적조피해 최소화를 위한 적조탐지,예측시스템 구축 및 실증화 최종보고서

Title
적조피해 최소화를 위한 적조탐지,예측시스템 구축 및 실증화 최종보고서
Principal Investigator
강돈혁
Author(s)
강돈혁; 조홍연; 류현덕; 이택견; 김성; 강형구; 백승호; 정승원; 이순주; 이순주; 최진용; 조성호; 김원국; 문정언; 박은석; 최정운; 권영연; 김미라; 한태현; 이영욱; 장석일; 조혜경; 최해영; 방윤경; 이민지; 김현정; 이기섭; 김가람; 강준수; 김한수; 박지성; 임영균; 한혜정; 김진호; 김강은; 백지수; 김영준; 안소정; 강재훈; 강민경; 김현정; 황현정; 이윤호
KIOST Author(s)
Kang, Don Hyug(강돈혁)Cho, Hong Yeon(조홍연)Lee, Taek Kyun(이택견)Kim, Sung(김성)Kang, Hyung Ku(강형구)Baek, Seung Ho(백승호)Jung, Seung Won(정승원)Choi, Jin Yong(최진용)Cho, Sungho(조성호)Moon, Jeong Eon(문정언)Choi, Jung Woon(최정운)Kwon, Yeong Yeon(권영연)Kim, Mira(김미라)Han, Tai Hyun(한태현)Lee, Young Wook(이영욱)Jang, Seogil(장석일)Jo, Hye Kyung(조혜경)Choi, Haeyoung(최해영)Bang, Yoonkyung(방윤경)Lee, Minji(이민지)Kim, Hyun Jung(김현정)Lee, Gi Seop(이기섭)Kim, Garam(김가람)Kang, Junsu(강준수)Kim, Hansoo(김한수)Lim, Young kyun(임영균)Kim, Kangeun(김강은)Kim, Hyunjung(김현정)Lee, Youn Ho(이윤호)
Publication Year
2020-06
Abstract
□ 요약
○ 실시간 유해 적조 탐지·예측 시스템 개발
- 해양 환경 및 기상 관측 자료 기반의 적조 발생 예보 (72시간) 알고리즘 연구 및 발생 예측 시스템 운용 기술 개발
- 유해 적조 음향탐지 시스템을 이용한 실시간 탐지 체계 구축 및 현장 운용 기술 적용 및 자료가시화
- 유해생물 원격탐사를 위한 GOCI 위성 및 초분광 특성 기술 개발
- 실증화 해역(통영, 여수, 거제)에 대한 GIS 기반 적조 정보 시스템 적용
- 다중 모델 앙상블 고해상도 해류 이동 모델 개발 및 적용 (150 m 격자)
- 해류 모델과 생물 모델을 적용한 적조 이동 예측 기술 개발 및 적용 (72시간)
- 신속 탐지 기법 등을 활용한 실시간 적조 예측 정보 보정
- 적조 발생, 이동 예측 모델 결과 비교 분석용 광역 및 고정점 조사 및 분석

○ 실시간 적조 탐지·예측 시스템 현장 적용
- 적조 정보 통합 및 가시화 체계 구축 및 운용
- (1차년도) 통영, (2차년도) 통영-여수, (3차년도) 통영-여수-거제 해역 적용
- 적용 : 실증화 해역 어민 양식장 및 연안
- 시스템 : 기상, 해양환경 및 적조 탐지 시스템 (해상 플랫폼), 자료 통합, 분석, 모델 운용 및 가시화 시스템 (육상 플랫폼)
- 적용 기간 : 매년 하계 시기 3개월
- 시스템 가동률 : 96.3 % (하계 시기 3개월 기준 3년 평균)

○ 실시간 적조 정보 및 예보 서비스 시스템 구축 및 시범 운용
- 대상 : KIOST, 국립수산과학원, 지자체, 장비 운용 양식장 어민
- 서비스 방법 : SMS, 웹기반 홈페이지
- 정보 제공 : 실시간 적조 정보 자료, 72시간 예측 정보 (매 1시간)

○ 적조 정보 및 예보 서비스를 활용한 후속 적조 대응 방안
- 어류 방류에 활용할 FTP 기반 적조 생물 정보 제공 (국립수산과학원)
- 장비활용 및 유지보수 방안을 위한 ILS 기반 유지 보수 방안 제시
- 사용자 만족도 조사 : 평균 79.8점으로 만족하는 수준임 (타 매체 64.6점)

□ 연구의 목적 및 내용
1. 최종 목표 : 적조 피해 최소화를 위한 적조 탐지·예측 시스템 구축 및 실증화를 통한 실시간 적조 정보 서비스 제공
○ 실시간 적조 탐지·예측 시스템 개발
○ 실시간 적조 탐지·예측 시스템 현장 적용
○ 실시간 적조 정보 및 예보 서비스 시스템 구축 및 시범 운용
○ 적조 정보 및 예보 서비스를 활용한 후속 적조 대응 방안

2. 세부 목표
○ 실시간 적조 탐지·예측 시스템 개발
- 해양 환경 및 기상 관측 통계를 이용한 예보 시스템
- 유해 적조 음향탐지 시스템을 이용한 실시간 탐지
- 원격 탐사(RS), GIS 기반 적조 정보 시스템
- 다중 모델 앙상블 적조 이동 예측 시스템
- 신속 탐지 기법 등을 활용한 실시간 적조 예측 정보 보정

○ 실시간 적조 탐지·예측 시스템 현장 적용
- 대상 해역 : (1차년도) 통영, (2차년도) 통영-여수, (3차년도) 통영-여수-거제
- 적용 : 양식장 및 연안
- 적용 시스템 : 해양 기상 및 환경 탐지 시스템 (해상), 예측 시스템 (육상)
- 예측 기간은 3일, 시간 간격은 1시간 이내 기준

○ 실시간 적조 정보 및 예보 서비스 시스템 구축 및 시범 운용
- 대상 : 지자체, 관련 기관, 인근 어업인
- 서비스 방법 : SMS, 인터넷홈페이지, 스마트폰 앱
- 정보 제공 : 실시간 탐지 자료, 72시간 예측 정보 (매 1시간)

○ 적조 정보 및 예보 서비스를 활용한 후속 적조 대응 방안
- 장비활용 및 유지보수
- 사용자 만족도 조사

□ 연구개발성과
○ 실시간 적조 탐지·예측 시스템 개발
- 해양 환경 및 기상 관측 자료 기반의 적조 발생 예보 (72시간 예측, 예측률 76.8%) 알고리즘 연구 및 발생 예측 시스템 운용 기술 개발
- 유해 적조 음향탐지 시스템을 이용한 실시간 탐지 체계 구축 및 현장 운용 기술 적용 및 자료 가시화
- 유해생물 원격탐사를 위한 GOCI 위성 및 초분광 특성 기술 개발
- 실증화 해역(통영, 여수, 거제)에 대한 GIS 기반 적조 정보 시스템 적용
- 다중 모델 앙상블 고해상도 해류 이동 모델 개발 및 적용 (150 m 격자)
- 해류 모델과 적조 생물 모델을 적용한 적조 이동 예측 기술 개발 및 적용 (1시간 간격, 72시간 예측, 예측률 69.5%)
- 신속 탐지 기법 등을 활용한 실시간 적조 예측 정보 보정
- 적조 발생, 이동 예측 모델 결과 비교 분석용 광역 및 고정점 조사 및 분석

○ 실시간 적조 탐지·예측 시스템 현장 적용
- 적조 정보 통합 및 가시화 체계 구축 및 운용
- 연차별 적용 : (1차년도) 통영, (2차년도) 통영-여수, (3차년도) 통영-여수-거제
- 적용 해역 : 실증화 해역 내 어민 양식장 및 연안
- 적용 기간 : 매년 하계 시기 3개월
- 시스템 가동률 : 96.3 % (하계 시기 3개월 기준 3년 평균)
- 무인체를 이용한 적조 탐지 가능성 제시

○ 실시간 적조 정보 및 예보 서비스 시스템 구축 및 시범 운용
- 대상 : KIOST, 국립수산과학원, 지자체, 장비 운용 양식장 어민
- 서비스 방법 : SMS, 웹기반 홈페이지
- 정보 제공 : 실시간 적조 정보 자료, 72시간 예측 정보 (매 1시간)

○ 적조 정보 및 예보 서비스를 활용한 후속 적조 대응 방안
- 장비활용 및 유지보수 방안을 위한 ILS 기반 유지 보수 방안 제시
- 어류 방류에 활용할 FTP 기반 적조 생물 정보 제공 (국립수산과학원)
- 사용자 만족도 조사 : 평균 79.8점으로 만족하는 수준임 (타 매체 64.6점)

□ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
○ 개발된 요소 기술을 이용하여 실시간 적조 탐지 및 예보 기반의 통합 시스템 시범 구축 운영 및 남해 연안역 구축에 활용
○ 국립수산과학원 적조 종합상황실과의 연계를 통한 효율적인 적조 관리 및 실시간 정보 제공에 횔용
○ 적조 이동 예측 정확도 향상을 위한 후속 R&D의 원천 기술 활용
○ 해양생물 관련 ICT 기반 해양과학 기술, 웹기반 가시화 기술, 해양무인체 적용기술, 해양생태계 실시간 모니터링 기술 등에 요소기술 활용

1. Final goal: Real-time service of red-tide information through construction and demonstration of red-tide detection and rediction system to minimize the damage by red-tide outbreak
○ Development of red-tide detection and prediction system in real-time
○ Field application of red-tide detection and prediction system in real-time
○ Demonstration and pilot operation of red-tide information and prediction service system in real-time
○ Utilization plan of follow-up using red-tide information and prediction system

2. Specific goal
○ Development of red-tide detection and prediction system in real-time
- Prediction system using observation statistics of ocean environment and weather
- Real-time detection using harmful red tide acoustic sensing system
- Remote sensing (RS), GIS-based red tide information system
- Multi-model ensemble red tide movement prediction system
- Correction of red-tide prediction information in real-time using rapid detection technique
○ Field application of red-tide detection and prediction system in real-time
- Case ocean sites : Tongyeong (1st year), Yeosu-Tongyeong (2nd year), Geoje-Yeosu-Tongyeong (3rd year)
- Application : fish farming area and coastal oceans
- Application system : ocean weather and environment detection system (in ocean) and prediction system (in land)
- Prediction time within 3 days, detection interval within 1 hours
○ Demonstration and pilot operation of red-tide information and prediction service system in real-time
- Used by : local government, research institute, and fishermen
- Service methods : SMS, internet webpage, application of cell phone
- Information supply : real-time detection data, 72-hour forecast information (every 1 hours)
○ Utilization plan of follow-up using red-tide information and prediction system
- Plan of application and maintenance system
- User satisfaction survey

□ Results
○ Development of red-tide detection and prediction system in real-time
- Research of red-tide occurrence prediction (72 hours) algorithm based on ocean environment and weather observation data and development of operation prediction system operation technology
- Real-time detection system using harmful red-tide acoustic sensing system, application of field operation technology and data visualization
- Development of GOCI satellite and hyperspectral characteristics technology for remote sensing of harmful organisms
- Application of GIS-based red-tide information system to demonstration oceans (Tongyeong, Yeosu, Geoje)
- Development and application of multi-model ensemble high-resolution current movement model (150 m grid)
- Development and application of red-tide movement prediction technology using ocean current model and biological model (72 hours)
- Correction of red-tide prediction information in real-time using rapid detection technique
- Investigation and analysis of wide area and fixed point for comparative analysis of red-tide occurrence and movement prediction model results
Research Period
2019-01-01~2019-12-31
Sponsorship
해양수산과학기술진흥원
Report No.
BSPM61410-12308-3
URI
https://sciwatch.kiost.ac.kr/handle/2020.kiost/37775
Type
Report
Related Researcher
Research Interests

Underwater acoustics,Bioacoustics,Fishery acoustics,수중음향,생물음향,수산음향

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