Marine microalgal biotoxins can accumulate in seafoods, posing significant risk to human health. These toxins include tetrodotoxin (TTX) and can cause paralytic shellfish poisoning (PSP), diarrhetic shellfish poisoning (DSP), and amnesic shellfish poisoning (ASP). With accelerating climate change, the frequency and intensity of harmful algal blooms capable of producing biotoxins have increased. In South Korea, the Ministry of Food and Drug Safety (MFDS) regulates traditional toxins, including TTX and toxins causing PSP, DSP, and ASP. In contrast, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) and European Food Safety Authority (EFSA) have established regulatory standards for a broader spectrum of marine biotoxins, including yessotoxins (YTXs), brevetoxins (BTXs), azaspiracids (AZAs), and ciguatoxins (CTXs), to ensure seafood safety. To effectively address this global concern, the MFDS launched an R&D project entitled "Establishment of the Safety Management System for Marine Biotoxins" (2020–2024). This project focused on enhancing analytical methods to detect unregulated toxins, assessing contamination levels, and developing rapid detection techniques. The project proposal emphasizes the need to establish a comprehensive monitoring system to mitigate future risks, particularly as climate change expands the range of toxic marine species. This project aims to advance our understanding of marine biotoxin contamination and strengthen seafood safety measures in South Korea by aligning them with international standards. This special issue compiles knowledge accumulated and technical advancements related to marine biotoxins, stemming from the outcomes of this project. It includes 12 papers describing analyses of various regulated and unregulated marine biotoxins, the current prevalence of seafood contamination, toxicity assessments, rapid analytical methods, and the state of safety management.

식품의약품안전처는 기후 변화 및 수입 식품 다변화에 따른 위험 요소에 선제적으로 대응하기 위해 신규 출현 가능 해양생물독소 뿐만 아니라 현재 관리하고 있는 분야 까지 포함한 ‘해양생물 독소의 선제적 대응을 위한 안전 관리망 구축’ 사업을 5년에 걸쳐 추진하고 있다. 이 사업 을 통해 국내 연안에서 발생하는 해양생물독소 뿐만 아니 라 해외에서 발생하는 독소 사고에 신속하게 대응함으로 새로운 해양독소의 유입과 피해를 방지하고, 국내외에서 관리되는 독소 및 신규 독소를 국가 차원에서 관리 감독 할 수 있는 시스템을 마련하여 우리나라 수산물 안전관리 수준을 국제적으로 향상시켜 국내 수산업의 안전을 강화 하고 수출 경쟁력 확보에도 기여할 것으로 기대된다.

기후 변화로 인한 해양 온도 상승으로 해양생물독소의 발생 빈도가 점점 증가하고 있으며, 이는 식품 안전과 공 중 보건에 중대한 위협을 가하고 있다. 해양생물독소를 검 출하기 위한 기존의 방법인 마우스 생체검사(MBA), 고성 능 액체 크로마토그래피(HPLC), 액체 크로마토그래피-질 량 분석법(LC-MS) 등은 절차가 오래 걸리고 비용이 많이 든다는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대안 으로 바이오센서 기술이 유망한 해결책으로 부상하고 있 다. 이러한 바이오센서는 세포, 항체, 압타머, 펩타이드와 같은 바이오리셉터를 이용해 해양생물독소를 신속하고 정 확하게 검출한다. 본 리뷰에서는 다양한 종류의 바이오리 셉터를 논의하고, 해양생물독소 검출을 위한 바이오센서 기술의 최근 발전을 탐구한다. 또한, 이러한 바이오리셉터 의 장점을 강조하며, 해양생물독소 검출을 위한 바이오센 서 성능 향상을 위한 미래 연구 방향을 고려한다.

본 연구의 목적은 유해 해양생물의 고밀도 출현을 조기에 탐지하기 위한 시스템 구축이다. 수중영상 기반 객체탐지 모델의 정 확도와 이미지 처리속도를 고려하여 실시간 적용에 적합한 YOLOv8m을 선정하였다. 영상 데이터를 해양생물 탐지 알고리즘에 적용한 결 과 다수의 어류 및 간헐적인 해파리 출현을 탐지하였다. 학습 모델의 검증 데이터에 대한 평균 정밀도는 0.931, 재현율은 0.881, mAP는 0.948로 산출되었다. 또한, 각 클래스별 mAP는 어류 0.970, 해파리 0.970, 살파 0.910로 모든 클래스에서 0.9(90%) 이상으로 산출되어 우수한 성능을 확인하였다. 과학어탐 시스템을 통해 객체의 탐지 범위와 시간에 따른 수중 객체탐지 결과를 확인할 수 있었으며 에코적분 격자 평균을 적용하여 시공간축으로 스무딩 처리된 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 평균체적후방산란강도 값이 분석 도메인 내 객체탐지 여부에 따른 변동성을 반영하는 것을 확인할 수 있었다. 수중영상 기반 객체(해양생물)탐지 알고리즘, 환경조건(야간 포함)에 따른 수중영상 보정 기법, 과학어탐 시스템 기반의 정량화된 탐지결과를 제시하고 향후 다양한 사용처에서의 활용 가능성을 토의하였다.

Climate change has led to a significant increase in jellyfish populations globally, causing various problems. For power plants that use nearby seawater for cooling, the intrusion of jellyfish into intake systems can block the flow, leading to reduced output or even shutdowns. This issue is compounded by other small marine organisms like shrimp and salps, making it urgent to develop solutions to prevent their intrusion. This study addressed the problem using the BioSonics DT-X 120 kHz scientific fish finder to conduct preliminary tank experiments. We also deployed underwater acoustic and camera buoys around the intake of nuclear power plant, utilizing a bidirectional communication system between sea and land to collect data. Data collection took place from July 31, 2023 to August 1, 2023. While harmful organisms such as jellyfish and salps were not detected, we successfully gathered acoustic data on small fish measuring backscattering strength (SV). Analysis showed that fish schools were more prominent in the evening than during the day. The highest fish distribution was observed at 3:30 AM on July 31 with an SV of -44.8 dB while the lowest was at 12:30 PM on the same day with an SV of –63.4 dB. Additionally, a solar-powered system was used to enable real-time data acquisition from sea buoys with smooth communication between the land server and the offshore buoy located 1.8 km away. This research developed an acoustic-based monitoring system for detecting harmful organisms around the intake and provided foundational data for preventing marine organism intrusion and planning effective measures.

In this study, the seasonal distribution was surveyed using acoustic in the coastal waters around nuclear power plants. Acoustic surveys were conducted in June, September, December 2022, and March 2023 in the coastal waters of Uljin-gun. According to the results of this study, zooplankton were distributed at the depths from 0 m to 50 m in the waters around nuclear power plants. Zooplankton appeared in summer (June), autumn (September), and spring (March). In the survey area, fish were distributed at the depths from 25 m to 190 m, appearing in the summer (June), autumn (September), winter (December) and spring (March). The SV of zooplankton appearing in the survey area ranged from -98.0 dB to -78.0 dB, and it exhibited a one-class in the frequency distribution of SV. The SV of fish appearing in the survey area ranged from -36.0 dB to -35.0 dB and -98.0 dB to -53.0 dB, and it exhibited two-class in the frequency distribution of SV.

우리나라 여러 해양환경 지역으로부터 확보한 370주의 해양세균, 균류, 미세조류로부터 기초생 리활성(항산화, 항염, 항균, 항암, 항바이러스)을 조사하여 채집지, 분리원, 종(種) 수준에서의 활성결과를 비교하였다. 해양세균의 경우, 일반적으로 유용성이 많이 알려진 Streptomyces 속 과 Bacillus 속에 속하는 균주들이 두드러진 강한 효능이 관찰되었고, 주로 해양퇴적물로부터 유용한 자원을 분리할 수 있었다. 해양균류와 미세조류의 경우에도 종 특이적으로 활성이 강 하게 나타나는 결과를 확인할 수 있었고, 효능 특이적으로 활성을 보이는 결과도 얻을 수 있었 다. 이러한 결과를 바탕으로 추후 특정질병에 선택적으로 효능을 보이는 화학물질 연구 또는 자원 기반 연구 수행 시 유용성을 전제로 한 자원 확보 전략 수립과 산업 활성화를 위한 전 략소재로 우선적 접근이 용이할 수 있는 연구결과라 생각된다. 또한, 이들 결과를 해양바이오 뱅크를 통한 분양소재로 활용함으로써 학계, 산업계에서 활용하여 해양바이오산업 활성화에 좀 더 빠른 접근을 도울 수 있다고 생각한다.

eDNA (environmental DNA)란 특정 환경에 서식하는 생물로부터 유래한 DNA를 의미한다. 환경 시료로부터 추출한 eDNA를 활용하면 해당 환경에 서식하는 생물들의 효율적이고 정확한 모 니터링을 수행할 수 있다. 해수 시료로부터 얻은 eDNA를 기반으로 해양생물 다양성 연구를 수행할 수 있다. 해수 시료를 채집하고 이로부터 eDNA를 추출한 뒤, metagenome 분석을 통 해 서식하는 해양생물의 종 동정과 다양성 분석이 가능하다. 본 리뷰에서는 이처럼 해수의 eDNA를 활용하여 해양 지역의 생물 다양성 연구를 수행하는 전체적인 과정을 제시하고 있다. 아직 국내에는 해양생물 다양성 연구를 위해 eDNA를 적용하는 방법이 보편화 되어있지 않으 며, 본 리뷰를 기반으로 이와 같은 eDNA 연구 방법을 정립하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.

In the last five decades, there has been a consistent decline in the total catch of fisheries in the Korean jurisdiction since the peak in 1986. The decline in catch slowed and slightly rebounded in the 2000s, but changed back to a decline in the 2010s. As indicators that can identify changes in the marine ecosystem, trophic level (TL), biodiversity index (H'), and the ratio between pelagic fish and demersal fish (P/D) were analyzed by each local marine ecosystem. There were some different changes in each local marine ecosystem, but the mean TL and H' decreased and P/D increased in general in Korean waters. Demersal fish, which were dominant in the 1970s and 1980s, declined, and small pelagic fish and cephalopods have dominantly changed since the 1990s. However, these changes are not simple, and they are fluctuating in complex ways relating to each marine ecosystem and the timing. It is believed that changes in marine ecosystems in Korean waters are likely caused by a combination of fisheries and climate change. The ecosystem indicators reflected a change in the total catch, a sharp drop in catch of demersal fish, and increasing catch of pelagic fish since the mid-1980s.

Gut contents analysis is essential to predict the impact of organisms on food source changes due to variations of the habitat environment. Previous studies of gut content analysis have been conducted using traditional methods, such as visual observation. However, these studies are limited in analyzing food sources because of the digestive process in gut organ. DNA metabarcoding analysis is a useful method to analyze food sources by supplementing these limitations. We sampled marine fish of Pennahia argentata, Larimichthys polyactis, Crangon affinis, Loligo beka and Sepia officinalis from Gwangyang Bay and Yeosu fisheries market for analyzing gut contents by applying DNA metabarcoding analysis. 18S rRNA v9 primer was used for analyzing food source by DNA metabarcoding. Network and two-way clustering analyses characterized the relationship between organisms and food sources. As a result of comparing metabarcoding of gut contents for P. argentata between sampled from Gwangyang Bay and the fisheries market, fish and Copepoda were analyzed as common food sources. In addition, Decapoda and Copepoda were analyzed as common food sources for L. polyactis and C. affinis, respectively. Copepoda was analyzed as the primary food source for L. beka and S. officinalis. These study results demonstrated that gut contents analysis using DNA metabarcoding reflects diverse and detailed information of biological food sources in the aquatic environment. In addition, it will be possible to provide biological information in the gut to identify key food sources by applying it to the research on the food web in the ecosystem.

우리나라 해양보호생물로 등록된 거머리말은 해양수질 개선, 해양생물의 먹이와 산란장, 서식지 제공, 이산화탄소 흡수 등 인간에게 중요한 생태계서비스를 제공한다. 정부는 거머리말 보호구역 지정을 통해 훼손된 서식지를 복원하여 거머리말을 보호하고자 노력하고 있다. 본 연구는 조건부 가치측정법을 적용하여 거머리말의 보전에 대한 대중의 지불의사액을 추정한다. 구체적으로 전국 1000가구를 대상으로 한 설문조사를 수행하여 자료를 수집했으며 이때 지불의사 유도방법으로는 1.5경계 모형을 채택하였다. 수집된 자료의 분석에는 영의 WTP를 다루기 위해 스파이크 모형을 적용하였고, 단일경계 모형도 추정하여 1.5경계 모형과 비교한 결과, 두 모 형 사이에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 거머리말의 보전에 대한 평균 지불의사액은 연간 가구당 4,087원으로 추정되었고 통계적 으로 유의했다. 이 값을 전국 가구로 확대하면 국가적인 가치는 연간 841억 원에 달한다. 이 값은 거머리말의 보전에 대한 경제적 가 치 또는 편익으로 해석할 수 있으며 거머리말 보전과 관련된 정책 수행에 대한 경제성 분석 시 중요한 기초자료로 활용할 수 있다.