어류는 빛에 대해 민감한 반응을 보이므로 이를 이용한 어류 관리 기술 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 빛을 이용한 어류 차단 시설을 개발하였으며 국내 대표 외래어종인 배스와 블루길을 대상으로 조도 차이를 이용한 차단 효과를 분석하였다. 빛은 발광 다이오드를 이용해 발생시켰으며 바닥에서 수직 방향으로 향하게 설치하였다. 유속은 어류의 소상능력을 고려하여 총 3단계(0.2, 0.1, 0.05 m/s)로 구분하였으며 학습효과를 방지하기 위해 양육수조에서 1일 이상 휴식한 어류를 대상으로 실험하였다. 실험은 차단시설 적용 시 소상하는 어류 개체수와 차단시설 종료 후 소상하는 개체 수를 비교하는 방식으로 수행하였으며 차단 시설의 효과를 높이기 위해 일몰 후 수행하였다. 실험 결과 조도 차이에 따른 어류 차단효과는 높았으며 전반적으로 배스의 차단율이 블루길보다 낮았다. 전체 실험 개체수를 기준으로 배스의 차단율은 96.33%, 블루길의 차단율은 99.00%이며 소상 개체수를 기준으로 하면 배스는 91.73%, 블루길은 98.73%로 나타났다.
어류는 빛에 대해 민감한 반응을 보이므로 이를 이용한 어류 관리 기술 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 빛을 이용한 어류 차단 시설을 개발하였으며 국내 대표 외래어종인 배스와 블루길을 대상으로 조도 차이를 이용한 차단 효과를 분석하였다. 빛은 발광 다이오드를 이용해 발생시켰으며 바닥에서 수직 방향으로 향하게 설치하였다. 유속은 어류의 소상능력을 고려하여 총 3단계(0.2, 0.1, 0.05 m/s)로 구분하였으며 학습효과를 방지하기 위해 양육수조에서 1일 이상 휴식한 어류를 대상으로 실험하였다. 실험은 차단시설 적용 시 소상하는 어류 개체수와 차단시설 종료 후 소상하는 개체 수를 비교하는 방식으로 수행하였으며 차단 시설의 효과를 높이기 위해 일몰 후 수행하였다. 실험 결과 조도 차이에 따른 어류 차단효과는 높았으며 전반적으로 배스의 차단율이 블루길보다 낮았다. 전체 실험 개체수를 기준으로 배스의 차단율은 96.33%, 블루길의 차단율은 99.00%이며 소상 개체수를 기준으로 하면 배스는 91.73%, 블루길은 98.73%로 나타났다.
Fish respond sensitively to light, so it is possible to develop fish management technology using this feature. In this study, we developed a light-based fish barrier and analyzed itsblocking effect using the difference in illuminance for the major fish species in Korea, bass and bluegill. The light ...
Fish respond sensitively to light, so it is possible to develop fish management technology using this feature. In this study, we developed a light-based fish barrier and analyzed itsblocking effect using the difference in illuminance for the major fish species in Korea, bass and bluegill. The light was generated by a light emitting diode and the facility was installed vertically from the bottom. Considering the fish's ability to travel upstream, the flow rate was divided into three stages (0.2, 0.1, and 0.05 m/s). To prevent the learning effect, an experiment was carried out with fish that had rested for more than one day in a rearing tank. The experiment was carried out in such a way as tocompare the number of fish which travelled upstream after the introductionof the fish barrier and that of the fish which travelled upstream after itsremoval. It was also carried out after sunset to increase the effectiveness of the barrier. According to the results of the experiment, the fish blocking effect depending on the difference in illuminance was high and, overall, the blocking rate for bass was lower than that for bluegill. Based on the total size of the experimental population, the blocking rates for bass and bluegill were 96.33% and 99.00%, respectively. Based on the number of fish that travelled upstream, the blocking rates for bass and bluegill were 91.73% and 98.73%, respectively.
Fish respond sensitively to light, so it is possible to develop fish management technology using this feature. In this study, we developed a light-based fish barrier and analyzed itsblocking effect using the difference in illuminance for the major fish species in Korea, bass and bluegill. The light was generated by a light emitting diode and the facility was installed vertically from the bottom. Considering the fish's ability to travel upstream, the flow rate was divided into three stages (0.2, 0.1, and 0.05 m/s). To prevent the learning effect, an experiment was carried out with fish that had rested for more than one day in a rearing tank. The experiment was carried out in such a way as tocompare the number of fish which travelled upstream after the introductionof the fish barrier and that of the fish which travelled upstream after itsremoval. It was also carried out after sunset to increase the effectiveness of the barrier. According to the results of the experiment, the fish blocking effect depending on the difference in illuminance was high and, overall, the blocking rate for bass was lower than that for bluegill. Based on the total size of the experimental population, the blocking rates for bass and bluegill were 96.33% and 99.00%, respectively. Based on the number of fish that travelled upstream, the blocking rates for bass and bluegill were 91.73% and 98.73%, respectively.
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문제 정의
그러나 기존 연구는 대부분 수조에서 실험이 수행되었으며 어류 양식 및 유인을 위한 내용이 주를 이룬다. 따라서 본 연구에서는 도수터널 내 외래어종을 차단하거나 저수지 어종별 관리를 위해 준 실규모 실험을 실시하였으며 어류 반응 뿐만 아니라 거동 분석을 위해 빛을 이용한 차단시설을 개발하였다. 실험대상은 국내 대표 외래어종인 배스(Large mouth bass, Micropterus salmoides)와 블루길(Blue gill, Lepomis macrochirus)을 대상으로 하였으며 실험 개체별 차단시설 통과 유무 및 조도 차이를 이용한 차단효과와 차단율을 분석하였다.
본 실험을 수행하기 전 어류 움직임 및 빛의 조도차이 확인을 위해 기초 실험을 수행하였다. 실험 결과 일몰 전에는 빛의 조도 차이가 거의 없는 것으로 나타나 차단시설의 효과를 높이기 위해 본 실험에서는 일몰 후 실험을 수행하였다(Fig.
본 연구는 빛을 이용하여 외래어종을 차단하고 어종별 관리를 위해 수행된 실험 연구로써 LED 빛을 이용한 차단시설을 개발하였으며 실험을 통해 빛에 대한 반응 및 차단 가능성을 평가하였다. 실험대상은 국내 대표 외래어종인 배스와 블루길이며 유속별 차단율을 제시하였다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 광원에 대한 직접적인 밝기보다 인간의 시각적 인지측면의 밝기에 초점을 둔 상대적 밝기 개념인 조도를 판단기준으로 적용하였다. Table 2는 각 실험 조건 별 조도 측정 결과를 나타낸다.
실험은 차단시설 적용 시 소상하는 어류 개체수를 체크하고 차단시설 종료 후 소상하는 개체 수를 체크하여 비교하는 방식으로 수행하였다. 또한 실험 결과의 정확성을 높이기 위해 5회 반복실험을 수행하였으며 학습효과를 방지하기 위해 양육수조에서 1일 이상 휴식한 어류를 대상으로 실험하였다. 어류 개체 크기는 어종별 최대성장 크기 등을 고려하여 배스는 0.
6 m를 유지하였다[15]. 또한 해상도 높은 영상 및 사진 촬영을 위해 바닥에 백색 자갈을 깔아 실험을 실시하였다.
본 실험 전 실험수로의 조도(Illuminance)를 측정하였다. 조도 측정은 광계측기인 T-10WA를 이용하였으며 3회 측정하여 평균값을 사용하였다.
실험수로의 측면은 어류거동 분석을 위해 강화유리를 이용하여 제작하였으며 지미집(Jimmy Jib)을 이용해 모든 실험 과정을 촬영하였다. 빛은 LED 조명을 이용해 발생시켰으며 수로 간격을 고려하여 총 8개의 조명장치에서 빛을 발생시킬 수 있게 제작하였다(Fig. 2).
본 실험을 수행하기 전 어류 움직임 및 빛의 조도차이 확인을 위해 기초 실험을 수행하였다. 실험 결과 일몰 전에는 빛의 조도 차이가 거의 없는 것으로 나타나 차단시설의 효과를 높이기 위해 본 실험에서는 일몰 후 실험을 수행하였다(Fig. 3). 유속은 어류의 소상능력을 고려하여 총 3단계(0.
따라서 본 연구에서는 도수터널 내 외래어종을 차단하거나 저수지 어종별 관리를 위해 준 실규모 실험을 실시하였으며 어류 반응 뿐만 아니라 거동 분석을 위해 빛을 이용한 차단시설을 개발하였다. 실험대상은 국내 대표 외래어종인 배스(Large mouth bass, Micropterus salmoides)와 블루길(Blue gill, Lepomis macrochirus)을 대상으로 하였으며 실험 개체별 차단시설 통과 유무 및 조도 차이를 이용한 차단효과와 차단율을 분석하였다.
실험은 차단시설 적용 시 소상하는 어류 개체수를 체크하고 차단시설 종료 후 소상하는 개체 수를 체크하여 비교하는 방식으로 수행하였다. 또한 실험 결과의 정확성을 높이기 위해 5회 반복실험을 수행하였으며 학습효과를 방지하기 위해 양육수조에서 1일 이상 휴식한 어류를 대상으로 실험하였다.
3). 유속은 어류의 소상능력을 고려하여 총 3단계(0.2, 0.1, 0.05 m/s)로 구분하였으며 수로의 수심은 0.6 m를 유지하였다[15]. 또한 해상도 높은 영상 및 사진 촬영을 위해 바닥에 백색 자갈을 깔아 실험을 실시하였다.
전체 실험 대상 어류 중 빛 적용 유무와 상관없이 소상하지 않는 개체도 있기 때문에 본 연구에서는 빛 적용시 소상한 개체와 빛이 종료된 후 소상한 개체를 비교하여 차단율을 선정하였다(표 5). 분석결과 유속에 따른 차단율 변화는 판단하기 어렵지만 어종별 차단율의 차이는 있는 것으로 나타났다.
20 m로 선정하였다. 차단율은 일반적으로 전체 실험개체수와 차단 개체수의 비(比)를 이용하지만 어류의 경우 차단된 개체가 차단시설에 의한 것인지 하류를 서식처로 생각해 소상하지 않는 것인지 알 수 없으므로 본 연구에서는 전체 개체 수와 차단시설 종료 후 소상하는 개체수를 기준으로 구분하여 차단율을 계산하였다.
대상 데이터
10 m/s)의 경우 case 2에서 2개체가 상대적으로 조도가 낮은 조명과 수로벽 사이로 통과하였으며 빛 종료 후 모든 개체가 소상하였다. 3단계(유속 0.05 m/s)에서는 case 1에서 1개체가 빛 적용시에도 소상하였으며 빛 종료 후 11개체가 소상하였다.
빛 발생장치는 컨트롤 박스를 이용하여 각각의 조명을 조절 할 수 있게 하였으며 전원은 DC 24V이다. 광원은 3W LED를 이용했으며 조명은 바닥에서 수직방향으로 향하게 설치하였다. 빛 차단시설에 대한 설계 제원은 아래의 Table 1과 같다.
실험 수로는 콘크리트를 이용하여 직사각형 단면(50.0 m × 2.0 m)으로 제작하였으며 최대공급유량은 0.3 m3/s이다(Fig. 1).
본 연구는 빛을 이용하여 외래어종을 차단하고 어종별 관리를 위해 수행된 실험 연구로써 LED 빛을 이용한 차단시설을 개발하였으며 실험을 통해 빛에 대한 반응 및 차단 가능성을 평가하였다. 실험대상은 국내 대표 외래어종인 배스와 블루길이며 유속별 차단율을 제시하였다. 배스의 경우 빛에 대한 차단율은 전체 실험 어류 대상 96.
1). 실험수로의 측면은 어류거동 분석을 위해 강화유리를 이용하여 제작하였으며 지미집(Jimmy Jib)을 이용해 모든 실험 과정을 촬영하였다. 빛은 LED 조명을 이용해 발생시켰으며 수로 간격을 고려하여 총 8개의 조명장치에서 빛을 발생시킬 수 있게 제작하였다(Fig.
어류 개체 크기는 어종별 최대성장 크기 등을 고려하여 배스는 0.20 m ∼ 0.30 m, 블루길은 0.15 m ∼ 0.20 m로 선정하였다.
데이터처리
본 실험 전 실험수로의 조도(Illuminance)를 측정하였다. 조도 측정은 광계측기인 T-10WA를 이용하였으며 3회 측정하여 평균값을 사용하였다. 조도의 물리적 정의는 양초 1개의 밝기인 1촉광(candle-power)의 광원(光源)으로부터 1 m 떨어진 곳에서 그 빛에 직각인 면의 밝기정도를 의미하며, 그 단위는 룩스(lux)이다.
성능/효과
1단계(유속 0.20 m/s)에서 실험 개체 수는 평균 20 이며 빛을 적용하면 모든 case에서 소상하는 개체는 없는 것으로 나타났다. 2단계(유속 0.
배스에 대한 실험 결과 차단시설 적용 시 소상하는 개체는 적었으며 빛 종료 후 대다수의 개체가 상류로 이동한 것으로 보아 차단효과가 높은 것으로 판단된다(Table 3).
실험대상은 국내 대표 외래어종인 배스와 블루길이며 유속별 차단율을 제시하였다. 배스의 경우 빛에 대한 차단율은 전체 실험 어류 대상 96.33%, 소상가능 개체수 기준 91.73%이며, 블루길의 차단율은 전체 실험 어류 대상 99.00%, 소상가능 개체수 기준 98.73%이며 차단효과는 블루길이 높은 것으로 나타났다. 이는 실험개체의 크기 차이 등으로 인해 차이가 발생한 것으로 판단된다.
9는 어종별 대표 움직임을 보이는 개체의 움직임을 영상분석을 통해 분석한 결과이다. 분석 결과 어류 특성상 상류로 거슬러 올라가려는 움직임을 보이지만 빛에 의해 회귀하는 움직임을 보였으며 차단시설 종료 후 다시 소상하는 것으로 나타났다. 이는 빛을 이용한 차단시설이 배스와 블루길에 시각적으로 영향을 미치는 것을 의미한다.
전체 실험 대상 어류 중 빛 적용 유무와 상관없이 소상하지 않는 개체도 있기 때문에 본 연구에서는 빛 적용시 소상한 개체와 빛이 종료된 후 소상한 개체를 비교하여 차단율을 선정하였다(표 5). 분석결과 유속에 따른 차단율 변화는 판단하기 어렵지만 어종별 차단율의 차이는 있는 것으로 나타났다. 전체 실험개체수를 기준으로 하면 배스의 차단율은 96.
블루길에 대한 실험 결과 차단시설 적용 시 소상하는 개체는 적었으며 차단시설 종료 후 대다수의 개체가 상류로 이동한 것으로 보아 차단효과가 높은 것으로 판단된다(Table 4).
Patrick and Christie[4]는 담수어 3개 어종(Alosa pseudoharengus, Osmerus mordax, Dorosoma cepedianum)을 대상으로 수조에서 빛과 버블에 대한 반응 실험을 수행하였다. 실험 결과 단일 차단에 비해 빛과 버블을 이용한 복합 차단시설의 효과가 높은 것으로 나타났다. 또한 빛의 색은 어류의 성장 및 장애에 영향을 주며 특히 녹색 빛은 양식을 위해 효과가 있다는 연구도 발표되었다[5-7].
분석결과 유속에 따른 차단율 변화는 판단하기 어렵지만 어종별 차단율의 차이는 있는 것으로 나타났다. 전체 실험개체수를 기준으로 하면 배스의 차단율은 96.33%이며 블루길의 차단율은 99.00%로 나타났다. 소상 개체수를 기준으로 하면 배스는 91.
조도 측정 결과 배스는 수로 밖에서 1085 lx(2단계 case 1)이하부터 효과가 있으며 조도차이는 1787 lx(2단계 case 1)이상이 되면서 차단효과가 나타났다. 블루길은 수로 밖에서 1110 lx(1단계 case 1)이하부터 효과가 있으며 조도차이는 1714 lx(1단계 case 1)이상이 되면 차단효과가 나타났다.
후속연구
이는 실험개체의 크기 차이 등으로 인해 차이가 발생한 것으로 판단된다. 그러나 조도차이, 주변 환경(수로경사, 하상 조건 등), 섬광 유무 등의 차이에 따라 어류의 소상능력은 다르기 때문에 이를 고려한 실험이 추가되어야 한다.
또한 빛을 이용한 차단시설은 조도 차이를 이용해 어류를 차단하는 방식으로 일몰 후 효과가 발생하므로 향후 차단시설 설치 시 심도에 따른 조도변화, 일출 및 일몰시간 등을 고려한 설치가 필요하며 환경 조건별 최적의 차단효과를 위해서는 버블, 소리 등 복합적인 어류 차단시설의 개발이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Mueller et al. 이 수행한 실험에서 고휘도 빛에 대한 연어의 반응은 어떠한가?
Mueller et al.[3]은 고휘도 빛에 대한 연어의 반응에 대해 실내실험을 수행하였으며 실험 결과연어는 섬광에 대해 회피 반응을 보이는 것으로 나타났다. Patrick and Christie[4]는 담수어 3개 어종(Alosa pseudoharengus, Osmerus mordax, Dorosoma cepedianum)을 대상으로 수조에서 빛과 버블에 대한 반응 실험을 수행하였다.
발광 다이오드의 장점은 무엇인가?
어류는 빛에 대해 시각적으로 매우 민감한 반응을 보이므로 이를 이용한 어류 관리 기술 개발이 필요하다. 특히 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛에너지로 변환시키는 방식으로 친환경적 소재가 많이 개발되고 전력소모가 적다는 장점으로 어류와 해조류의 어획량 증대를 위한 양식 분야에 적용이 되고있다[1].
기존의 빛에 대한 어류 반응 연구의 한계점은 무엇인가?
그러나 기존 연구는 대부분 수조에서 실험이 수행되었으며 어류 양식 및 유인을 위한 내용이 주를 이룬다. 따라서 본 연구에서는 도수터널 내 외래어종을 차단하거나 저수지 어종별 관리를 위해 준 실규모 실험을 실시하였으며 어류 반응 뿐만 아니라 거동 분석을 위해 빛을 이용한 차단시설을 개발하였다.
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