• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.147-152
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• 2018

수중에서의 일시적인 신호는 복잡하고, 변화가 심하며, 비선형적이므로 신호의 패턴을 정확히 모델링하기 어렵다. 본 논문에서는 수중 신호 중 하나인 고래 소리를 선택하여 음성분석 기법에 많이 사용하는 Cepstral 분석에 의한 MFCC 추출법을 이용하여 분석하였고, MFCC와 $L_2$-norm 최소화 기법을 이용하여 고래소리를 재생하였다 실험 분석에 사용된 고래의 종류는 혹등고래(Humpback whale), 참고래(Right whale), 대왕고래(Blue whale), 귀신고래(Gray whale), 밍크고래(Minke whale) 등 5종으로서 과거 한반도 동해안에 출몰한 적이 있는 고래들이다. 원본 고래소리에서 MATLAB프로그래밍을 이용하여 20차 MFCC계수들을 추출한 후 이를 가중 $L_2$-norm 최소화를 이용한 MFCC역변환을 통해 재생한다. 최종적으로 가중치가 3~4의 값에서 고래소리 재생이 가장 적합함을 알 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제24권6호
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• pp.81-85
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• 2010

The effects of co-doping with complex dopants of softeners, $La^{+3}$ and/or $Nb^{+5}$, and a hardener, $Fe^{+3}$, on the microstructural and piezoelectric properties of PZT ceramics with a composition of a rhombohedral-tetragonal morphotropic phase boundary, $PbZr_{0.53}Ti_{0.47}O_3$, were investigated. Unlike single-element doping, the complex doping of both the softener and hardener ions led to various compensation effects for the piezoelectric properties of the PZT ceramics. For 0.5 wt.% $La_2O_3$ softener and/or 0.5 wt.% $Nb_2O_5$ doped compositions, there were apparent hardener doping (compensation) effects for an addition of over 1.0 wt.% $Fe_2O_3$. For the $La_2O_3$ and/or $Nb_2O_5$ doped composition, the co-dopant $Fe_2O_3$ addition led to lower kp and $\varepsilon$r, and increased $Q_m$ values. The prepared PZT ceramics modified with complex soft dopants, $La^{+3}$ and $Nb^+$, as well as a hard dopant, $Fe^{+3}$, showed that the piezoelectric properties were stable with the compositional variations, which made it possible to establish piezoelectric performances with higher reliability and reproducibility. The most improved piezoelectric properties of enhanced $Q_m$ with $\varepsilon_r$ remaining higher $k_p$, were obtained in the PZT composition complexly doped with $La^{+3}$ and $Fe^{+3}$. From the results obtained in this study, the properties of compositionally modified PZT ceramics can also be tailored over a wider range by changing the dopant compositions to meet the specific requirements for underwater or other applications.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권7호
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• pp.936-944
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• 2019

보이지 않는 힘으로도 불리는 잠수함은 수중에서 활동하는 은밀성을 장점으로 대함전, 대잠전 및 핵심표적 타격 등의 임무를 수행하는 전략 수중 무기 체계로 심해에서 높은 수압을 견디며 작전을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 관점에서 잠수함 압력 선체는 잠항 깊이에 상응하는 외부 수압에 저항하는 가장 중요한 체계로서 누수, 화재, 충격 및 폭발과 같은 위험으로부터 안전성을 확보함으로써 생존성을 높임과 동시에, 작전 수행 능력을 유지할 수 있게 해주는 강도를 확보하고 있어야 한다. 이를 위해서는 잠수함 압력 선체의 구조형상 설계가 초기에 수행되는 것이 합리적이다. 특히, 함미 원추부 구조물과 압력선체 평형부 및 함미 비압력선체를 연결하는 함미 트랜지션 링의 경우, 설계된 잠수함에 따라 다양한 형상을 띄고 있다. 본 구조물 설계를 위해서는 응력 흐름과 연결성을 고려한 설계뿐만 아니라 복잡한 형상이 기인한 구조물 제작 투입 시수 증가로 인한 원가 상승 또한 검토해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 4가지 서로 다른 형상을 갖는 함미 트랜지션 링에 대해서 비선형 유한요소해석을 통한 구조 강도 검토와 더불어 함미 트랜지션 링 형상 복잡도에 따른 작업 일수 및 자재비 검토를 통해 경제성 측면에서의 적정성 검토를 수행하였으며, 검토된 4가지 형상 중 가장 합리적인 잠수함 함미 트랜지션 링 형상을 제안하였다.

• 한국음향학회지
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• 제27권3호
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• pp.140-148
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• 2008

본 연구에서는 물리광학법 (physical optics)과 푸리에 변환 (Fourier transform)을 바탕으로 잠수함과 같이 크고 형상이 복잡한 수중표적의 시간영역 음파 후방산란 신호를 모의하기 위한 수치해석방법을 구현하였다. 키르코프-헬름홀쯔 적분식 (Kirchhoff-Helmholtz integral equation)에 키르코프 근사이론 (Kirchhoff approximation)을 적용하여 유도한 물리광학법을 바탕으로 수중표적의 후방산란 음파에 대한 주파수 응답을 계산하였으며, 시간영역 신호모의를 위해 구해진 주파수응답에 고속 역푸리에 변환 (inverse fast Fourier transform)을 취하였다. 입사 음파의 직접조사 면적을 산정하기 위한 적응 삼각형 빔 방법과 다중반사 효과를 고려하기 위한 가상면 개념을 도입하였다. 평면 음파가 정사각형 평판에 수직으로 입사하는 경우에 대한 수치해석 결과를 시간영역 물리광학법에 근거한 해석해와 비교하여 본 연구에서 구현한 수치해석방법의 정확성을 검증하였으며, 반구형 원통모델에 대한 수치모의 결과를 측정결과와 비교하여 본 연구방법이 거울반사 (specular reflection) 효과가 우세한 경우에 유효한 해를 제공할 수 있으나 작은 표적에 대해서는 오차를 줄 수 있음을 확인하였다. 또한, 이상화된 잠수함 모델에 대한 수치해석을 통해 실제 수중표적에 대한 시간영역 후방산란 해석으로의 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제16권1호
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• pp.63-86
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• 2024

This study analyzed the distribution, diversity, and density variation of algal clusters in a freshwater reservoir from an oceanic island and a traditional inland water system to gain insights on future marine freshwater resource management. In the Paldang water system (Han River), despite the upstream Paldang Dam and the downstream Jamsil underwater reservoir being in the same meteorological zone, their algae density patterns varied inversely. The distinct algal cluster structure (diversity/dominance) of Paldang was altered in the downstream reservoir, suggesting that physical devices aid algae management in traditional water systems. In contrast, 24 out of 35 genera (63.2%) identified in the Jeolgol Reservoir (Baeknyeong Island) were unique, lacking regulatory mechanisms, and existing in a complex ecotone. The desmid Chlorophyceae Cosmarium, adapted to higher photosynthetic stress and low temperatures, dominated in January (38.04%) and August (86.45%) during the periods of extreme photosynthetic stress. Jeolgol's annual algal cluster structure (H' 2.097; D 0.259; S' 35) demonstrated higher stability than Paldang (H' 1.125; D 0.448; S' 13) and the Jamsil underwater reservoir (H' 1.078; D 0.469; S' 12), maintaining an H' above 1.5 even during midwinters. No evidence of TN/TP inflow from surrounding soils was observed, even during torrential rainfalls, with phosphorus being the limiting factor for algal growth. TOC, BOD, chlorophyll-a, and turbidity peaked during Cosmarium bloom. Future climate change is expected to cause fluctuations in algal clusters and related water quality factors. The complex transitional nature of the Jeolgol Reservoir, its algal diversity, and the interspecies interactions contribute to the high stability of its algal community.

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.9-18
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• 2024

최근 수중표적의 저소음화와 해상교통량의 증가로 인한 주변 소음의 증가로 능동 소나 시스템의 중요성이 증대되고 있다. 하지만 신호의 다중 경로를 통한 전파, 다양한 클러터와 주변 소음 및 잔향 등으로 인한 반향신호의 낮은 신호대잡음비는 능동 소나를 통한 수중 표적 식별을 어렵게 만든다. 최근 수중 표적 식별 시스템의 성능을 향상 시키기 위해 머신러닝 혹은 딥러닝과 같은 데이터 기반의 방법을 적용시키려는 시도가 있지만, 소나 데이터셋의 특성 상 훈련에 충분한 데이터를 모으는 것이 어렵다. 부족한 능동 소나 데이터를 보완하기 위해 수학적 모델링에 기반한 방법이 주로 활용되어오고 있다. 그러나 수학적 모델링에 기반한 방법론은 복잡한 수중 현상을 정확하게 모의하는 데에는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 심층 신경망 기반의 소나 신호 합성 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 인공지능 모델을 소나 신호 합성 분야에 적용하기 위해, 음성 합성 분야에서 주로 사용되는 타코트론 모델의 주요 모듈인 주의도 기반의 인코더 및 디코더를 소나 신호에 적절하게 수정하였다. 실제 해상 환경에 모의 표적기를 배치해 수집한 데이터셋을 사용하여 제안하는 모델을 훈련시킴으로써 보다 실제 신호와 유사한 신호를 합성해낼 수 있게 된다. 제안된 방법의 성능을 검증하기 위해, 합성된 음파 신호의 스펙트럼을 직접 분석을 진행하여 비교하였으며, 이를 바탕으로 오디오 품질 인지적 평가(Perceptual Quality of Audio Quality, PEAQ)인지적 성능 검사를 실시하여 총 4개의 서로 다른 환경에서 생성된 반사 신호들에 대해 원본과 비교해 그 차이가 최소 -2.3이내의 높은 성적을 보여주었다. 이는 본 논문에서 제안한 방법으로 생성한 능동 소나 신호가 보다 실제 신호에 근사한다는 것을 입증한다.

• 한국음향학회지
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• 제20권8호
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• pp.67-73
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• 2001

최근 수중음향에 대한 관심은 천해와 같은 복잡한 음파의 상호작용과 경계조건이 부정확한 해양환경으로 이동하고 있다. 천해 음향전파에 의해서 발생하는 어려움을 극복하기 위한 방법으로 음원의 광대역 스펙트럼에서 얻어지는 정보를 사용하여 견고성과 신뢰성을 증가시키는 광대역 정합장처리 기법이 사용된다. 본 논문에서는 협대역에서의 음장의 공간 일관성을 확장하여 다중 주파수를 사용한 주파수-공간 일관성 광대역 프로세서를 제안하였고, 이 프로세서를 실제 광대역 이동음원에 적용하여 음원위치추적을 수행하였다. 제안된 일관성 프로세서는 음원의 정위치 추정확률이 높았으며, 특히 정합장출력의 부엽준위에서 비일관성 프로세서와 비교해 일관성 프로세서가 상당히 낮은 준위를 나타내었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제20권3호
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• pp.328-336
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• 2017

The goal of this study is simulation of optimal search pattern of ships based on performance surface which are reflected underwater environmental. The process is as follows. First, temporal and spatial environmental database are extracted in complex environment and input hull mounted SONAR system parameters. The environmental database and SONAR system parameters are substituted to SONAR equations, and calculate signal excess, detection probability, detection range. And then, the performance surface, which can be used to provide operational insight of SONAR detection performance, are pictorialized. Finally, optimal search pattern of ships are simulated using genetic algorithm based on performance surface. And then, we certify optimal search pattern in various ways.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권10호
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• pp.735-740
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• 2010

이 연구는 천수역에서 강한 바람과 조류하에 근접 항행중인 두 선박간의 상호유체력이 선박조종운동에 미치는 영향에 대해서 다룬다. 천수역에서 추월 및 피추월관계에 있는 대형선박의 조종운동은 바람, 조류 및 두 선박간의 상호유체력으로 인하여 상당히 복잡해진다. 이 연구의 목적은 안전항행을 위하여 천수역에서 강한 바람 및 조류하에 근접 항행중인 두 대형선박에게 요구되어지는 두 선박간의 속도에 따른 안전항과거리에 대해서 검토, 고찰하고자 한다.

• Water Engineering Research
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• 제7권1호
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• pp.21-28
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• 2006

The scouring process is complex and subject to many factors. Recently, experiments for real-time bridge scour monitoring have been active as means for a more reliable scour prediction. Riverbed materials are an important factor in bridge scouring; therefore, an accurate estimation of riverbed material is critical in predicting a scour. As a part of this approach, an ultrasonic sensor, which can not only detect river bottom during floods but can also be installed lose to the underwater structures, was developed. This sensor is able to map the river bottom using an ultrasonic waves with the characteristics of the returning wave, reflected from an object or bottom ground. The reflected wave is unique according to the situations, or materials below. Therefore, it would be possible to identify the consisting materials of a riverbed if we could reveal each characteristic in the received signals. In this study, a preliminary experiment was performed in the laboratory to identify and classify received signals, which is unique to each material. The analysis of this experiment gives the graph, which makes it possible to identify materials of the river bottom through the ultrasonic signals. The proposed graph was verified through a comparison with the actual field data measured in river.