6 이형빈ㆍ이경훈ㆍ김성훈ㆍ김인옥ㆍ강돈혁 관적인 자료를 얻을 수 있는 장점 있다. 또한 최근에 수층 내 생 물체 간의 상호 작용 및 자연상태에서의 행동 특성의 측정을 위해서 수중 음향 카메라 (underwater acoustic camera, Dual frequency

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유진 기
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1 한수지 47(6), -62, 14 Original Article Kor J Fish Aquat Sci 47(6),-62,14 수중음향기법을이용한용담호의어류분포특성연구 이형빈 이경훈 1 * 김성훈 김인옥 2 강돈혁 3 국립수산과학원시스템공학과, 1 전남대학교해양기술학부, 2 서해수산연구소해역산업과, 3 한국해양과학기술원해양방위센터 Hydroacoustic Survey of Fish Distribution and Aggregation Characteristics in the Yongdam Reservoir, Korea Hyungbeen Lee, Kyounghoon Lee 1 *, Seonghun Kim, In-Ok Kim 2 and Donhyug Kang 3 Fisheries System Engineering Division, National Fisheries Research and Development Institute, Busan 619 7, Korea 1 Division of Marine Technology, Chonnam National University, Yeosu 749, Korea 2 West Sea Fisheries Research Institute, Aquaculture Industry Division, Incheon 4 4, Korea 3 Maritime Security Center, Korea Institute of Ocean Science and Technology, Ansan , Korea Hydroacoustic surveys were conducted for spatio-temporal distribution and size estimation of fish in the Yongdam reservoir, Korea, from April to July 14. Acoustic data were collected along acoustic transects using a 1 khz scientific echosounder. The received acoustic data were the in situ acoustic target strength (db) and nautical area scattering coefficient (m 2 /mile 2 ). Data on fish behavioral patterns and size were collected using a DIDSON acoustic camera at stationary stations. Fish were mainly distributed in the center channel and close to the outer Yongdam reservoir. Acoustic density of fish in the summer season were higher than in the spring season. The seasonal vertical distribution pattern of fish aggregations may be strongly related to the vertical temperature structure. The size distribution of fish obtained from an acoustic camera correlated well with the acoustic size of fish from an echosounder. Key words: Hydroacoustic survey, Yongdam reservoir, Fish distribution, Fish size, DIDSON 서론. 1., (Lee et al., 9). (Yang et al., 12). 196 (Choi, 1971; Huh, 1986; Cha et al., 4).,,, (Lee et al., 9; Yang et al., 12)., (Kang et al., 3; Lee et al., 14). (Godleska and Jelonek, 6; Knudsen and Larsson, 9). Kor J Fish Aquat Sci 47(6) -62, December 14 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial Licens ( permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Received 16 September 14; Accepted 29 October 14 *Corresponding author: Tel: Fax: address: khlee71@jnu.ac.kr Copyright 14 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pissn: , eissn:

2 6 이형빈ㆍ이경훈ㆍ김성훈ㆍ김인옥ㆍ강돈혁 관적인 자료를 얻을 수 있는 장점 있다. 또한 최근에 수층 내 생 물체 간의 상호 작용 및 자연상태에서의 행동 특성의 측정을 위해서 수중 음향 카메라 (underwater acoustic camera, Dual frequency IDentification SONar; DIDSON)가 개발되어 전 세 계적으로 해양 생물학 및 구조해석 분야 활용되고 있다. 음향 카 메라는 광학 카메라와 달리 빛에 의한 자극이 없기 때문에 자연 상태에서 수중 생물체의 유영행동 특성을 관찰할 수 있다는 장 점이 있다. 따라서 댐이나 강하구 지역에서 음향 카메라를 설치 하여 어류의 개체수 측정 및 유영 특성 모니터링 등 해양 생태 계와 결합한 어류 자원의 해석 측면에서 활용되고 있다(Kang, 11; Yang et al., 12). 본 연구에서 용담호 내의 어류의 시 공간적인 분포 특성을 파 악하기 위해서 춘계부터 하계시기까지 계량어군탐지기를 이용 하여 정선 조사를 실시하였고, 용담호 내측과 외측 고정정점에 서 음향 카메라를 이용하여 어류의 크기 및 유형 행동 특성을 관 측하였다. 또한 계량어군탐지기와 음향 카메라로 분석한 용담 호 내 어류의 체장 분포 결과를 상호 비교 검증하여 생물음향기 법의 효용성 검증하였다. 재료 및 방법 음향 조사 및 음향 시스템 본 조사는 전라북도 진안군 용담면에 위치한 용담호에서 14년 춘계와 하계시기인 4월, 월, 7월 총 3회에 걸쳐 계량어 군탐지기(scientific fish echosounder)를 이용하여 용담호 내 음 향 정선 조사(3 3 N ~ 3 N, E ~ E)를.' Transect St.1 St.2 음향 자료 처리.' 3 N 4.' 4.' 3.' 31.' 31.' 127 E 32.' 32.' 33.' 33.' Fig. 1. Study area for acoustic survey in Yongdam reservoir, Korea. The lines are acoustic transects and the squares represent acoustic camera and CTD stations. Date (Month) April May July Temperature ( ) St.1 실시하였다(Fig. 1). 음향 정선은 낮은 수심 및 그물에 의한 센 서의 안정성 확보를 위해 정선 간의 간격 변동이 있는 자유 정선 (random transect) 방식을 사용하였다. 본 실험에 사용한 계량어군탐지기(Simrad EK6, A Kongsberg Company, Horten, Norway)는 시스템 제어부와 센서부 로 구성된 통합 시스템이다(Simrad, 1997). 음향 센서의 송 수 신 주파수는 1 khz이고, 조사선 측면에 치구를 이용하여 센 서를 고정 후 해수면으로부터 약.8 m의 심도를 유지하며 정선 이동간에 음향 자료를 획득하였다. 자료 획득시 조사선 이동 속 도는 송 수신 음향 신호의 안정성 및 센서 부근에 형성되는 기 포의 영향을 고려하여 약4 노트로 일정하게 유지하였다. 계량어 군탐지기를 이용하여 조사 정선 내 어류 개개의 음향 반사강도 (Target strength, TS)와 어군 전체의 분포 특성 및 강도를 나타 내는 체적 후방산란강도(Volume backscattering strength, SV) 를 위치 자료와 함께 획득하였다. 송신 신호의 폭(pulse width) 과 간격(ping interval)은 각각.12 ms와.2 s 이고, 자세한 시스템 파라미터는 Table 1 에 기술하였다. 음향 정선 조사시 14년 월 2개의 고정 정점(St.1: N, E; St.2: N, E) 에서 음향 카메라(DIDSON) 조사를 실시하였다(Fig. 1). 실험 에 사용한 음향 카메라는 1.8 MHz의 초고주파로 96개의 센서 가.3 간격으로 방사하여 수평각도 28.8 에 대한 디지털 음향 영상 자료가 저장된다(Table 1). 음향 카메라는 시스템의 안정 성 확보를 위해 조사선 정지 후 치구를 이용하여 수직 방향에 대한 21프레임의 화상 신호를 저장하였다. 음향 카메라는 St.1 과 St.2에서 각각 분과 분 동안(St.1: 19:47: :2:, St.2: :29:49 :39: on May 27, 14) 운영 하였다. 음향 카메라 조사 후 CTD (Seabird, SBE-19 plus)를 이용하여 수온 자료를 획득하였다. 2 3 계량어군탐지기와 음향 카메라를 이용하여 획득한 자료는 음 향 자료 처리 프로그램(Echoview Ver. 4.7, Myriax Pty Ltd, Hobart, Tasmania, Australia)의 가상 에코그램 기법으로 분석 하였다(Myriax, 9). 정선 내 어류의 개체수 및 수직 분포는 계량어군탐지기로 획득한 음향 반사강도(TS)를, 어류 자원의 시 공간적인 분포 특성은 체적 후방산란강도(SV) 자료를 이용 하여 분석하였다. TS 자료는 가상 에코그램 알고리즘 중Single target detection method (split beam method 2)과 Fish track technique 기법으로 조사 정선 내 어류의 개체수를 분석 하였다. 자료 처리는 획득한 TS 자료 내 자료의 질이 불량한 영역에 대 한 잡음 제거(Mask bad data) 후, 산란체에 의한 수신 신호의 위 치 정보(Angular position)를 활용하여 단일 개체에 의한 신호 를 탐지하였고, 단일 개체에 의한 신호에 대해서Fish track detection (Alpha axis.7, Beta axis.) 알고리즘으로 어류의 움직임을 고려하여 추출하였다. 자세한 분석 변수는 Table 1에

3 용담호의어류분포특성 7 Table 1. Specification of an acoustic echosounder and an acoustic camera Split beam echosounder (EK6) Operation frequency Pulse duration Ping interval Transmit power Transducer gain Multi-beam echosounder (DIDSON) 1 khz.12 ms.2 s W 27. db Operation frequency 1.8 MHz 2-way beamwidth.3 horizontal by 12 vertical Number of beams 96 Field of view 28.8 Transmit Power Echoview analysis parameters (EK6) Minimum volume backscattering strength (SV) threshold level Minimum target strength (TS) threshold level Pulse length determination level 3 W 6 db db Minimum normalized pulse length.4 Maximum normalized pulse length 1.4 Maximum beam compensation Minimum number of single targets in a track 3 Minimum number of pings in track 3 Maximum gap between single targets 2 6 db 4 db. SV (Resample by Time & Depth). SV (Nautical Area Scattering Coefficient, NASC, m 2 /n mile 2 ). SV.1 n mile EDSU (Elementary Distance Sampling Unit). TS (Kang, 11). TS (Single target detection method, Fish track technique).. TS 1 khz (Simmonds and MacLennan, ). TS 1 khz = log (total length, cm) 72. 어류의시 공간적인분포 결과. 3.6 n mile,. 2. m,., 22 m (Fig. 1). TS [Fig. 2]. 4.1 m ( 4.1) 7 6. m ( 2.3).4 m (.9) 4. CTD

31.' 31.' 127 E 32.' 32.' 33.' 33.' 3.' 31.' 8 31.' 32.' 33.' 33.' 127 E 32.'이형빈ㆍ이경훈ㆍ김성훈ㆍ김인옥ㆍ강돈혁 계와 하계시기 획득한 SV의 예로 SV신호를.1 n mile로 압축 한 후 가상 에코그램으로 나타냈다. 14년 4월의 경우 SV 신 St.1 호가 전층에 거의 확인되지 않았다[Fig.

4 31.' 31.' 127 E 32.' 32.' 33.' 33.' 3.' 31.' 8 31.' 32.' 33.' 33.' 127 E 32.'이형빈ㆍ이경훈ㆍ김성훈ㆍ김인옥ㆍ강돈혁 계와 하계시기 획득한 SV의 예로 SV신호를.1 n mile로 압축 한 후 가상 에코그램으로 나타냈다. 14년 4월의 경우 SV 신 St.1 호가 전층에 거의 확인되지 않았다[Fig. 3]. 반면 14년 7월 St.2 의 경우 4월에 비하여 상대적으로 강한 SV신호( 6 ~ 3 db) Date (Month) Temperature ( ) 가 측정되었고, 특히 수온약층 상층 특정 수심(.4 m )에 분 April May July 2 3 포 했다[Fig. 3]. St.1 St.2 조사 수역에서 계량어군탐지기로 획득한 SV에 대해서 어군 의 상대적인 현존량을 나타내는 NASC로 각 음향 정선 위에 표 출하였다. Fig. 4는 14년 4월, 월, 7월 조사수역 내 음향 정 선에서 수신된 NASC 분포이다. 4월의 경우 전체적으로 음향 산란강도가 약하게 측정되었고, 용담호 내측 보다 외측에서 높 은 산란 신호가 나타났다. 월과 7월의 경우 전 정선에서 고르 게 NASC가 분포하였고, 4월 보다 상대적으로 높은 음향 산란 Fig. 2. Boxplot for vertical distribution of fish recorded using 강도가 측정되었다. 용담호 내 어류의 시 공간적인 분포 특성은 echosounder from April to July, 14. The central mark is the me시기 별로는 춘계에서 하계로 갈수록, 공간적으로는 조사 수역 dian, and the edges of the box are the 2th and 7th percentile. 중심부에서 높은 NASC 분포를 보였다. Vertical profile of temperature in July of 14. Date (Month) July Temperature ( ) 2 3 Depth (m) Depth (m) Depth (m) May Depth (m) April 음향 카메라를 이용한 어류의 체장 분포 서 획득한 7월의 수직 수온 분포는 큰 편차를 보였다[Fig. 2]. 표층부터 m 까지는 2 C 이상의 높은 표층 수온을 보인 반면 중층 수온약층을 이후 해저면 부근은 7 C 이하의 낮은 수온 분 포를 보였다. Fig. 3은 조사해역에서 계량어군탐지기 주파수 1 khz로 춘 해수면부터 최대 12 m 수층에 대해서 음향 카메라의 방사 빔 각도를 수직 방향으로 모니터링을 통한 어류의 체장 분포를 측 정하였다. Fig. 는 14년 월 St. 2에서 음향 카메라로 획득한 디지털 음향 영상의 예로, 조사시기 6 cm 이상의 대형 어류 군 체가 포착되었다. 획득한 디지털 음향 영상은 음향 자료 처리를 -47 no fish bottom Volume backscattering strength (db) no fish -3 bottom -6-3 April, 14-9 fish aggregation bottom fish aggregation July, 14 bottom July, 14 Fig. 3. Examples on vertical echogram of fish aggregation recorded at 1 khz in April and July, Volume backscattering strength (db) - April, 14

Spatial-temporal distribution of fish aggregations using nautical area scattering coefficient (NASC, m 2 /mile 2 ) data

5 용담호의어류분포특성 9.'.' (c).'.'.'.' 3 N 4.' 3 N 4.' 3 N 4.' 4.' 4.' 4.' 3.' 3.' 3.' 31.' 127 E 32.' 33.' 32.' 31.' 127 E 32.' 33.' 32.' < 1 < < 31.' 127 E 32.' 33.' 32.' Fig. 4. Spatial-temporal distribution of fish aggregations using nautical area scattering coefficient (NASC, m 2 /mile 2 ) data with.1 n mile interval in Yongdam reservoir, Korea, from April to July, Fig.. An example of echogram overlaid with targets obtained from acoustic camera.

6 6 이형빈ㆍ이경훈ㆍ김성훈ㆍ김인옥ㆍ강돈혁 3 N = 31 3 N = Frequency (%) Frequency (%) Total length (cm) Total length (cm) Fig. 6. Length frequency distribution obtained from acoustic camera in St.1 and St.2 on May 27, 14.. (St.1) (St.2) St.1.6 cm (2.-3.3), St cm ( ) (Fig. 6). 4 cm 4 cm. 고찰 , 7. (Dissolved Oxygen)... C (Donald et al., 197). 14 TS TS -49. db (-6.8 ~ -3.4), 4-68 cm. cm, 4 cm (Fig. 7). Frequency (%) 4 3 Total length (cm) N = Fig. 7. Length frequency distribution obtained from echosounder on May 27, 14.

용담호의어류분포특성 61... 14 4 7 7,,,,,, Table 2. Number and relative proportion of individuals (%) for each fish species from April to July in 14.

7 용담호의어류분포특성 ,,,,,, Table 2. Number and relative proportion of individuals (%) for each fish species from April to July in 14. Species Bluegill ( 블루길 ) (Lepomis macrochirus) Bass ( 배스 ) (Micropterus salmoides) Crucian carp ( 붕어 ) (Carassius carassius) Pale chub ( 피라미 ) (Zacco platypus) Korea piscivorous chub ( 끄리 ) (Opsariichthys uncirostris amurensis) Skin carp ( 누치 ) (Hemibarbus labeo) Stone moroko ( 참붕어 ) (Pseudorasbora parva) Total number Proportion (%) 1, Etc Total 2, %.3% 8% (Table 2). (.7%), (4.1%), (1.7%), (1.6%), (.9%)... X, (Fig. 8) ,.,.. 7, Fig. 8. Examples of digitized and reconstructed shape of a fish body and a swimbladder for bluegill Lepomis macrochirus and bass Micropterus salmoide.

8 62 이형빈ㆍ이경훈ㆍ김성훈ㆍ김인옥ㆍ강돈혁,,,., ,, khz,..,..,... 사사 ( ) 14 (RP-14-FE-),, Kang DH, Im YJ, Lee CW, Yoo JT and Myoung JG. 8. Hydroacoustic survey of spatio-temporal distribution of demersal fish aggregations near the west coast of Jeju Island, Korea. Ocean Polar Res 3, Kang M. 11. Semiautomated analysis of data from an imaging sonar for fish counting, sizing, and tracking in a postprocessing application. Fish Aquat Sci 14, Knudsen FR and Larsson P. 9. Discriminating the diel vertical migration of fish and Chaoborus flavicans larvae in a lake using a dual-frequency echo sounder. Aqua Liv Res 22, Lee W, Yang H, Yoon S and Park J. 9. Study on the feeding habits of Micropterus salmoides in lake Okjeong and lake Yongdam, Korea, Kor J Ichthyol 21, -7. Lee H, Kang D, Im Y and Lee K. 14. Distribution and abundances of Japanese anchovy (Engraulis japonicus) and other fishes in the Asan bay, estimated hydroacoustic survey Kor Soc Fish Aquat Sci 47, Myriax. 9. Echoview. Version 4.7 Myriax Software Pty Ltd, Hobart, TAS, Australia. Simmonds J and MacLennan D.. Fisheries acoustics: Theory and practice, second edition. Blackwell, Oxford, UK, SIMRAD. 3. Instruction manual, Simrad EK6 Scientific echo sounder system, A KONGSBERG Company. Horten, Norway, Yang S, Cho Y, Yang H and Kang EJ. 12. Characteristics of fish fauna and community structure in Yongdam reservoir by inhabiting environment changes. Kor Jour Environ Biol 3, -2. References Cha BY, Im YJ, Jo HS and Kwon DH. 13. A fish community caught by a stow net in the water off Hwanseong city, the west sea, Korea. Kor J Ichthyol 2, Choi KC Comparative studies on the fish population dynamics in the Choon Chun, Uiam impoundments and in the Achim reservoir. Kor Soc Limnol 4, Cherry DS, Dickson KL and Cairns Jr. J Temperatures selected and avoided by fish at various acclimation temperatures. J Fish Board Can 32, Godlewska M and Jelonek M. 6. Acoustical estimates of fish and zooplankton distribution in the Piaseczno reservoir, Southern Poland. Aquat Ecol 4, Kang D, Lee C, Cho S and Myoung J. 8. Hydroacoustic survey of spatiotemporal stability and distribution of demersal Fish aggregations in the coastal region. Ocean Polar Res 3,

한수지 49(6), , 2016 Original Article Korean J Fish Aquat Sci 49(6), ,2016 음향산란층의식별을위한에코그램분석방법의비교 최석관 윤은아 1 * 한인우 1 오우석 1 국립수산과학원원양자원과, 1 전남

한수지 49(6), , 2016 Original Article Korean J Fish Aquat Sci 49(6), ,2016 음향산란층의식별을위한에코그램분석방법의비교 최석관 윤은아 1 * 한인우 1 오우석 1 국립수산과학원원양자원과, 1 전남 한수지 49(6), 856-861, 2016 Original Article Korean J Fish Aquat Sci 49(6),856-861,2016 음향산란층의식별을위한에코그램분석방법의비교 최석관 윤은아 1 * 한인우 1 오우석 1 국립수산과학원원양자원과, 1 전남대학교수산과학과 Comparison of Echogram Analysis Methods for