• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.11-22
• /
• 2021

소노부이(sonobuoy)는 넓은 지역을 빠르게 탐색할 수 있다는 장점으로 인해 P-3 초계기를 이용한 전투체계에서 매우 중요한 음향센서로 사용되고 있다. 소노부이 시스템을 개발하고, 이를 실제 전투체계에 성공적으로 적용하기 위해서는 다양한 해상시험을 통해 소노부이 시스템의 성능을 검증하여야 한다. 그러나 실제 해상 시험은 많은 시간과 노력이 동반되기 때문에 다양한 해상시험 데이터를 확보하기는 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 실제 해상시험을 수행하지 않고서도 소노부이 시스템의 성능을 검증할 수 있는 모의 신호합성기를 개발하였고, 소노부이 시스템의 효과도를 분석할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. 실제 수중 소음원의 특성을 고려하여 표적신호를 합성하였으며, 음파전달특성 등 실제 해양환경과 유사한 조건을 고려하여 소노부이용 신호합성기를 개발하였다. 시뮬레이터 개발에서는 HMI(Human Machine Interface) 기법을 사용하여 운용자 편이성을 높였으며, 다양한 조건에서 소노부이 시스템의 성능을 검증할 수 있도록 설계하였다. 개발한 신호합성기 및 시뮬레이터는 P-3 초계기를 이용한 전투체계에서 최적의 소노부이 배치 등 작전 효과도를 분석하는데 유용한 도구로 사용 될 수 있을 것이다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.742-750
• /
• 2020

선체 부가물에서 발생하는 유동소음은 자체소음 관점에서 소나의 성능과 직결되고, 추진기 및 방향타와 상호작용을 통해 2차 소음원을 야기해 근접장 범위의 엄밀한 분석이 요구된다. 하지만 유동소음 해석에 적용되는 기존의 음향상사법은 음향 신호의 전파를 직접 모사하지 않는 간접법에 해당해 회절, 반사, 산란 특성을 고려할 수 없으며, 근접장 해석이 제한적이다. 본 연구에서는 격자 볼츠만 기법을 적용해 수중환경 유동소음의 전파과정을 직접 모사하였다. 격자 볼츠만 기법은 분자의 충돌과 흐름 과정을 통해 유동소음을 해석하는 기법으로, 압축성과 낮은 소산율, 낮은 분산율의 특성을 가지고 있어 소음해석에 적합하다. 선체 부가물 형상을 대상으로 RANS 해석을 통해 유동소음원을 도출하고, 유동-음향 경계면을 적용한 격자 볼츠만 기법으로 유동소음의 전파과정을 직접적으로 모사했다. 도출된 결과를 수음점의 위치에 따라 FW-H 결과 및 유체동압력 결과와 비교를 통해 근접장에서 타 기법 대비 격자 볼츠만 기법의 유용성을 확인했다.

• 한국음향학회지
• /
• 제41권2호
• /
• pp.184-191
• /
• 2022

천해에서의 음파는 긴 지연시간을 가지는 다중경로를 통해 전달되며 이러한 특성은 통신에서 Inter-Symbol Interference(ISI)을 야기하기 때문에 성능을 악화시킨다. 본 논문에서는 잔향음 우세 환경에서의 통신성능을 분석하고 다중경로 지연시간과의 상관관계를 파악하기 위해 5 × 5 × 5 m³ 수조에서 다양한 심볼 전송속도(100 sym/s to 8000 sym/s)를 갖는 Binary Phase-Shift Keying(BPSK) 신호를 이용하여 실험을 수행하였다. 제어가능한 수조 환경에서의 음향 채널은 수조 내 경계면 및 벽면에서의 다중반사로 인해 밀집한 다중경로 특성을 가지며 약 40 ms 이하의 최대 초과 지연과 8 ms 이하의 Root Mean Squared(RMS) 지연확산을 보였다. 본 논문에서는 4가지 통신 복조 기법을 이용하여 Bit Error Rate(BER) 성능과 출력 Signal-to-Noise Ratio(SNR) 성능을 분석하며 잔향음 우세 환경에서의 심볼 시간과 RMS 지연확산의 비율인 Symbol interval to Delay spread Ratio in reverberant environment(SDR_rev)을 정의하여 통신성능이 보장될 수 있는 기준 심볼 전송속도를 제시한다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.472-482
• /
• 2019

본 논문은 수중용 TAS윈치 전개/회수 성능 안정화 방안에 대한 내용을 서술하고 있다. TAS윈치는 함미에 장착되어 자함과 이격되어 운용되는 센서, 예인케이블 및 꼬리로프의 전개/회수 기능을 수행하고, TAS에 대한 전원공급 경로, 수중환경 정보 및 수신된 음향신호 송/수신을 위한 데이터 전송 경로 제공 역할을 수행한다. TAS윈치 시험평가 과정에서 간헐적으로 TAS 전개 중 멈춤현상 및 회전속도 변동현상이 식별되었다. TAS 전개/회수에 필요한 토크를 제공하는 구성요소인 윈치모터에 대한 고장분석 결과, 구성품 중 회전자의 정렬 틀어짐으로 인한 편심현상에 따른 자기장 왜곡이 발생한 것을 확인하였다. 자기장 왜곡 발생 방지를 위해 윈치모터 회전자 및 슬립링 등 윈치모터 구성품의 고정성 향상 방안을 제안하였다. 제안된 방안에 대한 신뢰성 확보를 위해 LBTS 환경에서 TAS윈치 운용환경을 모사하여 TAS윈치 전개/회수 성능을 검증하였다. 최종적으로 TAS윈치 전개/회수 성능 뿐만 아니라 해상에서 TAS윈치를 운용할 경우 요구되는 함 속력 및 타각별 TAS 지속 운용능력과 같은 여러 가지 항목에 대한 해상 시험평가를 수행함으로써 설계 요구조건 만족 및 제안 방안에 대한 타당성을 검증하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제37권1호
• /
• pp.31-38
• /
• 2018

2015년 5월 제주 서남부 해역에서 실시된 SAVEX15(Shallow Water Acoustic Variability EXperiment 2015) 데이터를 기반으로 내부파가 소나의 예상탐지확률(Predictive Probability of Detection, PPD)에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 제주 서남부 해역은 내부파, 수중음파채널 등으로 인하여 복잡한 해수 유동이 존재하는 해역이다. 본 논문에서는 확률적인 접근 방법을 통하여 소나의 성능을 예측하였다. SAVEX15 데이터 중 11 kHz ~ 31 kHz 대역대의 LFM(Linear Frequency Modulation), MLS(Maximum Length Sequence) 신호를 데이터 처리 하여 음원과 수신기가 약 2.8 km 떨어진 지점에서의 전달손실(Transmission Loss, TL)과 소음준위(Noise Level, NL) 값을 산출하였다. TL과 NL의 확률밀도함수(Probability Density Function, PDF)를 합성곱하여 신호이득에 대한 확률밀도 함수를 구하고 음원과 수신기의 수심에 따른 예상탐지확률을 산출하였다. 솔리톤 패킷과 내부조석 등의 내부파가 존재할 때 시간에 따른 예상탐지확률의 변화를 분석한 결과 각각 다른 양상으로 예상탐지확률 값에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 생태와환경
• /
• 제45권4호
• /
• pp.403-411
• /
• 2012

수중음향측정 방식은 어류이동에 대한 연속적인 자료를 확보하기 위해 사용되는 방식으로, 대형하천이나 하구에서 이동하는 어류의 이동에 용이하게 활용된다. 낙동강은 남한에서 가장 긴 하천으로 연속적인 보의 설치로 인하여 하천의 변형이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 국내에 서식하는 잉어과 어류인 강준치를 대상으로 하여 수중음향측정방식을 적용, 서식처범위(home range)와 이동거리, 이동패턴에 대한 모니터링을 시행하였다. 연구는 낙동강 하구둑부터 창녕함안보까지의 약 80 km 구간을 대상으로 총 14개체의 강준치를 3지점에 방류하여 모니터링을 수행하였다. 하구둑(N02)에서 방류한 8개체들은 방류지점으로부터 15.9 km 상류지점까지를 서식처 범위로 하여 이동하였고, 삼랑진(N07)에서 방류한 4개체들은 신호가 사라진 E12개체를 제외하고 하류로 이동하였으며, 9.7 km 구간을 서식처 범위로 활용하였다. 2개체가 방류된 창녕함안보(N10)에는 모두가 하류로 이동 하였으며, 이 중 E14개체는 32일 동안 가장 긴 누적감지거리(36.7 km)를 이동하였다. 강준치의 체장과 누적감지거리, 서식처 범위와는 상관성이 없는 것으로 확인되었다(Spearman rank correlation, p>0.05). 비록 본 연구 방식이 담수어류의 이동에 유용하지만 좀 더 자세한 결과를 확보하기 위해서는 수신기의 수와 적용하는 발신기의 수를 증가시킬 필요성이 있다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제4권3호
• /
• pp.170-179
• /
• 1999

동해 울릉분지에서 해양내부 수온구조를 파악하기 위하여 폭발성 수중음원(signal underwater sound, SUS)을 이용하여 해양음향 토모그래피 실험을 1997년 6월에 실시하였다. 토모그래피 실험은 $120{\times}120$ km 격자 바깥쪽 경계선에 SUS 21개를 항공기에서 단시간에 투하하였고 그 신호는 관측해역 남쪽에서 수직선배열 수선기로 수신하였다. 수평단면 역산모텔로 얻어진 수온 분포는 150-200 m 수심에서 난수성 소용돌이가 존재함을 보여주어 AXBT에 의한 실측 수온분포와 유사하게 나타났다. 수직모델 역산결과 수직 음속구조 형태는 AXBT 관측결과와 유사하나 250 m 보다 얕은 수심에서는 실제 관측값보다 높은 값을 나타내었다. SUS가 폭발한 수심과 시간이 갖는 불확실성을 고려하여 임의 오류값을 입력한 역산 실험결과는 150-200 m 수심에서 난수성 소용돌이 형태를 보여주나 절대 수온값이 $2^{\circ}C$ 정도 낮게 나타났다. 이러한 결과는 SUS를 음원으로 이용할 때 폭발 위치 및 폭발 시간 측정에 오류가 있음에도 불구하고 잘 발달된 중규모 해양현상을 추적하는데 SUS를 이용한 해양음향 토모그래피 적용 가능성이 매우 높음을 보여준다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.200-210
• /
• 2016

지음향 모델링은 퇴적층과 기반암의 해저 지층을 통해 전파되는 음파 특성을 예측하기 위해 사용된다. 이 연구는 동해 한국대륙주변부의 정동진 해역에서 50 m 퇴적층 심도의 4개 지음향 모델을 구성하였다. 지층 모델은 고해상 에어건 탄성파 자료, SBP 자료, 퇴적물 코어에 근거한다. P파 속도는 신호투과법에 의해 측정되었고, 압전기 트랜스듀서의 공진 중심 주파수는 1 MHz를 유지하였다. 42개 P파 속도와 41개 음감쇠 측정이 세 개 코어 퇴적물에서 수행되었다. 실제 모델링을 위해, 모델의 P파 속도는 Hamilton 방법을 이용하여 해저면 아래 현장 심도 속도로 보정하였다. 연안 지층의 이 지음향 모델은 동해 정동진 해역에서 지음향 특성의 수직/수평 변화를 반영하는 지음향/수중음향 실험을 위해 활용될 것이다.

• 한국음향학회지
• /
• 제30권3호
• /
• pp.158-166
• /
• 2011

본 연구에서는 해면질골에서 해면소주 두께 (Tb.Th) 및 해면소주 간격 (Tb.Sp)과 같은 구조적 특성에 대한 군속도 및 감쇠계수의 의존성을 살펴보기 위하여 해면질골 팬텀으로서 개포된 구조를 갖는 8개의 구리폼 및 니켈폼이 이용되었다. 구리폼 및 니켈폼의 군속도 및 감쇠계수는 12.7 mm의 직경 및 1.0 MHz의 중심 주파수를 갖는 한 쌍의 광대역, 비집속형 초음파 변환기와 함께 수중에서 투과법을 이용하여 측정되었다. 구리폼 및 니켈폼을 투과한 초음파 신호에서 Biot의 fast wave 및 slow wave가 분리되어 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 구리폼 및 니켈폼의 군속도는 Tb.Th 및 Tb.Sp와 모두 높은 양의 상관관계를 나타냈다. 구리폼의 감쇠계수는 Tb.Th 및 Tb.Sp와 높은 음의 상관관계를 나타내는 반면에 니켈폼의 감쇠계수는 Tb.Th 및 Tb.Sp와 높은 양의 상관관계를 나타냈다. 이와 같은 결과는 해면질골 샘플 또는 팬텀을 이용한 다른 연구자들에 의하여 보고된 결과를 이해하는데 도움이 된다.

• 한국음향학회지
• /
• 제43권1호
• /
• pp.78-88
• /
• 2024

수중 소음 측정이 가능한 수동 소나에 수신된 선박 방사소음은 Detection of Envelope Modulation on Noise(DEMON) 분석으로 얻은 선박 정보를 사용하여 선박 식별과 분류가 가능하다. 하지만 낮은 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR) 환경에서는 DEMON 그램 내 선박 정보가 담겨있는 표적 주파수선을 분석 및 파악하는데 어려움이 발생한다. 본 논문에서는 낮은 SNR 환경에서 보다 정확한 표적 식별을 위해 딥러닝 기법 중 의미론적 분할을 사용하여 표적 주파수선들을 추출하는 연구를 수행하였다. SNR과 기본 주파수를 변경시키며 생성한 모의 DEMON 그램 데이터를 사용하여 의미론적 분할 모델인 U-Net, UNet++, DeepLabv3+를 학습 후 평가하였고, 학습된 모델들을 이용하여 캐나다 조지아 해협에서 측정한 선박 방사소음 데이터셋인 DeepShip으로 제작한 DEMON 그램 예측 성능을 비교하였다. 모의 DEMON 그램으로 학습된 모델을 평가한 결과 U-Net이 성능이 가장 높았으며, DeepShip으로 만든 DEMON 그램의 표적 주파수선을 어느 정도 추출할 수 있는 것을 확인하였다.