본 연구에서는 파장보다 작은 구조물로 이루어진 음향메타물질을 이용하여 소형화된 헬름홀츠 공진기의 반향음 감소 성능예측 연구를 진행하였다. 본 논문에서 제안된 헬름홀츠 공진기는 수중 환경과 임피던스 차이가 큰 공기구조물로 형성하였다. 다중물리 유한요소 시뮬레이션 패키지를 이용하여 수중 음향학적 분석을 진행한 결과 수중 반향음의 감소가 예상되었고 헬름홀츠 공진기 입구의 공간 압축(space coiling) 정도와 내부 체적의 폭에 따라 주파수 특성을 제어할 수 있었다. 기본적인 헬름홀츠 공진기는 약 10,000 Hz 이상에서 최대 7 dB의 반향음 감소 효과를 보였으나 공간 압축 메타물질을 이용한 초소형 헬름홀츠 공진기는 약 5,000 Hz 이상에서 최대 14 dB의 반향음 감소가 나타났다. 추가적으로 헬름홀츠 공진기의 내부 체적을 제어하여 주파수 특성이 변화하는 것을 확인하고 공간압축 비율이 서로 다른 공진기를 조합함으로써 광대역 반향음 감소 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 수중 환경에서 공기구조물을 이용한 소형화된 헬름홀츠 공진기의 성능을 연구하였으며 반향음 감소 효과는 효과적인 스텔스 기술을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.
한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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pp.524-532
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1997
수중음향표적 특히 선박방사소음을 탐지하거나 식별하는 군사적 목적의 수동소나는 수중청음기 배열로 구성되며 각 배열센서에 수신된 신호에 배열 신호처리기술을 적용하여 선박의 거리, 방위 탐지는 물론 선박의 음향적 특징을 식별하는 고도의 음향장치이다. 그러나 이러한 장치운용자의 선박탐지, 식별이나 새로운 수동소나 개발, 나아가 스텔스 능력의 선박 설계를 위해서는 선박방사소음의 측정, 분석 및 예측에 관한 이해가 선행되어야 할 것이다. 본 연구는 대표적인 선박방사소음 측정시스템의 소개, 방사소음발생기구, 측정자료의 분석 및 예측에 관한 기초기술을 연구 분석한 내용이다.
사회가 산업화되면서 생활 제품의 고부가가치를 창출하기 위하여 소음 진동 분야의 많은 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 결과 인간 사회의 생활이 매우 윤택해지고 있다. 생활 수준의 향상으로 소음 진동 분야의 기술은 자동차, 항공기, 철도차량 등의 운송기계 분야에서 인간 사회의 안락한 분위기 창출에 중요한 역할을 담당하고 있으며, 더욱 중요한 환경 기술로 대두되고 있다. 이러한 소음 진동 기술은 군사 기술에서는 사용자의 편이성 확보뿐만 아니라. 무기체계의 성능 향상 측면에서 다양하게 이용되고 있으며, 최첨단의 기술을 주도하고 있다. 무기체계에서 소음 진동 기술은 육군, 공군 무기체계 뿐만 아니라 특히 정보 전달매체로 음향 에너지를 이용하는 해군 무기체계에서는 소음 진동으로 비롯되는 수중 방사소음 형태로 상대방의 탐지체계에 노출을 저하시키려는 생존성 측면에서 중요한 부분을 차지하고 있으며, 요사이 회자되고 있는 스텔스 기술의 중요한 위치를 차지하고 있다.(중략)
선박 방사소음은 군사적 목적의 수동소나가 탐지대상으로 하는 수중음향 표적이라 할 수 있다. 따라서 수동소나 운용자는 대잠전 수행이전에 다양한 선박들에 대한 방사소음을 측정, 분석하여 개별 선박 고유의 음향 특징을 수집함으로써 실전 상황에서 미지 선박이 탐지되는 경우 이들 자료를 식별의 기초자료로 활용하고자 한다. 또한 새로운 수동소나의 개발자나 스텔스 능력의 선박 설계자 역시 선박방사소음 특징자료를 필요로한다. 본 글은 선박방사소음의 발생기구, 측정시스템 및 측정자료의 분석 평가 기술을 연구분석한 내용이다.
함정에 있어서 수중 표적의 탐지나 식별, 피탐 위험으로부터 회피 등은 함정의 생존성과 직결되는 사항으로 방사소음을 최소화하는 함정 음향 스텔스가 중요한 요소이다. 함정의 음향분야 시험평가 결과는 신조함정의 기준 만족도 평가뿐만 아니라 음향식별 정보추출/DB구축, 소음통제 방안설정 및 피탐지 위험성 평가 등 전반적인 음향작전 능력 향상에 활용되고 있다.(중략)
본 논문에서는 미래의 수중 교전 시뮬레이션에서 공통적으로 사용될 수 있도록 재사용성 및 상호운용성과 공학 시뮬레이션 등 앞으로의 확장성을 고려하여 수중 교전에 사용되는 잠수함 체계에 대한 표준모델을 어떠한 개념에서 어떠한 형태로 정립할 것인가에 대해 기술하였다. 본 연구를 통해 교전 수준 잠수함 체계 표준모델에 대한 모델아키텍쳐를 정립하고 개별 구성요소에 대한 모델링 방안을 개발하였으며 모델의 입출력 자료 및 정보 흐름도를 도출하였다. 본 연구에서는 비음향 탐지 모델 및 비음향 스텔스 모델 등 수중 교전에 해당하지 않는 분야는 제외하였으므로 향후 이에 대한 추가 연구가 필요하다.
국방과학연구소는 수중 자기 스텔스 분야의 핵심기술 개발, 자기응용 무기체계 연구 및 국방 자기분야의 대군 기술지원 업무 수행을 위해 1990년대 이후로 비자성 실험실과 자기센서 실험실을 운용 중에 있다. 최근 실험실내 주요 시험 장비의 성능을 개량하여 자기 표적에 대한 정밀 측정 및 분석 능력을 향상시켰으며, 무기체계에 적용하기 위한 자기센서들에 대한 정밀 시험 평가 능력을 확보하였다. 본 논문에서는 국방과학연구소 자기 시험 시설의 현황 및 시험 능력에 대해 상세히 기술하고자 한다.
최근 드론은 세계의 주요 전쟁에서 주요한 수단 즉 공격드론으로 활용되고 있으며 향후 게임 체인저로 진화할 개연성이 충분해 보인다. 한편 북한이 근래에 들어 무인기를 활용한 도발이 점증하고 있는 현상을 연관 지어 볼 때 한반도에서 공격드론의 등장도 머지 않은 것으로 보인다. 21세기의 주요 전쟁에서 공격드론은 정밀화력유도 또는 자폭공격, 인지전 등의 목적으로 지상 및 공중은 물론 해상 및 수중으로 그 영역이 확장되고 있다. 이러한 공격드론은 다영역작전을 수행할 것이며 이를 위해 자율화 수준을 향상하고 High-Low Mix 개념에 기반한 확장성을 강화하는 등의 발전을 이어나갈 것이다. 북한 또한 오래전부터 공격드론을 운용하기 위해 상당한 노력을 기울여 왔는데 제3국 급조 자폭드론, 인공지능 기반 군집형 자폭드론, 자폭형 스텔스 무인 반잠수정 등의 활동이 예상된다. 이러한 북한의 도발 및 공격 양상과 더불어 우리 군의 대응방안과 활용방안에 대한 활발한 후속연구가 이루어지길 바란다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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