본 논문는 인공어초 조성의 가장 기본적인 요소인 적지선정을 위한 방법에 대해 고찰하였다. 현장관측과 위성 원격탐사(Remote Sensing, RS)로 획득한 자료를 지리정보시스템(Geographic Information System, GIS)을 활용하여 분석하였다. 한반도 주변해역의 해양환경 특성을 파악하기 위해 물리적 조건-해저저질, 수심, 생물적 조건-클로로필-${\alpha}$, 화학적 조건-해수온, DO를 활용하였다. 인공어초 적지로는 태안반도, 거제, 완도, 포항, 서천 등이 나타났다. 향후 본 연구는 인공어초 설치의 효율적인 활용뿐만 아니라 종합적인 데이터베이스의 구축에 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 인공어초 시설관리의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문는 인공어초 조성의 가장 기본적인 요소인 적지선정을 위한 방법에 대해 고찰하였다. 현장관측과 위성 원격탐사(Remote Sensing, RS)로 획득한 자료를 지리정보시스템(Geographic Information System, GIS)을 활용하여 분석하였다. 한반도 주변해역의 해양환경 특성을 파악하기 위해 물리적 조건-해저저질, 수심, 생물적 조건-클로로필-${\alpha}$, 화학적 조건-해수온, DO를 활용하였다. 인공어초 적지로는 태안반도, 거제, 완도, 포항, 서천 등이 나타났다. 향후 본 연구는 인공어초 설치의 효율적인 활용뿐만 아니라 종합적인 데이터베이스의 구축에 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 인공어초 시설관리의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
This study carried out in order to investigate the most basic elements of suitability selection methods for composition of artificial reef. Acquired data by in-situ measurements and satellite remote sensing analysed in applying GIS. To identify the characteristic of marine environment around the Wes...
This study carried out in order to investigate the most basic elements of suitability selection methods for composition of artificial reef. Acquired data by in-situ measurements and satellite remote sensing analysed in applying GIS. To identify the characteristic of marine environment around the West Sea, the South Sea and the East Sea of Korea, physical conditions-seabed sediment and depth, biological conditions-chlorophyll-${\alpha}$, chemical conditions-Sea Surface Temperature(SST) and DO were used. Suitable sites for artificial reef are selected Taean Peninsula, Geoje, Wando, Pohang, Seocheon, etc. From now on, it will be helpful to effectively utilize artificial reef as well as construct synthetic database. It is also expected to use basic data for artificial reef facilities management.
This study carried out in order to investigate the most basic elements of suitability selection methods for composition of artificial reef. Acquired data by in-situ measurements and satellite remote sensing analysed in applying GIS. To identify the characteristic of marine environment around the West Sea, the South Sea and the East Sea of Korea, physical conditions-seabed sediment and depth, biological conditions-chlorophyll-${\alpha}$, chemical conditions-Sea Surface Temperature(SST) and DO were used. Suitable sites for artificial reef are selected Taean Peninsula, Geoje, Wando, Pohang, Seocheon, etc. From now on, it will be helpful to effectively utilize artificial reef as well as construct synthetic database. It is also expected to use basic data for artificial reef facilities management.
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문제 정의
본 연구에서는 인공어초에 대한 늘어나는 수요를 충족시키기 위해 인공어초 적지선정을 위한 데이터베이스를 수립하고자 하였다.
가설 설정
IDW보간법은 근접한 데이터의 평균값으로부터 셀의 값을 예측한 것이다. 셀의 중앙에 가까운 데이터가 보다 많은 영향을 준다. 이 방법은 지점으로부터 거리의 영향으로 값이 감소되는 것을 의미한다.
제안 방법
2004～2013년 동안 연구해역인 인공어초 조성해역의 해수온, DO의 공간분포도를 작성하여 분석하였다. 그림 5를 보면 한반도 해역의 평균수온은 16.
인공어초 시설지 적지선정을 위해서는 인공어초와 관련 있는 해양 환경 요인과 변수들을 우선적으로 고려할 필요가 있다. 또한 일부 지역에 국한된 연구가 아닌 한반도 전체 해역을 대상으로 GIS를 이용하여 수치주제도로 제작함으로서 해양 환경 자료들을 분석하고 데이터베이스화하여 공간분석을 위한 기반을 조성하였다.
0 ℃범위를 최적의 적지로 고려하였다. 하지만 이들의 요소 중 어느 하나가 부적절하여도 이 또한 부적지라 할 수 없기 때문에 이들의 데이터를 종합적으로 분석하였다.
대상 데이터
인공어초 시설에 중요한 인자로 작용하는 해양 환경 자료 중에서 물리적 조건-해저저질, 수심, 생물적 조건-클로로필-α, 화학적 조건-해수온, DO의 자료를 활용하였다. 물리적 조건, 생물적 조건, 화학적 조건 순으로 높은 가중치를 부여하고 적지를 파악하였다.
해저저질은 국립해양조사원에서 관측한 저질입도분석자료를 이용하였고, 수치해도를 기반으로 추출한 해저지형 자료를 이용하여 수심을 추출하였다. 클로로필-α 자료는 GOCI/COMS와 MODIS /AQUA 영상자료를 사용하여 추출한 클로로필-α 자료를 이용하였다. 식물 플랑크톤자료가 필요한 이유는 먹이사슬에서 최하위 고리를 형성하기 때문이다[13].
식물 플랑크톤자료가 필요한 이유는 먹이사슬에서 최하위 고리를 형성하기 때문이다[13]. 해수온과 DO 자료는 국립 수산과학원에서 관측한 정선해양관측자료를 활용하였다. DO의 경우 기존의 연구[1]에 사용하였던 투명도를 대신하여 사용하였다.
해양환경 분석에 사용한 물리적 조건으로는 국립해양조사원에서 관측한 저질입도분석자료, 수치해도에서 추출한 수심자료를 사용하였다. 해저저질의 구성 물질은 자갈이 없는 경우와 포함된 경우, 그 이외의 경우로 분류한다.
해저저질은 국립해양조사원에서 관측한 저질입도분석자료를 이용하였고, 수치해도를 기반으로 추출한 해저지형 자료를 이용하여 수심을 추출하였다. 클로로필-α 자료는 GOCI/COMS와 MODIS /AQUA 영상자료를 사용하여 추출한 클로로필-α 자료를 이용하였다.
데이터처리
작성한 공간분포도를 ArcGIS를 이용하여 중첩분석(overlay analysis)을 하였다. Spatial Analyst Tools의 Reclassify를 이용하여 가중치를 적용하고 Raster Calculator로 중첩하였다. 중첩분석에 사용한 변수별 가중치는 표 2와 같다.
작성한 공간분포도를 ArcGIS를 이용하여 중첩분석(overlay analysis)을 하였다. Spatial Analyst Tools의 Reclassify를 이용하여 가중치를 적용하고 Raster Calculator로 중첩하였다.
이론/모형
본 연구에서는 인공어초 적지선정을 위해 해양수산부의 인공어초 시설지침에 따른 기준들을 사용하였다. 조건별 요소들은 물리적 조건-해저저질과 수심, 생물적 조건-클로로필-α, 화학적 조건-해수온, DO을 사용하였다.
DO의 경우 기존의 연구[1]에 사용하였던 투명도를 대신하여 사용하였다. 투명도는 한반도 넓은 해역에 대한 조사 및 자료의 수집에 한계점이 있어 한국수산자원관리공단의 인공어초 적지선정의 어초시설 적지조사 항목 및 판정요건 기준 [해양수산부훈령 제86호「인공어초시설사업집행 및 관리규정」에 의거] 에 따라 DO를 사용하였다.
해저저질, 수심, 클로로필-α, 해수온, DO의 해양환경 자료를 IDW보간법을 이용하여 공간자료화 하였다. IDW보간법은 근접한 데이터의 평균값으로부터 셀의 값을 예측한 것이다.
성능/효과
서해의 태안반도 해상의 경우 다른 해역보다 해수온은 낮지만 DO와 클로로필-α은 높게 나타났다. 인공어초 시설지 적지로는 동해의 포항과 강릉, 남해의 거제, 완도, 여수, 진도지역, 서해의 서천과 태안반도 지역이 적지로 적합하게 나타났다. 기존의 연구에서 파악한 강원도 강릉, 태안반도지역도 적지로 적합한 것을 확인 할 수 있다[4, 16].
물리적 조건, 생물적 조건, 화학적 조건 순으로 높은 가중치를 부여하고 적지를 파악하였다. 인공어초 시설지 적지로는 태안반도 해상, 거제, 완도, 포항, 서천지역 등이 적지로 적합하다고 판단되었다.
대부분의 저질은 니질과 사니질이 많이 분포하는 것을 확인할 수 있다. 인공어초 시설지로 적합한 사질과 패각질은 동해의 속초, 포항지역과 남해와 서해의 태안반도, 서천과 남해의 완도, 거제, 진도지역이 시설 지로 적합한 것을 확인할 수 있다.
후속연구
이상과 같은 연구결과를 바탕으로 인공어초 설치의 효율적인 활용뿐만 아니라 체계적이고 과학적인 어장 관리를 위한 종합적인 정보구축을 가능하고 구축된 데이터베이스를 이용하여 기존에 설치된 인공어초의 시설관리에도 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
인공어초 적지분석에 있어 위성원격탐사자료로 표층 아래의 저층의 값은 나타낼 수 없는 한계가 있었다. 향후에는 현장관측과 원격탐사를 병행하여 표·저층을 구분 측정하고 인공어초의 영향을 주는 인자들에 대하여 보다 정밀한 데이터를 산출하고 적지선정을 위하여 투명도와 pH, 유속, 해조류 서식조사 등을 고려하여 연구를 수행할 필요가 있을 것으로 사료된다.
인공어초 적지분석에 있어 위성원격탐사자료로 표층 아래의 저층의 값은 나타낼 수 없는 한계가 있었다. 향후에는 현장관측과 원격탐사를 병행하여 표·저층을 구분 측정하고 인공어초의 영향을 주는 인자들에 대하여 보다 정밀한 데이터를 산출하고 적지선정을 위하여 투명도와 pH, 유속, 해조류 서식조사 등을 고려하여 연구를 수행할 필요가 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 논문에서 해저저질은 무엇을 이용하였는가?
해저저질은 국립해양조사원에서 관측한 저질입도분석자료를 이용하였고, 수치해도를 기반으로 추출한 해저지형 자료를 이용하여 수심을 추출하였다. 클로로필-α 자료는 GOCI/COMS와 MODIS /AQUA 영상자료를 사용하여 추출한 클로로필-α 자료를 이용하였다.
한국수산자원관리공단에서 인공어초 조성사업을 추진하게 된 배경은 무엇인가?
그러나 간척․항만공사 등의 무분별한 연안 개발, 하천으로부터 유입되는 오염원, 선박에 의한 각종 해양사고 발생으로 인해 해양이 오염되고 있다[2]. 또한 기후변화에 따른 수온상승과 수산자원의 과도한 남획으로 어획량은 감소하고 있다[3].
인공어초의 입지선정에 있어 GIS를 활용한 경우 어떤 장점이 있는가?
인공어초의 적지결정에는 수많은 변수가 이용되기 때문에 다양한 요인의 분석이 요구되며, 이러한 요인들에는 정량적 요인과정성적 요인이 모두 포함된다[7]. 또한 인공어초의 입지선정에 있어 GIS를 활용한 경우, 많은 지도와 관련 자료를 한꺼번에 통합하여 분석할 수 있다는 장점이 있다.
그리고 연안은 연간 300여만 톤의 수산물을 공급하는 식량 자원의 공급처로서 중요한 역할을 해왔다[1].
DO의 경우 기존의 연구[1]에 사용하였던 투명도를 대신하여 사용하였다.
E. Cho and C. Kim, "Prevention of Marine Traffic Disaster and Development Direction for Fishery Information Digital Communication System," J. of the Korean Institute of Electronics Communication Sciences, vol. 3, no. 3, 2008, pp. 193-197.
그러나 간척․항만공사 등의 무분별한 연안 개발, 하천으로부터 유입되는 오염원, 선박에 의한 각종 해양사고 발생으로 인해 해양이 오염되고 있다[2].
K. Jeong and E. Kim, "Image Guidance System for Working with Abalone Park," J. of the Korean Institute of Electronics Communication Sciences, vol. 9, no. 3, 2014, pp. 369-375.
C. Kim, B. Kim, Y. Choi, G. Choi, H. Kim, and J. Kim, "Development of an Artificial Reef for Recreational Fishing in Taean Coastal Water of the Yellow Sea, Korea," Proc. of the Korean Society of Marine Engineering, Mokpo National Maritime University, Korea, vol. 2010, no. 4, Apr. 2010, pp. 385-386.
우리나라 각 해역에 시설된 어초들은 시설 연대별, 해역별로 차이가 있으나, 시설시 다른 어장에 비해 어획량이 많고 넙치 등 고급 어종이 많이 잡히기 때문에 어민들이 선호하는 것으로 알려져 있다[4].
M. Cho, B. Kim, and Y. Seo, "A study on suitability mapping for Artificial Reef Facility using Satellite Remotely Sensed Imagery and GIS," Korean J. of remote sensing, vol. 17, no. 1, 2001, pp. 99-109.
인공어초 적지선정에 관한 대표적 연구 사례로는 남해안 통영만 지역을 대상으로 위성원격탐사자료와 GIS를 이용한 적지선정 연구[5]와 태안반도 연안지역을 대상으로 한 연구[6]가 있다.
M. Lim, "A Study on the utilization of RS and GIS in choosing right spots for growing artificial reefs," Master's Thesis, Hanbat National University, 2005.
인공어초 적지선정에 관한 대표적 연구 사례로는 남해안 통영만 지역을 대상으로 위성원격탐사자료와 GIS를 이용한 적지선정 연구[5]와 태안반도 연안지역을 대상으로 한 연구[6]가 있다.
Y. Cho, S. Hong, H. Kim, W. Choi, W. Lee, and S. Lee, "Development of Bivalve Culture Management System based on GIS for Oyster Aquaculture in GeojeHansan Bay," J. of The Korean Society of Marine Environment & Safety, vol. 16, no. 1, 2010, pp. 11-20.
인공어초의 적지결정에는 수많은 변수가 이용되기 때문에 다양한 요인의 분석이 요구되며, 이러한 요인들에는 정량적 요인과정성적 요인이 모두 포함된다[7].
S. Chung and H. Chung, "Online Identification for Normal and Abnormal Status of Water Quality on Ocean USN," J. of the Korean Institute of Electronics Communication Sciences, vol. 7, no. 4, 2012, pp. 905-915.
급변하는 해양환경을 모니터링하기 위해서는 지속적으로 데이터를 수집하고 분석하여야 한다[8].
S. S. Nath, J. P. Bolte, L. G. Ross, and J. Aguilar-Manjarrez, "Applications of geographical information systems (GIS) for spatial decision support in aquaculture," Aquacultural Engineering, vol. 23, no. 1-3, 2000, pp. 233-278.
H. Youn, C. Kang, and D. Gil, "The Method on System Construction for the Marine Total Information Network in Korea," J. of the Korean Institute of Electronics Communication Sciences, vol. 1, no. 1, 2006, pp. 87-92.
그러나 해양환경요인은 육상에서와는 달리 접근하기가 어려워 방대한 자료의 수집과 분석에는 한계가 있다[10].
D. Kang, D. Yoo, J. Park, B. Ryu, N. Koo, W. Kim, K. Park, G. Park, and J. Kim, "The occurrence patterns of gas hydrate in the Ulleung Basin, East Sea," J. of the Geological Society of Korea, vol. 45, no. 2, 2009, pp. 143-155.
동해는 평균 수심이 약 1,350 m에 최대 수심은 약 3,700 m에 이를 정도로 깊은 수심을 가지고 있으며, 조차는 약 0.3 m로 작고, 조류 또한 미약하다[11].
C. Lee, J. Lee, and D. Kim, "Effects of Meteorological Factors on Water Temperature, Salinity in the West Sea of Korea," J. of The Korean Society of Marine Environment & Safety, vol. 13, no. 1, 2007, pp. 29-37.
D. Lim, "The Present Condition Analysis of Seawater Intrusion in the West Coast District of Jeollabuk-Do using GIS Spatial Interpolation Method," Master's Thesis, Chonbuk National University, 2011.
결국 예측 값은 측정값과 가까이 위치한 경우 크게 영향을 받고, 멀리 있는 경우에는 영향을 덜 받게 되는 것을 의미한다[14].
J. Kim, Studies on the development of marine ranching program in Tongyeong, Korea survey of artificial reef. Busan : National Fisheries Research and Development Institute, 1999, pp. 58.
W. Kim, J. Lee, D. Kim, G. Jo, Y. Gong, and J. Ahn, "Stability of Artificial Reefs Installed in Gangwon Coastal Waters of the East Sea (Sea of Japan)," J. of The Korean Society of Marine Engineering, vol. 32, no. 1, 2008, pp. 200-205.
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