소나 운용에서 잔향음은 수중 표적 탐지의 제한요소이기 때문에 정확한 예측이 중요하다. 최근에는 단상태소나 연구에서 공간적으로 송수신기의 위치가 다른 양상태 소나에 대한 연구로 확장되고 있는 추세이다. 양상태 잔향음을 모의하기 위해서는 양상태 음파전달, 양상태 산란강도 및 산란단면적 등에서 단상태와 다른 복잡한 계산이 요구된다. 전 세계적으로 양상태 잔향음에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있지만 잔향음을 예측하는데 중요한 요소인 양상태 산란단면적을 정확하게 계산하는 방법에 대한 연구는 미비하다. 본 논문에서는 거리 독립 환경의 양상태 잔향음모의에서 두 원의 교차되는 면적을 응용하는 새로운 산란단면적 계산 방법을 제안한다. 최종적으로 본 논문의 양상태 산란단면적 계산 방법으로 모의된 잔향음 준위는 기존에 제안되었던 방법들의 예측값과 비교되며 2013년 5월에 수행된 해상 실험의 측정값과 비교를 수행하였다.
In this paper, a new numerical method is proposed to analyze near-field sonar cross section of acoustically large-sized underwater targets such as submarines. A near-field problem is converted to a far-field problem using a spherical projection method with respect to the objective target. Then, sonar cross section is calculated with a physical optics well established in far-field acoustic wave scattering problems. The analysis results of a square flat plate compared with those obtained by other method show the accuracy of the proposed method. Moreover, it is noted that the sonar cross section is varied with respect to the targeting point as well as the range. Finally, numerical analysis results of real-like underwater target such as a submarine pressure hull are discussed.
For the analysis of Acoustic Target Strength(TS) that indicates the scattered acoustic intensity from the underwater vehicles, an analysis program that is applicable to scatterers insonified by spherical wave source in near field is developed. In this program, the Physical Optics(PO) method is embedded as a base component. To increase the accuracy of the program, multiple bounce effects based on Geometrical Optics(GO) method are applied. To implement multiple bounce effects, GO method is used together with PO method. In detail, GO method has a concern in the evaluation of the effective area, and PO method is involved in the calculation of Acoustic Target Strength for the final effective area that is evaluated by GO method. For the embodiment of near field spherical wave source originated multiple bounce effects, image source concept is implemented additively to the existing multiple bounce algorithm which assumes plane wave insonification. Various types of models are tested to evaluate the reliability of the developed program and finally, a submarine is analyzed as an arbitrary scatterer.
A mono-static high frequency acoustic target strength analysis scheme was developed for underwater targets, based on the far-field Kirchhoff approximation. Au adaptive triangular beam method and a concept of virtual surface were adopted for considering the effect of hidden surfaces and multiple reflections of an underwater target, respectively. A test of a simple target showed that the suggested hidden surface removal scheme is valid. Then some numerical analyses, for several underwater targets, were carried out; (1) for several simple underwater targets, like sphere, square plate, cylinder, trihedral corner reflector, and (2) for a generic submarine model, The former was exactly coincident with the theoretical results including beam patterns versus azimuth angles, and the latter suggested that multiple reflections have to be considered to estimate more accurate target strength of underwater targets.
각산정(角算定) 측정법(測定法)으로 임분재적(林分材積)을 추정(推定)할 수 있도록 하기 위하여 경기, 충남북, 강원지역 등의 소나무임분(林分)에서 표준지(標準地) 164개소(個所)를 선정(選定)하여 각(各) 조사인자별(調査因子別)로 실측(實測)하고 Plotless Sampling 방법(方法)으로 측정(測定)한 자료(資料)를 가지고 임분재적(林分材積) 조제방법(調製方法)과 Plotless Sampling 법(法)에 필요한 각종(各種) 표(表)를 조제하여 이를 종합적으로 분석검토(分析檢討)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 각산정(角算定) 측정법(測定法)에 의하여 측정(測定)이 가능(可能)한 임분평균수고(林分平均樹高), ha 당(當) 단면적(斷面積), 단면적수고(斷面積樹高)의 측정치(測定値)와 표준지(標準地)에서 측정(測定)한 실측치(實測値) 사이에는 회귀계수(回歸係數) b 가 거의 1인 Y=bx 의 회귀계수(回歸係數)가 성립(成立) 하였으며 이들 사이에는 유의차(有意差)가 없어 소나무림(林)에서 각산정(角算定) 측정법(測定法)로 임분재적(林分材積)을 추정(推定)할 수 있다. 2. Dendrometer 로 측정(測定)이 가능한 인자(因子)를 이용(利用)하여 구한, 가장 적합(適合)한 임분재적식(林分材積式)은 log V = -0.0208+0.8497 log G. H., log V = -0.0028+0.7981 log G+0.9313 log H 이며 본식(本式)에 의하여 조제된 임분재적표(林分材積表)는 Table 4, 5와 같으며 표(表)에 의한 측정치(測定値)와 실측치간(實測値間)의 추정오차율(推定誤差率)은 1변수재적표(變數材積表)가 9.16%, 2변수재적표(變數材積表)가 8.50%이었다. 3. 각산정(角算定) 측정법(測定法)에 의한 임분재적(林分材積) 추정시(堆定時) 필요(必要)한 인자(因子)인 임분형상고(林分形狀高), 형상단면적(形狀斷面積), 임분형수(林分形數) 등을 구할 수 있는 가장 적합(適合)한 추정식(推定式)은 다음과 같다. FH=D/(1.5205+0.0994 D) log FH=0.0451+0.2429 log D+0.3474 log H log FG=-0.0380+0.7758 log G-0.0066 log H F=H/(-5.1697+2.6013 H) F=FH/(-3.1256+2.7611 FH) log F=-0.0634-0.0848 log GH-0.1224 log Di 4. 이와 같은 식(式)에 의하여 조제한 임분형상고표(林分形狀高表)는 Table 7, 8과 같으며 이의 추정오차율(推定誤差率)은 임분평균직경(林分平均直徑)에 의한 1변수표(變數表)와 임분평균직경(林分平均直徑) 및 임분평균수고(林分平均樹高)에 의한 2변수표(變數表)는 각각(各各) 8.05%, 8.32%이며 단면적(斷面積)과 임분평균수고(林分平均樹高)의 2변수(變數)에 의한 형상단면적표(形狀斷面積表)는 Table 9와 같고 이의 추정오차율(推定誤差率)은 9.76%이었다. 또한 임분형수표(林分形數表)는 Table 10, 11, 과 같으며 이의 추정오차율(推定誤差率)은 임분평균수고(林分平均樹高), 임분형상고(林分形狀高)에 의한 1변수표(變數表)는 각각(各各) 5.58%, 5.39%이고 단면적(斷面績) 수고(樹高)와 수간거리(樹幹距離)에 의한 2변수표(變數表)는 4.30% 이었다.
최근 들어 심해역에 대한 개발과 합섬섬유 재질 케이블의 발달로 인하여 저장력 케이블의 사용이 증가되었다. 저장력 케이블은 장력에 의한 복원력이 작기 때문에 대변위가 발생하게 되며, 따라서 기하학적 비선형이 강하게 나타나게 된다. 또한 해양환경에서는 유체 비선형도 작용하게 된다. 본 연구에서는 수치해석적 방법을 통하여 불균일하게 구성된 예인되는 저장력 케이블의 3차원 동적거동 해석을 수행한다. 수치해석에서는 유체 및 기하학적 비선형과 굽힘강성이 고려되며, 유한차분법(음해법)을 적용하여 풀이된다. 비선형 해를 구하기 위해서 뉴톤-랍슨 방법을 사용한다. 대형 행렬을 풀이하기 위하여 불록삼중대각행렬 풀이법이 적용되는데, 이 방법은 일반적인 행렬 풀이법인 가우스-조르단 방법에 비하여 계산시간을 상당히 줄일 수 있었다. 선배열 음탐 케이블에 대한 다양한 예제해석을 수행하였으며, 해석결과는 미국 우즈홀 해양연구소에서 개발된 프로그램 결과와 잘 일치하였다.
본 실험은 건조되지 않은 목재를 고온의 아마인유에 침지처리함으로써 목재건조와 동시에 발수효과를 얻고자 실시하였다.함수율 90% 이상의 소나무생재를 온도 150℃의 아마인유에서 6시간 침지처리하였을 때 목재함수율은 10%까지 떨어졌으며, 목재 축방향의 깊이에 관계없이 목재단면의 20%에 해당하는 아마인유가 침투하였다. 이때 목재의 강도적 손실은 발생하지 않는 것으로 나타났다. 목재표면의 천공처리는 목재의 내부할열방지에 효과적이었고, 아마인유의 깊은 침투를 유도할 수 있었다. 흡수성 시험 결과 처리재는 무처리재에 비하여 높은 발수효과를 나타냈다. 변색균 및 부후균에 대한 항균효력시험은 처리재 자체로서 균에 대한 독성 기작이 없었으나, 백색부후균 및 갈색부후균에 대해서는 무처리재보다 낮은 중량감소율을 나타내는 등 방부효력의 상승이 있었다.
본 연구에서는 안면도 소나무 임지에 대해 임분 내 생장인자들간의 상관관계를 구명하고 이를 기초로 동적 임분생장모델을 구축하였다. 이를 위해 영급이 고루 분포되도록 96개의 표본점을 선정하였고, 각 표본점에서 입목의 흉고직경, 수고를 측정한 후 이를 분석하여 평균흉고직경, 평균수고, 우세목수고, ha당 본수, ha당 단면적, ha당 재적 등을 추정하였다. SAS의 비선형 회귀분석(NLIN) 및 단순선형분석(REG)을 통해 생장인자간의 함수식을 유도하였으며, 이 함수들을 이용하여 관리방법에 따라 임분의 생장 및 수확이 다양하게 예측될 수 있는 동적 임분생장모델을 구축하였다. 다양한 시업주기 및 강도를 적용해 임분의 생장을 예측한 결과, 본 연구에서 구축된 동적 임분생장모델은 일반적인 생장법칙을 잘 나타내고 있어 안면도 소나무임분의 생장 및 수확량 예측에 적합한 것으로 판단되었다. 이러한 동적 임분생장모델은 실제 산림경영에서 다양한 관리방법에 따른 임분의 생장예측을 위하여 이용될 수 있을 것이며, 산림경영계획에 있어 의사결정을 위한 도구로서 이용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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