보고서 정보
주관연구기관 |
부경대학교 Pukyong National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-12 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
해양수산부 Ministry of Oceans and Fisheries |
등록번호 |
TRKO201400020203 |
과제고유번호 |
1545003326 |
사업명 |
수산실용화기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-11-10
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초록
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물리환경조사
계절에 따른 수온ㆍ염분의 연직 분포 및 성층 변동을 파악하기 위하여 CTD를 이용하여 인공용승 구조물을 기준으로 동-서, 남-북 방향으로 정점조사를 하였으며 시기별로 비교·분석을 실시하였다.
CTD 조사 결과 계절별로 수온과 염분의 분포가 변화하는 현상을 보이고 있다. 또한 인공용승 구조물에 의한 와류 발생으로 인공용승 구조물을 기준으로 수온약층이 상승 및 하강하는 특징을 보인다. 춘계의 인공용승 구조물 주변해역에서 생성되는 혼합층은 표층에 얇게 분포한다. 하계에는 표층 수온이 높아지고 바람이 강하게 불어 혼
물리환경조사
계절에 따른 수온ㆍ염분의 연직 분포 및 성층 변동을 파악하기 위하여 CTD를 이용하여 인공용승 구조물을 기준으로 동-서, 남-북 방향으로 정점조사를 하였으며 시기별로 비교·분석을 실시하였다.
CTD 조사 결과 계절별로 수온과 염분의 분포가 변화하는 현상을 보이고 있다. 또한 인공용승 구조물에 의한 와류 발생으로 인공용승 구조물을 기준으로 수온약층이 상승 및 하강하는 특징을 보인다. 춘계의 인공용승 구조물 주변해역에서 생성되는 혼합층은 표층에 얇게 분포한다. 하계에는 표층 수온이 높아지고 바람이 강하게 불어 혼합층이 두꺼워지며 수온약층은 춘계에 비해 더 깊은 수심에 형성되었다. 추계시 수온약층의 형성은 여름보다 더 깊은 수심에서 형성되지만 표층과 저층의 수온차를 보면 여름에 비해 더 작게 나타났다.
조사해역의 수평 및 연직유동분포를 파악하기 위해 ADCP를 이용하여 CTD 조사정점을 따라 인공용승 구조물을 기준으로 동-서, 남-북 방향으로 정선 조사를 실시하였다.
조류의 수평적인 방향성은 창조시 북서향하는 흐름이 우세하고, 낙조시 북동향하는 흐름이 우세했다. 또한 대조기의 흐름이 소조기보다 강하게 나타났다. 연직유동분포를 분포를 보면 인공용승 구조물 주변해역에서 상승류와 하강류가 혼재하여 분포한다.
연직류의 강도는 계절과 조시에 따라 다르게 나타났다. 조시에 따른 차이를 보면 대조기시 낙조기보다 수평적인 흐름이 강하여 인공용승 구조물에 의한 영향을 받아 연직류의 강도가 더 강하게 나타났다. 하계와 추계에 비해 춘계의 상승유량이 비교적 강하게 나타났다.
수질 및 생태환경조사
인공용승에 의한 해양생태계 변동을 이해하기 위해서, 일차생산과 신재생산 그리고 식물플랑크톤 군집구조의 시공간적인 변동을 성층이 형성되고 발달하는 년 월에서 월까지 2013 5 9 인공구조물이 설치된 해역에서 3회 관측하였다.
구조물이 설치된 정점 1에서 대조정점보다 약 10%가량 높은 신생산이 측정되었으며, 계절에 따른 식물플랑크톤 군집변동 또한 관측되었다. 인공구조물에 의한 용승작용이 해양환경을 변화시키고 생물생산을 증대시키는 것으로 판단된다.
인공용승 구조물 조성에 따른 잠재생산력 평가
인공용승 해역에서 잠재생산력을 평가하기 위해서 일차생산력과 f-ratio 그리고 생화학 조성비를 이용하였다. 구조물이 설치된 정점 1에서 대조구에 비하여 10%정도 많은 유기물이 생성되는 것으로 측정되었으며, 영양염류 제한 정도를 나타내는 지료인 C/N비값과 입자물질의 단백질대 탄수화물 비값은 인공용승해역에서 영양염류 제한이 비교적 낮음을 나타내었다. 이러한 결과를 통해 인공용승에 의한 잠재생산이 증가할 수 있다고 판단된다.
어류상 조사
조사기간 동안 인공용승 구조물 주변해역에서 출현한 어란은 1,77,597,918ind./1,000m3, 자치어는 12,331 ind./1,000m3이였다. 출현한 어란 중 가장 우점한 종은 멸치(Engraulis japonicus)로써 총 출현량의 약 96.6%를 차지하였다. 그 외 미동정 분류군 어란 I, II, III이 출현하였다. 자치어는 고등어(Scomber Japonicus), 청베도라치(Prctiblennius yatabei), 쥐치(Stephanolepis cirrhifer), 멸치(Engraulis japonicus)가 가장 2,000개체 이상 출현하며 우점하였고, 그 다음으로 앞동갈베도라치(Omobranchus elegans), 돛양태류(Callionymis sp.), 자리돔속 어류(Chormis sp.)가 100개체 이상 출현하였으며, 그 외 농어(Lateolabrax Japonicus), 복어류(Tajufugu sp.), 두줄베도라치(Petroscirtes breviceps), 풀미역치(Erisphex pottii), 불볼락(Sebastes thompsoni), 쏨뱅이(Sebastes marmoratus), 개볼락(Sebastes pachycephalus), 전어(Konosirus punctatus), 청보리멸(Sillago japorica), 수조기(Nibea albifora), 가자미류(Pleuronectes sp.) . 실험구과 비교구의 종조성의 차이는 뚜렷하지 않았으나. 출현량은 실험구인 인공용승 구조물 주변해역에서 많았다. 이는 인공용승에 의한 영양염류 및 먹이생물의 증가에 기인한다.
한편 주로 서식하는 미성어 및 성어는 불볼락(Sebastes thompsoni), 볼락(Sebastes inermis), 조피볼락(Sebastes schlegeli), 감성돔(Acanthopagrus schlegeslii), 능성어(Epinephlus septemfasciatus), 노래미(Hexagrammos ogrammus), 그리고 쥐노래미(Hexagrammos otakii) 등이었다. 출현하는 어종 들은 시기별로 출현량을 달리하고 있었으며, 인공용승이 일어나는 시기에는 출현량이 서서히 증가하는 양상이었다. 즉 인공용승해역이 주요 어종의 좋은 서식처의 역할을 하고 있음을 알 수 있다.
수산생물자원 환경평가를 통한 적정 양식기술 개발
인공용승 구조물에 의한 인공용승류 조성해역에 적합한 양식기술의 개발을 위하여 중층 양식시설을 제작하여 실험을 실시한 결과, 1차 년도와 2차 년도 모두 인공용승류 조성해역에 투입한 조피볼락 치어가 비교구 해역에 투입한 조피볼락 치어보다 성장률이 더 높았다. 영양상태도 좋은 것으로 나타났다. 따라서 인공용승 구조물 설치해역에서 양식시설을 이용한 양식장 조성의 적합도가 높음을 알 수가 있었다.
인공용승류 구조물의 관리방안 및 생태경제성 분석
인공용승구조물 해역에 설치된 외해양식시설의 에머지산출비율(EYR), 환경 부하비율(ELR), 에머지산출비율(EYR), 환경부하비율(ELR), 에머지지속성지수(ESI)를 기초로 비용편익비(B/C ratio)는 6.57로 외해양식시설은 생태 경제적으로 타당한 사업으로 평가되었다. 인공용승류 구조물 조성해역에 대한 외해양식사업은 자연생태계에서 발생되는 영양분을 이용한 양식사업이다. 주기적(계절 및 단주기) 모니터링 시스템 개발을 통하여 적정관리를 유지한다면 계속적인 신생산 증대로 상당한 사료절감을 가져올 수 있을 것이다.
Abstract
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Study of physical environment
To identify the vertical variation of seasonal distribution in temperature, salinity and stratification, data obtained from the artificial upwelling structure using CTD were analyzed in time and space. The vertical variation of seasonal distribution in temperature an
Study of physical environment
To identify the vertical variation of seasonal distribution in temperature, salinity and stratification, data obtained from the artificial upwelling structure using CTD were analyzed in time and space. The vertical variation of seasonal distribution in temperature and salinity appeared clearly. In addition, thermocline was characterized by moving temporally up and down due to the vortex generated by artificial upwelling structure. It was clearly seen that mixed-layer showed seasonal variation in depth. In spring, mixed layer was thin forming near the surface. In summer, mixed layer was thicker comparing to spring due to strong wind resulting deeper thermocline than that of spring. In fall, even though thermocline got deeper than previous two seasons', the water temperature difference between surface and bottom was reduced than previous two seasons'.
To understand characteristics of horizontal and vertical flow, observations were performed along two directions, east-west and south-north, around the artificial upwelling structure using ADCP and CTD. North-west tidal currents were dominant during flood tide while showing north-east dominant during ebb tide. In addition, spring tide was stronger than neap tide. Vertically opposite directions of currents by upflow and downflow existed in relatively small space around the artificial upwelling structure, The strength of vertical flow varied by seasons and tidal height time. Since spring tide was horizontally stronger than neap tide, vertical flow during spring tide became also stronger than flood tide due to being affected by artificial upwelling structure. Rising flow during spring was stronger than that of summer and fall.
Study of water environment and ecology
To better understand oceanographic conditions for artificial upwelling structure, the spatiotemporal variations of new and regenerated production and phytoplankton community structure in the artificial upwelling system were studied during the stratification period in May-September 2013. New productivity in station 1, where artificial structure was constructed, was about 10% higher than those of control station. Phytoplankton community composition was changed with strength of stratification and nutrients distribution. We conclude that the oceanographic conditions in study area were affected by artificial upwelling structure enhancing biological productivity.
Potential productivity according to composition of artificial upwelling structure
To evaluate the potential productivity for the artificial upwelling, we analyzed primary productivity, f-ratio, the biochemical composition ratios such as carbon vs. nitrogen and particulate protein vs. carbohydrate in the artificial upwelling system during the stratification period in May-September 2013. Primary productivity in station 1, where artificial structure was constructed, was about 10% higher than those in control station. Biochemical composition ratios reflected low nutrient limitation in study area. These results represent that the biological conditions varies by artificial upwelling structure inducing aquatic substantial production increase.
Study of fishes
The total number of fish eggs contributed by four species and of fish larvae contributed by eighteen species were 1,77,597,918 ind./1,000m3 and 12,331 ind./1,000m3, respectively, in study area. Dominant fish egg was Engraulis japonicus. However, Scomber japonicus, Pictiblennius yatabei, Stephanolepis cirrhifer, and Engraulis japonicus were very common fish larvae. Also, fish larvae of Omobranchus elegans, Callionymis sp., Chromis sp., Lateolabrax japonicus, Takifugu sp., Petroscirtes breviceps, Erisphex pottii, Sebastes thompsoni, Sebastes marmoratus, Sebastes pachycephalus, Konosirus punctatus, Sillago japonica, Nibea albifora, and Pleuronectes sp. were arranged in the order of decreasing individual numbers by appeared species. More fish eggs and larvae appeared in study area than those of control site. These results indicate that higher nutrients and food organisms were supplied from lower layer to upper layer by upwelling effect.
On the other hand, Sebastes thompsoni, Sebastes inermis, Sebastes schlegeli, Acanthopagrus schlegeslii, Epinephlus septemfasciatus, Hexagrammos agrammus, and Hexagrammos otakii were very common fish species in the study area. The numbers of these species varied seasonally, and more species appeared at artificial upwelling structure than that of control site. These patterns were similar to those of fish eggs and larvae in the study area.
Development of aquaculture technology through marine living resources environmental assessment
To test the effectiveness of artificial upwelling structure, a small fish farm was constructed in mid-water above the artificial upwelling structure. The results were compared with measured in coastal area selected as a control site. The Sebastes schlegeli were released in two fish farms on the same day. The growth rate of S. schlegeli released in fish farm above the artificial upwelling structure was much higher than that of control site during study periods (2012∼2013). The res ult indicated that nutrient rich raised by artificial upwelling structure was cause of food abundance for S.schlegeli in the mid-water fish farm. Thus, it is concluded that offshore fish farm constructing above the artificial upwelling structure is moderate to increase productivity around the Korean peninsular.
Management and ecological economic analysis about artificial upwelling structure
The B/C ratio was estimated as 6.57 showing a high effectiveness in terms of ecological economy based on the evaluation of EYR, ELR, EYR, ELR, and ESI. The offshore fish farm at artificial upwelling system was designed for small size fish species with capable of being nutrients supplied from the upwelling system. If fish farm constructed near the upwelling system is well managed through the long-term monitoring, the expense of artificial food will be greatly reduced.
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