한국 연안에서 발생하는 와편모조류 유해 적조의 광학적 구별

Abstract

이 연구는 한국 연안에서 발생하는 유해 적조(Harmful Algal blooms)를 광학적으로 구별하는 방법을 개발하기 위해 진행되었으며, 특히 주요 유해 적조 원인 종으로 알려진 와편모조류 Cochlodinium polykrikoides에 초점을 맞추어 생물 광학적 특성을 활용한 적조 탐지 가능성에 대한 연구를 하였다. 이 연구에서는 실험실에서 배양 중인 C. polykrikoides를 비롯한 다른 와편모조류 유해 적조 종들의 흡광 스펙트럼을 측정하여 적조 종이 가지는 고유한 흡광 특성을 파악하였다. 또한 유해 적조 종의 고유 광 특성 의한 반사도 스펙트럼의 분광 반응을 바탕으로 광학적 구별 방법을 제시하였다. 연구에 활용된 반사도 스펙트럼(N = 2,275)은 실험으로 측정한 적조 종 흡광 자료와 International Ocean-Color Coordinating Group에서 제공하는 자료를 사용하여 광학 모델인 Hydrolight를 통해 모의되었다. 해수의 반사도에 영향을 미치는 해수 구성요소의 농도를 다양하게 설정하여 폭넓은 광학적 조건을 포괄하는 2,275개의 반사도 스펙트럼을 생성하였다.

모의 된 반사도 스펙트럼 자료를 분석한 결과, C. polykrikoides를 포함한 4 종의 유해 적조 종의 반사도 스펙트럼 간에는 높은 유사도를 보인 반면, 적조가 아닌 경우의 반사도와 적조인 경우의 반사도는 뚜렷한 차이를 보였다. 특히, C. polykrikoides 적조인 경우에 청-녹 파장에서 보이는 고유한 흡광 특성이 반사도에 영향을 줌으로써 적조가 아닌 경우의 반사도와 구별되는 특징을 보였고 이 차이를 바탕으로 C. polykrikoides 구별 방법을 제시하였다. R1: Rrs(555)/Rrs(531)와 R2: Rrs(488)/Rrs(443), 두 반사도 밴드 비를 사용하여 적조가 아닌 경우로부터 효과적으로 C. polykrikoides blooms를 구별할 수 있었다. 모의 된 반사도 자료를 바탕으로 제안 된 두 반사도 밴드 비를 실제 한국 연안에서 측정한 반사도에 적용한 결과, C. polykrikoides 적조와 적조가 아닌 해역이 명확히 구별되었다.

한국 연안에서 발생하는 유해 적조 종의 광 특성 및 이를 바탕으로 제안 된 반사도 밴드 비 구별 방법 등의 분석 결과들은 추후 in-water 적조 탐지 알고리듬 및 위성 적조 탐지 알고리듬 개발을 위한 이론적, 정량적 기준을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.