[논문]감성돔(Acanthopagrus schlegeli)의 유영자세각과 체장에 따른 200 kHz대역 음향산란강도

최정화; 오우석; 윤은아; 임양재; 이경훈

doi:10.5657/kfas.2018.0566

감성돔(Acanthopagrus schlegeli)의 유영자세각과 체장에 따른 200 kHz대역 음향산란강도
Target Strength According to Tilt Angle and Length of Black Seabream Acanthopagrus schlegeli at 200 kHz-frequency 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.51 no.5, 2018년, pp.566 - 570

최정화 (국립수산과학원 수산자원연구센터) , 오우석 (전남대학교 수산과학과) , 윤은아 (전남대학교 해양기술학부) , 임양재 (국립수산과학원 수산자원연구센터) , 이경훈 (전남대학교 해양기술학부)

Abstract ▼ AI-Helper

This study determined the acoustic target strength (TS; dB) of black seabream Acanthopagrus schlegeli off the southern coast of Korea. For the ex-situ measurements, 200 kHz split beam transducers were used, and a Kirchhoff-ray mode (KRM) model acoustic model was used for the calculation. The fork length and total weight of the black seabream ranged from 6.4 to 30.8 cm and 6.4 to 683.8 g. respectively 200 kHz, the TS could beexpressed as a function of fork length as: $TS_{max}=20log_{10}(FL)-60.35(R=0.92)$ and $TS_{avg.}=20log_{10}(FL)-66.89(R=0.88)$. These TS results for black seabream can be used for estimating the biomass of fish in acoustic surveys in coastal areas.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Experimental scheme and system composition for measuring the target strength of black seabream Acanthopagrus schlegeli using 200 kHz Frequency.
표 Table 1. Acoustic parameters for measuring the target strength of black seabream Acanthopagrus schlegeli
그림 Fig. 2. X-ray images of (a) lateral and (b) ventral of black seabream Acanthopagrus schlegeli.
그림 Fig. 3. Relationships between fork length and weight of black seabream Acanthopagrus schlegeli.
그림 Fig. 4. Compared target strength values of a small size individual (No. 13, FL=6.9 cm) to those of a large size individual (No. 29, FL=26.0 cm) of black seabream Acanthopagrus schlegeli. FL, Fork length.
그림 Fig. 5. Target strength values according to the tilt angles of 30 in-dividuals black seabream Acanthopagrus schlegeli.
그림 Fig. 6. Relationship between the fork length and the maximum TS of black seabream Acanthopagrus schlegeli. TS, Target strength; FL, Fork length.
그림 Fig. 7. Relationship between the fork length and the averaged TS of black seabream Acanthopagrus schlegeli. TS, Target strength; FL, Fork length.

AI 본문요약
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문제 정의

(2004)은 현수법과 음향모델로 주파수 38, 120 kHz에 대한 TS 측정이 이루어졌으며, 주파수 200 kHz에 관한 자료는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 현수법과 음향 모델을 이용하여 주파수 200 kHz에 대한 감성돔의 유영자세각과 체장 의존성에 따른 TS의 변동을 파악하였다.

제안 방법

1은 실험에 사용된 시스템의 구성도를 나타낸 것이다. Fig. 1에서 보는 바와 같이 샘플의 TS는 주파수 200 kHz의 과학어군탐지기(EK80, Simrad, Norway)로 계측하였다. 시스템의 교정은 어종별 TS의 실험 전에 교정구를 이용하여 실시하였으며 시스템의 교정 결과는 Table 1에 나타내었다.
이론적인 방법은 음향 모델을 이용하는 것이다. 대상 생물은 물리학, 생태학, 행태학에 따라 TS가 변화하는데 이 모든 요소에 대한 TS를 측정하기 위해서는 다소 무리가 따르기 때문에 실측 자료와 음향 모델을 비교하고 여러가지 요인을 고려하여 생물의 TS를 계산한다.
5 s간격의 구형파 트리거 신호는 신호발생기(WF1944A, NF Electronic Instruments, Japan)를 사용하여 만들었다. 또한 과학어군탐지기의 펄스 간격도 0.5 s간격으로 설정하여 샘플의 유영 행동 이미지와 TS 자료를 동기화 시켰다. 취득한 TS의 자료는 후일에 실험실에서 음향분석소프트웨어(Echoview V 8, Echoview Software Pty Ltd.
본 연구에 사용된 실험 어종은 경상남도 거제에 위치한 수산자원연구센터와 여수 수산시장에서 살아있는 개체를 샘플하였다. 샘플은 아이스박스 밑에 아이스 팩을 넣고 투명 샘플봉투에 해수를 채워 샘플들에 기포가 유입되지 않게 샘플봉투에 넣은 후 수온을 샘플 전과 유사하게 해준 후 실험 장소까지 살아있는 상태로 유지하면서 안전하게 수송하였다. TS측정 실험은 2017년 9월에 이루어졌고, 실험 시기에 출현하는 체장 범위의 한계로 인하여 체장이 작은 25개체는 현수법, 체장이 큰 5개체는 음향모델을 방법을 사용하였다.
샘플의 유영자세각은 수조 측면에 설치된 수중카메라(T-water-7000DX, WIRELESS TSUKAMOTO, Japan)로 관측하였다. 샘플의 유영자세각 변화 이미지는 비디오 캡쳐 카드(VCE-Pro, ImperX, USA)의 외부 트리서 기능부를 이용하여 0.5 s간격으로 컴퓨터에 저장하였다. 비디오 캡쳐 카드에서 공급한 0.
시스템의 교정은 어종별 TS의 실험 전에 교정구를 이용하여 실시하였으며 시스템의 교정 결과는 Table 1에 나타내었다. 샘플의 유영자세각은 수조 측면에 설치된 수중카메라(T-water-7000DX, WIRELESS TSUKAMOTO, Japan)로 관측하였다. 샘플의 유영자세각 변화 이미지는 비디오 캡쳐 카드(VCE-Pro, ImperX, USA)의 외부 트리서 기능부를 이용하여 0.
2 mm간격의 슬라이드로 나누어 체형 좌표를 묘사하였다. 어류의 부레 기울기는 ImageJ 소프트웨어를 이용하여 측정하였다.
, Australia)를 사용하여 재생하였고, single target detection 기능으로 분석하였다. 어류의 유영자세각은 ImageJ 소프트웨어(ImageJ, US National Institutes of Health, USA)를 이용하여 측정하였다.
KRM 모델에 사용된 감성돔은 자연 상태와 유사하게 유지되도록 드라이아이스와 알코올을 이용하여 급속 냉동을 시킨 후 실험실로 운반하였다. 음향산란모델을 수행하기 위해서는 어류의 체형과 부레가 필요하기 때문에 급속 냉동시킨 어류의 측면과 배면을 Fig. 2와 같이 X-ray 촬영을 하였다. 촬영된 X-ray 사진은 디지타이징 소프트웨어를 이용하여 어류의 측면과 배면에 대한 각각의 물체와 부레를 0.
2와 같이 X-ray 촬영을 하였다. 촬영된 X-ray 사진은 디지타이징 소프트웨어를 이용하여 어류의 측면과 배면에 대한 각각의 물체와 부레를 0.2 mm간격의 슬라이드로 나누어 체형 좌표를 묘사하였다. 어류의 부레 기울기는 ImageJ 소프트웨어를 이용하여 측정하였다.
5 s간격으로 설정하여 샘플의 유영 행동 이미지와 TS 자료를 동기화 시켰다. 취득한 TS의 자료는 후일에 실험실에서 음향분석소프트웨어(Echoview V 8, Echoview Software Pty Ltd., Australia)를 사용하여 재생하였고, single target detection 기능으로 분석하였다. 어류의 유영자세각은 ImageJ 소프트웨어(ImageJ, US National Institutes of Health, USA)를 이용하여 측정하였다.

대상 데이터

KRM 모델에 사용된 감성돔은 자연 상태와 유사하게 유지되도록 드라이아이스와 알코올을 이용하여 급속 냉동을 시킨 후 실험실로 운반하였다. 음향산란모델을 수행하기 위해서는 어류의 체형과 부레가 필요하기 때문에 급속 냉동시킨 어류의 측면과 배면을 Fig.
샘플은 아이스박스 밑에 아이스 팩을 넣고 투명 샘플봉투에 해수를 채워 샘플들에 기포가 유입되지 않게 샘플봉투에 넣은 후 수온을 샘플 전과 유사하게 해준 후 실험 장소까지 살아있는 상태로 유지하면서 안전하게 수송하였다. TS측정 실험은 2017년 9월에 이루어졌고, 실험 시기에 출현하는 체장 범위의 한계로 인하여 체장이 작은 25개체는 현수법, 체장이 큰 5개체는 음향모델을 방법을 사용하였다. 현수법에 사용한 25개체의 가랑이체장은 6.
본 연구에 사용된 실험 어종은 경상남도 거제에 위치한 수산자원연구센터와 여수 수산시장에서 살아있는 개체를 샘플하였다. 샘플은 아이스박스 밑에 아이스 팩을 넣고 투명 샘플봉투에 해수를 채워 샘플들에 기포가 유입되지 않게 샘플봉투에 넣은 후 수온을 샘플 전과 유사하게 해준 후 실험 장소까지 살아있는 상태로 유지하면서 안전하게 수송하였다.
본 연구에서 사용된 감성돔 30개체의 가랑이체장과 체중의 관계를 Fig. 3에 나타내었다. 감성돔의 가랑이체장은 6.
KRM 모델로 TS를 계산하기 위해서는 대상 어류에 대한 몸체의 음속, 밀도, 부레의 음속, 밀도 및 해수의 음속, 밀도의 파라미터가 필요하다. 본 연구에서는 Clay and Horne (1994)의 연구 결과를 인용하여 몸체의 음속은 1,570 m/s, 밀도는 1,070kg/m³, 부레의 음속은 345 m/s, 밀도는 1.24 kg/m³, 해수의 음속은 1,490 m/s, 밀도는 1,030 kg/m³을 음향 모델에 사용하였다.
현수법을 이용한 감성돔의 TS는 전남대학교 수산과학연구소 내에 위치한 해수음향수조[5 m (L)×5 m (W)×5 m (H)] 수심 3.5-4.0 m에서 측정하였다.

이론/모형

감성돔의 TS를 계산하기 위하여 Kirchhoff-ray mode (KRM) 모델(Clay and Horne, 1994)을 이용하였다. KRM 모델은 어류의 부레와 체형을 실린더 혹은 원뿔 모양으로 근사하여 이들의 부피의 합으로 계산된다.
In-situ에서 직접법은 여러 종류의 빔을 이용하여 현장에서 대상 생물의 유영 자세각과 사이즈 분포에 의존하는 것을 측정한다. 이론적인 방법은 음향 모델을 이용하는 것이다. 대상 생물은 물리학, 생태학, 행태학에 따라 TS가 변화하는데 이 모든 요소에 대한 TS를 측정하기 위해서는 다소 무리가 따르기 때문에 실측 자료와 음향 모델을 비교하고 여러가지 요인을 고려하여 생물의 TS를 계산한다.

성능/효과

Fig. 5에 나타낸 바와 같이 모든 개체의 유영자세각에 따라 TS 값은 약 32 dB차이를 나타내었고, 모든 개체를 유영자세각별로 평균한 TS값은 유영자세각 -1°에서 -35.84 dB으로 가장 높았다.
검은색 점은 음향산란강도의 측정치이고, 점선은 TS=ɑlog(L)+b의 회귀직선식이며 실선은 음향산란강도 체장의 2승에 비례하는 경우에 체장변환계수의 식이다. 감성돔의 최대 TS의 측정 구간은 -45.8~-27.9 dB으로 체장이 커짐에 따라 최대 TS 값이 증가하는 경향을 나타내었고, 체장과 최대 TS 함수식은 TS_Max.=21.
TS값은 유영자세각 -30~2°에서 높게 나타났으며, 최대 TS값이 나타난 유영자세각의 평균은 -12±8°였다. 유영자세각이 음의 욱으로 기울어져 부레의 기울기가 수평이 될 때 높은 TS 값을 보이는 경향을 나타내었다.
40 dB (120 kHz)로 현수법과 모델의 결과가 거의 유사하다는 것을 증명하였다. 주파수 200 kHz에 감성돔의 TS의 선행 연구 결과가 보고되지 않아 본 연구결과와 비교는 어렵지만, 주파수 200 kHz에 대한 TS_cm는 주파수 120 kHz와 유사하다는 것을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	트롤 조사란 무엇인가?	일반적으로 수산자원조사에 트롤 및 음향조사법이 이용되고 있다. 트롤 조사는 종 명확성은 있으나 조사 시간이 많이 소요되고, 넓은 해역에 일부 정점만 조사가 가능하므로 정량적인 조사가 어렵다. 음향 조사는 단시간에 넓은 해역에 서식하고 있는 어류의 시·공간적인 분포 및 현존량 평가할 수 있으나 어종이 명확하지 않다는 단점이 있다.
	수산선진국에서 자원조사에서 널리 이용하는 두 가지 방법은 무엇인가?	우리나라에서 수산자원을 보호하고 관리하기 위하여 인공어초와 해중림 등을 인위적으로 조성한 바다목장 사업이 활발하게 이루어지고 있으며, 감성돔은 바다목장의 주요 어종으로 바다목장의 사후 평가와 지속적으로 이용하기 위해서는 자원 평가 및 관리가 지속적으로 이루어져야 한다(Lee, 2012). 일반적으로 수산자원조사에 트롤 및 음향조사법이 이용되고 있다. 트롤 조사는 종 명확성은 있으나 조사 시간이 많이 소요되고, 넓은 해역에 일부 정점만 조사가 가능하므로 정량적인 조사가 어렵다.
	감성돔이란?	감성돔은 농어목(Perciforme) 도미과(Famaily Sparidae)에 속하는 어류로 연안의 암반 주위에 서식하며 계절에 따라 적정 수온역을 찾아 이동하는 연안 회유성 어종이고 우리나라 서·남해, 동·남중국해, 일본 북해도 이남지역에 분포한다(Kang and Shin, 2008). 우리나라에서 수산자원을 보호하고 관리하기 위하여 인공어초와 해중림 등을 인위적으로 조성한 바다목장 사업이 활발하게 이루어지고 있으며, 감성돔은 바다목장의 주요 어종으로 바다목장의 사후 평가와 지속적으로 이용하기 위해서는 자원 평가 및 관리가 지속적으로 이루어져야 한다(Lee, 2012).

참고문헌 (15)

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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