DOI QR코드

DOI QR Code

The Effects of Ocean Surface Bubbles on Sound Wave Transmission

표층 해상의 기포가 음파전달에 미치는 영향

  • 임병욱 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 심태보 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 김영규 (국방과학연구소) ;
  • 박정수 (국방과학연구소)
  • Published : 2009.04.30

Abstract

The bubbles are created by waves, raindrops, water collision, vessels sailing at sea, life activities of various marine organisms in the ocean and other sources. The bubbles affect the intensity and sound speed of acoustic waves in the ocean. We indirectly observed bubbles in order to understand the creation of and the effects of bubbles on sound waves, using an Acoustic Bubble Spectrometer (ABS) and CTD, from 04:00 to 17:00, 19 September, 2007. We also analyzed the correlation of wind speed and the generation of bubbles, the amount of bubbles, and the sound speed variation at 50, 60, and 70 kHz. Finally, We simulated the way how bubbles affect sound transmission based on the analysis results.

해양에서는 파도, 빗방울 등 해수면에 일어나는 많은 물과 물의 충돌, 해양에서 운행되는 선박, 여러 해양 생물들의 생명활동 그리고 여러 발생 원들에 의해 많은 기포들이 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 기포들은 해양에서 사용되는 음파의 세기와 음속에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 2007년 9월 19일 04:00 부터 17:00 까지 남해 남형제도 해역에서 Acoustic Bubble Spectrometer (ABS)와 CTD를 사용하여 해양 기포생성과 생성기포가 음파에 미치는 영향을 관측하였다. 관측자료를 통하여 풍속과 기포생성의 연관성, 기포의 반경에 따른 기포량, 주파수별 음속비를 분석하였다. 최종적으로 분석자료를 통해 기포가 음파전달에 미치는 영향을 모의하였다.

Keywords

References

  1. R. J. Urick and R.M. Hoover, "Backscattering of sound from the sea: Its measurement, causes, and application to the prediction of reverberation leveI," J. Acoust. Soc. Am, vol. 28, no. 6, pp. 1038-1042, 1956 https://doi.org/10.1121/1.1908547
  2. C. S. Clay and Medwin, Acoustical Oceanography, Wiley, New York, 1977
  3. D. M. Farmer and S. Vagle, "Waveguide propagation of ambient sound in the ocean surface bubble layer," J. Acoust. Soc. Am, vol. 86, no. 5, pp. 1897-1908, 1989 https://doi.org/10.1121/1.398568
  4. D. B. Johnson and R. C. Cooke, "Organic particle and agg-regate formation resulting from the dissolution of bubbles in seawtaer," Limnol Oceanogr. vol. 25, no. 4, pp. 653-661, 1980 https://doi.org/10.4319/lo.1980.25.4.0653
  5. Marshall V. Hall, “A comprehensive model of wind-gene-rated bubbles in the ocean and predictions of the effects on Sound propagation at frequencies up to 40 kHz,” J. Acoust. Soc. Am, vol. 86, no. 3, pp. 1103-1117, 1989 https://doi.org/10.1121/1.398102
  6. Richard S. Keiffer, “The impact of the background bubble layer on reverberation-derived scattering strengths in the low to moderate frequency range,” J. Acoust. Soc. Am, vol. 97, no. 1, pp. 227-234, 1995 https://doi.org/10.1121/1.412990
  7. Jin-Woo Jung and Taebo shim, "Performance Analysis of and Underwater Acoustic Communication System Combining AMC and STBC Techniques," The Journal of The Acoustical Society of Korea. vol. 26, no. 3E, pp. 97-103, 2007
  8. 조진수, 정승백, 심태보, "PSK 변조방식이 수중통신에 미치는 영향에 관한 연구," 한국음향학회지, 26권 7호, 366-374쪽, 2007
  9. Guoqing ZHOU, Jinsoo GHO, Taebo SHIM, "Underwater Acoustic Communication Channel Capacity In The Sloping Condition," Korea-Japan Acoustical Society Joint Confe-rence, pp. 135-138, 2007
  10. C. Devin, "Survey of thermal, radiation and damping of pul-sating bubbles," J. Acoust. Soc. Am. vol. 31, no. 1, pp. 1654-1667, 1959 https://doi.org/10.1121/1.1907675
  11. R. Duraiswami, S. Prabhukumar and G. L. Chahine, "Bubble counting using an inverse acoustic scattering method," J. Acoust. Soc. Am, vol. 104, no. 5, pp. 2699-2717, 1998 https://doi.org/10.1121/1.423854
  12. 김태희, 방익찬, 고희종, "한반도 주변해역 5개 정점에서 파랑과 바람의 관계," 한국지구과학학회지 26권 3호, 240-252쪽, 2005