An acoustic and trawl pilot survey using a small vessel was conducted in Jinhae bay of the South Sea of South Korea on April 13~14, May 11~13 and June 8~10, 2015. During the survey, acoustic data was collected and bottom trawls were conducted at the same time. First, various noises were eliminated b...
An acoustic and trawl pilot survey using a small vessel was conducted in Jinhae bay of the South Sea of South Korea on April 13~14, May 11~13 and June 8~10, 2015. During the survey, acoustic data was collected and bottom trawls were conducted at the same time. First, various noises were eliminated by using the Park method based on the Wang method (Wang et al., 2015; Park et al., 2015), the species compositions and catch rate from each bottom trawl were observed, and spatial distribution of fishery resources in the water column and their nautical area scattering coefficient (NASC) were investigated through acoustic data. During the entire survey period, 12 orders, 33 families and 41 species were caught. The most caught species in April, May and June were Okamejei kenojei, Zoarces gilli and Pholis nebulosa, respectively. Fish schools were observed near the line of net mouth height in April. Numerous weak scatters were presented on the echograms in May and June. Many fish schools appeared in between the water surface and 20 m deep in May. The NASC value from entire water columns was the lowest in April ($35.9m^2/n{\cdot}mile^2$) and highest in June ($1541.3m^2/n{\cdot}mile^2$).
An acoustic and trawl pilot survey using a small vessel was conducted in Jinhae bay of the South Sea of South Korea on April 13~14, May 11~13 and June 8~10, 2015. During the survey, acoustic data was collected and bottom trawls were conducted at the same time. First, various noises were eliminated by using the Park method based on the Wang method (Wang et al., 2015; Park et al., 2015), the species compositions and catch rate from each bottom trawl were observed, and spatial distribution of fishery resources in the water column and their nautical area scattering coefficient (NASC) were investigated through acoustic data. During the entire survey period, 12 orders, 33 families and 41 species were caught. The most caught species in April, May and June were Okamejei kenojei, Zoarces gilli and Pholis nebulosa, respectively. Fish schools were observed near the line of net mouth height in April. Numerous weak scatters were presented on the echograms in May and June. Many fish schools appeared in between the water surface and 20 m deep in May. The NASC value from entire water columns was the lowest in April ($35.9m^2/n{\cdot}mile^2$) and highest in June ($1541.3m^2/n{\cdot}mile^2$).
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문제 정의
본 연구에서는 남해안 진해만에서 소형 조사선의 현측에 부착한 과학어탐과 소형 저층 트롤 어구를 이용하여 조사를 수행하여 수집한 트롤 자료와 음향데이터로부터 해역의 종 조성 및 어군의 공간적인 분포를 살펴보았다. 이 조사는 시범적인 조사로 데이터양을 충분히 확보하지 못하였으나, 중대형 조사선이 수행하기 어려운 육지와 가까운 연안역에서 소형선에 부착한 과학어탐과 트롤 어구를 동시에 사용하여 연안 수산자원조사에 활용될 수 있다는 점을 알리고자 한다.
본 연구에서는 남해안 진해만에서 소형 조사선의 현측에 부착한 과학어탐과 소형 저층 트롤 어구를 이용하여 조사를 수행하여 수집한 트롤 자료와 음향데이터로부터 해역의 종 조성 및 어군의 공간적인 분포를 살펴보았다. 이 조사는 시범적인 조사로 데이터양을 충분히 확보하지 못하였으나, 중대형 조사선이 수행하기 어려운 육지와 가까운 연안역에서 소형선에 부착한 과학어탐과 트롤 어구를 동시에 사용하여 연안 수산자원조사에 활용될 수 있다는 점을 알리고자 한다.
제안 방법
음향 조사에는 Simrad사의 EK60 과학어탐 (120 kHz)이 사용되었으며, 조사선의 좌현 측에 고정장치를 사용하여 부착하였다. 고정장치는 별도로 제작되었으며, 탈・부착이 가능하도록 설계 되었다.
먼저 에코그램의 가로축은 시간선 (10분) 간격으로 세로축은 수심 (20 m) 간격으로 그리드를 작성하였다. 다음으로 해수면 선은 근거리장과 링다운 (ring down) 잡음을 분석에서 제외시키기 위해, 수심 1 m에 가상의 선을 긋고 수정하여 완성시켰다. 해저선은 위의 소프트웨어 기능 중 해저를 식별하는 best bottom candidate line pick 알고리즘을 이용하였다.
수집한 음향 데이터는 월별, 정점별로 분석하였다. 먼저 에코그램의 가로축은 시간선 (10분) 간격으로 세로축은 수심 (20 m) 간격으로 그리드를 작성하였다. 다음으로 해수면 선은 근거리장과 링다운 (ring down) 잡음을 분석에서 제외시키기 위해, 수심 1 m에 가상의 선을 긋고 수정하여 완성시켰다.
따라서 적절한 SV값을 설정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 각 에코그램마다 약한 산란체들과 어군의 SV값이 다소 차이를 보였기 때문에 월별로 대표할 수 있는 최대・최소 SV값을 찾고, 정점별로 값을 조금씩 변경해 보면서 최적의 SV값을 선별하였다. 잡음 소거 후 음향 데이터로부터 생물량을 구할 때 많이 이용되며 음향생물량 (acoustic biomass)이라고 불리는 NASC (Nautical area scattering coefficient)값을 Comma separated value(CSV) 포맷의 파일로 추출하였다.
, 2013). 새우조망선과 음향조사선을 따로 운용하고, 새우조망선이 투망할 때 음향조사선이 앞으로 이동하여 같은 침로에서 데이터를 수집하는 방법을 이용하였다. 음향 장비를 부착한 소형선에 어구를 이용할 수 없을 경우 대안으로 어선을 이용하여, 연안역에 음향과 어구를 적극적으로 이용한 연구 사례라고 할 수 있다.
1을 사용하였다. 수집한 음향 데이터는 월별, 정점별로 분석하였다. 먼저 에코그램의 가로축은 시간선 (10분) 간격으로 세로축은 수심 (20 m) 간격으로 그리드를 작성하였다.
소형선의 여건상 트롤윈치가 없기 때문에, 투・양망 시 소형 롤러를 이용하였다. 음향 조사에는 Simrad사의 EK60 과학어탐 (120 kHz)이 사용되었으며, 조사선의 좌현 측에 고정장치를 사용하여 부착하였다. 고정장치는 별도로 제작되었으며, 탈・부착이 가능하도록 설계 되었다.
음향데이터를 분석하여 해수중의 해양생물의 분포를 파악하고, 트롤 결과를 통해 조사 해역의 종 조성을 살펴보았다. 음향데이터는 내재된 잡음을 소거한 후 분석을 실시하였다. 4월에는 약한 산란체들의 강도가 다른 조사기간에 비해 낮은 경향을 보였으며, 망고 부근에 어군들이 다수 관찰되었다.
한국 남해의 진해만에서 소형선을 이용하여 음향과 트롤 시험 조사를 수행하였다. 음향데이터를 분석하여 해수중의 해양생물의 분포를 파악하고, 트롤 결과를 통해 조사 해역의 종 조성을 살펴보았다. 음향데이터는 내재된 잡음을 소거한 후 분석을 실시하였다.
저층 트롤 어구를 이용하여 4월에는 정점 2, 3, 4, 5에서, 5월에는 정점 1, 3, 4, 5 그리고 6월에는 정점 2, 3, 4, 5에서 조사를 수행하였다. 트롤 어획물은 육상과 선상에서 체장 (cm)과 체중 (g)을 측정하였다.
본 조사에서는 해양환경 데이터를 수집하지 못하였으나 조사기간 동안 해역의 수온을 알아보기 위해, 국립해양조사원 (KHOA, 2015)의 수온 관측 데이터를 참고하였다. 조사해역과 가장 가까운 마산 해상부이와 가덕도 관측지점의 수온 데이터를 평균하여, 조사해역의 수온을 구하였다. 4월의 수온은 12.
체장-체중 관계는 Fishbase (Froese and Pauly, 2015)와 해수어류 중량 계산기 (Christian, 2011)를 참고하여 계산하였다. 측정된 체중을 이용하여 정점별 어종의 어획량을 구하고, 백분율로 나타내었다(Table 1).
저층 트롤 어구를 이용하여 4월에는 정점 2, 3, 4, 5에서, 5월에는 정점 1, 3, 4, 5 그리고 6월에는 정점 2, 3, 4, 5에서 조사를 수행하였다. 트롤 어획물은 육상과 선상에서 체장 (cm)과 체중 (g)을 측정하였다. 육상에서는 측정판과 체중계를 이용하여 어체 측정을 하였고, 선상에서는 줄자와 간이 체중계를 이용하여 측정하였다.
한국 남해의 진해만에서 소형선을 이용하여 음향과 트롤 시험 조사를 수행하였다. 음향데이터를 분석하여 해수중의 해양생물의 분포를 파악하고, 트롤 결과를 통해 조사 해역의 종 조성을 살펴보았다.
대상 데이터
본 조사에서는 해양환경 데이터를 수집하지 못하였으나 조사기간 동안 해역의 수온을 알아보기 위해, 국립해양조사원 (KHOA, 2015)의 수온 관측 데이터를 참고하였다. 조사해역과 가장 가까운 마산 해상부이와 가덕도 관측지점의 수온 데이터를 평균하여, 조사해역의 수온을 구하였다.
음향 및 트롤 조사기간은 2015년 4월 13~14일, 5월 11~13일, 6월 8~10일이었으며, 우리나라 남해안 진해만의 5개 정점 (Fig. 1)에서 조사가 수행되었다. 조사에 사용된 선박은 국립수산과학원 남동해수산연구소 소속의 소형조사선인 탐구 19호 (G/T 9.
8 ton)였다. 조사 수행 시, 트롤 어구를 예망하는 동시에 음향데이터를 수집하였고 사용된 트롤 어구는 저층용 어구로 총 길이 20 m, 끝자루 망목은 20 mm였다. 총 12회의 투망이 있었으며, 예망 시 망고는 2~3 m였다.
3으로 높은 값을 나타내었다. 조사기간 동안 트롤을 통해 총 12목 33과 41종의 다양한 해양생물들이 어획되었다. 특히 4월에는 홍어 (Okamejei kenojei), 5월에는 등가시치 (Zoarces gilli), 6월에는 베도라치 (Pholis nebulosa)가 가장 높은 어획량을 나타내었다.
1)에서 조사가 수행되었다. 조사에 사용된 선박은 국립수산과학원 남동해수산연구소 소속의 소형조사선인 탐구 19호 (G/T 9.8 ton)였다. 조사 수행 시, 트롤 어구를 예망하는 동시에 음향데이터를 수집하였고 사용된 트롤 어구는 저층용 어구로 총 길이 20 m, 끝자루 망목은 20 mm였다.
이론/모형
5 m 수심에 망고선 (빨간색)을 작성하였다. 수집된 음향 데이터에는 다수의 잡음이 존재하였고 (Fig. 2a), 이러한 잡음은 데이터 분석에 영향을 미칠 수 있기 때문에 Wang et al. (2015)의 방법을 응용한 Park et al. (2015)의 방법을 통해 소거하였다 (Fig. 2b). 잡음을 소거하는 과정 중에는 최대 SV (Volume backscattering strength) 값과 최소 SV값을 정하여 범위 내의 값만을 남기고 나머지 값은 제외시키는 과정이 필요하다.
음향 데이터를 분석하기 위해서 후처리 소프트웨어인 Echoview version 6.1을 사용하였다. 수집한 음향 데이터는 월별, 정점별로 분석하였다.
본 연구에서는 각 에코그램마다 약한 산란체들과 어군의 SV값이 다소 차이를 보였기 때문에 월별로 대표할 수 있는 최대・최소 SV값을 찾고, 정점별로 값을 조금씩 변경해 보면서 최적의 SV값을 선별하였다. 잡음 소거 후 음향 데이터로부터 생물량을 구할 때 많이 이용되며 음향생물량 (acoustic biomass)이라고 불리는 NASC (Nautical area scattering coefficient)값을 Comma separated value(CSV) 포맷의 파일로 추출하였다. 추출된 NASC 값은 전 수층을 대상 범위로 하였다.
또한 6월에는 체중을 측정하지 못하여, 체장-체중 관계식을 이용하여 샘플의 체중을 구하였다. 체장-체중 관계는 Fishbase (Froese and Pauly, 2015)와 해수어류 중량 계산기 (Christian, 2011)를 참고하여 계산하였다. 측정된 체중을 이용하여 정점별 어종의 어획량을 구하고, 백분율로 나타내었다(Table 1).
다음으로 해수면 선은 근거리장과 링다운 (ring down) 잡음을 분석에서 제외시키기 위해, 수심 1 m에 가상의 선을 긋고 수정하여 완성시켰다. 해저선은 위의 소프트웨어 기능 중 해저를 식별하는 best bottom candidate line pick 알고리즘을 이용하였다. 이 해저선으로부터 2.
성능/효과
(2012)의 조사에는 본 조사에는 출현이 적었던 다양한 종의 불가사리, 패류 및 갑각류들이 어획되었는데, 이것은 새우 조망이라는 어구의 특성 때문이라고 판단된다. 4~6월 동안 진해만에서 어획된 종들을 모두 종합하면 28목 75과 118종으로 매우 다양한 어종들이 서식하고 있다는 것을 알 수 있다.
, 2011)는 통영 고성 거제 방면의 수심 5~10 m인 수역에서 12개의 정점을 설정한 뒤 RN80 어구를 이용하여 수행된 조사였다. 4~6월 동안의 어획물은 6목 14과 20종이었으며, 4월에는 조피볼락, 5월에는 풀망둑, 6월에는 문절망둑이 우점하는 양상을 보였다. Lee et al.
7로 나타내었다. NASC 값의 경향을 보면 약한 산란체들의 수가 적고, 신호가 약했던 4월이 평균 35.9로 전체적으로 매우 낮은 NASC 값을 보였으며, 6월이 평균 1541.3으로 높은 값을 나타내었다. 4월에는 정점 4에서 96.
(2011)의 조사해역이 조간대와 천해역이었기 때문에 본 조사의 종 조성과는 다소 차이가 있었다. 본 조사에 비해 종의 수가 적었으며, 출현이 거의 없던 망둑어류가 다수 출현하였다. Song et al.
개체수에서 4월은 마루자주새우, 6월은 등가시치가 우점하였으며, 생체량으로는 4월에 홍어, 6월에 아무르 불가사리가 우점하였다. 새우조망 조사는 본 조사와 가장 비슷한 지점에서 조사를 수행하였으며, 종 조성 또한 본 연구에서 출현한 41종의 어획물 중 32종이 동일하며 매우 유사한 경향을 보였다. Song et al.
4℃로 급격한 증가를 보이는 것에 따라 식물플랑크톤으로 판단할 수 있다. 조사기간 동안 정점별로 추출된 NASC 값을 살펴보았을 때, 4월이 평균 35.9로 매우 낮은 값을 보였으며, 6월이 평균 1541.3으로 높은 값을 나타내었다. 조사기간 동안 트롤을 통해 총 12목 33과 41종의 다양한 해양생물들이 어획되었다.
음향 장비를 부착한 소형선에 어구를 이용할 수 없을 경우 대안으로 어선을 이용하여, 연안역에 음향과 어구를 적극적으로 이용한 연구 사례라고 할 수 있다. 한편 본 조사를 통하여 수집한 음향과 트롤의 결과를 비교해 보았을 때, 어획 결과와 망고 내의 범위에서 추출한 NASC 값 사이에 상관관계를 보이지 않았다. 이는 해저에 매우 가까이 서식하는 어족생물은 음향적으로 탐지가 어려운 점 (dead zone), 해저선 알고리즘이 해저신호가 포함되지 않도록 실제 해저보다 위쪽으로 작성되어 생물 신호를 제외시킬 수 있다는 점, 트롤 어구의 위치와 과학어탐의 탐지범위가 달라 같은 생물을 대상으로 하지 않을 수 있다는 점의 이유를 들수 있다.
후속연구
(2013)의 연구에서도 역시 이러한 결과를 보인 바 있다. Chirp신호를 사용한다면 펄스 폭이 짧아지며 그에 따라 고분해능의 데이터를 수집할 수 있으므로 해저 가까이 분포하는 어족 생물의 음향 강도 값을 보다 정확하게 추출할 수 있을 것으로 생각한다. 마지막으로 접근성이 보다 어려운 연안해역에서도 이와 같이 트롤과 음향을 동시에 이용한 연구가 활발히 진행된다면, 연안 생태계를 파악하고 관리하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단한다.
잡음은 음향 데이터를 분석할 때 시각적 또는 정량적인 오차를 발생시킬 수 있다. 그러나 데이터 내에 잡음이 포함되어 있더라도 Park et al. (2015)과 Wang et al. (2015)의 방법과 같은 잡음소거법을 활용한다면 음향 데이터를 분석하는데 있어 보다 수월하고 정확하게 연구가 진행될 수 있으며, 이에 본 조사와 같은 소형선을 이용한 음향과 트롤 조사가 보다 활발하게 수행될 수 있을 것으로 생각한다.
Chirp신호를 사용한다면 펄스 폭이 짧아지며 그에 따라 고분해능의 데이터를 수집할 수 있으므로 해저 가까이 분포하는 어족 생물의 음향 강도 값을 보다 정확하게 추출할 수 있을 것으로 생각한다. 마지막으로 접근성이 보다 어려운 연안해역에서도 이와 같이 트롤과 음향을 동시에 이용한 연구가 활발히 진행된다면, 연안 생태계를 파악하고 관리하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단한다.
특히 4월에는 홍어 (Okamejei kenojei), 5월에는 등가시치 (Zoarces gilli), 6월에는 베도라치 (Pholis nebulosa)가 가장 높은 어획량을 나타내었다. 이번 음향과 트롤 조사는 시험적인 조사로서 데이터의 양이 부족하지만, 연안에서 소형선을 이용한 조사의 활용방안을 제시하기 위한 연구이며, 향후에 중대형 조사선이 조사를 수행하기 어려운 연안 가까운 해역에서 음향과 트롤을 동시에 사용하는 과학조사가 더 활발하게 수행될 수 있기를 기대한다.
5월과 6월의 에코그램을 살펴보면 4월에는 없던 약한 산란체들이 다수 발견되었는데, 이것은 수온이 높아짐에 따라 식물플랑크톤의 증가로 기인한 것으로 판단할 수 있다. 이번 조사는 시범적인 조사로 데이터의 양이 적어 일반적인 경향 및 특징을 도출하기 어려운 부분이 있으나, 앞으로의 연구에서는 데이터의 양을 늘여서 환경자료조사를 통한 수온 및 염분 데이터와 에코그램과의 비교를 통해 해양환경을 고려한 어류의 분포 및 행동에 관한 연구를 진행하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
진해만이 가진 문제점은?
, 2012). 이러한 특성과 더불어, 주변에 위치한 마산 수출자유지역 형성으로 인한 선박의 빈번한 출입과 창원 및 고성의 급격한 도시화・산업화 그리고 만 내의 양식업 등으로 인해 적조 발생이 빈번하고, 빈산소수괴가 형성되는 등 해양환경 오염이 심화된 해역이다 (Lim et al., 2007; Song et al.
진해만의 특징은?
우리나라 남해에 위치한 진해만은 창원, 고성, 통영, 거제 등으로 둘러싸인 전형적인 반폐쇄성 내만으로, 해수의 교환이 비교적 자유롭지 못한 해역이다 (Park et al., 2012). 이러한 특성과 더불어, 주변에 위치한 마산 수출자유지역 형성으로 인한 선박의 빈번한 출입과 창원 및 고성의 급격한 도시화・산업화 그리고 만 내의 양식업 등으로 인해 적조 발생이 빈번하고, 빈산소수괴가 형성되는 등 해양환경 오염이 심화된 해역이다 (Lim et al., 2007; Song et al.
진해만의 역할은?
, 2007)가 대부분이다. 그러나 진해만은 여전히 국내 최대 대구 산란장으로 알려져 있으며, 먹이자원이 풍부하고 포식자로부터 은신할 수 있는 피난처들이 많아서, 다양한 어족생물들의 산란장 및 서식지의 역할을 하고 있다 (Huh et al., 2011).
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