• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.20 no.7
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• pp.89-93
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• 2001

In recent years Fiber optic hydrophone systems have been the focus of much attention in the sonar world. For sonar arrays, a fiber optic approach offers the major benefit of passive multiplexing of large numbers of hydrophones without underwater electronics. This paper describes recent development work covering array construction, opto-electronics development, hydrohpone design and sea trials. And the development of an interferometric mult-channel fiber optic hydrophone system which uses time division multiplexing capable of driving in excess of 32 channel is described. For this, a 12 channel time division multiplexing array has been constructed, and the performance of this system is demonstrated by sea trial.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1997.04a
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• pp.513-517
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• 1997

수중음향 센서로서 감도가 높고 제작이 비교적 용이한 광섬유 하이드로폰은 근래에 미국 및 유럽 등지에서 활발히 연구 개발되고 있다. 본 논문에서는 알루미늄 맨드릴에 150 m 길이의 광섬유를 감아 광섬유 하이드로폰을 제작하였다. 광섬유 하이드로폰의 음향 감지 성능을 보기 위하여 Mach-Zehnder형 광간섭계를 구성하고 신호 안정화를 위하여 3 * 3 광결합기를 이용하였으며 이것을 음향수조에서 실험을 하였다. 음향신호의 주파수를 2kHz로 구동하였을 때 제작된 광섬유 하이드로폰은 음향신호를 안정적으로 감지함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.141-141
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• 2023

본 연구에서는 음향센싱 기법을 활용하여 소류사량 계측이 가능한 센서인 파이프 하이드로폰을 2가지 형태로 개발하여 설치 형태에 따른 소류사량 계측 성능을 비교·분석하였다. 파이프 하이드로폰은 수리구조물 끝단에 설치하는 부착식 하이드로폰과 하천 하상에 설치 가능한 형태로 제작하였으며, 파이프 하이드로폰의 실내 실험을 위한 수리실험장치를 구축하였다. 소류사 음향 데이터를 수집 및 저장하기 위해 National Instrument사에서 개발된 LabVIEW 언어를 이용하여 데이터 분석 프로그램을 개발하였으며, 데이터를 시계열 그래프로 표출하여 센서를 통해 계측되는 소류사의 특성을 분석하였다. 분석 결과 하천 하상 설치 형태의 파이프 하이드로폰은 후류가 발생하여 센서 후면으로 소류사가 재충돌되는 현상이 발생하였으며, 이에 6~9% 정도의 과다 산출되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 소류사가 센서에 퇴적되어 지속적인 데이터를 취득하기에는 적합하지 못할 것으로 판단되었다. 동일한 조건으로 실험한 부착식 하이드로폰은 후류로 인한 재충돌 현상 및 퇴적현상 또한 발생하지 않았으며, 소류사량 추정 결과 90.9%로 양호한 수준의 성능이 확인되었다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.2
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• pp.102-107
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• 1999

In this paper, to develop the fiber optic hydrophone for the use of low frequency applications, two channels TDM(Time Division Multiplexing) fiber-optic hydrophone array was fabricated and their acoustic charateristics were investigated in the acoustic water tank. A fiber length of the order of 150m is wounded at the hollow cylinder type aluminum mandrel and the fundamental natural frequency of the mandrel maintained above 10kHz. An unbalanced interferometer (discrete Mach-Zehnder type) was used. Sound detection performance is tested in the underwater tank with 3kHz continuous sound source. Finally, it is shown that two channels TDM fiber-optic hydrophone array can detect 3kHz sound stably. This results can also applicable for the development of multi-channel fiber optic hydrophone array.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.10 no.5
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• pp.51-59
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• 1991

음향 배플위에 설치된 하이드로폰의 음파 수신과 내부의 소음으로 인한 배플의 센서 자체 소음 의 감소 효과에 대한 연구로 배플은 탄성 다층구조로 되어 있다. 이 논문은 탄성파 이론을 도입하여, 배 플에 의한 하이드로폰의 수신 신호 수준과 배플의 투과 손실을 해석할 수 있는 이론적인 모델을 세우 고, 입사각, 각 층의 두께, 배플의 재질과 배플과 하이드로폰과의 거리에 따른 수신 신호 수준 변화를 주파수 영역에서 이론적으로 해석하고 그 결과를 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.250-250
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• 2019

현재 우리나라에서 이용하고 있는 소류사량 직접계측방법에는 Arnhem 소류사 채취기와 Helley-Smith 소류사 채취기 등이 있다. 하지만 이러한 방법은 현장에서 계측하기가 매우 어렵고 많은 비용과 인력, 시간이 소모되며 특히 연속적인 계측이 어려워 소류사량의 직접계측자료를 기초로 하는 연구는 거의 전무한 상태이다. 이에 대한 대안으로 최근 국내외에서는 마이크로폰을 내장한 금속관에 토사가 충돌 시 발생하는 음향데이터를 수집 및 분석하여 소류사량을 계측하는 간접계측방법 하이드로폰을 사용하고 있다. 하이드로폰 시스템의 대부분이 증폭채널방법을 사용하고 있는데 이러한 방법은 개별입자에 대한 음향특성을 반영하기에는 다양한 크기를 가지는 소류사 입자에 대한 음향신호를 하나의 임계치 기준으로 필터링 하기 때문에 한계가 있다. 즉 기존의 방법은 소류사량의 상대적인 크기만 추정할 수 있을 뿐 소류사량을 정량화할 수 없다. 따라서 본 연구는 소류사가 이동할 때 발생하는 충돌음향을 신호 처리하여 소류사량을 추정하는 계측기기인 하이드로폰을 이용하여 기존 소류사량의 계측 방법을 개선하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 하이드로폰을 적용한 수리모형 실험 장치를 구축하고 현장에서 취득한 시료 중 대표시료로 분류된 두 가지 입자에 대해서 수리 조건 변화에 따른 충돌음향을 계측 및 분석하였다. 연구결과 입자크기 및 수리조건 변화에 따른 하이드로폰의 인지특성을 파악할 수 있었고 소류사 충돌음과 연관성 높은 주파수 대역을 분리하여 소류사 충돌음을 판독할 수 있는 계측알고리즘을 제시하였다. 특히 본 연구에서 제안하는 하이드로폰 충돌음향 분석법 B-P Method는 낮은 유속과 작은 입경의 소류사의 조건일 때 타 방법에 비해 제안된 B-P Method가 높은 판독률을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2001.05a
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• pp.342-349
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• 2001

Water tunnel에서 반향음의 영향을 효과적으로 배제하고 수중 소음원의 위치 및 소음 수준을 계측하기 위하여 하이드로폰 어레이 시스템을 개발하였다. 계측 시스템의 신호 대 잡음비를 개선하기위해 48채널의 하이드로폰 어레이를 사용하였고, 당사 고유의 하이드로폰 설치 방법을 개발하였다. 개발된 설치 방법은 터널 벽면의 난류 변동 압력의 영향을 감소시켜 200Hz-1KHz 영역에서 통상적이 설치 방법 대비 약 20㏈ 의 신호 대 잡음비 개선 효과를 얻었다. 또한 40KHz 이상의 주파수까지의 수중 방사 소음 계측을 위하여 100kS/s의 고속 동시 데이터 획득 장치를 개발하였다. 개발된 하이드로폰 어레이 시스템은 성능 시험을 통하여 20KHz 이내의 주파수 영역에서 단일 소음원의 위치를 비교적 정확하게 찾아낼 수 있었다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.5 no.1
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• pp.3-10
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• 1986

원통형 압전세라믹을 이용하여 2종류의 하이드로폰을 제작한 결과를 제시하고 있다.한 종류는 방사선 방향으로 단일 분극화된 압전소자의 양 끝을 금속캡으로 밀폐하여 제작되었고, 다른 종류는 신 호대 잡음비를 높이기 위해 원통형 소자의 전극을 4부분으로 나누어 교번 분극화하여 유기된 전압이 합 해지도록 제작하였다. 특성을 측정한 결과, 4- 교번 분극화된 하이드로폰이 단일 분극화된 경우보다 40Hz~1000Hz 주파수 범위에서 전기적 잡음 등가음 압이 평균 10dB정도 낮아지게 되어 그 성능이 향상 되었다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1996.04a
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• pp.286-290
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• 1996

수중 음향센서로서 최근에 많이 연구되고 있는 광섬유 하이드로폰(fiber optic hydrophone)의 성능을 예측하기 위하여 광섬유의 편광특성(polarization)에 따른 정규화 감도식 (normalized sensitivity)을 유도하였다. 본 연구에서 사용된 하이드로폰은 광섬유가 끝단이 막힌 중공 원통형 맨드럴(mandrel)에 감긴 구조이며 음압이 하이드로폰에 작용할 때 응력 관계식을 이용하여 정규화 감도식을 유도하였으며 유도된 감도식을 맨드럴의 내외경비에 따라 특성을 수치해석하였다. 균일한 재질의 광섬유에서 맨드럴의 내외경비의 값이 클수록 그리고 맨드럴의 탄성계수의 값이 작을수록 감도가 증가함을 관찰 하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.17 no.4
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• pp.30-37
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• 1998

본 논문은 중공형 층상 복합체 멘드릴(mandrel)을 이용하여 기본 공진주파수가 15kHz이상이고, 우수한 감도 특성을 지닌 광섬유 하이드로폰의 최적 구조를 설계하는 것에 관한 것이다. 유한요소법을 이용하여 Al/foraming 및 Nylon/foaming층상 복합체의 공지주 파수를 분석하여 설계 변수의 범위를 결정하였고, 멘드릴 형상에 따른 광음향 감도 특성을 분석하여 최적구조를 결정하였다. 그 결과로 멘드릴의 외경이 감소할수록, 길이가 증가할수 록 감도가 향상되었다. AL 멘드릴의 경우, 내경/외경 비가 낮을수록, Nylon멘드릴의 경우 내경/외경 비가 높을수록 감도 증가를 위하여 효율적이다. 그리고 결정된 최적구조의 Al/foaming 및 Nylon/foaming멘드릴을 사용한 광섬유 하이드로폰의 감도는 각각 1rad./Pa 대비 약 82dB 및 85.7dB 정도 이었고, Al층상 복합체 보다는 Nylon층상 복합체를 이용하는 것이 고 감도의 광섬유 하이드로폰을 제조하는데 유리함을 알 수 있었다.