1. 서 론

염분은 해수 1 kg 중에 녹아 있는 무기염류의 총량을 의미하며, 끓는점, 어는점, 삼투압, 밀도, 기체 용해도 등 해수의 물리 및 화학적 특성에 직접적인 영향을 미친다. 특히 해수 밀도의 변화는 심층 순환에 관여하므로, 전 지구적 기후변화를 이해하기 위해 연구자들은 수온과 함께 염분 관측을 지속적으로 수행하고 있다.

현재 해양에서 염분을 측정하는 가장 일반적인 방법은 해수의 전기전도도를 측정해 염분으로 환산하는 것이다. 이는 해수 내 무기 이온들이 전류를 전달하는 특성에 기반하며, 이온 농도가 높을수록 전기전도도가 증가하는 원리를 이용한다(Cox et al., 1967). 전기전도도를 활용한 염분 측정 방식은 실험실에서 Salinometer를 이용해 해수 시료를 분석하거나, CTD (Conductivity-Temperature-Depth) 센서를 현장에 투입해 실시간으로 전기전도도, 온도, 압력 등을 측정하는 방식으로 이뤄진다.

정밀한 염분 분석을 위해 해수 시료는 실험실의 안정적인 환경으로 운반되며, 이때 Guildline사의 AutoSal 8400B Salinometer가 주로 사용된다. 이 장비는 ±0.0002 psu의 분해능과 ±0.001 psu의 정확도를 보유하고 있어, 세계 해양 순환 탐사(World Ocean Circulation Experiment, WOCE) 기준에 부합하는 고신뢰도의 염분 자료를 생산할 수 있다(Stalcup, 1991). 그러나 이러한 방식은 시료 채취 및 운반 과정의 제약으로 인해 수직 및 수평 방향의 고해상도 염분 분포를 파악하는 데 한계가 있다. 이에 따라 연구자들은 공간적으로 밀도 높은 염분 관측을 위해 CTD를 활용한 현장 계측을 선호하고 있다.

현장에서 가장 널리 사용되는 전기전도도 센서는 Sea-Bird사의 SBE 4C로, 세 개의 백금 전극이 내장된 보로실리케이트 재질의 원통형 유리 셀을 통해 해수를 흐르게 하여 전기 저항을 측정하고, 이를 Wien Bridge 발진기 회로의 주파수 변화로 변환하여 전도도를 계산한다. SBE 4C는 0-7 S/m의 전도도 범위를 측정하고, 이를 2.5-7.5 kHz의 주파수로 출력하며, 잡음이 적고 응답 속도가 빨라 SBE 9 plus, 25 및 25 plus 등의 프로파일링 CTD 시스템에서 핵심 센서로 널리 사용된다.

비록 SBE 4C 센서는 높은 안정성을 제공하지만, 제조사는 전기적 특성 변화에 따라 월간 0.0003 S/m(약 0.0023 psu)의 안정성을 보증하고 있다. 이는 염분 측정값이 한 달 동안 최대 ±0.0023 psu까지 변할 수 있음을 의미하며, 센서 운용 중 생물 부착이나 유류 오염 등의 외적 요인으로 인해 추가적인 변동이 발생할 수 있다.

따라서 관측된 염분 자료의 정확도를 AutoSal 8400B 수준으로 유지하고, WOCE 기준에 부합하도록 하기 위해서는 관측 전후에 정기적인 센서 교정이 필요하다. 그러나 국내에는 염분 센서를 교정할 수 있는 전문 기관이 없어, Sea-Bird사에 직접 교정을 의뢰해야 하며, 최소 2개월 이상의 시간이 소요된다. 더욱이 2020년부터 2022년까지 이어진 코로나19 팬데믹과 같은 세계적 위기 상황에서는 제조사의 정상적인 교정 서비스 제공이 어려워, 관측 전·후 교정할 수 없었던 경우도 있었다. 이러한 환경에서도 신뢰성 있는 염분 자료를 확보하려면, 교정이 어렵더라도 센서가 출고 시 사양에 명시된 성능을 유지하고 있는지 점검하는 등 체계적인 관리가 필요하다.

본 연구에서는 SBE 4C 센서의 현장 투입 전 정상 작동 여부와 성능 유지를 확인하는 절차를 상세히 기술하였으며, 관측 전·후의 교정 정보를 바탕으로 센서 성능을 평가하고, 교정 자료를 활용해 측정값을 보정하는 방법을 제시하였다. 또한 현장에서 채취한 해수 시료의 AutoSal 분석 결과를 이용한 염분 센서 보정 방법에 대해서도 함께 다루었다.

2. 재료 및 방법

본 연구에 사용된 주요 장비는 SBE 4C 센서, 전원 공급장치 및 전원 케이블, 주파수 측정기, 항온수조, 컴퓨터 등이다. SBE 4C 센서의 정상 작동 여부를 확인하기 위한 점검 항목과 기준은 제조사에서 제공하는 센서 성능 제원(Table 1)을 참고하였다. 사전 점검 항목으로는 센서에 전원을 연결한 후, 염분이 0인 상태에서 측정되는 전류 값과 전기전도도를 확인하는 절차가 포함된다. 측정된 값은 Table 1에 제시된 초기 성능 값과 비교하여 센서가 정상적으로 작동하는지를 판단하였다.

Fig. 1.

Photograph of power supply instrument, power and signal cables, SBE 4C conductivity sensor, frequency counter, PC connection, and SBE 4C connector configuration.

센서의 전기적 정상 작동 여부를 확인하기 위해, 출력 전압을 조절할 수 있으며 전압 및 전류 값을 실시간으로 확인할 수 있는 직류 전원 공급장치를 사용하였다. 전원 공급 장치와 센서는 SBE 9plus CTD에 사용되는 케이블을 변형하여 연결하였다(Fig. 1). 전원 공급 장치를 통하여 전원을 공급하면서 전류 값을 측정하여 센서의 정상 작동 여부를 점검하였다. SBE 4C 센서의 입력 전원은 직류 6-24 V이며, 입력 전원이 6V일 경우 약 18 mA의 전류가 흐르고, 입력 전원 10-24V 범위에서는 약 12 mA의 전류가 흐른다(Table 1).

현장에서 운용 중인 센서의 성능 점검을 위해 활용된 해수 시료는 2024년 5월 열대 서인도양에서 수행된 해양관측 과정에서 채취하였다. 해당 시료는 실온에서 보관된 후 한국해양과학기술원(KIOST) 실험실로 운반되었으며, 3개월 이내에 AutoSal 8400B Salinometer를 이용해 염분 분석을 수행하였다.

3. 결과 및 토의

3.1 SBE 4C 센서 전기 점검 (Electrical Inspection)

정상적으로 작동하는 SBE 4C 센서에 입력 전압을 6 V로 설정하여 전원을 공급한 결과, 약 0.017 A(17 mA)의 전류가 흐르는 것이 확인되었고, 입력 전압을 12 V로 설정한 경우에는 약 0.011 A(11 mA)의 전류가 측정되었다. 반면, 정상 작동하지 않는 센서에 동일한 방식으로 전원을 공급했을 때는 센서 사양과 크게 벗어나는 전류 값이 나타났으며, 일부 센서에서는 센서 사양에 제시된 전류보다 낮은 전류(예: 3 mA at 6 V, 4 mA at 12 V) 또는 높은 전류(예: 57 mA at 6 V, 249 mA at 12 V)가 측정되었다(Fig. 2, Fig. 3 참조). 이러한 결과를 바탕으로, 현장 관측에 앞서 센서에 전원을 연결한 후 입력 전압에 따라 흐르는 전류를 측정하고, 이를 제조사의 센서 사양과 비교함으로써 센서의 전기적 이상 유무를 사전에 확인할 수 있다.

Fig. 2.

For normal SBE 4C sensor, 17 mA and 11 mA currents were measured when 6.003VDC and 12.004VDC were applied using DC power supply instrument.

Fig. 3.

For abnormal SEB 4C sensor, 57 mA and 249 mA currents were measured when 6.004VDC and 12.004VDC were applied using DC power supply instrument.

3.2 관측 전 SBE 4C 센서 성능 점검

3.2.1 SBE 4C 센서 바탕시험(Blank Test)

SBE 4C 센서는 0-7 S/m 범위의 전기전도도를 측정할 수 있으며, 측정된 전기전도도 값은 2.5-7.5 kHz 범위의 구형파(square water) 가변 주파수 형태로 출력된다. 제조사에서는 센서 점검을 위해 센서 셀 내부의 물기를 완전히 제거한 뒤, 공기 중에서 측정되는 출력 주파수가 시간에 따라 ±1 Hz 이내로 안정되지 않는 경우 점검을 권장하고 있다(Sea-Bird Scientific, 2024). 공기 중에서 측정된 주파수 값은 해당 센서의 전기적 특성을 반영하는 기준값이다. 이는 화학 분석에서 분석 대상 물질이 없는 상태에서 나타나는 측정값을 바탕값(blank value)이라 하는데, 전기전도도 센서를 공기 중에서 측정하는 것은 이와 유사한 개념으로 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 공기 중에서 측정된 전기전도도 출력 주파수 값을 ‘바탕값(blank value)’이라 하고, 이 값을 측정하는 과정을 ‘센서 바탕시험(sensor blank test)’으로 제안하였다.

이러한 ±1 Hz 변화는 센서 초기 정확도인 ±0.0003 S/m에 해당하는 주파수 변화량인 약 ±0.39 Hz의 2.6배에 해당하는 값으로, 센서 성능의 안정성과 밀접한 관련이 있다. 따라서 센서 사용 전, 셀 내부를 충분히 건조시킨 후 공기 중에서 출력되는 주파수를 측정하고, 이를 이전 교정 정보와 비교하여 ±1 Hz 이내의 오차 범위 내에서 유지되고 있는지를 확인하는 것은 센서가 초기 사양대로 정상 작동하고 있는지를 판단할 수 있는 중요한 지표로 활용될 수 있다.

실제 공기 중에서 측정된 주파수 값은 센서마다 다르게 나타났으며, 이는 각 센서가 가지는 고유한 전기적 특성 차이에 기인한 것으로 판단된다(Table 2). 각 센서의 바탕값은 시간에 따라 변화가 거의 없었으며, 그 변화 폭은 제조사가 보증하는 센서의 전기전도도 초기 정확도(±0.0003 S/m)에 상응하는 주파수 변화량인 0.39 Hz보다도 작았다(Fig. 4). 또한 약 20분간 공기 중에서 측정한 주파수의 표준편차는 ±0.007-±0.011 Hz 범위로 나타났으며, 이는 0.39 Hz의 약 3%수준에 불과하여 센서가 안정적으로 작동하고 있음을 시사한다. 그러나 일부 센서의 경우 주파수 측정이 불가능했는데, 이러한 경우는 센서에 이상이 있는 것으로 판단되어 제조사에 수리를 의뢰해야 한다.

Fig. 4.

Temporal variation of blank value of each sensor in the upper pannel and Average of Blank frequency value for 20 minute(solid line) and frequency value corresponding to the initial accuracy of sensor(broken lines) in the lower pannel.

전기전도도 센서를 장기간 건조한 상태로 보관한 경우, 바탕 시험(blank test)에서 측정된 주파수 값의 표준편차가 크게 나타나 센서에 이상이 있는 것으로 오해될 수 있다. 그러나 센서를 증류수로 적신 후 물기를 제거하고 다시 측정한 결과, 표준편차가 감소하였으며, 측정값의 평균도 기존과 유사하게 나타났다(Fig. 5). 따라서 바탕 시험에서 측정값의 편차가 크게 나타날 경우, 센서를 증류수로 적신 후 물기를 제거한 뒤 바탕 시험을 다시 시행할 것을 권장한다.

Fig. 5.

Blank values of SBE 4C sensor stored at dry condition(A) and dried condition after soaking of the same sensor(B).

3.2.2 SBE 4C센서 해수시험(Seawater Test)

앞서 설명한 바탕시험(blank test)은 전도도 셀이 지닌 고유한 전기적 특성을 확인하는 절차이며, 센서가 실제 해수 환경에서 정상적으로 작동하는지를 점검하는 절차는 ‘해수시험(seawater test)’이라고 한다. 바탕시험이 해수가 없을때 센서가 안정적으로 작동하는지 여부를 판단하는 것이라면, 해수시험은 실제 해수환경에서 센서가 안정적인 신호를 송출하는지 판단하는 기준이다. 해수시험을 시행하기 위해서는 바탕시험과 마찬가지로 센서를 전원 공급 장치 및 주파수 측정기에 연결한 뒤, 염분이 34-35 psu 범위인 해수에 센서를 완전히 잠기게 한다. 이후 직류 전원을 공급하면서 약 20분 동안 주파수를 측정하고, 이 데이터를 컴퓨터에 실시간으로 기록한다. 측정된 주파수 값은 염분 농도에 따라 대략 6000-7000 Hz 범위 내에 분포하게 된다. 이후 마지막 5분간의 주파수 데이터를 활용해 평균값과 표준편차를 산출한다. 평균 주파수 값은 시료 해수의 염분에 따라 달라질 수 있으나, 표준편차는 바탕시험과 동일하게 ±1 Hz 이하로 유지되어야 정상으로 판단한다. 만약 표준편차가 ±1 Hz를 초과할 경우, 센서의 이상 가능성을 고려하여 제조사에 점검을 의뢰하는 것이 바람직하다.

3.3 SBE 4C 센서 측정 염분 보정(Sensor Salinity Correction)

SBE 4C 염분 센서의 성능 사양에 따르면, 제조사에서 보증하는 센서의 전기전도도 안정도는 월±0.0003 S/m이며, 이를 해수 염분으로 환산하면 약 ±0.0023 psu에 해당한다. 따라서 센서가 정상적으로 작동하더라도 동일한 염분을 가진 해수를 1년 후에 측정하면 염분값이 최대 약 ±0.028 psu(±0.0023 psu/월 × 12개월)까지 차이가 날 수 있다.

제조사가 보증하는 SBE 4C 센서의 전기전도도 초기 정확도는 ±0.0003 S/m이며, 이는 ±0.0023 psu의 염분 오차에 상응한다. 따라서 SBE 4C 센서를 활용하여 GO-SHIP 프로그램에서 권장하는 염분 정확도(±0.002 psu, Hood, 2010)를 만족하려면 관측 직전에 반드시 센서 교정을 수행해야 한다.

또한, 관측 기간이 1개월 이상일 경우에는 장기간 운용 중에 발생할 수 있는 센서 변이에 따른 염분 측정 오차를 보정하기 위해 관측 직후에도 센서를 교정하는 절차가 필수적이다. 만약 관측 직후 교정이 불가능한 경우에는, 관측 기간 중 해수 시료를 채취하여 AutoSal 8400B Salinometer를 이용해 염분을 분석한 후 센서 관측값에 대한 보정을 수행할 수 있다.

이후에는 Sea-Bird사에서 제공하는 교정 성적서(Fig. 6)와 현장에서 수집한 해수 시료의 염분 측정값을 활용하여 센서 관측 염분값을 보정하는 방법을 정리하였다.

Fig. 6.

Calibration certificate of SBE 4C conducted at Sea-Bird Scientific.

3.3.1 관측 후 교정 상수를 이용한 염분보정

Sea-Bird사에서 제공하는 교정 성적서에는 센서의 시리얼 번호, 교정 날짜, 교정 계수, 교정 시 항온수조의 온도(BATH TEMP)와 염분(BATH SAL), AutoSal 8400B Salinometer로 측정한 전기전도도(BATH COND), 센서의 출력 주파수(INSTRUMENT OUTPUT), 그리고 교정 계수를 이용해 계산된 센서 측정 전기전도도 값(INSTRUMENT COND)이 포함된다. 이 이외에도, 이들 전기전도도 값 간의 차이를 나타내는 전기전도도 잔차(Residual), 기울기 보정값(slope correction), 그리고 전기전도도 잔차를 시각화한 그래프도 함께 제공된다(Fig. 6).

전기전도도 잔차 그래프에는 현재의 교정 계수를 바탕으로 이전 교정 시 센서로 측정된 주파수를 전기전도도로 환산한 값과, 같은 시점에 AutoSal 8400B로 측정한 염분으로 계산된 전기전도도의 잔차가 함께 도식화되어 있으며, 이번 교정에서 새롭게 산출된 전기전도도 잔차도 함께 표시되어 비교가 가능하도록 구성되어 있다.

관측 전·후에 교정을 하였다면 관측 전후 교정성적서에 나와 있는 정보를 이용하여 관측하는 동안에 발생할 수 있는 센서 변이를 식 (1)과 같이 보정 한다(Sea-Bird Electronics Inc., 2010).

여기서,

slope = true conductivity span/instrument reading conductivity span

offset = (true conductivity-instrument reading conductivity)* slope, measured at 0 S/m

식 (1)에 사용되는 전기전도도 보정 계수인 ‘slope’은 식 (2) 및 식 (3)을 통해 계산되며, 이렇게 산출된 계수를 ‘postslope’이라고 한다. 한편, 식 (1)의 offset은 전기전도도가 0 S/m일 때 측정되는 센서 출력값으로, 이는 센서의 전기적 특성에 의해 발생하는 오차를 의미한다. 일반적으로 offset 값은 연간±0.0001 S/m 수준으로 유지되어야 하며, 이러한 경우에는 추가적인 보정을 적용하지 않고 offset을 ‘0’으로 설정한다(offset = 0). 만약 offset이 ±0.0002 S/m를 초과하면 센서에 이상이 있는 것으로 판단하여 점검 및 수리를 권장한다.

여기서,

α: post-cruise calibration coefficients를 이용하여 pre-cruise calibration시 측정된 bath data(온도 및 센서 측정 주파수)로부터 계산한 conductivity

β: pre-cruise calibration시 측정한 bath의 conductivity (AutoSal분석 염분값으로부터 계산된 항온수조 전도도)

n: number of days between pre- and post-cruise calibrations

b: number of days between pre-cruise calibration and the cast to be corrected

SBE 4C 센서로 측정된 주파수를 전기전도도로 변환해 염분을 계산하기 위해서는, 관측 전 교정 상수를 Sea-Bird사에서 제공하는 자료처리 소프트웨어 SEASOFT V2에 입력해야 한다. 이때, ‘slope’항목에는 1을, ‘offset’항목에는 0을 각각 설정한다.

그러나 관측 후에 센서 교정을 수행하면, SEASOFT V2에 관측 전 교정 상수를 그대로 입력하되, 관측 후 교정 성적서 정보를 바탕으로 식 (2)와 식 (3)을 통해 산출한 ‘islope’값을 ‘slope’항목에 입력함으로써 관측 동안 발생한 센서의 변이를 보정한 염분 자료를 생성할 수 있다. 이때, ‘islope’을 계산하기 위해 식 (2)의 ‘postslope’을 별도로 산출하는 대신, 교정 성적서에서 제공하는 ‘Slope Correction’값을 바로 활용할 수 있다.

반대로, 관측 후 교정 상수를 직접 SEASOFT V2에 입력하여 SBE 4C 센서의 측정 주파수를 전기전도도로 변환하고자 할 경우에는, 식 (4)와 식 (5)를 이용해 ‘islope’값을 새롭게 계산해야 한다.

여기서,

α: pre-cruise calibration coefficients를 이용하여 post-cruise calibration시 측정된 bath data(온도 및 센서 측정 주파수)로부터 계산된 conductivity

β: post-cruise calibration시 측정된 bath의 conductivity(AutoSal 염분측정값으로부터 계산됨)

n: number of days between pre- and post-cruise calibrations

b: number of days between pre-cruise calibration and the cast to be corrected

3.3.2 관측 중 염분시료 분석을 통한 염분보정

관측 직전 또는 관측 후에 센서 교정을 수행할 수 없는 상황에서는, 센서로 수집한 염분 자료의 품질을 확보하기 위해 별도의 보정 절차가 필요하다. 이를 위해 관측 시 염분 분석용 해수 시료를 함께 채취하고, 해당 시료를 AutoSal 8400B Salinometer로 분석하여 염분 값을 산출한 뒤, 이를 바탕으로 전기전도도 값을 계산한다. 이후 SEASOFT V2프로그램에 관측 전 교정 상수를 입력하고, 식 (6)을 이용해 계산한 ‘slope’값을 적용하여 센서로 측정된 주파수 값을 전기전도도로 변환함으로써, 보다 정확한 염분 값을 계산할 수 있다(Sea-Bird Electronics Inc., 2010). 이 경우에는 식 (3)과 식 (5)에서 계산하는 ‘islope’을 별도로 계산하지 않고 식 (6)에서 계산된 ‘slope’을 관측 기간 동안 동일하게 적용한다.

α: pre-cruise calibration coefficients를 이용하여 계산된 CTD 전도도

β: AutoSal 8400B로 측정한 염분값으로부터 계산된 전도도

2024년 5월, 열대 서인도양 해역의 5개 정점에서 총 40개의 해수 시료를 채취하여 한국해양과학기술원 실험실로 운반하였고, 이들 시료는 AutoSal 8400B Salinometer를 이용해 3개월 이내에 분석되었다. 시료 채취 및 염분 분석은 Swift(2010)와 Kawano(2010)의 기존 연구를 기반으로 수행되었으며, 분석 자료의 품질 검증 또한 동일한 절차에 따라 이루어졌다.

AutoSal 8400B를 활용한 해수 시료 분석 시에는 분석기기의 전기 회로 이상, 측정셀 내부 공기 방울, 시료병 내 성층화, 채수 수심 오류 등 다양한 요인으로 인해 염분 분석에 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차는 CTD 센서로 측정한 염분값과 AutoSal 8400B 분석값의 차이(ΔSalinity)를 수심별로 비교한 그래프를 통해 확인할 수 있다(Kawano, 2010).

일반적으로 수심 1000 m 이내의 얕은 해역에서는 ΔSalinity의 값과 변동성이 크게 나타나지만, 수심 1000 m를 초과하는 깊은 해역에서는 ΔSalinity의 크기와 변동성이 작게 나타나는 특성이 있다. 따라서 깊은 수심에서 ΔSalinity가 상대적으로 크게 관측된다면, 이는 시료 분석 과정에서 발생한 오차에 기인한 것으로 판단할 수 있다(Fig. 7A).

Fig. 7.

Vertical distribution of the difference of salinity(ΔSalinity) between SBE 4C sensor and AutoSal 8400B. (A) Kawano (2010), (B) This study.

열대 서인도양 해역에서 분석된 염분 자료의 ΔSalinity는 -0.031에서 0.060의 범위를 보였으며, 평균값과 표준편차는 각각 0.021과 ±0.012였다. 그러나 Fig. 7A에 나타난 바와 같이 깊은 수심에서 특이값이 관측되지 않은 점을 고려할 때, 해수 시료의 채취 및 분석 과정에서 유의미한 오차는 발생하지 않은 것으로 판단된다(Fig. 7B).

AutoSal 8400B Salinometer로 분석한 해수 시료 염분값을 기반으로, 식 (6)을 이용하여 각 정점의 전체 수심 및 ΔSalinity가 작은 수심(≥500 m)에 대해 ‘slope’값을 계산하였다. 그 결과, 전체 수심에서 계산한 ‘slope’의 평균값과 표준편차는 각각 0.999431(±0.000189), 500 m 이상 수심에서는 0.999515(±0.000039)의 값을 나타냈다.

이후 SEASOFT V2 자료 처리 프로그램에 관측 전 교정 상수를 입력하고, 각 정점별로 표준편차가 가장 작았던 ≥500 m 수심의 ‘slope’평균값을 적용하여 전체 CTD 센서 염분 자료를 재처리하였다. 재처리된 CTD 염분으로 계산한 ΔSalinity는 0.050~0.041 범위에서 나타났고, 평균값과 표준편차는 각각 0.0021과 ±0.012로, 재처리 이전 CTD 염분으로 계산한 ΔSalinity의 약 1/10 수준으로 개선되었다. 또한, 재처리된 ΔSalinity 값은 SBE 4C 센서의 초기 정확도(±0.0023 psu)와 유사한 수준으로 확인되었다.

따라서 관측 후 센서 교정이 불가능한 상황에서는, 현장에서 채취한 해수 시료의 염분 분석값을 활용하여 관측 기간 중 발생할 수 있는 센서 변이를 보정하는 방법은 염분 센서의 전기적 특성 변화에 따른 염분 관측값을 효과적으로 보정할 수 있음을 시사한다.

4. 결론

본 연구에서는 주기적인 센서 교정이 어려운 상황에서의 염분 센서 운영 및 자료 보정 방법에 대해 다음 세 가지 측면에서 서술하였다:

1. 관측 전 센서의 정상 작동 여부를 점검하는 방법,

2. 관측 전·후 수행한 교정 상수를 활용하여 관측 동안 측정된 염분값을 보정하는 방법,

3. 관측 기간 중 채취한 해수 시료의 염분 분석값을 이용하여 센서 관측 염분 자료를 보정하는 방법이다.

센서의 정상 작동 여부를 확인하는 방법의 하나는 입력 전압에 따른 전류 값을 측정하는 것이다. SBE 4C 센서의 사양에 따르면, 입력 전압이 6 V일 때 약 18 mA, 10-24 V일 때는 약 12 mA의 전류가 흐르는 것이 정상이다. 실제 측정된 전류 값이 센서 사양과 2 mA 이내의 차이를 보인다면, 전기적으로 정상 작동하는 것으로 판단할 수 있다.

센서가 측정하는 전기전도도 값의 안정성을 평가하기 위한 점검 방법으로는 바탕시험과 해수시험을 제안하였다. 바탕시험은 센서를 공기 중에 두고 전원을 연결한 후 약 20분 동안 주파수를 측정하는 방법이며, 센서 고유의 전기적 특성을 파악할 수 있다. 이때 측정된 주파수의 평균값이 과거 바탕시험 주파수와 비교하여 ±1 Hz 이내로 유지된다면, 센서가 정상적으로 작동하고 있는 것으로 판단할 수 있다.

해수시험은 염분이 34-35 psu인 해수에 센서를 잠기게 한 뒤 약 20분간 주파수를 측정하는 방법이다. 해수의 염분에 따라 평균 주파수값은 변할 수 있어 평가 지표로 사용하기 어렵지만, 주파수의 표준편차가 센서 초기 정확도(±0.0003 S/m)에 해당하는 0.39 Hz의 약 2.6배인 ±1 Hz 이하로 유지된다면 센서가 해수 환경에서도 정상 작동하는 것으로 판단할 수 있다.

또한 본 연구에서는 관측된 염분 자료의 정확도를 확보하기 위해, 관측 전·후 수행된 센서 교정 결과를 바탕으로 변화 기울기(slope)를 적용하여 자료를 보정하는 방법이라는 것을 실제 자료로 제시하였다. 만약 관측 후 센서 교정이 어려운 상황에서는, 현장에서 채취한 해수 시료를 AutoSal 8400B Salinometer로 분석한 결과를 이용해 slope를 산정하고, 이를 바탕으로 센서 관측 염분값을 보정하는 절차가 유효한 대안임을 제시하였다.