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주파수 선택적인 천해해역에서 수중음향통신 성능해석 (Performance Evaluation of Underwater Acoustic Communication in Frequency Selective Shallow Water)

  • 박규칠;박지현;이승욱;정진우;신정채;윤종락
    • 한국음향학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.95-103
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    • 2013
  • 천해에서 수중음향통신은 해면과 해저의 음향특성에 강한 영향을 받는다. 시변적인 해면 산란과 입사각에 좌우되는 해저손실에 의해 수중통신 시스템의 성능은 영향을 받게 되어 고속의 디지털 통신 성능은 저하된다. 우세한 직접파가 존재하면 통신채널은 Rice 페이딩, 그렇지 않은 경우 Rayleigh 페이딩으로 모델링된다. 그러나 실해역의 실험으로 이러한 통계적인 채널 모델링을 검증하는 것은 어려운 연구주제로 알려져 있다. 해면산란과 해저반사 손실이 수중음향통신에 미치는 영향의 근원적인 이해를 돕기 위하여 저자들은 이들의 영향을 정량화하기 위한 천해 해역에서 실험을 수행하였다. 이진 주파수 천이 변조 방식으로 영상을 전송하여 해면산란과 해저 입사각에 좌우되는 해저반사 영향을 송신기와 수신기간의 거리, 수신기 깊이에 따른 영상의 양호성과 비트 오류율로 평가하였다. 결론적으로 영상의 전송 성능은 채널의 일관성 대역폭을 결정하는 송수신기간의 거리 및 수신기의 깊이에 좌우된다.

수중음향 분석을 통한 충격신관 지연기능 시험평가 (Test and Evaluation for Time Delay Function of Point Detonating Fuze by Underwater Sound Analysis)

  • 나태흠;장요한;정지훈;김관주
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.217-224
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    • 2017
  • This study proposes an evaluation method for time delay function(TDF) of Point Detonation(PD) fuse using underwater explosion and water entry phenomena. Until now, nothing but the naked eyes of an observer or video images have been used to determine whether the TDF of PD fuze is operated or not. The observer has verified the performance of TDF by analysing the shape of the plume formed by underwater explosion. However, it is very difficult to evaluate the TDF of PD fuse by these conventional methods. In order to overcome this issue, we propose a method using underwater sound signal emitted from the underwater explosion of high explosive charge. The result shows that the measured sound signal is in accord with the physical phenomena of water entry of warhead as well as underwater explosion. Also, from the hypothesis test of bubble period, difference on underwater sound analysis between dud event and delay one is proved.

사각형형상 수중방파제의 반사에 관한 수리실험 (Hydraulic Experiments on Reflection of Regular Waves due to Rectangular Submerged Breakwaters)

  • 조용식;이종인;김영택
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제35권5호
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    • pp.563-573
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    • 2002
  • 본 연구에서는 일정수심상에 사각형형상의 불투과성 수중방파제를 설치한 후 파랑의 반사를 수리실험을 통해 조사하였다. 입사파는 규칙파를 사용하였으며, 고유함수전개법을 이용하여 예측한 반사율을 본 연구에서 수행한 수리모형실험 결과와 비교하였다. 예측된 결과와 수리실험에서 관측한 결과는 비교적 잘 일치하였으며, 수리실험에 의한 반사율이 고유함수전개법에 의한 결과보다 다소 작았다.

Quadrupole 구조를 가진 Tonpilz형 수중 음향 벡터 센서를 이용한 입사각 추정 (Incidence Angle Estimation by the Tonpilz Type Underwater Acoustic Vector Sensor with a Quadrupole Structure)

  • 임영섭;노용래
    • 한국음향학회지
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    • 제31권8호
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    • pp.569-579
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    • 2012
  • 압전 세라믹을 이용한 전형적인 Tonpilz형 수중 음향센서는 외부에서 들어오는 음향 신호를 이에 상응하는 전압으로 변환해 스칼라 양인 음압의 크기만 측정할 뿐 외부에서 들어오는 신호의 방향은 파악할 수 없는 한계가 있다. 이와 같은 문제점을 해결하고자 본 논문에서는 Tonpilz형 트랜스듀서를 이용해 단일 센서만으로도 음압의 크기와 방위각 방향을 동시에 분석해 낼 수 있는 새로운 벡터 센서 구조를 제안하고, 제안된 구조의 타당성을 수식 및 유한요소해석을 통해 검증하였다.

수제 입사각에 따른 개수로 만곡부의 편수위와 하상변동 (Superelevation and Bed Variation Due to Attack Angle of Submerged Vanes in Curved Channel)

  • 박상덕;백중철;전우성;이현재
    • 대한토목학회논문집
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    • 제39권2호
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    • pp.297-306
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    • 2019
  • 개수로 만곡부에서 흐름은 원심력이 작용하기 때문에 횡방향 수면경사가 나타나고 유심선은 만곡 외측으로 치우친다. 수중 수제는 만곡부의 다양한 공학적인 문제를 해결하는 데 사용될 수 있다. 수중 수제가 흐름방향과 이루는 입사각과 수제 열 간격이 만곡부의 하상변동과 편수위에 미치는 영향을 파악하기 위해서 $90^{\circ}$만곡 직사각형 단면 수로에 잔자갈을 깔고 이동상 수리실험을 하였다. 만곡부에 수중 수제를 설치하면 최대 세굴심은 증가하나 균일한 둔각으로 수제를 설치하면 세굴을 줄일 수 있다. 수제를 설치한 만곡부에 수제설치 기준하상의 형성유량과 같은 유량이 흐를 경우 최대 세굴이 발생하는 위치가 하류로 이동하고 편수위는 증가한다. 그 유량보다 작으면 최대 세굴심의 위치가 상류로 이동하며 편수위는 감소한다. 만곡부에서 수중 수제는 입사각, 유량, 수제 열 간격의 상호작용에 따라 하상변동과 편수위에 대한 영향이 다르다.

선체의 횡요로 인한 수중물표입사음압의 변동에 관하여 (Variation of the Incident Sound Level at the Underwater Target`s Position due to Roll Motion of the Ship)

  • 박중희;이대재
    • 수산해양기술연구
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    • 제19권2호
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    • pp.106-110
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    • 1983
  • 선체의 횡요에 따른 물표입사음압의 변동한계를 조사하기 위하여, 선미식 트로올어선인 새바다호의 축적 1/50 FRP 모형선의 선저에 75 KHz용 초음파진동자를 부착시켜 음속축의 각변위에 따른 직접입사파음압의 변동을 이론적으로 고찰하고, 실험을 행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 선체의 횡요가 없을 때 선미선상에 대한 직접입사파음압의 분포는 좌우정횡선상 및 중앙선상의 그 분포보다 급격히 감소하는 현상을 나타내었다. 2. 선체의 횡요에 따른 직접입사파음압은 선미선상 및 중앙선상에서보다 좌측정횡선상에서 더 큰 변동을 나타내었다. 3. 음소축으로부터 좌즉횡선상으로 60cm되는 측정점에서의 음압변동률은 78.1로서 다른 측정점에서의 그 변동률보다 매우 컸으며, 각 측정점에 대한 직접파음압의 측정치와 계산치는 거의 일치하는 경향을 나타내었다.

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수중음향을 이용한 잘피 서식지의 분포 관측 (Observation of Seagrass Distribution Using underwater acoustics)

  • 이재혁;윤관섭;라형술;나정열
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집 제23권 1호
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    • pp.187-190
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    • 2004
  • 본 논문에서는 연안에 서식하는 잘피(Zostera Marina)의 시공간적 분포와 생산성을 파악하기 위해 음향실험을 통한 분석을 시도하였다. 해저면이 니질로 구성된 잘피 서식지에 수평입사각 및 방위각에 따라 120 kHz 및 50 kHz 음원을 이용하여 송${\cdot}$수신 하였다. 수평입사각 및 방위각에 대한 수신 신호의 산란강도를 표현하였으며 그 분포양상이 실제분포와 유사한 경향을 보인다. 각 음원의 주${\cdot}$야간별 신호에서는 산란강도의 차이가 관측되었다. 이를 통해 잘피의 광합성에 의한 공기방울의 음파산란 영향에 대한 가능성을 확인하였다.

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수중 잔향음신호를 이용한 경계면 상태 역추정 알고리즘 (Inverse estimation of boundary characteristics by using underwater reverberation signals)

  • 김상균
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 1996년도 제11회 수중음향학 학술발표회 논문집 11th Underwater Acoustics Symposium Proceedings
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    • pp.45-50
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    • 1996
  • 천해에서 얻은 잔향음신호를 역추정 알고리즘으로 분석하여 자료수집 당시의 환경 변수인 해상풍의 세기와 해저면의 상태를 추정하는 방법에 대하여 기술하였다. 소오나 시스템과 잔향음신호 수집 당시의 환경 자료를 알고 있다면 음원에서 방사된 음파가 해수면에 처음 도달하는 시간과 수평입사각을 multipath eigenray model에 의해서 계산할 수 있고 이 정보를 이용하여 수신된 잔향음 신호를 분석하여 해수면에 의한 산란잔향음 준위와 시간을 계산할 수 있다. 해수면 후방산란강도는 수평입사각, 음원의 주파수, 해상풍의 세기 등에 의해 특징지어지며 계산된 잔향음 준위로부터 소오나 방정식을 이용하여 후방산란강도를 알아낼 수 있다. 이 후방산란강도를 입력자료로 하여 Method of Small Perturbation이론과 Chapman과 Harris가 유도한 실험식을 사용하여 입력된 값과 일치할 때까지 후방산란강도를 계산하여 이때의 환경변수를 찾아내었다. 한편 해저면 잔향음신호는 표준화된 후방산란강도값들의 PDF를 만들어 그 분포양상을 분석하였다. 본 논문에서 사용된 알고리즘의 검증을 위해서는 보다 다양한 환경하에서 실시된 많은 음향괸측자료를 필요로 한다.

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유도초음파를 이용한 수중 강관의 기계적 결함 검출 (Mechanically Fabricated Defects Detection on Underwater Steel Pipes using Ultrasonic Guided Waves)

  • 우동우;나원배
    • 한국해양공학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.140-145
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    • 2010
  • This study presents a detection method for mechanically fabricated defects on underwater steel pipes, using ultrasonic guided waves. Three different diameters (60, 90, and 114 mm) of 1000-mm long steel pipes were considered, along with several experimental design factors such as incident angles, incident distances, and the degrees of defects, to investigate how these factors affected the experimental results - the detectability of the mechanical defects. From the experimental results, we determined that the amplitude and arrival time of the first received wave signals gave a promising clue for distinguishing the existence of the defects and their severities. Between the amplitude and arrival time, the arrival time gave a more promising indication since it was affected by the experimental factors in a constant manner. Therefore, it was shown that the use of ultrasonic guided waves for underwater pipe inspection is feasible.

압전 미세 외팔보 형 수중 음향 벡터센서의 작동 원리와 설계 기법 (Modeling of Sound-structure Interactions for Designing a Piezoelectric Micro-Cantilever Acoustic Vector Sensor)

  • 양성관;김준수;문원규
    • 한국음향학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.108-116
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    • 2015
  • 수중 음향 벡터센서는 음압 뿐 아니라 음파의 진행 방향에 관한 정보를 측정할 수 있는 센서이다. 본 논문에서는 미세 외팔보를 이용한 수중 음향 벡터 센서를 구현하기 위해 음향학적 이론을 바탕으로 음향과 기계 구조물의 상호작용을 이론적으로 정립하고자 하였다. 감응 방식으로 압전 효과를 이용한 두 가지 유니모프(unimorph)형태의 모델을 제시하였으며, 제시된 모델에 대하여 압전 미세 외팔보의 거동을 집중 질량 모델을 통해 음파가 임의의 주파수와 각도를 가지고 미세 외팔보로 입사할 때 나오는 신호의 크기를 구할 수 있는 전달함수를 유도하였다. 또한 이를 바탕으로 매우 얇고 유연한 구조물로 미세 외팔보를 설계하면 매질의 입자 속도에 관한 정보를 직접적으로 측정 가능한 센서로 활용할 수 있다는 것을 확인하였다.