• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권6_spc호
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• pp.687-696
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• 2016

A series of process to design an acoustic lens for underwater imaging is reviewed and the method to evaluate characteristics of the lens is investigated. If the target specification of lens is given, the design process consists of the material selection, evaluation of its properties, lens geometry design, prediction of lens characteristics, manufacturing, and evaluation by measurement. In this study, an actual acoustical lens is made by cutting polymethylpentene block. The characteristics of lens are predicted by the hybrid method, combination of ray tracing and Rayleigh integral. For the direct comparison between the prediction and measurement results, a simulation method based on the equivalent source method is suggested to reflect the actual radiation pattern of transducer used for measurements. Finally, the measurement is conducted in a small water tank to observe the actual characteristics of the manufactured lens.

• 한국음향학회지
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• 제32권2호
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• pp.95-103
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• 2013

천해에서 수중음향통신은 해면과 해저의 음향특성에 강한 영향을 받는다. 시변적인 해면 산란과 입사각에 좌우되는 해저손실에 의해 수중통신 시스템의 성능은 영향을 받게 되어 고속의 디지털 통신 성능은 저하된다. 우세한 직접파가 존재하면 통신채널은 Rice 페이딩, 그렇지 않은 경우 Rayleigh 페이딩으로 모델링된다. 그러나 실해역의 실험으로 이러한 통계적인 채널 모델링을 검증하는 것은 어려운 연구주제로 알려져 있다. 해면산란과 해저반사 손실이 수중음향통신에 미치는 영향의 근원적인 이해를 돕기 위하여 저자들은 이들의 영향을 정량화하기 위한 천해 해역에서 실험을 수행하였다. 이진 주파수 천이 변조 방식으로 영상을 전송하여 해면산란과 해저 입사각에 좌우되는 해저반사 영향을 송신기와 수신기간의 거리, 수신기 깊이에 따른 영상의 양호성과 비트 오류율로 평가하였다. 결론적으로 영상의 전송 성능은 채널의 일관성 대역폭을 결정하는 송수신기간의 거리 및 수신기의 깊이에 좌우된다.

• 한국음향학회지
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• 제34권6호
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• pp.487-492
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• 2015

중주파수 및 고주파수 대역을 이용한 근거리 수중표적 탐지와 식별 기술은 이미 성숙단계에 있으나, 수중 위협세력의 은닉화 및 고속화에 따른 저주파수 대역을 이용한 원거리 탐지 요구가 새롭게 대두되고 있다. 본 논문에서 소개할 파형역산 기술은 최근 국내외 석유탐사 관련 학계 및 업계에서 매우 각광받는 최신 기술로, 저주파수 대역을 이용하여 해저 수 킬로미터 이상의 해저 지층을 고해상도로 구축하는 수치해석 기법이다. 이러한 파형역산 기술을 응용하여 작전 해역에서의 해저지층을 영상화하는 동시에, 수중에 위치하는 인공표적의 탐지 가능성을 확인하였다. 본 제안 기술은 인공표적의 형상뿐만 아니라 음파속도 등의 물성정보를 정확하게 추정할 수 있기 때문에 오탐지 확률을 획기적으로 줄일 수 있으리라 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제35권3호
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• pp.175-182
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• 2016

수 MHz의 초음파를 이용하는 저주파 광음향 영상장치에 적용하는 것을 목적으로 압전단결정 PMN-PZT를 사용한 바늘형 수중청음기를 설계 제작하고, 그 특성을 수신감도가 알려져 있는 상용 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 수중청음기와 비교하여 평가하였다. 설계한 수중청음기의 임펄스응답을 KLM 모델에 의해 시뮬레이션한 결과, $50{\Omega}$의 종단 임피던스에 걸리는 최대 전압을 기준으로 한 수신감도는 -261.6 dB re $1V/{\mu}Pa$이며, 2 ~ 12 MHz 대역에서 5 dB 이내의 비교적 평탄한 특성을 가지는 것으로 예측되었다. 제작한 수중청음기의 수신감도를 순음 펄스를 사용하여 측정한 결과, 측정 가능한 2 ~ 8 MHz 대역에서 상용의 수중청음기에 비해 평균 10.9 dB 높게 나타났으며, 그 값은 $-255.8{\pm}2.8$ dB re $1V/{\mu}Pa$이었다. 나아가, 제작한 수중청음기를 기계주사형 광음향 영상장치에 적용하여 머리카락에 대한 영상을 획득하였는바, 수신된 광음향 신호가 상용의 것보다 크고, 영상 또한 우수함을 알았다.

• 한국음향학회지
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• 제40권2호
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• pp.121-129
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• 2021

본 논문에서는 학습 기반 압축 센싱을 이용하여 측면 주사 소나 영상의 해상도를 향상하는 초해상도 기법을 다룬다. 딥러닝과 압축 센싱이 접목된 학습 기반 압축 센싱은 구조적인 측면에서 피드-포워드(feed forward) 네트워크 형태이며 학습을 통하여 파라미터들을 자동으로 설정하게 된다. 본 논문에서는 초해상도 과정에서 필요한 추가 정보들을 다양한 초기화 방법을 통해 효과적으로 추출할 수 있는 방법을 제안한다. 다양한 모의 실험에서 제안하는 방법은 기존 방식보다 Peak Signal-to-Noise Ratio(PSNR) 및 Structure Similarity Index Measure(SSIM) 지표상 향상된 성능 결과를 나타내었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권1호
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• pp.8-17
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• 2023

해양 환경에서의 기포는 바람, 파도, 선박 및 해저 가스 누출을 포함한 여러 요인에 의해 생성된다. 수중에서의 기포는 강력한 산란 신호를 생성하여 음향 신호를 측정하는데 영향을 미친다. 이러한 기포의 특성은 음파 신호의 세기를 감쇠시켜 소음 차단 목적으로 주로 이용되고 있으며, 최근에는 해저에서 대규모로 누출되는 메탄가스 탐지를 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 가스 누출은 기포플룸의 형태를 취하며, 기포의 물리적 특성과 분포 구조를 이해하는 것은 누출된 가스를 기후 변화와 연관성을 파악하는데 중요한 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 탄성파 영상화 기법을 이용하여 기포플룸의 분포를 추정하고자 수조환경에서 실험을 수행하였으며, 별도로 제작된 인공기포 발생기, 자료 취득 시스템을 이용하여 기포에 의한 음향 신호를 취득하였다. 기포플룸을 영상화하기 위해 지진파 영상기법 중 역시간 구조보정을 이용하였으며, 획득한 음향 신호의 포락선 신호를 이용하여 기포 분포 패턴을 효과적으로 추정하였다. 영상화 결과의 검증을 위해 추정된 기포플룸의 분포와 광학카메라 영상을 비교하였다. 실험결과 탄성파 영상화 기법 통해 인공 기포플룸의 산란신호를 이용한 영상화가 가능함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 춘계종합학술대회
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• pp.754-757
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• 2007

본 논문은 시변하는 열악한 수중환경에서 복잡도를 줄이면서 강인한 수중 음향 데이터 통신 시스템의 구현내용과 천해역에서의 실해역 시험결과를 다루고 있다. 실해역 시험시의 복잡하고 시변하는 실험환경에 쉽게 적용할 수 있도록 수중음향센서와 증폭기를 제외한 모든 부분을 디지털화된 송신시스템과 수신 시스템으로 구현하였다. 프레임 동기방식으로 CAZAC 시퀀스가 사용되었고, 중심주파수 25kHz와 대역폭이 5kHz를 갖는 QPSK 변복조 방식이 사용되어 오버헤드를 포함하여 10kbps의 전송율을 가질 수 있도록 설계되었으며, 전송 효율을 향상시키기 위해서 적응 빔형성기, 적응 등화기, 컨볼루션/Viterbi 부호화기 등과 같은 여러 가지 기술이 사용되었다. 개발된 시스템의 성능검증을 위해서 거제도 장목연안의 수심 8m에서 실시간 데이터 통신 시험을 수행하였으며, 전송거리 7.4km에서 10kbps의 전송속도를 가지고 영상 데이터가 성공적으로 전송되었음을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.382-390
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• 2021

해저면 영상을 취득하기 위해 측면주사소나나 다중빔측심기 외에도 합성개구소나가 상용화되어 널리 사용되고 있으며 국내에서도 예인형 시스템 개발 등 관련 연구가 진행 중에 있다. 고해상도의 합성개구소나 영상을 얻기 위해서는 이를 탑재하고 있는 플랫폼의 운동을 정확하게 추정하는 것이 필요하며 이를 위해 정밀한 수중항법 시스템이 요구되고 있다. 본 논문에서는 합성개구소나를 탑재하고 있는 플랫폼의 운동 특성에 따라 소나 영상의 왜곡이 얼마나 발생하는지 정량적으로 분석함으로써 요구되는 항법 정확도와 항법센서의 정밀도를 설정하는데 있어서 기준이 되는 자료를 제공하고자 한다. 총 다섯가지의 운동을 고려하고 있으며 정량적 분석을 위해 정규화된 평균 제곱근 오차를 정의한다. 각 운동 특성의 변수값 변화에 따른 오차 분석 수치해석을 통해 yaw and sway 운동이 가장 큰 영상 왜곡을 야기하며 pitch and heave 운동의 영향은 크지 않음을 확인하였다.