남극크릴(Euphausia superba)은 해양생태계를 구성하는 기초 요인으로 상업적, 생태학적으로 중요한 역할을 하며, 해양생태계 먹이사슬의 기본 구성요소로서 주요 역할을 하고 있다. 그러나 지구온난화를 비롯한 환경적인 문제로 해양생태계가 파괴되어 남극해에서도 다양한 문제가 발생하게 되었는데, 남극해양생물자원보존위원회(CCAMLR)에서는 매년 남극해에 서식하는 해양생물과 남극크릴의 자원관리를 위한 연구를 수행하고 있다. 그중 음향기법을 이용하여 자원량을 추정하는 방법은 주요 수산생물의 자원량 추정으로 이용되고 있으며, 특히 남극크릴의 자원을 관리하기 위해 음향기법을 이용하여 크릴의 분포 및 밀도를 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 학위 논문에서는 남극크릴의 자원관리를 위한 기초연구로서 수중음향으로 남극크릴의 유영자세각에 따른 음향산란특성을 파악하고, 연도별 남극해역의 South Shetland Island와 Elephant Island주변에 서식하는 남극크릴의 분포와 현존량을 파악하기 위한 음향조사를 실시하였다.
SDWBA 모델을 이용한 체장과 유영자세각에 따른 평균반사강도 결과, 유영자세각도인 11.0˚와 표준편차 4.0˚일 때, 28 mm에서 67 mm의 주파수차 범위는 0.06-10.97 dB로 나타났으며, 가장 밝은 조도의 유영자세각 53.1˚, 표준편차 21.4˚에서 주파수차 범위는 5.21-9.82 dB로 나타났다. 두 번째로 밝은 조도의 유영자세각 45.2˚, 표준편차 23.0˚일 때의 주파수차 범위는 3.28-11.74 dB로 측정되었으며, 3단계 조도의 유영자세각 48.1˚, 표준편차 23.0˚의 주파수차 범위는 3.83-11.76 dB로 계산되었다. 유영자세각 45.9˚, 표준편차 23.0˚ 의 주파수차 범위는 3.41-11.75 dB로 측정되었으며, 체장 28 mm에서 67 mm의 주파수차 범위는 4.05-11.34 dB로 나타났다. 모든 유영자세각에서 체장이 작을수록 평균 반사강도의 값은 낮게 측정되었지만, 반대로 체장이 커지면 평균 반사강도의 값이 점차 높아지는 것으로 나타났으며, 남극크릴은 유영자세각에 따른 주파수 차 범위의 영향이 큰 것으로 나타났다.
2016년도와 2019년도에 South Shetland Island와 Elephant Island 주변 해역에 수행된 음향조사에서 상업어선의 중층트롤을 이용한 남극크릴 채집조사 결과, 2016년도 남극크릴의 체장 분포는 25.0-60.0 mm(Avg.±SD = 45.5±6.9 mm)로 나타났으며, 남극크릴은 South Shetland Island 연안 남쪽부근에 주로 채집되었으며, 2019년도 조사에서는 22.0-65.0 mm(Avg.±SD = 49.06±4.1 mm)로 가장 넓은 체장 분포를 보였으며, 크릴은 South Shetland Island 연안해역과 Elephant Island 부근에서 채집되었다.
본 연구에서는 두 가지 방법으로 크릴의 에코를 추출하여 밀도를 비교하였다. 첫 번째는 트롤 정점에서 어획된 크릴의 전체 사이즈 분포의 범위를 SDWBA 모델로 계산된 TS 체장 관계식을 적용한 방법과 두 번째는 음향 조사 정선마다 트롤의 어획된 사이즈 분포의 범위를 구분하여 주파수 차이를 적용한 방법으로 2016년도의 주파수 차이 범위는 각각 0.36-13.17 dB, 0.4-13.4 dB로 나타났으며, 2019년도에서는 －0.35-13.87 dB, －0.4-9.51 dB의 범위가 나타났다. 남극크릴의 평균 밀도 추정 결과, 2016년도 조사에서는 13.64-13.69 g/㎡로 나타났으며, 2019년도에는 13.01-14.86 g/㎡으로 나타났다. 현존량은 2016년도에 124-123만톤, 2019년도에는 102-89만톤의 범위를 보였으며, 2016년도와 2019년도에서 모두 Elephant Island지역과 South Shetland Island연안 부근에서 크릴이 모두 탐지되었음을 알 수 있었다.
이상의 결과를 통해 남극해에 서식하는 남극크릴의 수산자원 평가 정도의 향상과 남극크릴 자원의 변동성을 추정하기 위한 자료로 이용되며, 음향기법을 이용한 남극크릴의 분포 및 밀도 추정을 위한 기초 자료로 활용될 것으로 판단된다.

Antarctic krill (Euphausia superba) is a fundamental component of the marine ecosystem and plays an important commercial and ecological role in addition to their major role. Krill is also a primary component in the food chain of the marine ecosystem. However, marine ecosystems have been destroyed owing to environmental problems such as global warming in the Antarctic Sea. The CCAMLR (Convention for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources) yearly analyzes the resource management of marine life and Antarctic krill in the Antarctic Sea. Acoustic technology is used for the estimation of the abundance of dominant aquatic organisms, and it is essential to understand the distribution and density of krill to manage the resources of Antarctic krill. An acoustic survey was conducted to identify the distribution and resources of Antarctic krill around the South Shetland Island and Elephant Island in the Antarctic Ocean over the year. This study analyzes the acoustic scattering characteristics according to the swimming angle of Antarctic krill using hydroacoustics for the resources management of Antarctic krill.
The average target strength according to body length and swimming angle using the SDWBA model resulted in a swimming angle of 11.0˚ and standard deviation of 4.0˚. The 38 and 120 kHz frequency difference range was 0.06-10.97 dB between 28 mm and 67 mm, and at the brightest illuminant the swimming angle was 53.1˚ with a standard deviation of 21.4˚; the frequency difference was 5.21-9.82 dB. At the second brightest illuminant the swimming angle was 45.2˚ with a standard deviation of 23.0˚; the frequency difference range was estimated between 5.21-9.82 dB. The third brightest illuminant resulted in a swimming angle of 48.1˚ and a standard deviation of 23.0˚; the frequency difference range was 3.83-11.76 dB. At the swimming angle of 45.9˚ and a standard deviation of 23.0˚, the frequency difference range was estimated between 3.41-11.75 dB for a body length of 28 mm; the frequency difference range for a body length of 67 mm was between 4.05-11.34 dB. Therefore, there was a positive correlation between body length and the average target strength. A larger body size resulted in a higher average target strength, and a larger effect of the frequency difference range according to the swimming angle of Antarctic krill.
According to the Antarctic krill collection survey during the summer season in the Antarctic ocean using commercial trawlers in 2016 and 2019, the length distribution of Antarctic krill in 2016 was 25.0-60.0 mm (Avg. ± SD = 45.5 ± 6.9 mm). Antarctic krill was mainly distributed near the south side of the South Shetland Island coast and was rarely found in the north and west. The 2019 survey showed the largest body length distribution of 22.0-67.0 mm (Avg. ± SD = 49.06 ± 4.1 mm) of krill was collected near the coastal area of South Shetland Island and near Elephant Island.
In this study, krill were extracted and compared using two methods.
In the first method, the relation between target strength and body length calculated by the SDWBA model was applied to the total size distribution of the krill captured at the trawl sampling station. The second method used the frequency difference by dividing the ranges of captured krill size distribution per acoustic survey line, resulting in frequency difference ranges of 0.36-13.17 dB and 0.4-13.4 dB in 2016, and -0.35-13.87 dB and -0.4-9.51 dB in 2019. The average density of Antarctic krill was estimated at 13.64-13.69 g/㎡ in 2016 and 13.01-14.86 g/㎡ in 2019. The biomass ranged from 124-123 million tons in 2016 and 102-89 million tons in 2019. Antarctic krill was detected near the coasts of Elephant Island and South Shetland Island in 2016 and 2019.
The study is expected to improve the evaluation of fishery resources of Antarctic krill in the Antarctic Sea. The results can be used to estimate the variability of Antarctic krill resources and the distribution and density of Antarctic krill using acoustic techniques.