독도 남부 연안 해저면 영상 자료와 후방산란자료의 특성 비교 연구

Abstract

독도 남부 연안의 주요 서식지 해역을 대상으로 동일한 범위 해역에 대한 해저면 영상 탐사기(Side scan sonar)해저면 영상 자료와 다중빔 음향 측심기(Multibeam echosounder)후방산란자료의 특성을 분석하고 비교 연구하고자 하였다. 해저면 영상 자료와 후방산란자료는 후 처리 과정을 거쳐 연구 해역의 2 차원 해저면 영상도와 음향기복도 작성이 가능하다. 이는 해저면 환경 연구의 기초가 되는 해저면 분류 작업(Seabed Classification) 연구 수행의 기반 자료로 활용된다(Intelmann et al., 2007). 동도와 서도 각 남부 연안 해역 범위에서 해저면 영상 탐사기 영상 자료와 다중빔 음향 측심기 후방산란자료를 획득하였는데, 조사는 약 250 m x 250 m 정방형 범위 내에서 수행하였다. 총 2 차례의 현장 조사를 수행하였으며, 2013년 5월에 서도 남부 연안 해역 자료를 획득하였고, 2014년 9월에는 동도 남부 연안 해역 자료를 획득하였다. 연구 대상 해역의 수심은 동도와 서도 육지부에서 바로 이어지는 연안부터 최대 수심 약 50 m 이내의 천해역에 해당하였으며, 육지부와 인접하고 있어서 수중 암반이나 노출암들이 산재하는 특성을 보인다. 해저면 영상 탐사기는 EdgeTech사의 4125 Shallow water side scan sonar system을 활용하였는데, 조사 해역인 독도 연안의 얕은 수심 범위를 대상으로 고해상도의 해저면 영상 자료 획득에 적합한 장비이다. 후방산란자료의 획득은 Kongsberg 사의 EM 3001 다중빔 음향 측심기의 원시 자료(*.all)로부터 변환하여 활용하였다. 획득한 해저면 영상 자료(*.jsf)와 후방산란자료(*.all)는 후 처리 소프트웨어를 활용해 모자이크(Mosaic) 영상 보정 처리를 완료한 2 차원의 영상 자료를 생성하였다. 해저면 영상 기록과 후방산란자료 기록은 트랜듀서로부터 송수신되는 음압이 해저면에서 반사될 때, 해저면 거칠기, 입도 및 체적산란에 영향을 반영하여 자료를 획득하기 때문에 음압의 변화는 해저면의 고유한 특성을 반영한다(Urick, 1983). 후방산란자료의 모자이크 영상 보정 결과 음압 강도의 분포 범위는 동도 남부 연안 해역은 -1.9 dB ~ -28.1dB 까지 나타났고, 서도 남우 연안 해역은 -2.9 dB ~ -27.8 dB 까지의 분포를 보였다. 다중빔 음향 측심기에서 획득한 후방산란자료는 정밀 수심 측량과 동시에 취득되므로 사이드 스캔 소나에 비해 정확한 좌표정보와 수심 보정이 가능하여 지형 기복에 의한 음압 강도 영향을 받지 않는 특성을 지닌다(Gonidec et al., 2003). 사이드 스캔 소나 해저면 영상 자료는 소나 예인체(Towfish)에 대한 좌표 보정과 수주 기록 보정 등 정확한 후 처리 과정이 추가로 필요하지만, 음향 측심기에 비해 400 kHz ~ 1600 kHz 의 고주파수 영역대의 자료 취득이 가능하기 때문에 해저면의 지형 형태나 수중 암반의 특성을 파악하고 영상화하는데 효과적이다. 해저면 영상도와 후방산란자료의 음향기복도를 기반으로 연구 해역 내의 음압 강도 분포에 따라 해저면 분류(Seabed Classification)를 수행하였는데, 음압 강도 변화가 뚜렷한 경계부에서는 dB 값에 의해 분류하였으며, 불분명한 경계면에서는 해저면 영상도와 음향기복도 두 영상 자료를 비교하여 분류하였다. 두 연구 지역 모두 동도, 서도 연안의 육지 인접 해역을 포함하고 있어 육지로부터 이어지는 기반암들과 노출암 및 수중 암반들이 불규칙하게 분포하고 있었으며, 그 사이로는 모래질자갈, 자갈질모래 퇴적층이 형성되어 있었다. 연안에 가까운 지역은 보다 조립한 퇴적층이 우세하였는데, 이는 파랑 등의 외부 영향에 의한 차별 침식이나 풍화에 의한 쇄설성 퇴적물이 형성되어 있는 것으로 판단된다. 해저면 영상도와 음향기복도는 정밀 해저 지형과 연계하여 독도 연안 해역에 대한 해저면 지질 환경 특성 파악을 위한 해저환경-지형 맵핑 자료로 활용할 계획이다.