원격탐사 자료를 이용한 근소만 갯벌 퇴적환경 및 저서미세조류 환경 분석
최 종 국* / 유 주 형**+ / 엄 진 아*** / 노 승 목**** / 노 재 훈*****
Analysis on the Sedimentary Environment and Microphytobenthos Distribution in the Geunso Bay Tidal Flat Using Remotely Sensed Data
Jong-Kuk Choi* / Joo-Hyung Ryu**+ / JinAh Eom*** / Seung-Mok Roh**** / Jae Hoon Noh*****
요약 : 근소만 갯벌에 대해 위성영상 자료를 적용하여 갯벌 표층의 퇴적상과 저서미세조류군집의 변화를 관측하 였다. 현장조사 자료 분석을 통해 갯벌 표층 퇴적상 분포를 확인하고, 저서미세조류의 분포 지역이 위성영상에서 어떠한 반사도 특성으로 나타나는지 관측하였다. 근소만의 표층은 3.5 φ - 6.5 φ 까지 크기의 입자가 주로 분포 하여 공간적인 퇴적상의 분포가 뚜렷하지 않으므로 중저해상도의 영상에서는 퇴적환경 변화의 양상 분석이 적합 하지 않았다. 그러나 10월부터 2월까지 갯벌 표층에 나타난 저서미세조류의 번성 현상을 뚜렷하게 관측할 수 있 었으며, 중저해상도의 영상을 활용하여 계절별 저서생태계의 분포 변화 관측이 가능함을 알 수 있었다. 고해상도 영상에서는 모래성분이 우세한 지역이 잘 구분되어 나타났으며, 잘피의 분포지역을 뚜렷이 관측할 수 있었다. 따 라서 국내 고해상도 위성영상인 KOMPSAT-2 자료가 갯벌 표층 퇴적상 및 정밀한 생태환경 주제도 작성에 효과 적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
핵심용어 : 근소만 갯벌, 위성영상, 저서미세조류, 식생지수, 표층 퇴적상
Abstract : Surface sedimentary facies and the change of microphytobenthos distribution in Geunso Bay tidal flat were monitored using remotely sensed data. Sediment distribution was analyzed along with the spectral reflectance based on the in situ data, and the spectral characteristics of the area where microphytobenthos occupied was examined. A medium to low spatial resolution of satellite image was not suitable for the detection of the surface sediments changes in the study area due to its ambiguity in the sedimentary facies boundary, but the seasonal changes of microphytobenthos distribution could be obviously detected. However, area of predominance of sand grains and seagrass distribution could be distinctly identified from a high spatial resolution remote sensing image.
From this, it is expected that KOMPSAT-2 satellite images can be applied effectively to the study on the surface sedimentary facies and detailed ecological mapping in a tidal flat.
Keywords : Geunso bay tidal flat, satellite images, microphytobenthos, surface sediments facies, NDVI
+ Corresponding author : [email protected]
* 정회원․한국해양연구원 해양위성센터․이학박사
** 정회원․한국해양연구원 해양위성센터․이학박사
*** 정회원․한국해양연구원 해양위성센터․석사
**** 비회원․한국해양연구원 해양생물자원연구부․석사
***** 비회원․한국해양연구원 해양생물자원연구부․이학박사
1. 서 론
최근 연안 습지의 중요성이 크게 대두됨에 따라 선진국의 경우 기존 간척지를 복원하여 습지화하는 역간척이 진행 중이며, 아울러 인공습지 및 인공갯 벌 조성도 활발히 진행되고 있다. 조성된 인공습지 의 환경친화적 역할을 극대화하기 위해서는 습지내 의 생태계를 지역적 특성을 고려하여 최적화하여야 하며, 이러한 인공생태계 최적설계를 위해서는 다 양한 영향 인자들 사이의 복잡한 제 현상에 관한 깊이 있는 이해가 선행되어야 한다 (한국해양연구 원, 2007). 우리나라 서해안에 넓게 형성되어 있는 갯벌은 다양한 지리적인 특징에 의한 다양한 퇴적 기작이 작용하고 있으며, 다양한 생물들의 서식지 가 된다 (우한준 등, 2005). 특히, 갯벌생태계에 대 해 저서미세조류는 영양을 공급하는 일차생산력을 담당하며 갯벌 침식 방지에 있어서도 중요한 역할 을 하므로, 갯벌에서 저서미세조류의 밀도는 갯벌 일차생산력의 규모, 생태계 및 퇴적환경에 미치는 영향을 추정할 수 있는 인자가 된다 (이윤경, 2004; 유만호와 최중기, 2005).
갯벌 저서환경에 대하여 계절별 변화와 더불어 인공구조물에 의한 영향을 파악하기 위해서는 시․
공간적으로 많은 현장 자료가 채취/분석되어야 하 며 이는 엄청난 돈, 시간과 노력이 필요하다. 그러 므로 최근에는 다양한 원격탐사 자료를 이용하여 갯벌의 표층 퇴적환경과 생태환경을 공간적으로 파 악하려는 연구가 활발히 진행되고 있다 (Ryu et al., 2004; Gilmore et al., 2008; Goetz et al, 2008; Nielsen et al., 2008). Rainey et al., (2004)는 항공기 원격탐사 자료와 갯벌의 퇴적 환 경과의 비교 연구를 통하여 갯벌 지형과 노출시간 이 원격탐사 자료를 이용한 표층 퇴적상 분류에 많 은 영향을 미침을 분석한 바 있다. 또한 항공기 원 격탐사 자료에 스펙트럴 언믹싱 (Spectral unmixing) 분류 방법을 적용하여 Folk (1968)의 기준에 맞는 갯벌 퇴적상 분류를 수행하였다. 국내 의 경우, 현재까지 항공기 원격탐사 자료를 얻기가 어려우므로 Ryu et al. (2004)은 곰소만 갯벌 퇴
적환경 요인들과 Landsat ETM+ 자료와의 관계를 분석하여 광학 반사도에 영향을 많이 주는 퇴적환 경요인은 지표잔존수이며, 이는 지형, 입도, 조류로 분포 특성에 의한 배수구배 등에 의해 결정됨을 보 고한 바 있다. 또한 본 연구를 통하여 30 m 공간 해상도급 위성자료의 광학 반사도는 Folk (1968) 의 퇴적상 기준인 4 φ 입자 기준보다는 2 φ 입자 의 비 (ratio)와 높은 상관을 보임을 밝혔다. 퇴적 환경 뿐만 아니라 갯벌 내에 생태환경 분석을 위한 원격탐사 활용에 대해서도 많은 연구가 보고된 바 있다 (Meleder et al., 2003; van der Wal et al., 2008). 특히, 갯벌의 저서미세조류의 분포 및 이와 저서환경과의 관계를 밝히기 위한 연구가 진행되어 왔다. Kang et al. (2006)은 광양만 갯벌에서 저서 미세조류의 계절적 분포변화가 조개류의 성장 및 재생산성과 관련된 중요한 먹이 공급원이 됨을 밝 힌 바 있으며, Du et al. (2009)은 낙동강 하구의 4개 지점에서 월별 미세저서조류의 군집변화를 관 찰하고, 이들과 퇴적상 분포 간의 상관관계를 밝히 고자 하였다. 그러나 갯벌 표층의 미세저서조류 분 포와 계절별 변화 양상을 파악하기 위한 원격탐사 자료의 활용은 미미한 실정이며, 특히 고해상도 영 상을 활용한 저서미세조류의 관측에 대한 연구는 시도된 바 없다.
본 연구에서는 원격탐사 자료를 이용하여 갯벌 표층의 퇴적상과 저서미세조류군집의 변화를 관측 하는 것이 가능함을 보이고자 한다. 연구지역은 태 안군에 위치한 근소만 갯벌이며, 현장조사를 통해 퇴적상을 분류하고 이에 대한 위성자료의 반사도 특성을 분석하였다. 또한 위성에서 감지된 특이한 반사도 지역에 대해 현장 확인을 통하여 갯벌 저서 미세조류의 특성을 파악하였다. 그 결과 약 2년간 에 걸쳐 나타난 연구지역 내 갯벌 퇴적환경 변화를 관측하였고, 위성자료에 나타난 월별 저서미세조류 군집의 변화양상을 파악하였다. 또한 4 m 공간해 상도의 IKONOS 영상자료와 최근 시기에 촬영된 항공원격탐사 자료 분석을 통해 갯벌 내 저서환경 의 시공간적 분석을 위한 고해상도 영상자료의 활 용 가능성을 검토하였다.
2. 연구지역 및 방법
충청남도 태안반도에 위치한 근소만은 조석의 영향을 받는 반폐쇄성 만으로 총면적은 30 km2이 며, 이 중 70%가 저조시 대기 중에 노출된다. 근 소만은 직접 유입되는 하천이 없기 때문에 만 외부 와 내부의 해수교환은 약 2 km 폭의 만 입구를 통 해서만 이루어진다 (김동선과 김경희, 2008). Fig.
1은 연구지역인 근소만 갯벌의 위치도와 현장조사 측선들을 나타낸 것이다. 칠면초가 서식하고 있는 만 내측 남동쪽의 dyke와 조류로가 조밀하게 발달 하고 있는 dyke의 북쪽 지역에서 각각 시작점을 정하여 만 바깥쪽으로 C 측선과 WE 측선을 설정 하였으며, 혼합퇴적상이 우세한 서북쪽에서부터 만 바깥쪽까지 접근성을 고려하여 각각 B, D, E 및 W 측선을 설정하였다.
Fig. 1. Location of the Geunso Bay tidal flat and SPOT satellite image acquired on February 13, 2005 overlaid with the lines and points representing the sampling sites
연구지역에서 간조 시에 2006년 8월 (B와 C 측 선)과 10월 (B 측선), 2007년 2월 (D와 E 측선)과 5월(D 측선) 그리고 2008년 4월(W와 WE 측선)에 서 표층 입도 시료를 채취 및 사진 촬영을 하였다.
입도 시료는 표층으로부터 5 mm 미만의 심도에서 시료를 채취하였다. 현장에서 채취된 시료는 실험 실로 옮겨진 후 약 5 g을 1,000 ㎖ 비이커에 담아 0.1 N 염산 (HCl)으로 반응시켜 탄산염을 제거하 였다. 또한 10% 과산화수소수 (H2O2)로 24시간 이상 반응시켜 유기물을 제거하였다. 반응이 끝난
시료는 4 φ 체를 이용하여 습식체질에 의해 모래 와 펄 시료로 분리하였다. 모래 시료는 0.5 φ 간격 으로 Gradex 2000 입도 분석기 (particle size analyzer)로 약 10분간 체질한 후 입도 등급별로 무게 백분율을 구하였다. 펄 시료는 전체를 대표할 수 있는 시료 2 g을 취해 80 ㎖의 0.1% calgon 용액을 넣고 초음파 분쇄기와 자기진동기로 시료를 균일하게 분산시킨 후, X-선 자동입도분석기인 Sedigraph 5100을 사용하여 입도 무게 백분율을 구하였다. 그래픽 방법을 사용하여 평균입도, 분급
B line (Aug., 2006) D line (May., 2007) Sta.
No.
Sand (%)
Mean
S (Φ) Sorting Skewness Kurtosis Sta. No. Sand (%)
Mean
S (Φ) Sorting Skewness Kurtosis
B1 59.68 3.886 0.94 0.172 1.169 D1 43.05 4.836 2.196 0.342 1.25
B2 86.07 3.037 0.998 0.416 1.328 D2 21.87 6.551 2.788 0.364 0.841
B3 81.28 3.113 1.242 0.6 1.568 D3 14.51 7.133 2.733 0.232 0.716
B4 77.3 3.195 1.305 0.594 1.382 D4 54.25 4.842 2.488 0.665 1.113 B5 86.16 3.101 0.87 0.255 1.057 D5 34.08 6.019 2.827 0.381 0.781
Table 1. Grain size analysis by in situ measurements 도 등의 통계변수들을 구하였다 (Folk and Ward, 1957). 입도별 무게 백분율은 Folk and Ward (1957)의 Inclusive Graphic Method에 의하여 평 균입도, 분급도, 왜도, 첨도 등의 통계적인 변수들 을 구하였다. Table 1은 2006년 8월부터 2008년 4월까지 각 측선에서 채취된 입도시료의 분석결과 이며, 각 시료 별로 모래 입자의 구성비율 (Sand), 평균입도 (Mean Size), 분급도 (Sorting), 왜도 (Skewness), 첨도 (Kurtosis)를 나타낸 것이다. 모 든 입도 자료는 Folk (1968)의 퇴적상 기준에 의 해 0.0625 mm 크기 이상인 모래입자가 30% 미만 은 펄 퇴적상, 30-70%는 혼합 퇴적상 그리고 70% 이상은 모래 퇴적상으로 분류하였다.
저서미세조류 분석을 위한 현장조사는 2007년 2월과 5월, 2회에 걸쳐 D 측선에서 수행되었다.
조사를 위한 퇴적물 시료는 직경 2.5 cm 길이 15 cm의 아크릴 코아를 이용하여 채취되었다. 채취된 시료 중 표층 1 cm의 시료를 절단하여 엽록소 및 색소 농도 분석과 미세조류의 현존량 분석에 이 용하였다. 퇴적물내의 엽록소 농도 측정을 위한 시료는 현장에서 채취 후 미리 무게를 측정한 15 ml 플라스틱 튜브에 넣고 바로 냉동 보관되었다.
퇴적물의 습중량을 측정한 후 시료를 냉동 건조기 로 건조시켰다. 건조된 시료의 건중량을 측정한 후 90% 아세톤을 넣고 냉․암소에서 하루 동안 보관하 여 엽록소를 추출하였다. 추출된 색소는 원심분리 기를 이용하여 약 4000 rpm에서 20분간 4℃로 유지하면서 퇴적물과 분리시켰다. 원심 분리된 시 료의 상등액을 취하여 분광광도계 (Perkin-Elmer Lambda 9)나 형광측정기 (Turner AU-10)를 이
용하여 흡광도나 형광량을 측정하여 엽록소 농 도를 구하였다 (Parsons et al., 1984). 엽록소 농도는 코어의 단면적, 건중량 및 습중량을 이용하 여 단위면적 당 질량 (㎎/m2)으로 환산하였다.
본 연구를 위한 위성자료로는 IKONOS, SPOT (Satellite Pour l'Observation de la Terre), Landsat TM/ETM+ (Themetic Mapper/Enhanced Themetic Mapper Plus) 자료가 수집되었다.
IKONOS는 4 m의 공간해상도의 고해상도 광학위 성 영상자료이며, 사용된 SPOT은 panchromatic 자료로 2.5 m의 공간해상도를 갖는다. IKONOS 자료는 2001년 3월 28일 획득된 자료이며, SPOT panchromatic 자료는 2005년 2월 13일 획득된 자료를 이용하였다. IKONOS 자료의 경우 4개의 멀티 밴드를 보유하고 있어 표층 퇴적상이나 생물 상 분류에 활용할 예정이었으나 간조 시 영상을 얻 을 수 없었다. 따라서 이에 대한 대안으로 공간해 상도는 떨어지나 7개의 밴드를 갖고 있는 Landsat TM/ETM+ 자료를 이용하여 현장조사 자료와 생 물상과의 비교 연구를 수행하였다. 연구지역 내에 서 타 지역과 구별되는 특징적인 퇴적상을 보이는 지역의 관측을 위해 IKONOS 자료를 활용하였다.
위성자료들은 기 보정되어 있는 5 m 공간해상도의 IRS-1C (Indian Remote Sensing-1C) 위성자료를 이용하여 영상 대 영상 (image to image) 방법으 로 0.5 픽셀 이내의 오차로 지형보정을 실시하였 다. 또한 고해상도 영상자료를 활용한 저서미세조 류 관측을 위해 2008년 2월에 촬영된 공간해상도 50 cm의 항공사진을 이용하였다.
B6 85.5 3.374 0.762 0.011 1.518 D6 31.37 6.263 2.945 0.352 0.729 B7 62.31 3.511 1.315 0.31 0.995 D7 26.91 6.545 3.012 0.302 0.721
B8 39.4 4.82 2.071 0.348 1.247 D8 34.95 6.289 3.077 0.349 0.711
B9 44.54 4.655 1.783 0.407 1.184 D9 34.25 6.41 3.203 0.252 0.633 B10 54.46 4.485 1.923 0.534 1.569 D10 36.97 6.078 3.584 0.127 0.738 B11 57.13 4.325 2.298 0.478 1.106 E line (Feb., 2007)
B12 48.66 4.71 2.303 0.425 1.011 E1 31.09 6.36 2.879 0.447 0.702
B13 43.19 5.16 2.514 0.415 0.968 E2 36.94 6.03 2.88 0.444 0.749
B14 40.21 5.271 2.436 0.418 0.997 E3 23.8 6.815 2.965 0.189 0.63 B15 44.18 4.772 2.232 0.366 1.116 E4 34.23 6.371 3.027 0.396 0.695
B line (Oct., 2006) E5 15.98 7.298 2.841 -0.015 0.611
B1 57.03 4.073 1.385 0.391 1.55 E6 52.06 5.152 2.896 0.64 0.82
B2 72.17 3.397 1.293 0.402 1.228 E7 63.68 4.433 2.61 0.736 1.166 B3 66.68 3.347 1.253 0.479 0.979 E8 45.59 5.455 2.782 0.461 0.869 B4 61.61 3.476 1.476 0.437 1.162 E9 41.87 5.687 2.907 0.379 0.786 B5 58.91 3.633 1.189 0.113 0.981 E10 43.56 5.206 3.298 0.249 1.131
B6 54.68 3.92 1.217 0.226 1.58 E11 45.65 5.044 3.08 0.322 1.188
B7 50.08 3.82 1.446 0.071 1.268 E12 46.59 4.099 3.871 0.21 1.206
B8 25.88 4.688 1.489 0.26 2.109 E13 64.23 5.028 2.935 0.8 0.812
B9 30.36 4.604 1.587 0.317 1.937 E14 93.69 2.523 0.661 0.459 2.015 B10 52.45 3.909 1.004 0.025 1.103 W line (Apr., 2008)
B11 51.8 3.721 1.182 -0.091 0.916 W100 52.7 4.13 2.48 1.26 5.6
B12 31.97 4.186 1.289 0.045 2.115 W400 54.26 4.64 2.81 1.42 4.07 B13 32.99 4.174 1.424 0.075 2.287 W700 50.46 4.99 3.04 1.09 3.04 B14 33.36 4.372 1.607 0.205 2.082 W900 96.81 2.27 1.46 5.37 33.36 B15 47.55 4.031 1.663 0.175 1.485 W1100 79.61 3.56 2.61 2.14 6.61
C line (Aug., 2006) W1300 72.91 4 2.87 1.72 4.76
C1 30.58 4.801 1.635 0.223 1.242 W1600 66.9 4.17 3.23 1.34 3.45
C2 55.45 4.128 1.17 0.482 1.383 W1800 55.87 4.99 3.4 0.92 2.43
C3 62.77 4.035 1.086 0.466 1.25 W2100 51.2 5.41 3.32 0.87 2.34
C4 61.8 3.739 1.249 0.214 1.336 W2300 51.39 5.2 3.53 0.71 2.31
C5 54.68 4.159 1.6 0.384 1.392 W2600 53.16 5.08 3.53 0.81 2.28
C6 70.1 3.688 1.576 0.403 1.625 W2800 56 4.83 3.45 0.86 2.52
C7 59.38 4.314 2.164 0.517 1.276 W3100 57.34 4.94 3.25 1.06 2.76 D line (Feb., 2007) WE line (Apr., 2008)
D1 46.3 5.218 2.5 0.565 1.089 WE00 44.27 4.5 3.6 0.36 2.47
D2 23.16 6.574 2.89 0.354 0.771 WE0200 31.32 5.23 2.54 1.01 4.23
D3 7.77 7.506 2.546 0.175 0.6 WE0500 25.38 5.61 2.28 1.52 4.95
D4 15.29 7.148 2.802 0.145 0.652 WE0700 45.42 4.86 2.33 1.7 5.42 D5 10.2 7.414 2.629 0.154 0.581 WE1000 47.14 5.15 2.75 1.31 3.66 D6 12.1 7.305 2.665 0.176 0.653 WE1200 22.94 6.31 2.94 0.71 2.31 D7 16.8 6.995 2.833 0.197 0.674 WE1500 48.18 5.32 3.04 1.08 2.88 D8 21.34 6.757 2.877 0.302 0.717 WE1700 47.22 4.92 3.19 0.97 2.85 D9 27.03 6.456 2.947 0.356 0.741 WE2000 60.34 4.86 3.05 1.27 3.26 D10 37.43 5.91 3.213 0.257 0.852 WE2200 43.22 5.49 3.03 0.94 2.69 D11 52.92 5.215 3.279 0.535 0.802 WE2500 60.88 4.48 2.89 1.41 3.88 WE2700 58.26 4.69 2.84 1.41 3.91 WE3000 64.72 4.54 3.01 1.41 3.7 WE3200 54.12 5.15 3.17 1.02 2.68
WE3500 75.14 3.5 2.74 1.82 5.71
3. 연구결과
3.1. 퇴적환경
2006-2008년까지 조사된 근소만 갯벌 표층퇴 적물 퇴적상은 주로 혼합 퇴적상으로 이루어져 있 다 (Fig. 2). B 측선은 만 안쪽에서 바깥쪽으로 갈 수록 세립해지는 경향을 보이며 2006년 8월에 비 해 10월이 세립화 경향을 보이나 전체적인 경향은 유사하게 나타났다. 2007년 2월 (D와 E 측선)과 5 월 (D 측선)에도 입도 분석을 실시하였다. D 측선 은 법산리 갯벌의 중간에 위치하며 E 측선은 법산 리 갯벌의 서쪽에 위치한다. E15 정점에는 잘피 지역으로 모래 성분이 매우 높게 나타났다. 이 지 역은 근적외선 영상에서는 매우 낮은 광학반사도를 보였으며, 가시광 영역에서는 클로로필 성분이 매 우 높게 나타났다. D 측선은 2월에 비해 5월이 세 립화 경향을 보였으나 만 안쪽의 1번 정점과 만
바깥쪽의 10번은 거의 입도 특성이 유사하게 나타 났다. E 측선은 만 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 입 도가 조립화 되는 경향을 보인다. C, E, WE 측선 들은 서해 갯벌의 일반적 특성과 같이 만 바깥쪽이 조립했으나, B와 W 측선은 만 안쪽에서 매우 조립 하게 나타났다. 이와 같은 현상은 IKONOS와 Landsat의 근적외선 파장대에서 보인 특이한 형태 의 구조와 관련이 있는 것으로 생각된다. Fig. 3a 의 노란 박스 부분의 부메랑 형태 지역에서 모래 성분이 매우 높게 나타났다. 근소만 지역에서는 퇴 적상의 변화가 뚜렷하지 않아 Landsat 영상과 같 은 중저해상도급의 위성을 이용한 퇴적환경 연구에 는 적합하지 않은 것으로 나타났다. 그러나 Fig.
3b에서 보듯이, 4 m 공간해상도의 IKONOS 영상 에서는 모래성분이 월등히 우세한 지역은 그렇지 않은 지역과 뚜렷이 구별되어 나타나고 있다.
Fig. 2. Comparisons of sand percentage of grain-size samples acquired along the B, C, D, E, W and WE lines from 2006 to 2008
Fig. 3. (a) Landsat RGB composite image acquired on February 20, 2004 overlaid with the survey measurement lines and (b) area of predominance of sand grains detected from an IKONOS image
3.2. 생물환경
D 측선에서 수행한 현장조사자료의 분석결과, 정점별 엽록소 a의 농도가 2007년 2월에 88.0 ~ 222.1 mg․m-2과 2007년 5월에 43.2 ~ 115.9 mg․
m-2로 2배 이상의 변이를 나타내었다 (Fig. 4). 이 러한 정점별 차이는 이 시기에 저서성 미세조류의 일부 정점들에서 저서미세조류가 번성에 의해 패치 를 이룬 algal mat가 잘 형성되었기 때문으로 갯벌 의 비균일분포가 큼을 시사한다. 근소만 지역에는 저서미세조류 중 규조류가 우점한다. 이러한 저서 성규조류들은 생물막이나 아교성분 등 대량의 extracellular polymeric substance (EPS)를 분비 한다 (Holland, et al., 1974; Dade, et al., 1990;
Yallop, et al., 1994; Cooksey and Wigglesworth-Cooksey, 1995; Paterson, 1997).
규조류가 분비하는 EPS는 퇴적물 표층에서 형성되 어 갯벌에서의 퇴적물의 이동에 대한 저항성을 가 지고 있다. 저서성규조류에 의해 생성된 EPS는 갯 벌 퇴적물의 dynamics에서 중요한 역할을 할 것으 로 여겨진다 (Staats, et al., 1999; Jesus B. et al., 2005). 2007년 2월 조사의 경우 이러한 규조 류의 큰 증식으로 인해 EPS가 형성되어 퇴적물에 대한 부착성이 강해진 것으로 판단된다. 또한 근소
만은 반 폐쇄성의 지형으로써 이러한 수역학적 에 너지가 다른 갯벌보다는 덜 영향을 받기 때문에 새 만금 갯벌 (오승진, 2003) 또는 강화도 갯벌 (유만 호와 최중기, 2005) 보다 높은 값을 나타내는 것 으로 보인다.
Fig. 4. Chlorophyll a concentrations measured in Geunsoman tidal flat
법산리 갯벌 표층 생물상 파악을 위하여 Landsat 합성영상을 제작하여 영상에서 특이하게 나타나는 곳에 대해 현장조사를 실시하였다 (Fig. 5).
갯벌 표층에서의 광학반사도를 강조하기 위하여 RGB 합성 시 근적외선, 적색, 녹색 밴드를 이용하였 다. 따라서 붉은색으로 보이는 부분은 클로로필이 우
세한 지역이다. 갯벌에서 E15 정점 지역의 클로로필 이 우세한 지역은 잘피지역으로 확인되었다 (Fig.
5a). 또한 주변에 밝게 나타나는 부분은 조개더미에 의한 것으로 확인되었다. 또한 갯벌에서 엷게 전체적 으로 붉은 색을 띠는 것은 2월에 저서미세조류의 번 성에 의한 algal mat에 의한 것이다 (Fig. 5b). 그리 고 남동쪽의 dyke 안쪽에는 칠면초 등의 염생식물이 확인되었다. Fig. 5c는 갯벌 표면에서의 클로로필 양을 강조하기 위하여 근적외선 밴드와 붉은색 밴
드의 비(ratio) 값을 이용하여 작성한 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) 분포도이다.
그림에서 보듯이 2004년 2월 20일 Landsat 영상 에서는 잘피 부분이 뚜렷이 분석되었으며, 만 안쪽 보다는 바깥쪽 지역에서 저서미세조류가 더 많이 분포하고 있음을 알 수 있다. 또한, Fig. 5d에서와 같이 50 cm 공간해상도의 항공사진에서는 잘피 분포지역이 잘 나타나고 있다.
Fig. 5. (a) Zostera japonica at the mouth of the Bay, (b) microphytobenthos blooming on February, 2007, (c) NDVI image induced by the Landsat image, and (d) area of Seagrass distribution detected from an aerial photograph
Fig. 6은 시계열 Landsat 위성영상을 이용하여 TVI (transformed vegetation index)에 의한 근소 만 갯벌의 저서미세조류를 분석한 결과이다. TVI는 녹색식물의 양과 엽록소의 함유량에 따라 매우 민 감하게 반응하며, 이를 통해 갯벌 표층의 저서미세 조류 분포를 정량적으로 파악할 수 있다. 즉 각 영 상의 획득 년도는 다르지만, 월별로 저서미세조류
의 분포양상을 파악할 수 있다. Landsat 영상자료 의 획득 주기는 16일로서 특정 년도에서 각 월별로 영상을 취득하는 것이 가능하다. 그러나 연구지역 갯벌이 완전히 노출되어 있는 양질의 영상을 월별 로 얻는 것이 불가능하여 연도별로 각 계절을 대표 할 수 있는 영상을 선택하여 비교분석하였다. 5월 에서 9월에는 0.3 - 0.5 값으로 낮은 TVI를 나타
낸 반면, 10월에서 2월까지 영상에서는 0.5 이상의 높은 TVI값을 나타냈다. 즉, 늦가을에서 겨울철 (10월 말 - 2월)에는 표층의 diatom 분포량이 높 게 나타났으나, 5월부터 9월까지는 전반적으로 diatom 분포가 적게 나타났다. 또한 만 안쪽보다는
외해쪽 갯벌에서 높은 분포를 보이며, 특히 2월 영 상에서 연구지역 중앙부분 (B, D 측선)에서 특징적 으로 번성하는 현상을 관측할 수 있다. 이와 같이 근소만 지역에서는 위성영상 자료를 이용하여 저서 미세조류와 잘피 등 생태환경을 파악할 수 있었다.
Fig. 6. Microphytobenthos distribution detected in the Geunso Bay from Landsat images
4. 결 론
본 연구에서는 충청남도 태안군 근소만 갯벌에 대해, 원격탐사 자료를 이용하여 갯벌 표층의 퇴적 상과 저서미세조류군집의 변화를 관측하는 것이 가 능함을 보이고자 한다. 갯벌 표층의 저서미세조류 에 대한 현장 관측과 위성영상에 나타난 이의 반사 도 특성 분석을 통하여 월별 저서미세조류군집의 변화양상을 파악하였다. 또한 갯벌 표층 퇴적상 및 저서미세조류의 갯벌 내 분포 양상 관측을 위한 고 해상도 영상자료의 활용 가능성을 검토하였다. 상 기 연구의 결과 도출된 결론은 다음과 같다.
1) Landsat 위성영상을 활용한 퇴적상 분석 결 과, 입도의 조립 및 세립에 따른 전체적인 광 학반사도 특성의 변화는 파악할 수 있었으나, 연구지역의 표층은 3.5 φ - 6.5 φ 크기의 입 자가 주로 분포하여 공간적인 퇴적상의 분포 가 뚜렷하지 않으므로 중저해상도 영상의 활 용은 퇴적상 연구에 적합하지 않은 것으로 판단된다.
2) Landsat 위성영상을 이용하여 근소만 갯벌의 계절별 저서미세조류의 분포양상을 파악할 수 있었으며, 10월부터 2월까지 갯벌 표층에 나타난 저서미세조류의 번성 현상을 뚜렷하 게 관측할 수 있었다. 따라서 연구지역에서 위성영상 자료를 이용하여 잘피, 저서미세조 류와 칠면초 등 다양한 생태환경을 파악하는 것이 가능하다.
3) 4 m 공간해상도의 고해상도 위성영상인 IKONOS 자료에서는 모래성분이 월등히 우 세한 지역과 그렇지 않은 지역이 잘 구별되 어 나타났으며, 이 지역에 대해서는 추후 갯 벌이 노출된 고해상도 영상을 확보하여 추가 적인 연구를 진행해야 될 것으로 생각된다.
4) 50 cm 공간해상도의 항공사진에서는 잘피 분포지역이 뚜렷하게 관측되어, 고해상도 위 성영상이 연구지역의 표층 퇴적상 및 저서환 경 분석에 적합한 것으로 판단된다. 특히, 항
공사진은 위성영상과는 달리 원하는 지역에 서 원하는 시기의 고해상도 영상자료를 얻을 수 있는 장점이 있다. 따라서 향후 항공사진 을 적극 활용함으로써, 연구지역에 대해 연도 별로 갯벌 내 생태환경의 시계열 분석이 가 능할 것으로 생각된다.
연구결과, 고해상도 위성영상을 이용하여 월별 또는 동일 월에서 연도별로 저서미세조류의 변화를 모니터링하는 것이 가능하며, 따라서 추후 4 m 공 간해상도를 가지며 4개의 밴드를 획득할 수 있는 국내 광학위성 영상인 KOMPSAT-2 위성자료를 이용하여 갯벌 표층 퇴적상과 생태환경에 대해 보 다 정밀한 주제도를 작성할 수 있을 것으로 기대된 다. 또한 위성영상 자료의 경우 갯벌이 완전히 노 출된 시기의 양질의 자료를 획득하는 것이 어렵다 는 한계를 가지고 있으므로, 향후 무인항공시스템 을 활용한다면 원하는 지역에 대한 원하는 시기 영 상자료의 다량 확보가 가능해지므로 이를 이용한 갯벌 저서미세조류의 시계열적 정밀 관측이 가능할 것이다.
감사의 글
본 연구는 한국해양연구원 기관고유사업인 “갯 벌 기능성 회복을 위한 퇴적·물리·생태학적 핵심 환경요소 연구” 사업 (PE98462)과 한국항공우주 연구원의 “연안정보 관리 및 모니터링 기술 개발”
사업 (PN64790)의 지원으로 수행되었습니다. 논문 을 심사해주시고 귀중한 의견을 주신 심사위원들에 게 감사드립니다.
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○논문접수일 : 10년 03월 02일
○심사의뢰일 : 10년 03월 09일
○심사완료일 : 10년 12월 22일
