Sensitivity Study on the Infra-Red Signature of Naval Ship According to the Composition Ratio of Exhaust Plume

Infrared signatures emitted from naval ships are mainly classified into internal signatures generated by the internal combustion engine of the ship and external signatures generated from the surface of the ship heated by solar heat. The internal signatures are also affected by the chemical components ($CO_2$, $H_2O$, CO and soot) of the exhaust plumes generated by the gas turbine and diesel engine, which constitute the main propulsion system. Therefore, in this study, the chemical composition ratios of the exhaust plumes generated by the gas turbines and diesel engines installed in domestic naval ships were examined to identify the chemical components and their levels. The influence of the chemical components of the exhaust plumes and their ratios on the infrared signatures of a naval ship was investigated using orthogonal arrays. The infrared signature intensity of the exhaust plumes calculated using infrared signature analysis software was converted to the signal-to-noise ratio to facilitate the analysis. The signature analysis showed that $CO_2$, soot and $H_2O$ are the major components influencing the mid-wave infrared signatures of both the gas turbine and diesel engine. In addition, it was confirmed that $H_2O$ and $CO_2$ are the major components influencing the long-wave infrared signatures.

폐기가스 조성 비율이 적외선 신호에 미치는 영향 연구

함정으로부터 방사되는 적외선 신호는 주로 함정의 내연 기관에 의해 발생하는 내부적 신호와 태양열에 의해 가열된 함정 표면에서 발생하는 외부적 신호로 분류된다. 이중 내부적 신호는 주요 추진 체계를 구성하는 가스 터빈 및 디젤 엔진 폐기 가스의 화학적 조성 인자들($CO_2$, $H_2O$, CO, soot)에 의해서도 영향을 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 현재까지 국내 함정에 탑재된 가스 터빈과 디젤 엔진에서 생성되는 폐기 가스의 화학적 조성비를 조사하여 인자와 수준을 선정하였으며, 직교 배열 실험 계획법으로 폐기 가스의 화학적 조성 인자들과 구성 비율이 함정의 적외선 신호에 미치는 영향을 연구하였다. 적외선 신호 해석 프로그램을 이용하여 계산된 폐기 가스의 적외선 신호 강도는 분석의 용이성을 높이기 위해 신호 대 잡음비로 변환하여 제시하였다. 신호 분석 결과, 가스 터빈과 디젤 엔진 모두 중적외선 대역의 신호에는 $CO_2$, soot 및 $H_2O$가 주요영향인자임이 밝혀졌다. 그리고 원적외선 대역의 신호에는 $H_2O$와 $CO_2$가 주요한 영향을 미치는 인자임을 확인하였다.