적조현상이란 바다의 식물성 또는 동물성 플랑크톤이 일시에 대량번식 하거나 집적함으로서 바닷물의 색이 붉은색, 황갈색 또는 적갈색 등으로 바뀌는 현상으로, 최근 한반도 주변해역은 거의 전 해역이 부영양화되어 이로 인하여 적조가 매년 발생하고 있는 실정이다. 또한 적조 발생 시 장기간 지속되는 경향을 보이고 있고, 유해성 종인 Cochlodinium polykrikoides 등이 다량 출현하고 있어 어업인 피해가 크게 발생하고 있다.
중앙정부 및 지방정부에서는 적조 피해를 줄이고, 효율적인 적조 방제대책 수립을 위해서 적조 예찰을 강화하여 적조생물이 출현하는 해역을 수시로 모니터링 하는 등 적조 발생해역의 조기 탐지를 위해 노력하고 있으나, 적조 발생이 광범위한 해양에서 이루어지고 있어 효율적인 적조 탐지방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 연구에서는 매년 남해안 해역에서 반복적으로 발생하고 있는 적조 발생해역을 효율적으로 모니터링하고자, 정지궤도에서 운영되며 시공간 해상력이 높은 우리나라 해양관측위성 GOCI위성영상을 spectral classification 알고리즘을 적용적조를 탐지하였다. 적조 발생해역이 시간의 변화에 따라 어떻게 변화되고, 조류 등 해수유동과 어떠한 상관관계가 있는지를 분석하였으며, NOAA위성영상을 이용 적조 발생해역의 해수면온도(SST)의 분포를 파악하고 적조 확산의 최적수온을 찾아보고자 하였다. 또한 최근 3년간 발생한 적조 발생해역을 분석하여 남해안 해역에서 적조에 취약한 우심해역을 도출하여 적조 방제대책 수립 및 해양수산정책에 활용하고자 본 연구를 수행하였다.
그 결과, GOCI 영상은 1일 1시간 간격 8회 촬영으로 시간적 해상도가 높아 해양에서 발생하는 적조를 효율적으로 탐지하는데 적합하였으며, 적조 발생해역에 대한 일일 모니터링 결과 오후 1시경에 가장 적조가 활성화되는 것으로 나타났다. 그리고 남해안 해역에서 시간대별 적조 발생해역의 공간적 위치는 동서방향으로 움직이는 패턴을 가지고 있었고, 연구 대상일 적조 발생해역은 오전에는 서쪽으로 움직이다가 오후에는 동쪽으로 움직이는 패턴을 보였다.
적조 발생해역의 변화와 해수유동의 상관성을 분석한 결과, 적조 발생해역의 이동은 조류의 방향과 일치하게 움직이는 것으로 나타났고, 조류의 영향으로 이동하지만, 조류 외에도 적조생물의 부상으로 적조 발생해역이 확산되는 것으로 분석되어, 적조는 조류를 따라 이동·확산하는 것으로 판단되었다.
최근 3년간 적조 발생해역에 대한 중첩분석과 밀도분석을 통하여 남해안에서 적조 우심지역을 분석한 결과, 경남 통영시 한산면 매물도 해역에서 거제시 남부해역까지가 적조에 가장 취약한 적조 우심해역으로 나타났으며, 적조 발생해역에 대하여 NOAA/AVHRR 영상으로 산출한 해수면온도와 비교 분석한 결과, 최근 3년간 적조 발생해역의 해수면온도는 20℃∼26℃였으며, 근래에 큰 적조피해가 발생한 2013년도를 고려할 때 적조 확산의 최적수온은 26℃ 전·후인 것으로 나타났다.
연도별 적조 발생해역에 대한 변화 특징을 분석한 결과, 2012년은 적조 발생규모가 작은 해역이 산발적으로 발생하였고, 2013년은 적조 발생해역이 광범위하게 분포하면서 공간적 밀집도 또한 높은 특징을 보였으나, 2014년의 경우에는 소규모 산발적으로 발생하다가 적조의 발생규모가 확대되고 공간적으로 밀집하는 경향을 보였다.
본 연구에서 분석한 결과, 위성영상은 적조 발생해역을 탐지하고 변화특성을 탐지하는데 효율적인 것으로 나타나, GOCI 영상을 비롯한 다양한 위성영상을 다년간 분석하여 장기적으로 축적함으로써 적조발생 분포지역의 공간적 변화패턴을 체계적으로 모니터링 할 수 있는 적조관리체계 구축이 가능할 것으로 기대되며, 적조방제대책 수립에 크게 기여할 것으로 사료된다.

Red tide is known as an algal bloom (large concentrations of aquatic microorganisms) when it is caused by a few species of zoo- or phytoplankton and the bloom that varies in color from green to red or brown color. Recent sea area around the Korean Peninsula has been occurred red tide widely and persistently due to frequent eutrophication. Especially, Cochlodinium polykrikoides, generally described as harmful algal blooms have damaged coastal aquaculture and fisheries have an harmful effect for long periods. Red tides are events in which estuarine, marine, or fresh water algae accumulate rapidly in the water column, resulting in contamination of the surface water.

The purpose of this study is to establish protection measures and utilize maritime policy related to red tide as derived vulnerable area of red tide on south coastal area of Korea during recent 3 years.
This study not only analyzed the spatial spreading patterns of red tide over time and a correlation between outbreaks and sea water flow but also investigated distribution of SST using NOAA satellite imagery and optimum water temperature condition for red tide bloom.
For reducing damage and establishing effective measures against red tide, the central and the local government are making efforts for early detection of its outbreak area through routine monitoring for forecasting it. Additionally, the efficient detection method of red tide need to be developed, because it has been influenced over a wide range of impacts on coastal environments.
To monitor red tide outbreak area effectively on southern coastal sea every year, this study applies the spectral classification algorithm for detecting red tide to GOCI imagery with high temporal and spatial resolution of COMS satellite.

The results of this study are as follows:

First, GOCI imagery with high temporal resolution providing eight hourly observation during daytime have a great potential to detect red tide effectively and the empirical monitoring results show that red tide is the most active around 1 PM during daytime.

Second, outbreaks of red tide on southern coast diffused east to west coast. In case of experimental data, red tide moves to west during the morning and east during the afternoon. The results of correlation between outbreak and sea water flow shows that the outbreak area of red tide moves to the direction of tidal current as well as spreads along by tidal current as grows floating red tide algae. The GIS-based overlay and density analysis results for the outbreaks of red tide during recent 3 years show the Maemul island of Tongyoung-shi to the southern region of Geoje island is the most vulnerable area in the red tide damage.

Third, the results of correlation between outbreaks and sea water temperature from NOAA/AVHRR imagery shows that SST of the outbreak area of red reaches at 20℃ to 26℃ during recent 3 years. Empirical optimum temperature for spreading red tide is around 26℃ from recent damage by red tide occurred in 2013.

Fourth, the results of dispersion for outbreak area of red tide shows that red tide is occurred at small coast and shows high spatial density and broad distribution in 2013. After sporadic outbreak at the beginning of 2014, the outbreak of red tide tends to be concentrated spatially and expanded widely.

Finally, the result shows that satellite imagery is revealed to be suitable for detecting outbreak area and diffusion change of red tide. Therefore, red tide management system based on a variety of satellite imagery analysis is expected to contribute monitoring for geo-spatial distribution change of red tide as well as establishing protection measures of harmful algae bloom as constructing database, and analyzing spread pattern of red tide from temporal satellite imagery such as GOCI etc.