< Previous박정수, 손수욱, 박중용, 이대혁, 김우식, 배호석, 김한수, 윤영글, 조성호, 강돈혁, 손우주 한국음향학회지 제 44 권 제 5 호 (2025) 436 IV. 해빙에 의한 후방산란강도 위에서 설명한 절차에 따라 후방산란강도를 계산 한 결과를 Fig. 13에서 볼 수 있다. 각각의 펄스별 후 방산란강도는 연두색 점으로 표시하고 평균 값은 검은색 원형 심볼로 나타냈다. 약 60 deg 이하의 후방산란강도의 평균은 완만한 기울기로 변하며, 짧은 각 범위에서 15 dB 이상의 큰 변동이 보인다. 이처럼 변동이 큰 원인으로는 해빙 의 하부에 존재할 수 있는 용골에 의한 강한 후방산 란을 가정할 수 있다. 뾰족하게 돌출된 용골은 주변 의 해빙면 보다 훨씬 큰 산란각을 갖게 되고, 결과적 으로 후방산란강도가 증가할 것이다. 60 deg부터 80 deg 구간의 후방산란강도는 변동은 작지만 가파르 게 증가하며, 해빙면이 상대적으로 평평한 것으로 볼 수 있다. 90 deg의 후방산란강도는 추세와 다르게 78 deg 경우보다 약 2 dB 낮게 나타났으며, 고각에서 해빙을 투과한 신호에 의한 추가 손실과 상쇄 간섭 의 영향을 원인으로 생각할 수 있다. 또한 42 deg, 48 deg, 54 deg 등에서 인접 각보다 후방산란강도가 크 게 낮아지는 원인으로 반사손실의 증가를 고려할 수 있다. 각각의 펄스에 의한 후방산란강도의 표준편차를 Fig. 14에 나타냈다. 해빙의 하부면의 상태는 해저면 과 같이 짧은 시간 내에서는 변동이 없는 경우이므 로 펄스의 반복에 따른 표준편차가 크지 않다고 가 정할 수 있다. 기존의 결과 [17,18] 에 의하면 해수면이 나 해저면 후방산란강도의 표준편차는 3 dB 이하로 볼 수 있고, 이 값을 기준으로 관측 값에서 신뢰성이 있는 산란각 구간은 약 40 deg 이상으로 볼 수 있다. 40 deg 이하에서 표준편차가 큰 원인은 송수신기의 미세한 움직임에도 산란위치가 크게 달라졌거나, 신 호대 잡음비가 낮아서 나타나는 현상으로 생각된다. Fig. 15와 같이 KAMAS-24의 후방산란강도를 공개 된 기존의 측정자료와 해빙이 없는 해역 조건에서 관측한 값을 근거로 만들어진 경험식인 Chapman- Harris 모델 [19] 과 비교하였다. Milne과 Marsh [4] 은 1964 년 봄철에 결빙된 캐나다 유역에서 폭발성 음원으로 Fig. 13. (Color available online) Backscattering strength via angle. The green dots indicates individual measurement and the black circles indicates mean. Fig. 14. STD (standard deviation) of individual mea- surement of backscattering strength. Fig. 12. (Color available online) Backscattering in- sonified area estimates using HPBW and Tfft.북극해 음향실험(KAMAS-24)에서 관측한 여름철 해빙의 음파 후방산란강도 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.5 (2025) 437 1 kHz ~ 2 kHz 대역의 후방산란강도를 측정했다. Brown과 Milne [6] 은 1965년 여름철에 해빙으로 덮여 있는 보퍼트 해역에서 폭발성 음원으로 1 kHz ~ 3 kHz 대역의 후방산란강도를 측정했다. 1974년 봄철 에는 Garrison과 Early [7] 이 평탄한 해빙으로 덮여있는 베로우만에서 60 kHz 음원으로 후방산란강도를 측 정했다. 2024년에 측정된 KAMAS-24의 후방산란강 도는 기존의 측정자료가 획득된 시기에 비하면 기 후변화가 진행되며 기온이 상승하여 해빙이 무르고 녹는 양이 많아지고 속도가 빨라진 시기의 여름철 에 측정되었다. Urick [8] 의 비교 결과에 의하면 해빙 의 강도가 높은 겨울철보다 강도가 낮은 여름철의 후방산란강도가 20 dB 까지 낮아질 수 있는 것으로 보인다. 따라서 KAMAS-24의 후방산란강도가 낮을 것으로 예상할 수 있으므로 기존의 관측자료의 하한 과 비교하였다. 비교 대상의 주파수가 서로 다르지 만 주파수 보정을 하지 않고 비교하였다. KAMAS- 24의 측정 값의 크기는 기존의 측정 값들과 일치하 지는 않아도 경향은 유사하다. 또한 해빙이 없는 경 우인 Chapman-Harris 모델에 6 kts의 풍속을 적용한 후방산란강도와 비교하면 20 deg ~ 60 deg 범위에서 는 중간 값의 크기와 유사하고 산란각에 따른 경향 도 유사하다고 볼 수 있다. 60 deg 이상의 고각의 후 방산란강도는 비교 가능한 기존의 자료가 없었다. V. 결 론 2024년 KAMAS-24 실험에서는 해빙이 녹는 시기 인 8월에 유빙 형태의 대형 해빙 위에서 중주파수의 후방산란강도를 측정하였다. 수직선배열센서를 이 용하여 배열신호를 수신하고, 빔형성을 통해 산란 각별 후방산란강도를 분석하였다. 그리고 기존에 북극해에서 관측된 후방산란강도와 비교하였다 짧은 시간에 빠르게 변하는 후방산란 신호의 특성 을 고려하여 조향각별로 빔폭이 아닌 주파수 변환 에 적용한 신호의 길이를 사용하여 산란면적을 계 산하고 후방산란강도를 추정하였다. 후방산란강도 는 60 deg 이하에서는 산란각에 따른 변화 경향이 해 수면 후방산란의 경향과 유사하였다. 60 deg부터 80 deg 구간은 변동은 작지만 가파르게 증가하였다. 90 deg에서는 후방산란강도가 추세와 다르게 낮아지 는 현상도 나타났다. 기존의 측정자료와 비교한 결 과 KAMAS-24의 후방산란강도가 낮고, 기후변화가 진행되며 기온이 점차 상승하여 해빙이 무르고 녹 는 양이 많아지고 속도가 빨라진 시기인 여름철에 측정되었기 때문으로 생각된다. 2025년 8월에 동일 해역에서 수행될 예정인 KAMAS- 25에서는 측정과 동시에 해빙의 물성과 하부의 형상 을 관측하여 비교하며 후방산란강도의 변화를 분석 할 예정이다. 감사의 글 이 논문은 2025년 정부(방위사업청)의 재원으로 수행된 연구임(912A12701). References 1.D. P. Winebrenner, “Acoustic backscattering from sea ice at 10–100 kHz,” APL-UW 9017, Applied Physics Laboratory of University of Washington, 1991. 2.G. A. Maykut, “An introduction to ice in the polar oceans,” APL-UW 8510, Applied Physics Laboratory of University of Washington, 1985. 3.A. R. Milne, “Underwater backscattering strengths of Arctic pack ice,” J. Acoust. Soc. Am. 36, 1551-1556 Fig. 15. (Color available online) Comparison of back- scattering strength over sea ice cover. The lower limits of Brown, Milne, and Garrison’s measurements were drawn. Chapman-Harris model was modeled over ice-free sea surface.박정수, 손수욱, 박중용, 이대혁, 김우식, 배호석, 김한수, 윤영글, 조성호, 강돈혁, 손우주 한국음향학회지 제 44 권 제 5 호 (2025) 438 (1964). 4.R. H. Mellen and H. W. Marsh, “Underwater sound reverberation in the Arctic Ocean,” J. Acoust. Soc. Am. 35, 1645-1648 (1963). 5.R. J. Brown, “Reverberation under Arctic ice,” J. Acoust. Soc. Am. 36, 601-602 (1964). 6.R. J. Brown and A. R. Milne, “Reverberation under Arctic sea ice,” J. Acoust. Soc. Am. 42, 78-82 (1967). 7.G. R. Garrison and E. W. Early, “Acoustic back- scattering from uniform Arctic sea ice,” Proc. ICEOE, 34-38 (1974). 8.R. J. Urick, Principles of Underwater Ssound (McGraw- Hill Book Company, New York, 1983), pp. 280. 9.T. C. Yang and T. J. Hayward, Ocean Reverberation (Springer, New York, 1993), pp.161-166. 10.A. N. Ivakin and K. L. Williams, “Midfrequency acoustic propagation and reverberation in a deep ice-covered Arctic ocean,” J. Acoust. Soc. Am. 152, 1035-1044 (2022). 11.J. S. Park, S. U. Son, J. Y. Park, D. H. Lee, W. S. Kim, H. S. Bae, H. S. Kim, Y. G. Yoon, S. H. Cho, D. H. Kang, and W. J. Son, “Fluctuation of arrival angle of mid-frequency acoustic propagation affected by sea ice measured using vertical line array at medium range in the Arctic Ocean during KAMAS-24” (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 44, 354-365(2025). 12.P. F. Worcester, M. A. Dzieciuch., and J. A. Colosi, “Acoustic travel-time variability observed on a 150- km radius tomographic array in the Canada Basin during 2016-2017,” J. Acoust. Soc. Am. 153, 2621- 2636 (2023). 13.H. Melling, “Sound scattering from sea ice : aspects relevent to ice-draft profiling by sonar,” J. Atmos. Oceanic Tech. 15, 1023-1034 (1998). 14.P. Anhaus, C. Kathein, I. Matero, M. Nicolaus, N. Hutter, A. Jutila, and C. Hass, “Relation between sea- ice freebord and draft and its seasonal evolution in the Arctic,” MOSAiC International Arctic Drift, 2023. 15.H. W. Marsh, “Sound reflection and scattering from the sea surface,” J. Acoust. Soc. Am. 35, 240244 (1963). 16.M. Mailik, X. Lurton, and L. Mayer, “A framework to quantify uncertainties of seafloor backscatter from swath mapping echosounders,” Mar. Geophys. Res. 39, 151-168 (2018). 17.R. C. Gauss and J. M. Fialkowski, “Low-frequency surface backscattering strengths measured in the Critical Sea test experiments,” NRL/MR/7160-17- 9702, Naval Research Laboratory, 2017. 18.J. Hare, A. P. Lyons, M. Catoire, and R. Venegas, “Measurements of temporal variability of acoustic scattering from the seafloor in shallow-water sandy sites,” J. Acoust. Soc. Am. 156, 2727-2742 (2024). 19.R. P. Chapman and J. H. Harris, “Surface back- scattering strengths measured with explosive sound sources,” J. Acoust. Soc. Am. 34, 1592-1597 (1962). 저자 약력 ▸박 정 수 (Joung‑Soo Park) 1988년 : 한양대학교 지구해양과학과 이 학사 1990년 : 한양대학교 지구해양과학과 이 학석사 2006년 : 한국해양대학교 해양개발공학과 공학박사(수중음향) 1990년 ~ 현재 : 국방과학연구소 연구원 ▸손 수 욱 (Su‑Uk Son) 2008년 : 한양대학교 지구해양과학 이 학사 2010년 : 한양대학교 해양환경과학 이학 석사 2015년 : 한양대학교 해양환경과학 이학 박사 (수중음향) 2016년 : 한양대학교 박사 후 연구원 2016년 ~ 현재 : 국방과학연구소 선임연 구원 ▸박 중 용 (Jungyong Park) 2012년 : 서울대학교 조선해양공학과 공 학사 2018년 : 서울대학교 조선해양공학과 공 학박사(수중음향) 2018년 ~ 2021년 : 국방과학연구소 선임연 구원 2021년 ~ 2023년 : 한국해양과학기술원 선 임기술원 2023년 ~ 현재 : 국방과학연구소 선임연 구원 ▸이 대 혁 (Dae Hyeok Lee) 2015년 : 부산대학교 해양학과 이학사 2024년 : 한양대학교 해양융합과학과 이학 박사 2024년 : 한양대학교 박사 후 연구원 2024년 ~ 현재 : 국방과학연구소 선임연 구원북극해 음향실험(KAMAS-24)에서 관측한 여름철 해빙의 음파 후방산란강도 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.5 (2025) 439 ▸김 우 식 (Woo Shik Kim) 1993년 : 한국외국어대학교 물리학과 석사 2005년 : 한국해양대학교 해양공학과 공학 박사(수중음향) 1993년 ~ 현재 : 국방과학연구소 수석연구원 ▸배 호 석 (Ho‑Seuk Bae) 2007년 : 서울대학교 지구환경시스템공 학과 공학사 2011년 : 서울대학교 에너지시스템공학 부 공학박사 2011년 : 서울대학교 에너지자원신기술 연구소 선임연구원 2011년 ~ 현재 : 국방과학연구소 책임연 구원 ▸김 한 수 (Hansoo Kim) 2013년 2월 : 제주대학교 해양시스템 공학 과 학사 2015년 2월 : 제주대학교 해양시스템 공학 과 석사 2020년 2월 : 제주대학교 해양시스템 공학 과 박사(수중음향) 2017년 ~ 현재 : 한국해양과학기술원 해양 력강화․방위연구부 선임연구원 ▸윤 영 글 (Young Geul Yoon) 2012년 2월 : 한양대학교 해양환경과학과 학사 2014년 2월 : 한양대학교 해양융합과학과 석사 2023년 2월 : 한양대학교 해양융합과학과 박사 (수중음향) 2023년 4월 : 한양대학교 ERICA 미래해양 연구센터 2024년 ~ 현재 : 한국해양과학기술원 해양 력강화․방위연구부 선임기술원 ▸조 성 호 (Sungho Cho) 2005년 2월 : 한양대학교 지구해양과학과 학사 2007년 2월 : 한양대학교 해양환경과학과 석사 2012년 2월 : 한양대학교 해양환경과학과 박사(수중음향) 2016년 ~ 2021년 : 한국해양과학기술원 선 임연구원 2021년 ~ 현재 : 한국해양과학기술원 해양 력강화․방위연구부 책임연구원 ▸강 돈 혁 (Donhyug Kang) 1992년 2월 : 한양대학교 지구해양과학과 이학사 1994년 8월 : 한양대학교 지구해양과학과 이학석사 2022년 2월 : 한양대학교 지구해양과학과 이학박사(수중음향) 2005년 ~ 2010년 : 한국해양과학기술원 선 임연구원 2010년 ~ 현재 : 한국해양과학기술원 책임 연구원 ▸손 우 주 (Wuju Son) 2013년 : 한양대학교 해양환경과학과 학사 2016년 : 한양대학교 해양융합과학과 석사 2024년 : 과학기술연합대학원대학교 극지 캠퍼스 박사 (수중음향) 2024년 ~ 현재 : 극지연구소 해양대기연구 본부 연수연구원참조기 소리의 음향학적 특성 분석 Acoustic characteristic analysis of small yellow croaker ( Larimichthys polyactis ) sounds 김범식 1 , 최종욱 1 , 윤영글 2 , 김선효 2 , 김한수 2 , 조성호 2 , 강돈혁 2 , 최지웅 3† (Beomsik Kim, 1 Jongwook Choi, 1 Young Geul Yoon, 2 Sunhyo Kim, 2 Hansoo Kim, 2 Sungho Cho, 2 Donhyug Kang, 2 and Jee Woong Choi 3 † ) 1 한양대학교 해양융합과학과, 2 한국해양과학기술원 해양력강화·방위연구부, 3 한양대학교 ERICA 국방지능정보융합공학부 (Received August 26, 2025; accepted September 22, 2025) 초 록: 해양 생물들은 의사소통, 먹이 탐색, 장애물 및 포식자 회피, 항해 등 여러 가지 목적을 위해 소리를 사용한다. 이러한 해양생물음은 개체군 평가, 행동 분석, 수중 은밀 통신 등 여러 연구 분야에 활용되고 있으며, 이를 위해서는 해양 생물음의 음향학적 특성 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 소리를 발생시키는 어류 중 하나인 참조기 (Larimichthys polyactis)가 내는 소리의 음향학적 특성을 분석하였다. 참조기 소리는 2024년 4월, 통영해상실증기지 의 가두리 양식장에서 자동기록식 수중청음기를 활용하여 녹음되었다. 참조기 소리는 펄스 길이가 10 ms 이하의 펄스 가 반복되는 형태를 보이고 파형이 매우 유사하게 나타났다. 이에 본 연구에서는 참조기 소리의 음향학적 특성으로, 하 나의 신호 안에 존재하는 펄스 수, 펄스 간 간격, 펄스 간 간격의 변동성, 펄스 간 유사도를 분석하였으며, 신호별 대표 펄스 길이, 반파장 개수, 음압 준위, 피크 주파수, 3 dB 대역폭을 분석하였다. 본 연구 내용은 향후 해양생물음 기반 응용 연구에 기초 자료로 활용될 수 있다. 핵심용어: 해양생물음, 참조기, 음향학적 특성, 유사도 ABSTRACT: Marine organisms use sounds for various purposes, such as communication, prey detection, obstacle and predator avoidance and navigation. These sounds are also utilized in research areas such as population assessment, behavioral analysis, and covert underwater acoustic communication, for which an analysis of their acoustic characteristics is essential. In this study, we analyzed the acoustic characteristics of small yellow croaker (Larimichthys polyactis) sounds which one of the fish that produce sounds. The sounds were recorded using self-recording hydrophone in an aquaculture fish farm of Tongyeong Maritime Test & Evaluation Station in April 2024. The small yellow croaker sounds consisted of repeated pulses each shorter than 10 ms, with highly similar waveforms. To analyze their sounds, we measured the number of pulses, Inter-Pulse Intervals (IPI), variability of IPI and pulse-to-pulse similarity within a signal, . We also analyzed the pulse duration, number of semiperiods, Sound Pressure Level (SPL), peak frequency, and 3 dB bandwidth of a representative pulse from each signal. This study offers foundational data for future applications in marine bioacoustics research. Keywords: Marine bioacoustics, Small yellow croaker, Acoustic characteristic, Similarity PACS numbers: 43.30.Sf, 43.30.Vh 한국음향학회지 제44권 제5호 pp. 440～449 (2025) The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.5 (2025) https://doi.org/10.7776/ASK.2025.44.5.440 pISSN : 1225-4428 eISSN : 2287-3775 †Corresponding author: Jee Woong Choi (choijw@hanyang.ac.kr) School of Defense Intelligence and Information Convergence Engineering, Hanyang University, 55 Hanyangdaehak-ro, Sangnok-gu, Ansan, Gyeonggi Province 15588, Republic of Korea (Tel: 82-31-400-5531, Fax: 82-31-400-5457) Copyrightⓒ 2025 The Acoustical Society of Korea. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 440참조기 소리의 음향학적 특성 분석 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.5 (2025) 441 I. 서 론 해양에 서식하는 포유류 및 어류 등을 포함한 다양 한 생물들은 생존과 사회적 상호작용을 위해 소리를 활용한다. [1-5] 어류의 경우 800종 이상의 어류(최소 178개 과)가 소리를 사용하는 것으로 알려져 있으며, 의사소통, 구애, 산란, 공격적인 행동, 항해, 포식자 회피, 등 다양한 목적을 위해 소리를 활용한다. [6-9] 어류는 일반적으로 다섯 가지의 기작을 통해 소리 를 생성하는 것으로 알려져 있으며, 그 방식에는 부 레 진동, 마찰음, 유체 역학적 운동, 신체 및 힘줄 진 동, 공기 방출이 포함된다. [6] 이 중 부레 진동과 마찰 음이 가장 일반적으로 관찰되는 기작으로, 각각 다 른 음향학적 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. [10] 부 레 진동은 저주파 소리를 발생시키며, 짧은 펄스 신 호부터 연속적인 신호까지 다양한 형태로 나타난 다. 마찰음은 상대적으로 광대역 소리이며, 불규칙 한 과도 펄스들이 이어져 있는 형태를 나타낸다. [10,11] 다양한 소리 생성 기작으로 인해, 종에 따라 소리 길이, 펄스 간 간격, 진폭 및 주파수와 같은 음향학적 특성에서 차이를 보이며, 동일한 종 내에서도 행동 상태, 성숙 단계, 환경 조건에 따라 음향학적 특성이 달라질 수 있다. [9,12] 이에 따라, 다양한 어종을 대상 으로 음향학적 특성을 분석하는 연구들이 수행되어 왔다. Kim et al. [7] 은 민어과(Sciaenidae)에 속하는 민 어(Brown croaker)의 신호 길이, 신호당 펄스 수, 펄스 간 간격, 피크 주파수, 최소-최대 주파수, 3 dB 대역 폭, 10 dB 대역폭을 분석하였다. Su et al. [3] 와 Zhou et al. [9] 는 부세(Large yellow croaker)의 신호당 펄스 수, 펄스 간 간격, 펄스 길이, 반파장 개수, 음압 준위, 피 크 주파수, 3 dB 대역폭을 분석하였다. Tellechea et al. [13] 는 흰입조기(Whitemouth croaker)의 펄스 길이, 펄스 간 간격, 우세 주파수 성분을 분석하였다. Cho et al. [14] 는 대구과(Gadidae)에 속하는 대구(Pacific cod) 의 신호 길이, 신호당 펄스 수, 펄스 간 간격, 피크 주 파수, 고조파 성분 등을 분석하였다. 음향학적 특성 분석은 어류의 생물학적 이해를 위 한 연구를 비롯하여 다양한 해양생물음 기반 응용 연구의 기초 자료로 활용되고 있다. 생물학적 이해 를 위한 대표적인 연구로는 개체군 평가, 산란 장소 및 주요 서식지의 위치 파악, 종 풍부도 모니터링 등 이 있다. [6,15-17] 기존 조사 방법인 표시-재포획, 시각 적 관찰 및 트롤 등은 침습적이고, 비용이 많이 들며, 시야 확보가 어렵거나 지형이 복잡한 환경에서 적 용하기에 한계가 있다. [18] 또한, 능동 음향 조사는 데 이터 수집 및 처리의 비용과 복잡성이 요구된다. [19] 이에 따라 비침습적이고 기존 조사 방법 및 능동 음 향 조사 보다 효율적으로 모니터링이 가능한 어류 소리 기반 수동 음향 방법의 연구가 증가하고 있 다. [20] 해양생물음을 기반으로 한 응용 연구로는, 수 중 음향 은밀 통신 연구 및 생체모방 소나 신호 모델 연구 등이 활발하게 수행되고 있다. [21-24] 이러한 연 구가 수행되기 위해서는 대상 종의 음향학적 특성 분석이 선행되어야 한다. 본 연구 대상인 참조기(Small yellow croaker)는 민 어과에 속하는 어류로, 대한민국 서해와 남해, 발해 만, 동중국해 등에 분포하며, 수심 40 m ~ 160 m의 해 저면이 모래나 뻘로 이루어진 지역에 서식하는 연 안 회유성 어류이다. [25-29] 지금까지 알려진 참조기 전장(Total length)의 기록 중 최대 길이는 44 cm로 알 려져 있다. [25] 한국에 출현하는 참조기의 산란기는 3-6월로 3-7만 개의 알을 낳는다. [26] 또한, 산란 시기 에 구애를 위해 소리를 사용하며, 소리 발생 기작은 부레 외측에 붙어 있는 음성 근육이 빠르게 수축을 반복하여 부레를 진동시키면서 소리를 생성한 다. [9,30] 참조기 소리의 음향학적 특성에 관한 연구는 일부 진행되었으나, 펄스 길이, 중심 주파수, 소리의 일주기와 같은 일부 특성에만 한정되어 있다. [30-31] 본 연구에서는 참조기 소리에 대해 신호의 구조적 특성과 신호별 대표 펄스의 특성으로 나누어 음향학 적 특성을 보다 정밀하게 분석하였다. 이를 통해 향후 음향 기반 생태모니터링 및 자원 평가 등 다양한 응용 연구에 활용 가능한 기초 자료를 제공하고자 한다. II. 재료 및 방법 2.1 음향 조사 본 연구에서 분석한 참조기 소리는 한국해양과학 기술원으로부터 제공 받았으며, 통영해상실증기지 의 가두리 양식장에서 녹음되었다(Fig. 1). 양식장의 김범식, 최종욱, 윤영글, 김선효, 김한수, 조성호, 강돈혁, 최지웅 한국음향학회지 제 44 권 제 5 호 (2025) 442 크기는 12 m × 6 m × 6 m(가로 × 세로 × 높이)였으며, 녹음 당시 양식장에 양식하는 참조기의 체장은 약 25 cm ~ 30 cm, 양식하는 참조기의 개체 수는 약 2,000 마리였다. 참조기의 소리를 녹음하기 위해 자동기 록식 수중청음기(Self-recording hydrophone, SM3M, Wildlife, Maynard, MA, USA)를 사용하였으며, 수심 약 3 m에 위치시켰다. 수중청음기의 수신음압강도 (Receiving Voltage Sensitivity, RVS)는 –164.6 dB re: 1 V/µPa이고, 수신 증폭(Gain)은 0 dB, 샘플링주파수 (Sampling frequency)는 48 kHz로 설정하였다. 또한, 수중청음기는 10 min 간격마다 9 min 56 s 동안(duty cycle = 99 %) 녹음되도록 설정하였으며, 녹음된 참 조기 소리는 디지털 신호(*.wav)로 저장하였다. 2.2 신호 처리 및 음향신호 분석 방법 참조기 소리의 음향학적 특성을 분석하기 위해, 2024년 4월 25일 16시부터 약 210 min 동안 녹음된 데 이터를 활용하였다. 해당 데이터에는 참조기 소리 뿐만 아니라 딱총새우 소리, 선박 소음 등 분석 대상 이 아닌 다양한 소음이 함께 포함되어 있었다. 이에 따라 비대상 신호의 성분을 감쇠시키기 위해 50 Hz ~ 2000 Hz의 대역통과필터(Band-pass Filter)를 적용하 였으며, 수동 검사를 통해 선박 소음이 포함되거나 두 개 이상의 참조기 소리가 겹친 경우 분석 대상에 서 제외하였다. 최종적으로, 하나의 신호로 구분되는 데이터를 선별하여 총 381개의 참조기 소리를 대상으 로 음향학적 특성을 분석하였다. 분석에는 MATLAB (Mathworks, USA) 음향 분석 프로그램을 활용하였 다. 참조기 소리는 지속시간이 10 ms 이하의 펄스가 반복되는 형태로 보이며, 하나의 신호를 구성하는 펄스들이 매우 유사한 파형으로 확인되었다(Fig. 2(a), (b)). 따라서 신호의 구조적 특성과 신호별 대표 펄스의 특성을 나누어 분석하였다. 신호별 대표 펄 스는 하나의 신호 안에 존재하는 펄스들의 평균으 로 정의하였다. 신호의 구조적 특성으로는 (i) 신호당 펄스 개수 ( ), (ii) 펄스 간 간격( ) 및 (iii) 펄스 간 간격의 변 동성( ∆ )을 분석하였으며, Eqs. (1)과 (2)를 활용하 였다[Fig. 2(a)]. ,(1) ∆ ,(2) Eq. (1)에서 는 ⋯ , 는 ⋯ , 는 번째 펄스의 위치를 뜻하며, 은 각 각의 신호별 펄스 간 간격의 평균 값이다. 또한, (iv) 하나의 신호 내에 존재하는 펄스 간의 유사도( ) 를 분석하였으며, 유사도를 분석하기 위해 대표 펄 스와 해당 신호 내에 존재하는 펄스 간의 피어슨 상 관계수(Pearson Correlation Coefficient)를 분석하였다 [Eq. (3)]. ,(3) Eq. (3)에서 변수 와 에 대해서 와 는 데이 Fig. 1. (Color available online) Acoustic measurement site (white diamond) located in the Tongyeong area in South Korea.참조기 소리의 음향학적 특성 분석 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.5 (2025) 443 터의 각 관측값을 뜻하며, 와 는 각 변수의 평균 값을 뜻한다. 각 신호별 대표 펄스의 특성으로는 (v) 펄스 길이 ( ), (vi) 반파장의 개수( ), (vii) 펄스의 음압 준위(Sound Pressure Level, SPL)를 분석하였다. 펄스 길이는 전체 신호의 95 %의 에너지를 차지하는 부 분으로 정의하고, 해당 길이 내에 존재하는 반파장 의 개수를 확인하였다[Fig. 2(c)]. 음압 준위는 신호의 최대 음압을 기준으로 계산하였다. 또한, (viii) 피크 주파수( ) 및 (viiii) 3 dB 대역폭( )을 분석 하였으며, 이를 위해 에너지 스펙트럼 밀도(Energy spectral density, ESD)를 계산하였다[Eq. (4), Fig. 2(d)]. max ,(4) Eq. (4)에서 은 전체 신호 에너지, 는 시간에 따른 음압, 는 에너지 스펙트럼 밀도, 는 시간 이며 는 주파수이다. 이때 주파수 분해능은 1 Hz였 으며, 창함수는 해닝(Hanning) 창함수를 이용하였다. III. 분석 결과 Fig. 3(a)는 녹음된 3개의 참조기 소리에 대한 시계 열 형태를 보여주는 그림으로, 신호별 펄스 개수, 펄 스 간 간격이 다르게 나타난다. 이때 각각의 신호별 펄스 개수는 4개, 26개, 4개이며, 하나의 신호 내에서 도 펄스들의 진폭 변화가 관찰된다. 또한, 각 신호마 다의 대표 펄스의 파형이 달라지는 것을 확인할 수 있다[Fig. 3(b)]. 이에 따라, 본 연구에서는 총 381개의 참조기 소리를 대상으로 음향학적 특성을 분석하였 Fig. 2. (Color available online) Definitions of structural characteristics of the signal (a,b) and characteristics of the representative pulse(c,d). (a) Definition of Number of pulses per signal, inter-pulse interval (IPI) and IPI variation, (b) overlap of successive pulses within one signal. The representative pulse was marked using black line, (c) pulse length and number of semiperiods, (d) peak frequency and 3 dB bandwidth.김범식, 최종욱, 윤영글, 김선효, 김한수, 조성호, 강돈혁, 최지웅 한국음향학회지 제 44 권 제 5 호 (2025) 444 다. 분석 결과의 중심 경향성과 분포 특성을 시각화 하기 위해 히스토그램(Histogram)과 상자 수염 그림 (Box-and-whisker plot)을 활용하고(Fig. 4), 해당 값을 Table 1에 정리하였다(Table 1). 신호의 구조적 특성 분석 결과, 신호당 펄스 개수 는 7.7 ± 8.9개로 나타났으며, 대부분 10개 이하였으 나 최대 86개의 펄스로 구성된 신호도 확인되었다 [Fig. 4(a)]. 펄스 간 간격은 각각의 신호 내 평균값을 기준으로 분석하였으며, 63.6 ms ± 16.6 ms였다. 펄스 간 간격의 변동성은 각각의 신호에서 평균 ∆ 을 계산한 뒤, 이 값들의 전체 평균을 계산하였으며, 4.1 ms ± 2.7 ms로 확인되었다. 이를 통해 신호별 펄스 간 간격 및 하나의 신호 안에서의 펄스 간 간격이 고정 적이지 않고 변화하는 것을 파악할 수 있었다[Fig. Fig. 3. (Color available online) (a) Time series of the small yellow croaker sounds, (b) normalized wave- forms of three representative individual pulses. Fig. 4. (Color available online) Acoustic characteristics of small yellow croaker sounds, analyzed from structural characteristics of the signal and representative pulses within each sound. The vertical red solid lines indicate the median values and blue dotted lines indicate the mean values. The left and right edges of green box correspond to the 25 th and 75 th percentiles, respectively. The outliers are individually marked using the red ‘+’ marker.참조기 소리의 음향학적 특성 분석 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.5 (2025) 445 4(b)-(c)]. 펄스의 개수에 따른 펄스 간 간격의 변화를 분석하기 위해, 각 신호별 펄스 개수에 따라 신호가 10개 이상으로 확인된 경우만을 대상으로 분석을 수 행하였다. 그 결과, 펄스 개수가 증가할수록 펄스 간 간격이 감소하는 경향이 관찰되었다(Fig. 5). 펄스 간 의 유사도는 0.98 ± 0.02로 매우 높게 나타났으며, 중 앙값 또한 평균보다 높은 값으로 확인되었다. 이는 하나의 신호 내 존재하는 펄스들의 파형이 매우 유 사하다는 것을 나타낸다[Fig. 4(d)]. 각 신호별 대표 펄스의 특성 분석 결과, 펄스 길이 는 4.0 ms ± 1.0 ms이며, 펄스 길이 내 포함된 반파장 개수는 4.4 ± 1.3개였다[Fig. 4(e)-(f)]. 두 음향학적 특 성의 관계를 분석한 결과, 펄스의 길이가 증가함에 따라 반파장 개수도 함께 증가하는 경향이 관찰되 었다. 펄스의 음압 준위는 136.2 dB ± 4.5 dB로 계산되 었다[Fig. 4(g)]. 피크 주파수는 566 Hz ± 91 Hz, 3 dB 대 역폭은 254 dB ± 61 dB로 나타났으며, 400 Hz ~ 700 Hz 대역에서 우세한 주파수 특성을 나타내는 것을 확 인하였다[Fig. 4(h)-(i)]. IV. 요약 및 고찰 본 연구에서는 산란기 참조기 소리의 음향학적 특 성을 분석하기 위해 가두리 양식장에서 약 210 min 동안 녹음된 데이터를 사용하였으며, 총 381개의 참 조기 소리를 대상으로 분석을 수행하였다. 분석 결 과 참조기 소리는 파형이 유사한 펄스가 반복적으 로 발생하여 하나의 신호를 형성하였으며, 각 신호 마다 펄스 개수와 펄스 간 간격 모두 일정하지 않았 다. 각각의 신호별 대표 펄스의 파형을 확인해 보기 위해 최솟값을 기준으로 정규화 및 정렬시켜주었 다. 그 결과, 각 신호별 대표 펄스의 파형이 유사하지 않다는 것을 확인할 수 있었으며, Eq. (3)을 통해 대표 펄스 간 유사도를 분석해 본 결과 평균 0.75로 신호 내에서의 펄스 간 유사도보다 낮았다(Fig. 6). 또한 신호당 펄스 개수를 분석한 결과, 평균 7.7개, 표준편 차 8.9개로 평균 대비 변동성이 매우 컸다(Table 1). 이는 최소값이 2개, 최대값이 86개로, 대부분의 신호 에서 15개 이하의 펄스가 포함되어 있으며(총 381개 중 345개, 약 90 %), 일부 신호에서 상대적으로 많은 펄스를 포함하고 있기 때문이다[Fig. 4(a)]. 펄스 개수 가 많은 신호들은 다른 신호와 겹치면서 분석 대상 에서 제외되었기 때문에 실제 평균과 중간값이 더 Table 1. Characterization of the acoustic parameters from sounds of small yellow croaker (N = 381). CategoryAcoustic parametersSymbolMean ± StdMinMaxMedian 25 th percentile 75 th percentile Structural characteristics of the signal No. of pulses 7.7 ± 8.9286538 Inter-pulse interval (ms) 63.6 ± 16.619.5134.362.953.372.1 Variability in IPI (ms) ∆ 4.1 ± 2.70.117.03.42.35.2 Similarity of pulses 0.98 ± 0.020.900.990.990.980.99 Characteristics of the representative pulse Pulse length (ms) 4.0 ± 1.02.06.83.83.44.3 No. of semiperiods 4.4 ± 1.3210435 Sound pressure level (0-peak) (dB re 1 µPa) 136.2 ± 4.5149.6124.7136.4133.1138.9 Peak frequency (Hz) 566 ± 91362871565502616 3 dB bandwidth (Hz) 254 ± 61155518234206268 Fig. 5. Relationship between the number of pulses and inter-pulse interval (IPI). Error bars indicate mean ± standard deviation.Next >