KR20210099817A - 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법 - Google Patents

사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법 Download PDF

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배종일
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Abstract

이식 키조개의 해저 분포량을 파악하고자 하는 대상 해역을 선정하는 단계(가); 상기 선정된 대상지를 사이드 스캔소나를 이용하여 촬영하는 단계(나); 상기 (나)단계의 촬영을 통해 수신된 영상데이터로 이식 키조개 자원량 분포도를 작성하는 단계(다)로 이루어진 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법를 제공함으로써, 이식 키조개의 자원량을 판단하기 위하여 넓은 바다 속을 잠수사가 탐색하지 않고 시야가 흐리거나 깊은 수심에서도 이식키조개의 자원량을 빠르고 정확하게 산정할 수 있을 뿐만 아니라 사이드스캔소나 시스템에 장작된 DGPS신호를 바탕으로 정확한 이식키조개의 위치를 알 수 있으며, 사이드스캔소나 후처리 프로그램을 통하여 키조개의 분포 면적 등을 확인할 수 있는 효과가 있다.

Description

사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법{Shellfish Resource Estimation Using Side Scan Sonar.}
본 발명은 넓은 바다 속을 잠수사가 탐색하지 않고 시야가 흐리거나 깊은 수심에서도 이식키조개의 자원량을 빠르고 정확하게 산정할 수 있는 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법에 관한 것이다.
키조개는 이매패강에 속하는 대형패류로 우리나라 남해안의 진해만, 득량만 및 서해안의 천수만, 군산연안 등과 같은 내만에 서식하며, 주로 패주를 식용한다. 특히, 키조개의 패주는 그 맛이 좋아 예부터 미식가의 사랑을 받아왔고 일본에 고간의 수산물로써 수출되어 외화획득에도 한 몫을 해왔다.
그러나, 근래에는 양식어장의 노화현상과 육지로부터 유입되는 생활하수, 산업폐수 등에 의한 양식어장 오염과 자연산 모패의 남획 등으로 점차 자원량이 감소하고 있어 이들의 양식에 대한 관심이 고조되었다.
이와 같이, 키조개는 산업적 중요성이나 넓은 소비시장을 갖춘 유망한 양식대상 패류이지만, 현재까지 양식산업의 가장 기본이 되는 양식종묘의 생산기술은 많은 사람들에 의하여 자연채묘를 비롯하여 실내 인공채묘를 시도해 왔지만, 유생출현 조사에 그쳤을 뿐 치패 생산에 대한 기록은 찾아볼 수 없다.
따라서 현재 키조개 양식은 자연적으로 발생하는 종묘에 의존하고 있으며 주로 완류식채묘기를 이용하여 착저된 각고 10cm 내외의 키조개 종묘를 수집하고 있으나 양식종묘의 절대량 확보에는 미치지 못하고 있다. 따라서, 키조개 종묘확보 및 종묘의 이식 기술개발을 위해서는 연안의 키조개의 유생출현시기 및 부착시기를 파악할 수 있도록 이식 키조개의 자원량을 산정할 수 있는 기술개발이 필요하다.
수중에 분포하는 키조개 자원량을 산정하기 위해서 사이드스캔소나 장치를 이용할 수 있다. 일반적으로 소나(Sound Navigation and Ranging, SONAR)는 수중물체의 탐지나 표정에 사용되는 음향표정장치이다. 통상 수중청음기나 음향탐지기 등을 말한다. 수중청음기는 잠수함 탐지를 위해 제1차 세계대전 이래 개발되어, 특히 제2차 세계대전 중과 전후에 급속히 발달하였다. 가시광선 등의 전자파와 레이더파는 물속에는 전달되지 않으므로 초음파를 써서 표정한다. 물속에 전달되는 소리의 빠르기는 바다의 상황에 따라 다르나 대략 1,500m/s이며, 물체에 닿으면 반사하여 되돌아오는 성질이 있어 각종 소나는 이것을 이용한다.
소나에는 음향탐지기형과 같이 스스로 소리를 내어 물체를 표정하는 액티브 소나와 수중청음기형과 같이 음원으로부터의 소리를 측정하여 그것을 표정하는 패시브 소나의 두 종류가 있다. 음향탐지기형은 초음파를 짧은 단속음으로 발사하고 이것이 물체에 부딪쳐 반사하여 되돌아오는 데 걸리는 시간을 재 물체까지의 거리를 측정한다. 또 송파기를 회전시켜 그 방향을 탐지한다. 실제로 레이더의 PPI 스코프 방식과 같으며, 브라운관 위에 거리, 주위에 방위를 눈금으로 새겨 주사선이 송파기의 회전과 함께 회전하도록 되어 있으며, 반향음이 되돌아오면 브라운관 위에 광점으로서 물체가 나타나 거리 및 방위를 탐지하게 된다. 음향측탐기나 어군탐지기, 잠수함 및 지뢰탐지용 소나, 해저의 구조를 탐측하는 사이드루킹(Side Looking) 소나 등은 이와 같은 본체가 음파를 내는 소나의 일종이다.
수중청음기는 지향성이 높은 청음기를 여러 개 조합하여 도달음의 시간차로부터 방위를 알 수있다. 조건이 좋을 때는 이 종류의 소나는 대략 160km 앞의 선박을 탐지할 수 있고, 선박의 종류나 형태에 따라서 나타내는 소리가 달라 음향탐지기형에 비하여 배의 종류까지도 식별이 가능하다. 이들은 주로 바다의 표면 가까이에서 사용되는데, 수온의 구조가 복잡한 변온층이 있어서 음파의 굴곡과 속도의 변화가 일어나 유효거리는 제한을 받게 된다. 일반적으로 여름보다 겨울이 유효거리가 길며, 열대해와 한대해로서는 열대해 쪽이 길다.
최근에는 함선에 장치되는 것 외에 비행기로부터 투하되는 잠수함 탑지용인 음파탐지기 부호에도 이용된다. 음향탐지기형인 소나에서는 보통 매초 5∼50KHz, 100KHz, 400KHz인 초음파 펄스를 사용하고 있다. 이는 대략 3~5Km 이내의 구조물 탐지에 사용되고, 초음파 펄스가 1,250KHz는 대략 35m, 5,450KHz는 1m 이내의 구조물 탐지에 적합하다.
종래에 사이드스캔소나는 수중물체와 해저면의 영상을 실시간으로 탐색하는 장비로서 센서를 장착하여 음파를 발사하고 수중이나 해저면의 물체에 반사하고 산란된 자신의 음파만을 수신하여 신호를 처리한다. 그리고 사이드스캔소나는 항만과 같은 고소음 지역에서 수로감시에 사용되는 능동형 소나로 고주파수 대역에서 선명한 영상을 획득할 수 있다. 더욱이 넓은 해저표면의 영상화에 매우 효과적이다.
일반적으로 사이드스캔소나는 센서 경로에 부채형 펄스를 송출하여 수중 조사를 수행하는 방식이나 사용자의 니즈에 따라 의도한 사용심도에 사이드스캔소나를 정확히 도달시키고, 사이드 스캔소나의 조사각도를 변경할 수 없어 수중 준설 작업, 환경 연구 및 진단의 효율성이 떨어지는 문제점이 있어 국내 등록특허번호 제10-1655423호에는 이를 해결할 수 있는 사이드스캔소나 장치를 제공하고 있다.
그러나 상기 공지된 장치로 키조개의 분포에 따른 신호처리는 가능하나 보다 정확하게 해저면의 영상을 분석하여 키조개의 위치 및 면적 등을 산정하고 그에 따른 분포량을 산정하는 기술은 없어 본 발명은 시야가 흐리거나 깊은 수심에서 이식키조개의 자원량을 보다 빠르고 정확하게 산정할 수 있는 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법을 제공하고자 한다.
국내 등록특허번호 제10-1655423호에는 일면에 따른 사이드스캔소나 심도 및 조사각도 조절 장치는 사이드스캔소나에 연결되어, 이를 상하 방향으로 이동시키는 슬라이드바 및 슬라이드바의 일단에 배치되어 사이드스캔소나의 헤드를 회전시키는 소나 조사각도 조절부를 포함하는 사이드스캔소나 장치에 관하여 개시하고 있다. 국내 등록특허번호 제10-1931590호에는 거치부와, 전후방 끼움대 중 어느 하나의 일측면에 수직으로 세워진 베이스판이 외측으로 돌출되게 고정설치되고 베이스판의 전면에는 가운데부분에 회전판이 회전가능하게 설치된 회전가이드판이 고정설치되며 회전판의중심부분에는 상하방향으로 세워진 조절대장착관이 고정설치되는 보트용 사이드스캔소나 장착장치에 관하여 개시하고 있다. 국내 등록특허번호 제10-1270577호에는 탐사선의 일측면에 결합되어 세로로 배치되는 결합바와, 상기 결합바의 하부에 형성되는 전후 회동핀에 의해 상기 결합바에 전후 회동가능하게 결합되는 전후 회동결합부재와, 사이드스캔소나의 상부에 형성되고 상기 전후 회동결합부재의 하부에 형성되는 좌우 회동핀에 의해 상기 전후 회동결합부재에 좌우 회동가능하게 결합되는 좌우 회동연결부재를 포함하여 이루어져서 탐사선의요동시에 사이드스캔소나의 수평을 유지할 수 있는 현부착된 사이드스캔소나의 수평조절결합장치에 관하여 개시하고 있다. 국내 공개특허번호 제10-2019-0141341호에는 복수의 센서를 포함하는 트랜스듀서가 구비된 사이드스캔소나와 소나의 자세를 제어하는 전동지그를 포함하는 소나; 상기 사이드스캔소나에서 탐지된 데이터를 저장하는 데크유닛과, 부체에 설치된 기기들의 작동을 위한 전원을 공급하는 배터리와, 상기 데크유닛에 저장된 데이터를 송수신하는 무선통신모듈을 포함하는 부체; 복수의 위성으로부터 위치정보를 수신하는 GPS와, 상기 부체의 위치를 촬영하는 영상카메라와, 상기 GPS에서 수신된 위치정보와 영상카메라에서 촬영된 영상정보를 송수신하는 무선송수신기를 포함하는 드론; 상기 드론을 원격에서 조종하는 드론 컨트롤러와, 상기 소나를 원격에서 조종하는 소나 컨트롤러를 포함하는 드론과 소나를 이용한 수중구조물 무인 조사 방법에 관하여 개시하고 있다.
초음파 신호, 신호처리 프로그램 작성, 데이터베이스 구축 등을 통합한 전자·통신·컴퓨터 분야이며, 종래 기술은 키조개의 분포에 따른 신호처리는 가능하나 해저면의 영상을 분석하여 키조개의 위치 및 면적 등을 산정하고 그에 따른 분포량을 산정하는 기술은 전무하였던 기존 문제를 해결하기 위해 본 발명은 넓은 바다 속을 잠수사가 탐색하지 않고 시야가 흐리거나 깊은 수심에서도 이식키조개의 자원량을 빠르고 정확하게 산정할 수 있는 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법은 이식 키조개의 해저 분포량을 파악하고자 하는 대상 해역을 선정하는 단계(가); 상기 선정된 대상지를 사이드 스캔소나를 이용하여 촬영하는 단계(나); 상기 (나)단계의 촬영을 통해 수신된 영상데이터로 이식 키조개 자원량 분포도를 작성하는 단계(다)로 이루어진 것일 수 있다.
상기 사이드 스캔소나는 사이드스캔소나 수중예인체와, 상기 수중예인체 양면에는 하나 이상 송수신기가 장착되고, 수중 예인체는 케이블을 매개로 수중에 표류하는 선박체에 설치된 신호처리장치와 연결되어 신호처리장치로 전송하고 상기 신호처리장치로 수신된 신호를 증폭 및 필터링을 거쳐 영상처리장치에서 해저 및 물체(키조개 등)의 영상을 실시간으로 취득하고 분포면적을 계산하는 모니터링시스템으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 (다)단계의 이식 키조개 자원량 분포도는 잠수사가 (가)단계의 선정 지역 중 일정구역 내를 설정하여 서식생물 전량을 채취하여 키조개 분포밀도를 구하고, 개체수 및 중량을 계측하고 상기 (나)단계의 촬영된 키조개 분포면적을 곱하여 키조개 분포량을 구하여 이식 키조개 자원량 분포도를 작성하는 것인 이식 키조개 자원량 산정방법일 수 있다.
이식 키조개의 자원량을 판단하기 위하여 넓은 바다 속을 잠수사가 탐색하지 않고 시야가 흐리거나 깊은 수심에서도 이식키조개의 자원량을 빠르고 정확하게 산정할 수 있을 뿐만 아니라 사이드스캔소나 시스템에 장작된 DGPS신호를 바탕으로 정확한 이식키조개의 위치를 알 수 있으며, 사이드스캔소나 후처리 프로그램을 통하여 키조개의 분포 면적 등을 확인할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 촬영방법에 관한 모식도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 사이드 스캔소나 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 사이드 스캔소나 장치를 이용한 조사모식도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이식 키조개 촬영 후 작성한 자원량 산정지도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이식 키조개 촬영 후 작성한 자원량 산정 결과를 나타낸다.
본 발명의 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법과 관련한 구체적인 구성과 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 촬영방법에 관한 모식도를 나타낸다. 본 발명의 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법은 이식 키조개의 해저 분포량을 파악하고자 하는 대상 해역을 선정하는 단계(가); 상기 선정된 대상지를 사이드 스캔소나를 이용하여 촬영하는 단계(나); 상기 (나)단계의 촬영을 통해 수신된 영상데이터로 이루어진 이식 키조개 자원량 분포도를 작성하는 단계(다)로 이루어질 수 있다.
대상지 선정단계(가)는 이식 키조개 분포량을 확인하고자 하는 지역을 설정하고 지역의 규모에 따라 조사지역을 조사 단위로 구획하여 구획된 조사지역의 면적을 산정한 후, 조사지역의 적정성을 분석하는 단계이다. 상기 지역의 면적 산정은 통상적으로 공지된 선상법(Line transect method)을 이용할 수 있다.
대상지 촬영단계(나)는 상기 대상지 선정단계에 의해 구획된 해역을 본 발명의 사이드 스캔소나를 이용하여 촬영하는 단계이다. 도 2 내지 3은 본 발명의 사이드 스캔소나 장치를 나타낸다. 본 발명의 사이드 스캔소나는 사이드스캔소나 수중예인체(100)와; 상기 수중예인체 양면에는 하나 이상 송수신기(300)가 장착되고; 수중 예인체는 케이블(200)을 매개로 수중에 표류하는 선박체에 설치된 신호처리장치와 연결되어 신호처리장치로 전송하고; 상기 신호처리장치로 수신된 신호를 증폭 및 필터링을 거쳐 영상처리장치에서 해저 및 물체(키조개 등)의 영상을 실시간으로 취득하고 분포면적을 계산하는 모니터링시스템(400)이 설치되어 이루어질 수 있다.
상기 수중예인체(towfish)는 촬영 대상지와 일정거리를 유지하면서 GPS장치로부터 데이터 전송과 수신이 가능한 구조물로 형성될 수 있다. 상기 송수신기는 해저면을 향해 높은 주파수대역(400kHz)의 음파(source)를 발사하여 해저면이나 물체로부터 반사되어 오는 신호를 케이블을 통해 신호 처리장치로 수신할 수 있다.
본 발명의 신호처리장치(transducer)에 따른 실시예로서 인터페이스 박스가 설치될 수 있다. 수중예인체에서 발사한 음파값을 수신받아 증폭 및 필터링하여 모니터링시스템으로 전송한다.
상기 모니터링시스템은 해저지형 촬영장치에서 촬영된 영상과 위치정보를 포함하는 데이터가 수신, 입력, 저장 및 출력이 되고, 상기 데이터로 이식 키조개 분포위치와 일치하는 영상을 작성할 수 있다. 또한 DGPS(Differential Global Positioning System)이 설치될 수 있다. 본 발명에서 지칭하는 용어 DGPS는 통상적인 상대 측위 방식의 GPS 측량기법으로서 이미 알고 있는 기준점의 절대 좌표(위치)값을 이용하여 오차를 일으키는 요소들을 보정하고 오차를 최대한 줄여서 GPS 보다 정확한 위치 정보를 얻을 수 있는 방식을 포함한다.
본 발명의 이식 키조개 자원량 분포도 작성단계(다)는 잠수사로 하여금 상기 선정 지역 중 일정구역 내를 설정하여 서식생물 전량을 채취하도록 하여 개체 수 및 중량을 계측한 후 상기 대상지 촬영단계를 거쳐 송신된 키조개 분포면적에 키조개 분포밀도를 곱하는 방법으로 분포량을 산정하는 단계를 포함할 수 있다. 하기에는 이식 키조개 자원량 분포도를 산정하는 산정식을 나타낸다.
키조개 분포량(개체수 또는 중량) = 키조개 분포면적 X 키조개 분포밀도(개체수 또는 중량)
본 발명의 일실시예에 따른 이식 키조개 자원량 분포도 작성단계는 양식장 이식 키조개 분포량은 잠수사가 이식키조개가 분포하는 일정 구역 내(1mㅧ1m)의 서식생물 전량을 채취 하도록 하여 개체 수 및 중량을 계측하였다. 이후 대상지 촬영단계를 거친 사이드스캔소나 영상을 통하여 확인된 키조개 분포면적에 잠수사가 조사한 키조개 분포밀도를 곱하는 방법으로 분포량을 산정하였다.
본 발명은 산업적 중요성이나 넓은 소비시장을 갖춘 유망한 양식대상 패류이지만, 현재까지 양식산업의 가장 기본이 되는 양식종묘의 생산기술은 확립되지 않은 이식 키조개의 자원량을 산정함으로써, 보다 고밀도의 키조개를 생산가능성을 높여 관련 어업인들의 이익제고가 가능하여 산업상 이용가능성이 있다.
100: 수중예인체 200: 케이블
300: 송수신기 400: 모니터링시스템

Claims (3)

  1. 이식 키조개의 해저 분포량을 파악하고자 하는 대상 해역을 선정하는 단계(가); 상기 선정된 대상지를 사이드 스캔소나를 이용하여 촬영하는 단계(나);
    상기 (나)단계의 촬영을 통해 수신된 영상데이터로 이식 키조개 자원량 분포도를 작성하는 단계(다)로 이루어진 것인 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 사이드 스캔소나는 사이드스캔소나 수중예인체와, 상기 수중예인체 양면에는 하나 이상 송수신기가 장착되고, 수중 예인체는 케이블을 매개로 수중에 표류하는 선박체에 설치된 신호처리장치와 연결되어 신호처리장치로 전송하고 상기 신호처리장치로 수신된 신호를 증폭 및 필터링을 거쳐 영상처리장치에서 해저 및 물체(키조개 등)의 영상을 실시간으로 취득하고 분포면적을 계산하는 모니터링시스템으로 이루어진 것인 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법
  3. 제1항에 있어서, 상기 (다)단계의 이식 키조개 자원량 분포도는 잠수사가 (가)단계의 선정 지역 중 일정구역 내를 설정하여 서식생물 전량을 채취하여 키조개 분포밀도를 구하고, 개체수 및 중량을 계측하고 상기 (나)단계의 촬영된 키조개 분포면적을 곱하여 키조개 분포량을 구하여 이식 키조개 자원량 분포도를 작성하는 것인 이식 키조개 자원량 산정방법
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KR1020200013642A KR20210099817A (ko) 2020-02-05 2020-02-05 사이드 스캔소나를 이용한 이식 키조개 자원량 산정방법

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KR20230097957A (ko) 2021-12-24 2023-07-03 주식회사 해랑기술정책연구소 인공신경망 기반의 갯벌어장의 낙지 자원량을 산정하기 위한 장치 및 이를 위한 방법

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KR20190141341A (ko) 2018-06-14 2019-12-24 (주)다음기술단 드론과 소나를 이용한 수중구조물 무인 조사 방법

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