초음파를 이용한 유해적조 통합 음향탐지 시스템 개발에 관한 연구

Abstract

우리나라 연안 유해 적조(C. polykrikoides)의 발생 및 확산 속도와 연평균 수백억 원에 달하는 피해 규모를 고려할 때 대량 증식에 의한 피해 확산방지 및 최소화를 위해 조기 탐지능력의 확보가 중요한 요소이며, 이를 위한 실시간 탐지 시스템 개발 필요성이 증대되고 있다. 본 연구는 초음파 음원에 대한 생물체의 후방 산란특성 이론에 기반하여 연안의 유해적조 탐지를 위한 실시간 음향 탐지 시스템 개발을 목적으로 하였다. 이를 위하여 음향 탐지 시스템의 각 구성 요소 개발 및 기술 평가를 거쳐 통합 음향 시스템을 개발하였으며, 실험실과 해상 시험을 통하여 시스템 성능 평가를 수행하였다. 통합 음향 탐지 시스템은 실시간 음향탐지 및 부가적인 환경정보 획득을 위한 음향 탐지부와 탐지결과 및 제어신호 전송을 위한 통신망, 제어 및 신호가시화 인터페이스를 포함하는 원격 제어부(remote control & monitoring part)로 구성되며, 통합 음향 탐지 시스템 개별 구성 요소에 대한 평가 결과, 독립적이며 상호 통합적인 기능 및 성능이 구현되었음을 확인하였다. 통합 시스템은 원격 운용과 현장 운용이 가능한 형태로 개발되었으며, 부이를 이용한 장기 관측 및 선박을 이용한 이동형 관측이 가능한 구조로 구성되었다. 실험실 평가를 거친 통합 시스템을 이용하여 적조 발생 해역인 여수와 통영 해역 조건에서 부이 및 선박을 이용하여 3 년간 총 8 회의 실해역 검증을 실시하였다. 실해역 성능 평가 결과, 무적조인 정상 상태의 음향 기준 조건, 적조 발생의 진행 조건 (적조주의보), 대규모 적조 발생의 비정상 조건 (적조 경보) 에서 탐지한 음향 자료는 채수, 목시 관측, 선박 예찰 결과와 높은 상관성을 보여 적조 탐지가 가능함을 보여주었다. 또한 해외 도입 초음파 관련 전문업체 제품으로 구성된 연구용 장비와 비교 결과, 개발된 시스템은 음향 탐지 성능 측면에서 양호함을 보여 자체 국내 개발에 따른 시스템 성능 향상 및 운용에 장점을 제공하고 있다. 본 연구를 통해 개발된 시스템은 일부 기술적 보완 및 개선이 필요하지만 기본적으로 실해역에서 적조 발생을 실시간으로 탐지할 수 있는 성능 및 현장 운용 가능성을 제시하고 있다. 이러한 음향 탐지 시스템 개발은 국내 음향탐지 시스템 개발의 노하우 축척과 개발된 시스템 성능 향상을 통한 남해안 유해적조 탐지 체계 구축으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.