해양과학기지의 염분 시계열 관측자료 현황 및 품질 향상 방안

Abstract

해양과학기지는 대한민국 관할해역 내의 먼바다를 지속적이고 안정적으로 관측할 수 있는 구조물로, 해양과 대기 등 다수의 관측요소를 관측하고 있다. 2003년 우리나라 최초의 해양과학기지인 이어도 해양과학기지 준공을 시작으로, 2009년 신안 가거초, 2014년 옹진 소청초에 해양과학기지가 완공되었다. 해양과학기지는 50년 이상 관측이 가능하도록 설계되어 해양기후 및 물성 변화 연구에 필수적인 장기 관측자료를 획득하고 축적할 수 있다. 관측요소 중 염분은 수온과 더불어 해양생태계를 지배하는 중요한 요소로 정밀한 측정의 중요성이 날로 더해지고 있다. 그러나 해양과학기지에서 관측된 염분 시계열 자료에는 다양한 오차가 포함되어 있어 자료의 정확도를 판단하여 활용해야 한다. 해양과학기지 염분 관측에 사용하는 장비는 전도도-수온(Conductivity – Temperature, CT) 센서로 생물오손(Biofouling)에 의해 전도도가 하락하는 염분 표류가 발생한다. 따라서 염분 관측의 시계열 자료를 분석하여 장비 계류 기간에 따른 생물오손에 의한 염분 표류 정도를 분석하여, 염분표류가 최소화 될 수 있는 방안이 필요하다. 본 연구에서는 생물오손 방지를 위해 관측센서에 구리(copper) 테이핑과 자외선(UV light) 노출 방식을 적용하여 염분 표류 방지 효과를 비교하였다. 구리 테이핑 기법의 경우 센서 주변으로 생물 부착과 염분 표류가 현저히 줄었으나, 구리테이프가 관측센서 자기장에 영향을 주어 염분 값이 실제 값보다 높게 나타났다. 그 영향으로 염분 차이의 RMSE는 0.232 였다. UV light를 센서에 노출시킨 실험에서는 자외선이 조사된 부분의 해양생물 부착이 줄어들어 염분 표류가 감소하였다. 그러나 센서와 UV light 조사기와의 거리가 약 1 cm 간격이어서 조사기 금속 부분이 자기장에 영향을 주었다. 그 결과 염분 차이의 RMSE가 0.515 였다. 자기장 영향을 줄이기 위해 UV light를 5 cm 떨어진 거리에 설치한 결과 염분 차이의 RMSE가 0.053 으로 줄어들었다. 이러한 결과들을 토대로 해양과학기지에서 안정적으로 고품질의 염분 관측을 수행하기 위해서는 생물오손을 제거 및 유지 보수가 용이한 CT 센서를 사용해 UV light를 5cm 가량 거리를 주어 설치하는 방안이 효과적이었다. 더욱 염분 자료의 품질을 높이기 위해서는 관측 장비 개선 및 관측 방식 수정 등을 통하여 그 정확도를 높여나가야 한다.