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문제 정의
- 남극해역에서 장기간으로 음향자료를 획득할 수 있는 크릴 조업선 음향 자료에 대한 보정 가능성을 확인하였다. 본 연구는 크릴 주요 어획 지역 중 하나인 남쉐틀랜드 군도 인근해역에서 CCAMLR에서 설정한 조사정선에서 상업어탐인 ES70과 보정된 과학어탐인 EK60의 해저면 신호 차이로 보정을 실시하였다.
가설 설정
- ES70과 EK60의 해저면 신호에 대한 비교는 수평과 수직 각각 0.1 n·mi과 1 m 간격으로 추출된 신호 중 해저면 부근에서 가장 강한 레벨을 해저면 신호로 가정하였다.
제안 방법
- 1 n·mi과 1 m 간격으로 추출된 신호 중 해저면 부근에서 가장 강한 레벨을 해저면 신호로 가정하였다. ES70과 EK60의 각각의 두 주파수 모두 해저면 신호를 추출하여 비교하였고, 주파수 별 레벨 차이를 ES70신호에 보정하였다. 또한 ES70의 보정 여부를 검증하기 위해서 음향 정선 내 크릴 군체의 신호를 추출하여 ES70으로 획득한 신호의 보정 전과 후를 비교하였다.
- ES70과 EK60의 각각의 두 주파수 모두 해저면 신호를 추출하여 비교하였고, 주파수 별 레벨 차이를 ES70신호에 보정하였다. 또한 ES70의 보정 여부를 검증하기 위해서 음향 정선 내 크릴 군체의 신호를 추출하여 ES70으로 획득한 신호의 보정 전과 후를 비교하였다.
- 본 연구는 남극해에서 조업선에 설치된 상업어탐과 보정된 과학어탐을 이용하여 동일한 조사 정선에 대해서 다중 주파수의 음향 신호를 획득 후, 해저면 신호의 레벨 차이를 이용하여 상업어탐을 보정하였다. 또한 상업어탐의 보정 결과를 검증하기 위해서 다중 주파수를 이용한 크릴 군체 신호를 통한 음향 신호 차이를 비교하였다.
- 2(a)). 반면 EK60을 이용한 T1과 T2 음향 정선에서는 뚜렷한 크릴 군체가 탐지되지 않았기 때문에, T1 인근의T1-1 정선에서 획득한 크릴 군체에 대한 신호를 분석하였다 (Fig. 2(b)).
- 본 연구는 남극해에서 조업선에 설치된 상업어탐과 보정된 과학어탐을 이용하여 동일한 조사 정선에 대해서 다중 주파수의 음향 신호를 획득 후, 해저면 신호의 레벨 차이를 이용하여 상업어탐을 보정하였다. 또한 상업어탐의 보정 결과를 검증하기 위해서 다중 주파수를 이용한 크릴 군체 신호를 통한 음향 신호 차이를 비교하였다.
- 남극해역에서 장기간으로 음향자료를 획득할 수 있는 크릴 조업선 음향 자료에 대한 보정 가능성을 확인하였다. 본 연구는 크릴 주요 어획 지역 중 하나인 남쉐틀랜드 군도 인근해역에서 CCAMLR에서 설정한 조사정선에서 상업어탐인 ES70과 보정된 과학어탐인 EK60의 해저면 신호 차이로 보정을 실시하였다. 자료 처리는 일반적인 후처리 소프트웨어를 사용하였고, 다중주파수를 이용한 크릴 군체 신호 차이를 통해서 보정 결과에 대한검증을 실시하였다.
- 분석 순서는 수심에 따른 배경 잡음 (background noise)의 제거를 위해 TVT (time varied threshold)를 보상한 후, 수직적인 분석구간인 수심 20 m부터 300 m에 대해서 수평과 수직 각각 0.1 n·mi과 1 m 간격으로 압축하였다.
- 1). 어획 조사는 2016년 4월 14일 15시 34분부터 16시 56분까지 약82분간 진행하였고, 음향 신호를 통해 크릴 군체로 판단되는 수심 60~90 m에 대해서 트롤어구를 이용하여 채집하였다. 채집에 사용한 어구는 그물 전장이 167.
- 음향 신호의 검증 및 남극 크릴의 유·무 확인을 위해서 EK60의 음향 정선 T1-1에서 크릴 군체로 판단되는 신호에 대한 어획 조사 (63° 03.20´S, 58° 36.40´W~63°01.60´S, 58° 31.05´W)를 실시하였다 (Fig. 1).
- 음향 정선에서 획득한 ES70과 EK60에 대한 음향 자료는 상용화된 후처리 소프트웨어(Echoview ver. 7.0;Myriax Pty Ltd, Australia)를 이용하여 가상 에코그램 기법을 통해 동일한 방법으로 분석하였다. 분석 순서는 수심에 따른 배경 잡음 (background noise)의 제거를 위해 TVT (time varied threshold)를 보상한 후, 수직적인 분석구간인 수심 20 m부터 300 m에 대해서 수평과 수직 각각 0.
- 본 연구는 크릴 주요 어획 지역 중 하나인 남쉐틀랜드 군도 인근해역에서 CCAMLR에서 설정한 조사정선에서 상업어탐인 ES70과 보정된 과학어탐인 EK60의 해저면 신호 차이로 보정을 실시하였다. 자료 처리는 일반적인 후처리 소프트웨어를 사용하였고, 다중주파수를 이용한 크릴 군체 신호 차이를 통해서 보정 결과에 대한검증을 실시하였다. 분석 결과 크릴 군체의 신호가 보정전과 후 큰 차이를 보였다.
- 정선 조사 전 EK60에 대해서 음향정선 인근해역 (62° 28.7´S, 59° 42.4´W)에서 보정구를 이용하여 보정을 실시하였다.
- 조사 순서는 EK60을 이용하여 음향 정선 조사를 실시한 후, ES70을 이용하여 EK60과 동일한 정선에 대해서 음향 신호를 획득하였다. 조사에 사용된 주파수는 크릴조사시 일반적으로 사용하는 38 kHz와 120 kHz 다중 주파수이고, ES70과 EK60 모두 pulse length와 ping interval은 각각 1 ms와 0.
- Norwegian fjord. 해역에서는 RV G.O.를 이용, South Orkney Islands에서는 크릴 조업선 Juvel을 이용하여 해저면을 이용하여 2012년과 2015년 2회에 걸쳐 보정을 실시하였다. 하지만 해저면 신호는 38 kHz와 120 kHz 모두 동일한 정선에 대해서 음향 조사를 실시하였으나, 약 3 dB 이내에서 편차를 보였다.
- 해저면 신호를 이용한 ES70 센서의 보정결과에 대한검증을 위해서 ES70과 EK60로 획득한 음향 정선 내 크릴 군체 신호를 비교하였다 (Fig. 4). ES70를 이용한 조사 시 T1에서 30~35 n·mi 부근 수심 100~240 m 범위에 크릴 군체가 나타나 이 군체 신호를 추출하였다 (Fig.
대상 데이터
- ES70를 이용한 조사 시 T1에서 30~35 n·mi 부근 수심 100~240 m 범위에 크릴 군체가 나타나 이 군체 신호를 추출하였다 (Fig.2
- 본 연구에서 진행된 ES70과 EK60의 음향 정선은 각각 138.4 n·mi과 119.2 n·mi이고, 정선 내 해저면 수심은 91 ~ 972 m 범위로 나타났다.
- 음향 조사는 상업어탐인ES70 (Simrad, Kongsberg Company, Norway)과 과학어탐인 EK60 (Simrad, Kongsberg Company, Norway)를 이용하여 2개의 정선에 대해서 음향자료를 획득하였다. 본 음향 정선은 CCAMLR에서 해저면을 이용한 음향신호 보정을 설정한 정선 중 2개이다 (SC-CAMLR. 2015).
- 본 조사는 CCAMLR 지정 음향 정선 중 남쉐틀랜드군도 인근해역에서 한국의 크릴 조업선인 광자호 (3,012tonnage)를 이용하여 2016년 4월 14일, 16일, 24일에 실시하였다 (Fig. 1, Table 1). 음향 조사는 상업어탐인ES70 (Simrad, Kongsberg Company, Norway)과 과학어탐인 EK60 (Simrad, Kongsberg Company, Norway)를 이용하여 2개의 정선에 대해서 음향자료를 획득하였다.
- 어획된 남극 크릴중 200마리에 대해서 길이를 측정하였고, 남극 크릴의 평균길이 (±표준편차)는 약 49.2 mm (± 4.6 mm)였다.
- 1, Table 1). 음향 조사는 상업어탐인ES70 (Simrad, Kongsberg Company, Norway)과 과학어탐인 EK60 (Simrad, Kongsberg Company, Norway)를 이용하여 2개의 정선에 대해서 음향자료를 획득하였다. 본 음향 정선은 CCAMLR에서 해저면을 이용한 음향신호 보정을 설정한 정선 중 2개이다 (SC-CAMLR.
- 조사에 사용된 주파수는 크릴조사시 일반적으로 사용하는 38 kHz와 120 kHz 다중 주파수이고, ES70과 EK60 모두 pulse length와 ping interval은 각각 1 ms와 0.5 pings·s-1로 동일하게 설정하여 약 11 knot의 선속을 유지하며 음향 자료를 획득하였다 (Table 2).
- 어획 조사는 2016년 4월 14일 15시 34분부터 16시 56분까지 약82분간 진행하였고, 음향 신호를 통해 크릴 군체로 판단되는 수심 60~90 m에 대해서 트롤어구를 이용하여 채집하였다. 채집에 사용한 어구는 그물 전장이 167.7 m이고, 망고와 망목이 각각 40 m와 72 m이다. 그리고 망목은 내부와 외부 각각 15 mm와 100 mm이다.
데이터처리
- 1 n·mi과 1 m 간격으로 압축하였다. 압축한 신호는 ES70과 EK60의 해저면 신호 비교 및 보정을 위해서 추출 후 MATLAB (R2009A)을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
- EK60으로 획득한 음향 신호 중 크릴 군체에 대한 음향 신호를 추출한 결과 2~12dB 범위 안에 전체의 신호 중 56.70%가 포함되었고, 38 kHz와 120 kHz의 평균 SV는 각각 –78.32 dB (SD= 10.76)와 –69.95 dB (SD = 12.50)이었다 (Fig.
- 2(b)는 남쉐틀랜드 군도 인근해역에서 각각 ES70과 EK60으로 획득한 음향 정선의 120 kHz에코그램이다. ES70과 EK60으로 조사한 음향 정선은 약 8일 이상의 시간적 차이가 있으나 (Table 1), 해저면의 수심분포를 통해서 거의 동일한 지역에서 조사가 이루진 것으로 확인된다. ES70와 EK60으로 조사한 음향 정선에서 남극 크릴로 판단되는 신호가 간헐적으로 군체를 이루며 나타났다 (Fig.
- ES70과 EK60으로 조사한 음향 정선은 약 8일 이상의 시간적 차이가 있으나 (Table 1), 해저면의 수심분포를 통해서 거의 동일한 지역에서 조사가 이루진 것으로 확인된다. ES70와 EK60으로 조사한 음향 정선에서 남극 크릴로 판단되는 신호가 간헐적으로 군체를 이루며 나타났다 (Fig. 2).
- 4(a)).반면 해저면을 이용한 신호 보정 전의 ES70으로 획득한 크릴 군체 음향 신호는 26.95%만 2~12 dB 범위 안에 들어왔고, 나머지 신호 차이는 모두 12 dB 이상의 범위로 나타났다 (Fig. 4(b)).
- 보정 전 ES70으로 획득한 크릴 군체의 음향 신호는 27.95 %만 유의한 결과를 보였으나, 보정된 과학어탐 (EK60)과의 해저면 신호 차이인 ES70의 38 kHz와 120 kHz 주파수 각각 0.85 dB, –3.59dB씩 보정 후 90% 이상 (92.04 %)의 신호가 크릴 군체의 신호로 판단되어 보정 결과를 검증하였다.
- 3). 본 결과를 이용하여 ES70 신호에 대해서 120 kHz는 3.59 dB 낮게, 38kHz는 0.85 dB 높게 후처리를 통해서 보정하였다.
- 자료 처리는 일반적인 후처리 소프트웨어를 사용하였고, 다중주파수를 이용한 크릴 군체 신호 차이를 통해서 보정 결과에 대한검증을 실시하였다. 분석 결과 크릴 군체의 신호가 보정전과 후 큰 차이를 보였다. 보정 전 ES70으로 획득한 크릴 군체의 음향 신호는 27.
- 그리고 망목은 내부와 외부 각각 15 mm와 100 mm이다. 어획 결과 남극 크릴 (Antarctic krill, E. superba)이 10 kg 이상(10.15 kg)이 어획되어 약 94.86%로 최우점하였고, 가시빙어 (Spiny icefish, Chaenodraco wilson, 0.52 kg)와 긴지느러미빙어 (Long-fingered icefish, Cryodraco antarcticus, 0.03 kg)가 일부 어획되었다. 어획된 남극 크릴중 200마리에 대해서 길이를 측정하였고, 남극 크릴의 평균길이 (±표준편차)는 약 49.
- 음향 정선 T1과 T2에서 ES70과 EK60에서 획득한 해저면 신호의 레벨은 120 kHz 주파수는 각각 –11.72 dB(n = 177)와 –15.31 dB (n = 167)로 약 3.59 dB의 차이를 보였고, 38 kHz 주파수는 –12.46 dB (n = 177)와 –11.61 dB (n = 167)로 ES70이 EK60보다 해저면 신호가 0.85 dB 약하게 나타났다 (Fig. 3).
- 하지만 EK60과 ES70으로 획득한 해저면 신호 차이를 ES70 신호에 보정한 결과,38 kHz와 120 kHz의 평균 SV는 각각 –70.21 dB (SD =13.11)와 –60.82 dB (SD = 13.46)이고, 2~12 dB 범위 내92.04%가 포함되어 대부분의 신호가 크릴 신호로 판단되었다 (Fig.
- 2 n·mi이고, 정선 내 해저면 수심은 91 ~ 972 m 범위로 나타났다. 하지만 본 연구의 특성상120 kHz로 분석할 수 있는 수심 범위 내인 300 m 이내를 기준으로 해저면 신호만을 추출하였기 때문에 ES70과 EK60 정선 내 해저면은 전체의 음향 정선 중 약 13%에 대한 신호만 비교할 수 있었다.
- 를 이용, South Orkney Islands에서는 크릴 조업선 Juvel을 이용하여 해저면을 이용하여 2012년과 2015년 2회에 걸쳐 보정을 실시하였다. 하지만 해저면 신호는 38 kHz와 120 kHz 모두 동일한 정선에 대해서 음향 조사를 실시하였으나, 약 3 dB 이내에서 편차를 보였다. 본 정선은 CCAMLR 지정 정선에서 조사가 진행되었으나, 추출한 해저면의 지형이 평탄하지 않고 굴곡이 존재하였기 때문에 해저면 신호를 획득 시 낮은 수심의 지역과 해저면 상태까지 고려해야 할 사항으로 판단된다.
후속연구
- 04 %)의 신호가 크릴 군체의 신호로 판단되어 보정 결과를 검증하였다. 따라서 본연구 결과를 활용하여 본 조업선의 음향자료를 분석할 경우, 조업한 해역 내의 크릴 분포 및 현존량 조사는 지속적인 CCAMLR 크릴 자원 및 생태계 관리의 정책방향에 크게 기여할 것으로 판단된다.
- , 2015). 본 조사 시 안정된 해상 상태와 적은 조업횟수로 인하여 배경 잡음제거 외에 다른 후처리 방법을 진행하지 않았다. 하지만 잡음 존재 시 후처리 방법 또한 상업어탐 센서 보정을 위한 중요한 요소 중 하나 일 것으로 판단된다.
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