수중 초음파를 이용한 적조 플랑크톤의 후방산란 특성 연구

Abstract

해양에서 적조 실시간 조기탐지를 위해 수중 초음파 (3.5 MHz, 5 MHz)를 이용하여 우리나라 주요 적조생물 종인Cochlodinium Polykrikoides(식물플랑크톤, 와편모조류)의 개체수와 군체의 변화에 따른 체적 후방강도를 측정하였다. 먼저 C. Polykrikoides 을 직접 배양하여 실험실의 안정된 환경 내에서 개체수와 군체의 변화에 따른 체적산란강도(Sv)를 측정하였고, 그 결과를 바탕으로 매년 적조 발생해역인 전라남도 여수시 금오도 연안에서 7월 1회, 8월 3회 총 4회에 걸쳐 적조 발생 전 해역과 적조 주의보, 적조 경보 해역에 대한 해상실험을 실시 하였다. 실험에 사용한 주파수는 3.5 MHz, 5 MHz의 다중 주파수이고, 음향센서를 강철(Stainless steel) 봉을 이용, 배의 현측 수심 2 m에 설치하여 3~4 노트의 속도로 이동하면서 체적산란강도를 실시간으로 측정하였다. 위치정보의 위, 경도 자료는 GPS(Global Position System)를 사용하여 음향자료와 동시에 저장하였다 또한 음향신호와 비교하기 위해 16개의 실험 정점에서 해수를 채수하여 현미경으로 적조플랑크톤의 개체수를 확인하였고 Johnson’s fluid sphere 모델을 이용, 이론적인 체적산란강도(S_(v))를 계산하여 실험에서 측정된 체적산란강도(Sv)와 비교하였다. 실험결과 적조의 유, 무에 따라서 후방산란강도의 변동성를 확인 할 수 있었고, 이론 값과 측정 값의 상관 관계가 일치하는 경향을 보였다. 본 연구로수중음향을 이용한 적조 생물의 조기탐기의 가능성을 제시하였다.; This research measured the volume backscattering strength with variation of density and chain of Cochlodinium Polykrikoides (main species of red tide in Korea) for real time detection of the harmful red tide organism ( 3.5 & 5 MHz). First, C. Polykrikoides was cultured, and volume backscattering strength (S_(v)) was measured variation of density and chain of Cochlodinium Polykrikoides under stable laboratory environment. Next, Acoustic survey was conducted mapping C. Polykrikoides distribution in Geumodo, on south coast of Korea in July and August 2008. Data were collected using ultrasonic transducers (3.5 & 5 MHz) for real time, which was installed with the side of a research vessel using stainless steel in 2 meter with 3-4 knot. The system linked to GPS (Global Position System) to make geo-reference data. Additionally, in situ C. Polykrikoides distribution was sampled, and the number of C. Polykrikoides counted at experiment sites in order to compare with acoustic data ultra frequency transducers were attached to the side and comparison between measured volume backscattering strength (S_(v)) and calculated theoretical volume backscattering strength(S_(v)) used Johnson's fluid sphere model. The experiment result shows that measured volume backscattering strength (S_(v)) is in agreement with the theoretical volume backscattering strength (S_(v)). In the field experiment, moreover, the volume backscattering strength was measured simultaneously by both the acoustic signal and the location of information from GPS data to confirm the accuracy of the results. Therefore, this research proposes the use of ultrasonic transducer the vision of early red tide detection.