어류의 청감특성

어류에 대한 소음의 중요성과 청감특성 및 음 발생에 대한 연구들은 20세기 중반이후 증가하였고, 20세기 후반에 들어 수중소음연구자들은 인위적인 소리가 해양포유동물뿐 아니라 어류 및 수중환경 생물들에 영향을 줄 수 있다는 것을 보다 실제적으로 인식하게 되었다.

대부분의 어류에서 진동을 감지하고 듣는 것이 가장 발달된 감각 형태이고 음 발생은 수중을 통해 저주파 음을 잘 전파할 수 있도록 한다. 어류에서 주요 음감지기관은 어류 의 측면에 위치하고 있어 물과 접촉하여 100 Hz이하의 수중입자운동을 감지하는 측선조 직과 머리내부에 있는 1 kHz에서 3 kHz이상의 음에 민감한 내이조직이다.

매질 내 소리를 듣는다는 것은 매질을 통해 전파된 기계적 운동을 감지하는 것을 의미 한다. 어류에 있어 육상의 척추동물과 다른 것은 중이와 외이가 없이 내이만을 갖고 있 지만, 내이 안에 있는 섬모세포 자극의 메커니즘과 음성에너지를 전기적 신호로 변환시

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-키는 신경조직을 통한 음의 인지는 다른 척추동물과 같다.

어류에서 측선조직은 수중음장과 관련하여 입자속도에 의해 직접적으로 자극을 받고, 공기주머니인 부레를 통해 음압변동으로 변화될 때 일어나는 입자운동에 의해 간접적으 로 자극을 받게 된다.

어류에 있어서의 청감은 어류의 몸체와 내이소낭 사이의 상대운동에 기초를 두고 있는 것으로, 물속에 충격성 소음이 가해지면 물고기는 대략 같은 진폭과 위상으로 움직이게 될 것이다. 반면 내이소낭은 감각 상피세포를 포함하는 어류 몸체의 다른 부분과 비교하 여 3배의 강성을 가지고 있어 상피조직과 다른 진폭 및 위상으로 운동하게 되며, 이런 상 대운동에 의해 소리를 감지하게 된다.

측선조직은 음원이 어류의 체장이내 근접한 곳에 있을 때 음향반사와 관련이 있는 것 이 확실하지만, 내이조직은 주된 음 감지 조직과 연관이 있는 것으로 여겨진다.

어류의 두개골 내이 있는 내이는 음압보다는 차라리 진동에 민감하다. 부레를 가진 경 골어류가 진동뿐만 아니라 소리를 감지한다는 것을 고려하면 내이조직은 음압을 진동으 로 변환시키는 트랜스듀서 역할을 한다.

소음과 진동에 대한 청감능력은 특히 부레와 인접한 내이의 해부학적 구조에 의해 어 종에 따라 다르다. 부레가 없는 연골어류나 광어를 포함한 저생 어류가 상대적으로 낮은 청각능력과 음향반사 능력을 갖는다. 부레를 가진 어류가 훨씬 민감한 경향을 보이며 부 레와 내이 사이가 근접하여 연결된 형태의 어종에서 가장 민감하다.

어류는 일반적으로 넓은 범위의 소리를 감지할 수 있고 반응한다. 이러한 소리의 감지 능력에 대한 측정은 조건적 반응, 무조건적 반응 그리고 뇌 전압 측정 등을 통해 어류의 응답을 결정한다. 어류의 청감능력에 대한 연구들을 살펴보면, 소음에 특히 민감한 Hearing specialist와 일반적인 청감능력을 갖는 Hearing generalist 두 그룹으로 분류된 다. Hearing generalist는 태평양 연안의 대부분 Hearing generalist보다 약 20 dB 낮은 청각역치를 가지며 청어류 및 대구류 이와 유사한 어종들로 알려져 있다.

Hearing generalist는 음장의 입자 운동성분에 주로 민감한 것 같다. 최근 연구들은 압 력과 관련한 청력데이터를 보고하는 경향이었던 반면 앞으로의 연구들은 많은 데이터를 얻고 보다 정확하게 어류의 청감능력을 평가하기 위해서 입자운동(속도)에 대한 응답을 실험하는 것이 중요할 것이다.

Hearing generalist와 대로 Hearing specialist는 음향학적으로 귀와 부레가 연동된 것 에 많은 다른 메커니즘을 포함하고, 음장의 압력성분을 감지하는 청각시스템을 이용한 다. 부레나 다른 공기주머니 구조의 운동을 바로 변환하는 이들 메커니즘은 입자변위의

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-직접감지를 보충하여 내이에 실제적인 압력이 가해지는 음압에 의해 일어난다. 이러한 커플링이 generalist와 비교하여 감지할 수 있는 주파수와 청감능력을 향상시킨다.

Figure 3.6은 어류의 청각구조(a)와 어종별 청각역치(b)이다.

(a)

(b)

Figure 3.6 Hearing structures of fish(a) and Hearing thresholds of representative species(b) (박진형, 2009)

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-3.4.2 4단계의 수중 음압레벨

수중 음과 물고기의 관계에 대해서는 다음 4단계의 음압레벨이 생각되어진다.

① 청각역치(廳覺閾値, Threshold of hearing) : 물고기에게 겨우 들리는 최소 지각레벨 로 감도가 좋은 특수한 물고기의 최고 감도로 60 dB re/μPa에서 80 dB re/μPa, 감도가 나쁜 일반적인 해산어로 90 dB에서 110 dB 이다.

② 유치레벨(誘致, Attraction level) : 물고기에 있어서 쾌적한 음의 강도가 있어, 흥미 있는 음이 있으면 음원방향으로 몰려오는 음압레벨로 그 음압범위는 일반적으로 110 dB 에서 130 dB 이다.

③ 위혁레벨(威嚇, Aversive level) : 물고기가 놀라서 깊이 잠긴다든가, 음원에서 멀어 지는 반응을 보인 읍압레벨로 그 범위는 일반적으로 140 dB에서 160 dB 이다.

④ 손상레벨(損傷, Injury level) : 물고기의 내장, 부레파열 등의 손상은 음의 에너지 속 밀도나 임펄스에 관계하지만 수중천공발파에 의해 손상이 발생하는 음의 기준은 220 dB 이상이다.

해양목장에서 주요한 어종인 참돔의 청각역치, 유치레벨, 위혁레벨을 Figure 3.7에 나 타냈다(畠山良己, 1992, 1995).

Figure 3.7 Sound pressure level affecting red sea bream(畠山良己, 1992, 1995)

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