• 대한전자공학회논문지TC
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• 제48권1호
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• pp.9-15
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• 2011

수중에서의 다중 경로 특성은 검파 및 통신을 수행하는데 있어 열악한 환경을 제공한다. 다중 경로 특성은 바닷물의 온도, 염도 등의 다양한 인자가 결합되어 발생된다. 본 논문에서는 서해안 백령도 남방 지점에서 과거 10 년간 측정된 데이터를 기반으로 계절에 따른 대표 수직음속분포를 구하였다. 음선 추적(Ray Tracing)기법을 이용하여 계절에 따른 고유음선(EigenRay)을 계산하여 채널 임펄스 응답을 추정하였다. 추정된 채널 모델을 기반으로 수심 20m이하의 낮은 수심에서의 통신 성능을 분석하였다. 사용된 변조 방식은 BPSK이며 시역전(Time-Reversal) 처리를 했을 경우와 하지 않았을 경우에 따른 통신 성능을 분석하였다. 모의 실험결과 계절에 따라 성능의 차이가 매우 큰 것을 확언하였고 시역전 처리 유무에 따른 성능의 편차도 크다는 것을 확인하였다. 제안된 모의 실험결과는 향후 서해에 적합한 탐지 및 통신 시스템 설계를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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• pp.451-454
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• 2002

HYREV (Hanyang univ. Reverberation model)은 천해에서 적용 가능한 고주파 단상태 잔향음 모델이다. 천해에서 발생하는 잔향음은 외해에 비해 경계면 산란 영향이 크기 때문에 경계면 산란 영향을 정확히 포함한 잔향음 모델 개발이 필요하다. 본 모델에서는 고유음선(eigenray) 계산을 통하여 음원과 산란체까지의 도달시간과 전달손실을 계산 하였으며 경계면 산란 예측은 복합 거칠기(composite roughness) 모델을 이용하였다. 모델의 검증을 위하여 GSM(generic sonar model) 잔향음 모의 신호 및 실측 잔향음 신호와 비교하였으며 비교 결과 GSM 보다 HYREV 모델이 천해 잔향음 예측에 적합함을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2000년도 학술발표대회 논문집 제19권 2호
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• pp.93-96
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• 2000

수중 폭발성 음원(SUS)을 이용한 천해 저주파 잔향음 실험을 97년 제주 해역에서 실시하였다 측정된 신호를 고유음선 정보를 이용하여 시간영역에서 잡음, 반사, 산란 영역으로 구분하고 각 영역에 대해서 주파수별 스펙트럼 분석을 실시하였으며 각 영역이 갖는 확률적 특성을 분석하였다. 실험해역은 안정된 해저 형태를 갖는 천해였으므로 산란 신호는 일정한 크기를 갖고 지속적으로 수신되었다. 스펙트럼 분석 결과, 시간에 따른 안정성을 갖는 주파수 대역을 확인할 수 있었으며 구분된 영역별 위상은 반사영역과 산란영역의 위상 특성을 잘 반영하고 있었다. 구분된 각 영역에 대해 1/3 옥타브 벤드로 필터링 하여 확률 특성을 분석한 결과 주파수영역의 실수부와 허수부는 각각 정규 분포를 보였으며 그것의 진폭(envelope)은 레일리 분포를 나타냈다. 또한 산란신호의 위상은 저주파 대역에서 유니폼 분포 특성을 나타내어 잔향음의 기본적인 확률 특성을 잘 반영하고 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제32권2호
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• pp.104-115
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• 2013

천해 환경에서 고주파 능동소나를 운용할 경우 각 경계면에서의 잔향음 및 도플러 효과는 소나 운용에 제한요소로 작용한다. 따라서 잔향음 제한 환경에서 소나 시스템을 운용하기 위해서는 그 환경 조건에서 발생하는 잔향음 준위를 예측하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 거리 독립 환경에서 고속으로 이동하는 음원에서 수신되는 잔향음 신호를 모의할 수 있는 고주파 잔향음 모델을 제안한다. 본 모델에서는 음선 이론과 음선 송신각 최적화 방법을 이용하여 음원에서 각 경계면까지의 고유음선 정보를 계산하고, 이동하는 음원에 의해 변화된 음원 수신 위치는 음속 그리고 음원의 방향 및 속도를 고려한 산란경로 탐색 알고리즘에 의하여 계산된다. 또한 해수면 및 해저면에서의 산란 효과는 APL-UW 산란 모델을 적용하여 고려한다. 본 논문에서 제안한 잔향음 모델은 2010 년 8월 측정된 실험과 비교 검증된다. 본 논문에서 제안된 잔향음 모델은 잔향음 신호의 통계적 특성을 잘 반영하도록 개발되었다.

• 한국음향학회지
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• 제32권6호
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• pp.472-483
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• 2013

잠수함 소나 운용 요원의 능력을 향상시키기 위한 실제 해상 훈련은 많은 비용과 제약사항이 따른다. 소나 시뮬레이터는 이러한 문제점을 해결하고, 실제와 유사한 전장 환경을 모의함으로써 소나 운용 요원의 능력과 훈련 성과를 극대화시킨다. 본 연구에서는 수동 소나 시뮬레이터의 알고리즘을 제시하였으며, 알고리즘은 기동모듈, 소음원모듈, 소음 전달 모듈의 3가지 모듈로 나뉘었다. 기동모듈은 3차원 좌표계를 이용하여 함정의 기동을 구현하였으며, 시간 간격은 함정의 변침률에 따라 설정하였다. 소음원 모듈은 표적 소음, 해양 배경 소음, 자체소음으로 구성하였다. 표적 소음은 주파수 특성에 따라 비변조 협대역, 변조 협대역, 비변조 광대역, 변조 광대역 신호로 구분하였으며, 톤수와 속력에 의존하는 함정 방사소음 준위를 적용하였다. 해양 배경 소음은 음향도파관 효과가 고려된 바람 소음과 그외 배경 소음으로 모의하였으며, 자체소음은 유체소음과 소나돔 삽입 손실로 모의하였다. 소음 전달 모듈은 음선 기반의 모델을 이용하였으며, 기동 모듈의 각 시간에서 고유음선의 진폭, 위상, 시간지연을 합산하여 주파수 영역에서 표적 소음에 곱하였다. 최종적으로 시나리오에 따른 모의 결과 실제 해양에서 발생하는 소음과 유사한 경향을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.297-303
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• 2021

천해 환경에서 음파가 장거리 전파되는 경우, 해저면의 비균질성으로 인해 일반적으로 사용하는 Rayleigh reflection 모델을 적용한 음파전달 모의 결과보다 더 큰 전달손실을 보이는 것으로 알려지고 있다. 이에 따라 미 해군은 경험식 기반의 해저면 반사손실(High-Frequency Bottom Loss, HFBL) 모델을 적용하여 음파 전달을 예측하고 있다. 본 연구에서는 여름철 동해 천해환경에서 중주파수(2.3 kHz, 3 kHz)를 이용한 해상실험 전달손실 측정 및 분석이 수행되었다. BELLHOP 모델을 통해 고유음선을 추적한 결과, 임계각보다 낮은 수평입사각에 대해서만 음파가 수 km 이상 장거리 전파되었으며, Rayleigh reflection 모델 기반의 전달손실 예측값과 실측 전달 손실 값과의 차이는 전달거리가 증가함에 따라 점차 증가하는 경향을 보였다. 큰 수평입사각 영역에서 Rayleigh reflection 모델과 HFBL 모델을 비교하여 HFBL의 입력값인 해저면 province 값을 추정한 후, 이를 적용한 전달 손실을 모의하여 실측 전달 손실 값과 비교하였다. 그 결과 BELLHOP 모델의 반사 손실 모델로 경험식 기반의 HFBL을 적용하여 전달 손실을 모의했을 때, 실측 전달 손실과 일치하는 것을 확인할 수 있었다.