KR102466516B1 - 어장의 수심층별 수산자원 관리용 측정장치 - Google Patents
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Abstract
해수면에 부력을 가지고 위치하는 부이와; 상기 부이의 하단부와 연결되고 타단은 측정부 상단부와 연결되는 계류선과; 상기 계류선과 연결되어 해중의 수산자원 측정이 가능한 측정부와; 상기 측정부가 해중의 조사대상지역을 고정적으로 측정 가능하도록 일정 위치에 고정시키는 고정부;로 이루어진 수산자원 관리용 측정장치를 제공함으로써, 해류의 흐름이 큰 해중에서도 조사대상지역을 보다 안정적으로 측정이 가능하고 간편하게 수산자원량의 관측을 측정할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 바다 어장에 분포하는 어군 및 수산자원 관리를 위한 측정장치에 관한 것으로, 측정하고자 하는 해역의 일정 수심 층에 라인으로 고정 설치되어 설정 기간 동안 조사대상 해역의 수심 직하 방향의 수산자원 및 어군양의 분포를 확인할 수 있는 어장의 수심층별 수산자원 관리용 측정장치에 관한 것이다.
국제적인 해양 분할 시대를 맞이하면서 연근해 어장의 축소현상은 더욱 심화되고 있는 가운데 연안 어장 생산성 조차 크게 저하되고 있다. 따라서, 이를 극복할 수 있는 수산자원조성의 중요성이 대두되고 있다.
우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 수산자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 매우 용이한 지정학적 특징을 가지고 있어 기술의 발전과 더불어 수산자원에 대한 관심은 나날이 증가하고 있다. 또한, 바다로부터 수집 또는 채집되는 수산자원이 가지는 영양성분의 중요성은 날이 갈수록 강조되고 있고, 풍요로운 삶을 위한 다양한 수산자원 활용은 우리 국민의 삶의 질을 향상시키는 데 중요한 역할을 하고 있다.
각 나라에서는 EEZ(경제수역, exclusive economic zone) 체제를 가동하게 되었으며 이에 따라 조업어장이 축소되는 상황이 발생되었고, 불법어업, 남획 등으로 수산자원의 부족현상이 심화되고 있는 실정이다. 여기에 산업발전에 따른 환경오염으로 인해 주요 어장환경이 오염되는 상황까지 발생하고 있다. 최근에는 이상기온으로 인한 자연환경의 변화까지 더해져서 우리생활에서 없어서는 안 될 수산자원의 고갈 현상이 빠르게 진행되고 있다.
수산자원의 증감은 수산업의 존립 조건인 생산기반의 구축과 직결되며, 수산물의 생산기반은 수산자원확보와 직접적인 상관관계를 갖는다. 연근해 어장의 생산성 향상을 위해서는 생태계를 유지하는 범위 내에서 인공어초 시설, 인위적인 해조장 조성 등을 통한 고가 전략어종의 자원증가 유도와 고생산성 생태환경 조성을 위한 수산자원 관리가 필수적이다.
바다에서 서식하고 있는 어류는 해역의 물리적, 화학적, 생물학적 특성에 따라 그 분포 및 밀도가 수시로 변화하므로 이들 환경 인자의 분포도를 정확히 파악하는 것이 어장 탐색의 관건이라 할 수 있다. 과거에는 어장 탐색 정보가 지금까지의 어획되었던 어장의 환경 조건을 획득하여 이로부터 그 생물이 분포할 가능성이 있는 해역을 예측하였다.
본 발명은 일정 어장의 수층별 관측을 목적으로 보다 안정적으로 수산자원량의 관측이 가능한 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 기존의 수산자원을 관측하는 장치 및 방법들은 작업자의 경험치에 의존하거나, 어선이 이동하면서 어군이 밀집된 해역을 찾아다니며 조사 실시해야하므로 소요시간이 오래 걸리는 문제점을 해결하기 위하여 조사대상 해역 및 수심층에서 보다 안정적이고 간편하게 관측이 가능한 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수산자원 관리용 측정장치는 해수면에 부력을 가지고 위치하는 부이와; 상기 부이의 하단부와 연결되고 타단은 측정부 상단부와 연결되는 계류선과; 상기 계류선과 연결되어 해중의 수산자원 측정이 가능한 측정부와; 상기 측정부가 해중의 조사대상지역을 고정적으로 측정 가능하도록 일정 위치에 고정시키는 고정부;로 이루어진 것일 수 있다.
상기 부이의 내부는 스티로폼이 충진되고, 상부 어느 한 측면에는 하나 이상의 태양전지판 프레임이 설치되어 태양광으로 발생된 전류를 부이 내부 또는 측정부에 설치된 축전지로 보내 충전하도록 이루어지는 것일 수 있다.
상기 측정부는 투명하고 방오재질로 형성되는 카메라 하우징과, 상기 카메라 하우징 내부에는 해저 촬영이 가능한 카메라가 설치되어 이루어지는 것일 수 있다. 상기 고정부는 SUS316, 강화플라스틱, 스테인레스강 중 하나 이상 선택되는 재질로 형성되고 일정 두께 및 길이의 튜브형상으로 상부를 향해 곡부를 형성하는 반호구조의 고정프레임과, 상기 고정 프레임 양단에 연결되는 무게추로 이루어진 것일 수 있다.
상기 고정 프레임의 곡부에는 측정부가 설치되고 상기 고정부는 좌, 우 대칭한 구조로 형성되어 측정부가 해중 일정 위치에 고정되도록 하는 것일 수 있다.
본 발명은 해류의 흐름이 큰 해중에서도 조사대상지역을 보다 안정적으로 측정이 가능하고 간편하게 수산자원량의 관측을 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 부이를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 측정부를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 고정부를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치
도 6은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 전체시스템을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치를 이용한 수평 및 수직라인 촬영결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 촬영체적을 이용한 visual Census방식 이미지 분석 예시를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 부이를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 측정부를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 고정부를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치
도 6은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 전체시스템을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치를 이용한 수평 및 수직라인 촬영결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 촬영체적을 이용한 visual Census방식 이미지 분석 예시를 나타낸다.
이하, 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치와 관련한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치 사시도를 나타낸다. 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치는 해수면에 부력을 가지고 위치하는 부이(100)와, 상기 부이의 하단부와 연결되고 타단은 측정부 상단부와 연결되는 계류선(200), 상기 계류선과 연결되어 해중의 수산자원의 측정이 가능한 측정부(400)와, 상기 측정부가 일정 해저면을 고정적으로 측정 가능하도록 고정하는 고정부(300)로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 부이를 나타낸다. 부이는 부력을 가지고 해수 표면에 부유할 수 있는 구조로 본 발명의 실시예로서 부이의 내부는 스티로폼이 충진되고 외부 케이싱은 폴리우레아 재질로 형성되어 강도 및 내구성을 우수하도록 하는 한편, 부이 측면을 따라 고무 범퍼가 형성되어 선박 등과 충돌 시 부이의 파손을 보호할 수 있다.
본 발명의 부이(100)의 상부 어느 한 측면에는 하나 이상의 태양전지판 프레임(110)이 설치되고, 부이 내측 또는 어느 한 측면에는 상기 태양전지판 프레임으로부터 발생된 전류를 저장하는 축전지(미도시)가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 부이의 중심기둥에는 SUS316 소재의 원통형 본체하우징이 위치하며, 내부에는 무선송신 장치, GPS, SOLAR 콘트롤러 등을 통해 측정장치의 위치자료와 전원제어, 관측자료송신을 기지국으로 무선 송신하여 제어가 가능하도록 형성할 수 있다.
부이 하부에는 계류선과 고정되는 계류고정부가 설치되며 상기 계류고정부는 바람직하게는 고리형상으로 구현될 수 있다. 또한, 계류선(200)은 일정수심까지 연장할 수 있도록 일정길이로 형성되고 릴 형태의 계류선 수납 장치가 부가될 수 있다. 계류선 수납장치는 전원에 의해 계류선을 풀어주고 감아주는 역할을 하며 일정 수심으로 풀어주거나 감아주어 특정 수심에서 관측을 할수 있도록 한다. 부이에는 추가적으로 태양전지판으로부터 인입되는 전원을 제어하는 컨트롤러와 후술할 측정부에서 촬영된 영상을 송신할 수 있는 무선 송신장치 및 GPS가 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 측정부를 나타낸다. 본 발명의 측정부(400)는 카메라 하우징과, 카메라 하우징 내부에는 해저를 향하도록 카메라가 설치되어 이루어진다. 본 발명의 카메라는 종래의 다양한 카메라, CCD 카메라 등으로 구현될 수 있다. 추가적으로 축전지(미도시)가 설치되어 상기 부이의 태양광 에너지로 발생한 전류가 저장 및 카메라 구동을 위한 에너지로 제공될 수 있다. 또한, 상기 카메라에는 수중라이트와 별도의 구성으로 측정용 센서가 설치될 수 있다.
본 발명의 카메라 하우징(410)은 내부에 설치된 카메라의 영상촬영이 가능하도록 방수프레임으로 장기간 해중에 설치해도 해양 부착물이 부착하지 않도록 방오소재로 형성되고, SUS316 또는 강화플라스틱과 같이 내구성이 우수하면서 해수에 강한 재질로 형성되어 수심 100 내지 200미터 범위의 수압에 견딜 수 있도록 한다.
카메라 하우징(410)은 원통형으로 최하단에는 단편으로 볼록한 어안렌즈(440)가 형성되며, 어안렌즈 후면에는 밀폐된 이격공간(430)을 형성하고, 이격공간과 연결된 평면렌즈(420)로 이루어진다. 평면렌즈 후방면에는 카메라(450)를 수납할 수 있는 카메라하우징의 공간이 연결되며, 하우징 내부의 카메라 렌즈부와 평면렌즈는 맞닿아 고정된다.
어안렌즈(440)는 일정의 굴절율을 가지므로 설정된 카메라의 화상각보다 넓은 면적을 촬영할 수 있어 촬상된 영상은 일정간격으로 넓어져 폭넓은 화상을 수집할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 이격공간(430)은 상기 어안렌즈와 평면렌즈 사이에 이격층을 형성한다. 통상적으로 해저 측정을 위해 설치되는 카메라 하우징에는 겨울철 또는 여름철에 대기기온과 수중 수온의 차가 심하게 되면 카메라 렌즈 부분에 결로가 형성되고 하우징과 외부 수온이 평형하게 되는 동안 뿌연 영상을 전송할 수 있다. 이에 상기 이격공간은 온도차로 결로가 발생하여 영상수집에 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
이격공간은 진공상태 또는 증류수가 충진될 수 있고, 카메라를 100m 이상의 심해로 하강하여 운용되는 경우에 온도조절로 인한 결로방지와 동시에 수압에 견딜 수 있다. 또한, 이격공간은 온도전달이 직접 이루어지지 않는 공간부로서 바람직하게는 1mm 내지 10mm의 공간으로 형성될 수 있다.
본 발명의 평면렌즈(420)는 카메라 하우징 내부에 설치되는 카메라의 렌즈부와 맞닿도록 설치되고, 평면렌즈 평면에는 카메라의 초점고정 및 거리측정용 초점판 격자로 형성되는 스케일자가 각인될 수 있다. 스케일자는 카메라가 초점판 격자를 인식하면서 초점을 일정하게 유지하도록 하며, 초점판과 함께 촬영됨으로써 촬영된 화상을 규격화된 면적으로 분석할 수 있다.
스케일자는 촬영된 화상의 스케일 산정에 사용되고, 구체적으로 촬영된 화상을 통해 수중공간의 해조류, 저서동물, 어류 등의 출현종, 개체수 등의 분포 현황을 조사 분석하는 지표로 제공됨으로 보다 간편하게 수산자원 분석이 가능한 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 고정부를 나타낸다. 본 발명의 고정부(300)는 SUS316, 강화플라스틱, 스테인레스강과 같이 내구성이 우수하고 해수에 강한 재질로 형성되는 것이 적절하다. 고정부는 일정두께와 길이의 튜브형상으로 상부를 향해 곡부를 형성하는 반호구조의 고정프레임(320)과, 상기 고정프레임 양단에 연결되는 무게추(310)로 이루어진다.
고정프레임(320)은 좌우 대칭하도록 형성되어 말단부에 연결된 무게추가 좌, 우 각각 균형을 이루도록 한다. 고정프레임의 곡부에는 고정장치를 매개로 계류선 및 측정부가 연결 및 설치된다. 상기 고정장치는 고리 또는 힌지로 구현될 수 있으나, 계류선과 측정장치의 고정 및 분리가 가능하다면 이에 한정되지 않는다.
무게추는 통상적으로 해저 계류장치에 설치되는 것으로 고정프레임 말단부 각각에 설치된다. 본 발명의 무게추는 부이의 부력보다 작고 측정장치가 일정 해중에 위치할 수 있는 하중을 포함할 수 있도록 형성된다.
이에 기존의 부이의 움직임에 연결된 장치도 함께 연결되는 측정장치와 달리 본 발명의 측정장치는 촬영하고자 하는 일정한 해저바닥면을 고정적으로 촬영할 수 있다. 또한, 해중의 해류의 흐름에도 좌, 우에 설치된 무게추가 무게중심을 좌,우로 분산시킴으로 보다 안정적인 균형을 유지할 수 있는 효과가 있고 일방향으로 해류가 가해져도 균형의 복원력이 빠른 효과가 있다.
본 발명의 고정부는 도 5에 도시된 고정부 실시예 1과 같이, 전, 후, 좌, 우에 고정프레임과 무게추가 형성됨으로써 보다 4방향으로 무게가 분산되어 곡부에 연결 설치된 측정부가 보다 안정적으로 조사대상지역의 위치에 고정되는 효과가 있다. 이에 본 발명은 고정된 조사대상지역의 어군 이동과 수산자원량의 관측과 측정을 안정적으로 간편하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치의 전체시스템 전원 및 통신 연결도를 나타낸다. 본 발명은 측정부에서 수중촬영하여 계류로프로 연결되어 설정된 지역에 고정되어 해당 수역의 수직방향의 환경을 측정 및 촬영하는 한편, 수집된 각종 환경데이터와 동영상자료를 무선통신을 이용하여 육상의 서버 시스템으로 전송이 가능하다.
해수면에 위치한 부이 상단에는 태양전지판이 설치되고 내부에는 전원콘트롤러, 데이터로거, GPS, LTE라우터, 축전지(배터리) 등을 설치하고, 전원선 및 통신선을 해저면에 위치한 측정부에 연결하여 측정장치의 안전한 보호와 손쉬운 유지보수가 가능하도록 하였다.
측정장치 고정부와 연결된 측정부는 장비의 가동을 위한 축전지를 상부 부이에 설치된 태양전지판에서 인입된 전원으로 충전하고 태양전지판의 적용을 통해 관측장치의 가동기간을 최대한으로 확보할 수 있다. 또한 영상 촬영을 위한 카메라부와는 별도로 라이트를 부가할 수 있고, 해당 수심의 수온, 용존산소 등을 측정할 수 있는 센서들이 부가적으로 결합될 수 있다.
측정부로부터 수집된 수중영상 및 수온, 염분, 용존산소 등의 관측자료를 통신선을 통하여 해수면의 데이터로거로 이동하여 수집하는 한편, 무선장치를 통하여 육상의 서버나 기지국으로 전송할 수 있다. 케이블라인을 계류와이어로프와함께 부이와 연결시킴으로서, 부이가 보다 안전하고 유연하게 계류될 수 있도록 함은 물론, 해저면 해양환경의 측정에 필요한 센서기구를 해저프레임에 고정하여 촬영 및 측정을 할 수 있도록 하였다.
<실시예 1> 수산자원 관리용 측정장치를 이용한 서식 생물상 조사
실시예 1은 본 발명의 수산자원 관리용 측정장치를 이용하여 해저의 수평 및 수직라인 이동의 정성조사를 실시하였다. 조사 내용은 촬영 지역의 해조류, 저서동물, 어류(조식어류 포함) 등의 출현종, 개체수 등의 분포현황을 조사하였다.
조사대상지역 내 서식하는 모든 어류를 각각 5분 이상 정확히 촬영한 후 출현어종과 개체수를 파악하여 어류위집상태를 조사하였다. 이후, 촬영된 어류의 개체수를 계수, 조사대상지역의 어군 분포범위를 파악하고, 군집(종, 개체수)의 높이와 폭을 기록, 개체수는 계수기를 이용하여 육안계수를 실시하였다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치를 이용한 수직라인 촬영결과를 나타낸다.
본 발명의 실시예 1에 따른 수직라인 촬영된 영상으로부터 카메라와 피사체와 일정거리(A)에 대한 가로(a) 및 세로(b), 촬영체적(a x b)산출 및 피사각을 측정하여 수중 공간에서 스케일자 내 출현개체 최대 인식거리(A+B)의 파악한 후 기록을 실시한다. 최종 가시거리 설정 및 라인설치 후 사진 및 일정시간 간격으로 영상촬영, 비례식을 이용한 면적측정(사각뿔면적) 및 서식밀도(개체/㎥)를 산정하면서 출현종, 개체수 및 서식밀도를 이용한 군집구조 분석이 가능하다.
이와 같은 분석에서 본 발명의 평면렌즈에 형성된 스케일자는 최종 가시거리 설정 및 비례식을 이용한 면적측정(사각뿔면적) 및 서식밀도(개체/㎥)를 산정하는데 사용될 수 있다. 통상적으로 수중에서는 수상에서와는 달리 파고 및 너울 등의 영상방해 요소들이 존재하고 수중 카메라로 촬영한 영상은 빛의 굴절율 및 왜곡 등이 수상의 공기층과는 달라 피사체와의 실제 거리 측정 및 크기 등을 획득된 영상만으로 확인하여 구체화하기 어렵고, 특히 촬영된 개체와 수중거리는 관측창과 수중을 통과하면서 굴절되는 빛의 굴절률을 보상하여 수중물체의 실제 거리측정이 가능한 어려움이 있었다.
본원발명의 스케일자는 영상획득과 동시에 후에 영상 보정시 규격화된 면적으로 분석할 수 있도록 기준점을 제공하는 역할을 하는 것 뿐 아니라 출현개체 인식거리 파악이 가능한 효과가 있고 스케일자는 다방향에서 획득한 영상의 중첩되는영역에 접합면을 형성함으로써 촬영된 영상 해석을 위한 기준을 제시할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 해중의 측정이 가능하여 보다 효율적인 수산자원에 대한 정보를 제공하고, 기존의 잠수부의 촬영실시에 이루어졌던 측정 작업이 제외됨으로 그에 따른 노동력를 줄일 수 있으므로 산업상 이용가능성이 있다.
100: 부이 110: 태양전지판 프레임
200: 계류선 300: 고정부
310: 무게추 320: 고정프레임
400: 측정부 410: 카메라 하우징
420: 평면렌즈 430: 이격공간
440: 어안렌즈 450: 카메라
200: 계류선 300: 고정부
310: 무게추 320: 고정프레임
400: 측정부 410: 카메라 하우징
420: 평면렌즈 430: 이격공간
440: 어안렌즈 450: 카메라
Claims (3)
- 해수면에 부력을 가지고 위치하는 부이와 상기 부이의 하단부와 연결되고 타단은 측정부 상단부와 연결되는 계류선과 상기 계류선과 연결되어 해중의 수산자원 측정이 가능한 측정부와 상기 측정부가 해중의 조사대상 수심층을 측정가능하도록 일정 위치에서 균형을 유지시키는 고정부로 이루어지되,
상기 측정부는 투명하고 방오재질로 형성되는 카메라 하우징으로 형성되고, 상기 카메라 하우징 내부에는 해중 촬영이 가능한 카메라가 설치되며,
상기 고정부는 일정 두께 및 길이로 상부를 향해 곡부를 형성하는 반호구조의 고정프레임과, 상기 고정프레임 양단에 연결되는 무게추로 이루어지고, 상기 고정프레임은 좌우 대칭하도록 형성된 것을 특징으로 하는 수산자원 관리용 측정장치
- 청구항 1에 있어서, 카메라 하우징은 전방부에 단편으로 볼록한 어안렌즈가 형성되며, 어안렌즈 후면에는 밀폐된 일정 공간을 형성하고 일정 공간의 후면에는 평면렌즈와 결합되며, 평면렌즈 후면에는 카메라를 수납할 수 있는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 수산자원 관리용 측정장치
- 삭제
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