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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 보름달물해파리의 TS를 평가하기 위한 신뢰성 있는 음속비와 밀도비를 제공하기 위하여 충분한 개체수에 대한 실험을 실시하였고, 타 연구와 다른 측정 방법을 이용하여 측정 방법에 따른 결과 차이를 비교하였다.
- 본 연구에서는 음향 모델을 이용하여 보름달물해파리의 TS를 평가하기 위한 중요한 변수인 음속비와 밀도비를 측정하였다. 보름달물해파리의 음속비는 음속 도달 시간차 (time-of-flight) 방법을 이용하였다.
제안 방법
- 채집 방법은 먼저 아이스박스에 아이스팩을 깔고, 아이스팩 위에 비닐주머니를 넣은 후 비닐주머니에 해파리의 주변에 있는 해수를 투입하였다. 그 후 미성체의 보름달물해파리는 바구니가 부착된 뜰채, 성체는 바구니가 부착된 뜰채와 망지로 이루어진 뜰채를 이용하여 해파리가 손상되지 않도록 조심스럽게 채집하여 비닐주머니에 넣고, 비닐 주머니의 입구를 고무줄로 밀봉하였다. 해파리는 살아있는 상태를 유지시키며 실험 장소로 이동하여 체내 음속과 밀도를 측정하였다.
- 측정 후에는 음속 탱크에서 보름달물해파리의 샘플을 꺼내고 남은 해수를 매스실런더에 넣어 부피 (ml)를 계측하였으며, 측정 후에는 보름달물해파리의 공기 중 우산의 직경 (cm)과 습중량 (g)도 측정하였다. 다음, 보름달물해파리와 함께 샘플해 온 해수를 망지로 여과 시킨 후 음속 탱크에 넣어 해수의 음속을 측정하였다. 보름달물해파리와 해수의 음속 측정시에는 30 cm의 센서 (LK-700WP, CUSTOM)로 구성된 방수 온도계 (CT-800WP, CUSTOM)를 이용하여 온도의 변화를 기록하면서 한 회당 10〜15회 반복하여 측정하였다.
- , 2010). 또한, 음속비는 음파 도달 시간차 (time-of-flight) 방법을 이용하여 음속 탱크에 대상 생물과 주변 해수를 함께 넣어서 측정하거나 대상 생물과 주변 해수를 따로 넣어서 측정한다. 밀도비는 부피체적법, dualdensity법, 중성부력법, density bottles법, pipette 법, titration법을 이용하여 측정이 이루어진다.
- 중성부력법은 비커에 보름달물해파리와 함께 샘플해 온 여과된 해수와 보름달물해파리를 넣은 후 밀도계 (DMA 35, Anton Paar)를 이용하여 해수의 밀도를 측정하고, 실험에 사용된 보름달물해파리는 살아있는 개체이기 때문에 보름달물해파리의 움직임을 자제시키기 위하여 염화마그네슘 (MgCl2, JUNSEI)을 넣어 보름달물해파리를 마취시킨다. 마취가 되면 보름달물해파리는 해수의 표면으로 떠오르게 되고, 증류수를 넣어 보름달물해파리가 Fig. 3에서 보는 바와 같이 중성부력 상태가 될 때 보름달물해파리의 밀도를 측정하였다. 본 연구에서는 총 109개체 (우산의 크기: 2.
- 먼저, 해수를 최대한 제거한 보름달물해파리를 음속 탱크에 가득 차도록 넣어 보름달물해파리의 음속을 측정하였다. 측정 후에는 음속 탱크에서 보름달물해파리의 샘플을 꺼내고 남은 해수를 매스실런더에 넣어 부피 (ml)를 계측하였으며, 측정 후에는 보름달물해파리의 공기 중 우산의 직경 (cm)과 습중량 (g)도 측정하였다.
- 밀도비 측정에 사용한 표본은 채집 해역이 달라 채집 해역별로 보름달물해파리의 밀도를 구분하였다 (Fig. 7). 진동만에서 채집한 보름달물해파리의 밀도는 1.
- 보름달물해파리를 넣고 측정한 음파 도달 시간 (μs)에는 보름달물해파리 뿐만 아니라 약간의 해수도 포함되었기 때문에 식 (1)을 이용하여 보름달물해파리만의 Tjelly를 구하였다.
- 다음, 보름달물해파리와 함께 샘플해 온 해수를 망지로 여과 시킨 후 음속 탱크에 넣어 해수의 음속을 측정하였다. 보름달물해파리와 해수의 음속 측정시에는 30 cm의 센서 (LK-700WP, CUSTOM)로 구성된 방수 온도계 (CT-800WP, CUSTOM)를 이용하여 온도의 변화를 기록하면서 한 회당 10〜15회 반복하여 측정하였다.
- 현장에서의 표본 채집은 모두 육지와 바다가 연결된 곳이나 바지선에서 이루어졌으며, 채집전에는 채집 해역의 수온과 염분을 측정하였다(30M-100 FT, YSI Incorporated). 채집 방법은 먼저 아이스박스에 아이스팩을 깔고, 아이스팩 위에 비닐주머니를 넣은 후 비닐주머니에 해파리의 주변에 있는 해수를 투입하였다. 그 후 미성체의 보름달물해파리는 바구니가 부착된 뜰채, 성체는 바구니가 부착된 뜰채와 망지로 이루어진 뜰채를 이용하여 해파리가 손상되지 않도록 조심스럽게 채집하여 비닐주머니에 넣고, 비닐 주머니의 입구를 고무줄로 밀봉하였다.
- 먼저, 해수를 최대한 제거한 보름달물해파리를 음속 탱크에 가득 차도록 넣어 보름달물해파리의 음속을 측정하였다. 측정 후에는 음속 탱크에서 보름달물해파리의 샘플을 꺼내고 남은 해수를 매스실런더에 넣어 부피 (ml)를 계측하였으며, 측정 후에는 보름달물해파리의 공기 중 우산의 직경 (cm)과 습중량 (g)도 측정하였다. 다음, 보름달물해파리와 함께 샘플해 온 해수를 망지로 여과 시킨 후 음속 탱크에 넣어 해수의 음속을 측정하였다.
- 그 후 미성체의 보름달물해파리는 바구니가 부착된 뜰채, 성체는 바구니가 부착된 뜰채와 망지로 이루어진 뜰채를 이용하여 해파리가 손상되지 않도록 조심스럽게 채집하여 비닐주머니에 넣고, 비닐 주머니의 입구를 고무줄로 밀봉하였다. 해파리는 살아있는 상태를 유지시키며 실험 장소로 이동하여 체내 음속과 밀도를 측정하였다.
- 현장에서의 표본 채집은 모두 육지와 바다가 연결된 곳이나 바지선에서 이루어졌으며, 채집전에는 채집 해역의 수온과 염분을 측정하였다(30M-100 FT, YSI Incorporated). 채집 방법은 먼저 아이스박스에 아이스팩을 깔고, 아이스팩 위에 비닐주머니를 넣은 후 비닐주머니에 해파리의 주변에 있는 해수를 투입하였다.
대상 데이터
- 보름달물해파리의 체내 음속을 측정하기 위한 표본은 2011년 5월과 6월, 2012년 6월과 7월에 보름달물해파리가 대량 발생하는 여수의 가막만 연안 해역에서 채집하였고, 체내 밀도를 측정하기 위한 표본은 2010년 10월에 창원의 진동만, 2011년 9월은 통영의 원문만, 2012년 5월과 6월은 여수의 가막만 연안에서 채집하였다 (Fig. 1).
- 3에서 보는 바와 같이 중성부력 상태가 될 때 보름달물해파리의 밀도를 측정하였다. 본 연구에서는 총 109개체 (우산의 크기: 2.0〜22.5 cm, 습중량: 0.3〜440.0 g)에 대한 실험을 실시하였다.
이론/모형
- Csw는 해수의 음속 (m/s), Cjelly는 보름달물해파리의 음속 (m/s)이며, Csw는 측정시 보름달물해파리의 온도 (℃)와 해수의 염분 (psu)을 기준으로 Mackenzie (1981) 식을 이용하여 구한 후, Cjelly도 계산하였다.
- 보름달물해파리의 밀도비는 중성부력법으로 측정하였다. 중성부력법은 비커에 보름달물해파리와 함께 샘플해 온 여과된 해수와 보름달물해파리를 넣은 후 밀도계 (DMA 35, Anton Paar)를 이용하여 해수의 밀도를 측정하고, 실험에 사용된 보름달물해파리는 살아있는 개체이기 때문에 보름달물해파리의 움직임을 자제시키기 위하여 염화마그네슘 (MgCl2, JUNSEI)을 넣어 보름달물해파리를 마취시킨다.
- 본 연구에서는 음향 모델을 이용하여 보름달물해파리의 TS를 평가하기 위한 중요한 변수인 음속비와 밀도비를 측정하였다. 보름달물해파리의 음속비는 음속 도달 시간차 (time-of-flight) 방법을 이용하였다. 측정된 음속비는 0.
- 보름달물해파리의 체내 음속은 음파 도달 시간차를 이용한 time-of-flight방법을 이용하였다. 이 방법은 아크릴로 제작된 음속 탱크 양쪽에 주파수 400 kHz의 송수신기를 설치하고 신호발생기 (WF1944A, NF Electronic Instruments)로 발생한 신호를 송신 진동자에서 발사하여 수신 진동자에 도달된 시간 (T, μs)을 오실로스코프스 (LC534AM, LeCroy)로 계측하는 것이다 (Fig.
성능/효과
- leidyi의 밀도비를 pipette와 titration법으로 측정하였고, 그 결과 측정 방법에 따라 약간의 차이가 나타났다. C. capillata의 평균 밀도비는 pipette와 titration법에서는 각각 1.0088, 1.0096으로 0.0008의 차이를 나타내었고, M. leidyi의 평균 밀도비는 pipette법에서 1.0071, titration법에서 1.0102로 0.0031차이를 보였다. 또한, 다른 종에 대한 해파리 밀도비 결과를 보면 노무라입깃해파리의 경우 1.
- 또한, Lynam (2006)은 Cyanea capillata의 우산과 촉수 부위로 따로 나누어 음속비를 측정하였고, Warren and Smith (2007)는 전체에 대한 음속비를 측정하였다. 그 결과 우산은 1.0010, 촉수는 0.9980, 전체는 1.0004로 우산 부위의 음속비가 가장 높게 나타났으며, 해파리의 부위에 따라 음속비가 다름을 시사하였다. 또한, Mnemiopsis leidyi의 음속비는 1.
- 밀도비는 중성부력법으로 측정하였고, 계측값은 0.9994〜1.0004 범위로 평균값 (표준편차, ±SD)은 1.0000 (±0.0002)이었으며, 채집 해역에 따라 보름달물해파리의 밀도는 차이가 있었으나 주변 해수에 대한 밀도비는 거의 유사하게 나타났다.
- 0250 g/cm3이었다. 보름달물해파리의 밀도는 원문만, 진동만, 가막만 순으로 높게 나타났고, 해역별로 해파리의 밀도가 다르게 나타남을 알 수 있었다.
- 5에 보름달물해파리의 박동 상태에 따른 음속을 비교하여 나타내었다. 보름달물해파리의 박동이 활발할 때와 미약할 때 모두 음속은 온도가 증가하면 빨라지고, 비슷한 온도대에 비슷한 음속을 나타내는 것으로 박동 상태에 따른 음속의 차이는 없는 것을 알 수 있었다.
- 보름달물해파리의 체내 음속은 총 32회 측정하였고, 그 중 25회 측정에서는 보름달물해파리의 박동이 활발하였으며, 7회는 박동이 미약하였다. 또한, 음속 측정 1회당 음속 탱크에 넣은 보름달물해파리의 개체수는 보름달물해파리의 사이즈에 따라 17〜74개체이었고, 부피는 0.
- 본 연구에서 측정된 보름달물해파리의 음속비는 0.9966〜1.0031 사이로 평균값 (표준편차, ±SD)은 0.9999 (±0.0017)로 나타났다.
- 위의 식으로 수온 20°C에 대한 해수와 보름달물해파리의 음속을 비교한 결과 해수의 음속은 1518.4 m/s, 보름달물해파리의 음속도 1518.4 m/s로 해수와 보름달물해파리의 음속이 같게 나타났다.
- 이와 같이 보름달물해파리의 음속비와 밀도 비는 다른 종의 해파리에 비하여 낮은 값을 가지는 것을 알 수 있었다.
- 한편, 보름달물해파리와 함께 샘플해온 해수의 밀도와 보름달물해파리의 밀도 변수를 이용하여 계산한 밀도비는 진동만의 경우 0.9995〜1.0004, 평균 (표준편차, ±SD)은 0.9999 (±0.0002)이었고, 원문만은 0.9995〜1.0004로 평균(표준편차, ±SD)은 1.0000 (±0.0002)이였으며, 가막만은 0.9994〜1.0003으로 평균 (표준편차, ±SD)은 1.0000 (±0.0002)으로 나타났다.
- 해수의 음속과 보름달물해파리의 음속으로부터 음속비를 구한 결과 박동이 활발한 상태는 0.9966〜1.0031사이의 값을 가지며, 평균값 (표준편차, ±SD)은 0.9999 (±0.0016)로 나타났고, 박동이 미약한 상태는 0.9969〜1.0026, 평균값 (표준편차, ±SD)은 0.9999 (±0.0020)로 박동이 활발한 상태와 미약한 상태의 음속비는 큰 차이가 나타나지 않았다.
- 0096으로 밀도비 역시 측정 부위 마다 다르게 나타남을 알 수 있었다. 해파리의 평균 밀도비는 보름달물해파리, 노무라입깃 해파리, M. leidyi, C. capillata, 유령해파리 순으로 높게 나타났다 (Table 1).
후속연구
- 따라서, 음향 모델을 이용한 보름달물해파리의 TS는 적용하는 음속비와 밀도비에 따라 크게 달라지므로 신뢰성 있는 TS를 평가하기 위해서는 실측 TS와의 비교를 통하여 적절한 음속비와 밀도비 적용이 필요할 것으로 판단된다.
- 0002)이었으며, 채집 해역에 따라 보름달물해파리의 밀도는 차이가 있었으나 주변 해수에 대한 밀도비는 거의 유사하게 나타났다. 이 연구의 결과는 음향 모델을 이용하여 보름달물해파리의 TS를 평가하는 기초 자료로 사용되질 수 있을 것으로 판단된다.
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