green (5GY 3/2)이 우세하게 나타났다. 정점 2, 6 및 10은 부분적으로 2.
5). 연구지역은 대부분 육성기원 쇄설성 퇴적물이 유입되는 지역으로 일반적인 육성 기원 퇴적물의 평균입자밀도 2.67 g/cm³ 전후의 값을 가지며 평균 값 이상의 높은 입자밀도는 퇴적물내에 포함된 패각편 이나 중광물의 함량에 나타나는 것으로 생각된다.
음파전달속도는 니질퇴적물이 우세한 대부분 정점에서 1497-1512 m/s 범위를 보였고, 조립질퇴적물이 우세한 정점 8에서의 음파전달속도는 상대적으로 높은 1525-1655 m/s로 깊이에 따라서 속도값이 크게 증하였다 (Fig. 4). 이들 음파전 달속도 값은 지역적으로 인접하며 유사한 조직에 대해 측정한 기존의 결과 (Sung, 1994; Kim et al.
채취된 코어시료는 실험실로 옮긴 후 각각의 퇴적물 특성에 대한 분석을 실시하였다. 채취된 코어 중 가장 긴 코어의 길이는 353 cm이고 짧은 코어는 191 cm이며 평균길이는 296 cm이 다 (Table 1). 채취한 코어시료를 실험실에서 반으로 절개한 후 한쪽 코어에서는 음파전달속도 및 감쇠를 측정하고, 다른 한쪽 코어에서는 퇴적물의 조직, 공극율, 함수율, 습윤전밀도, 입자밀도, 건조밀도, 전단응력을 측정하였으며, 분석이 끝난 시료에 대해서는 입도분석을 실시하였다.
(2001)의 즉정방법은 트랜스듀서 (transducer)사이 시료의 길이를 측정하는데 있어서 약간의 오차가 존재하였다. 하지만 본 연구에 사용된 시료길이 측정 장치의 경우 시료채 취 및 속도측정시 길이의 변형을 방지하기 위해 시료와 접촉 되는 변환기의 두께를 고려하여 제작된 stainless steel 재질을 사용함으로서 시료변형의 오차를 최소화하면서 보다 정확한 속도를 측정할 수 있었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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