기존의 인공위성을 활용한 적조 탐지 관련 연구들은 주로 엽록소 농도 이상치를 활 용하여 적조를 추정하는 방법을 제시해왔지만 이 같은 방법은 부유물질 농도가 높은 해 역에서 한계를 드러낸다. 인공위성으로 연안의 적조를 탐지하면 실제 적조 발생 해역이 아님에도 고농도의 적조처럼 보이는 경우가 흔하게 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서 는 엽록소 추정치를 통한 적조 탐지 방법의 한계를 인지하고, 기존의 적조 연구에서 제 시된 문제점을 해결할 수 있으며, 적조를 발생시키는 특정 종을 탐지 할 수 있는 적조
탐지 알고리듬을 개발하기 위한 연구를 진행하였다.
적조종 광특성을 기반으로 개발된 적조 탐지 알고리듬은 신뢰할 수 있는 자료 생산 을 통하여 적조종의 개체군 동적 특성 파악이 가능하게 되며, 환경요인과의 상관성 파 악 및 과거 적조 자료 재처리를 통하여 적조 발생 경향 분석이 가능하게 된다. 그리고 발생가능도 분석을 통하여 적조 발생 예상 시기에 대한 자료를 제공하게 되어 효율적인 적조 예찰이 가능하게 된다. 본 연구에서는 적조 광특성 자료와 Hydrolight 모델을 활용 하여 적조 해역과 적조가 아닌 해역의 반사도를 실제 자연 환경에서의 반사도와 유사하 게 모사하였으며 서로 다른 두 해역의 반사도의 차이를 이용하여 적조 탐지를 위한 알 고리듬을 개발을 수행하였다. 이처럼 적조를 효율적이고 정확하게 탐지하기 위해 적조 종이 갖는 고유한 생물 광학적 특성을 이용하는 방법으로 접근한 연구들을 다수 찾아볼 수 있다(Cannizzaro et al., 2008, Lubac et al., 2008).
Lubac et al (2008) 연구에서는 Phaeocystis globosa의 광특성을 이용하여 diatom으로 부터 구별하는 방법을 제시하였다. P. globosa이 diatom 종들과 흡광 스펙트럼에서 derivative analysis를 실시해 차이를 보이는 파장 찾아냈고 이 특성을 이용하여 두 종을 구별할 수 있는 방법을 제시하였다. 기존의 연구처럼 구별하고자 하는 대상 종들의 흡 광 스펙트럼을 활용하기 위해 분석을 실시했다. 그림 6-1-2에서는 적조인 경우와 적조 가 아닌 경우의 흡광스펙트럼의 형태를 비교할 수 있다. 그림 6-1-2(a)는 우리나라에서 유해 적조를 일으키는 네 가지 적조종의 흡광스펙트럼을 나타내며 C. polykrikoides와 다 른 와편모 적조종들간의 광학적 유사성 및 차이점에 대해 살펴보았다. 그림에 제시된 네 가지 적조 종들은 여름철 한국 연안에서 유해 적조를 일으키는 것으로 알려진 와편 모조류의 적조종으로 공통적으로 440, 465, 495와 675 부근의 파장 대에서 주 흡광 피크를 보였다. 440과 675 의 흡광 피크는 식물플랑크톤이 공통적으로 가지는 엽록 소 농도에 의한 흡광 신호로 이는 그림 6-1-2(b)의 흡광스펙트럼에서도 동일하게 나타났 다. 식물플랑크톤의 흡광특성은 종들이 고유하게 가지는 광학성 색소의 구성에 따라 달 라지는데 적조 배양종과 일반적인 해수 속에 존재하는 식물플랑크톤 군집의 흡광스펙트 럼 간에는 뚜렷한 차이를 보였다. 그림 6-1-2(a)와 (b)의 두 종류의 스펙트럼의 차이는 보조 색소에 의한 피크의 유무에 의해 나타났다. 적조종들이 가지는 465와 495 보 조 흡광 피크는 와편모조류의 광합성 색소인 엽록소 c2와 카로티노이드 색소에 의한 것 이며, 이러한 색소 구성 차이로 인해 적조가 아닌 해역의 식물플랑크톤 흡광스펙트럼과 뚜렷한 차이를 나타냈다.
(a) (b)
그림 6-1-2. (a) 적조 배양종의 흡광스펙트럼 분포 (b) 일반적인 자연 해수 속 식물플랑크톤의 흡광스펙트럼 분포(IOCCG, 2006)
적조종 광특성을 활용한 적조종 구별 연구에서 식물플랑크톤 흡광특성뿐만 아니라 역산란 특성을 활용한 사례도 있다. Cannizzaro et al (2008)은 유해 적조 종인 Karenia brevis에 의한 적조를 분류하기 위하여 엽록소 농도에 대한 역산란계수의 비를 활용하였 고 K. brevis는 특징적으로 작은 값을 보이는 특성을 가지고 있다. 이런 특성을 이용해 높은 역산란계수를 가지는 diatim 종으로부터 구별해 내는 기술을 제안했다. 역산란계수 는 흡광계수와 더불어 식물플랑크톤의 형태나 크기 등에 따라서 달라질 수 있는 고유한 광특성이기 때문에 종마다 측정을 통해 정확한 역산란계수를 알아내는 것이 중요하지만 흡광계수처럼 적조 배양종을 이용하여 역산란계수를 측정하는 것은 매우 어렵다.