• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.05a
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• pp.286-291
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• 1997

이상 유동에서의 음파 전달 현상을 비평형, 비균질 이상 유동 방정식에 의하여 이론적으로 유도하였다 개발된 방법은 이상 계면에서의 압력 불연속성을 표면 장력 방정식에 의하여 해결하였으며, 이로 인하여 이상 유동 지배 방정식의 불량 설정된 초기치 문제(Ⅰ11-posed initial value problem)가 완전한 쌍곡형 편 미분 방정식군(Complete hyperbolic partial differential equation system)으로 만들어졌다. 새로이 개발된 방정식의 고유값인 음파의 속도는 실험 결과와 정확히 일치한다.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• 1996.06a
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• pp.64-68
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• 1996

수중음파전달 모델은 benchmark 시험을 통해 정확도, 적용범위, 계산시간 등의 성능을 평가받는다. 본 논문에서는 analytic 모델, 정상 모드 모델(normal mode model), 포물선 방정식 모델(parabolic equation model), 가우시안 빔 모델(Gaussian beam model), 스펙트럼 모델(spectral model) 등 거리의존 모델에 대해 benchmark 시험을 수행하였으며, benchmark 시험은 다음과 같은 세 가지 거리의존 해양환경으로 나누어 실시했다 : 1) 해수면과 해저면이 Dirichlet 경계조건인 이상 쐐기 문제(ideal wedge problem), 2) 해수면은 앞서 말한 Dirichlet 경계조건이나 해저면은 전달 손실이 있는 손실 통과 해저면 쐐기 문제(penetrable lossy bottom wedge problem), 3) 해수면은 앞서 말한 Dirichlet 경계조건이고 해저면은 Neumann 경계조건으로 서로 평행이면 음파전달 속도가 거리방향 의존인 경우, 경우 1은 anaytic 모델을 사용하고 경우 2는 정상 모드 모델, 포물선 방정식 모델, 스펙트럼 모델을 사용하였으며, 경우 3에 대해서는 가우시안 빔 모델과 포물선 방정식 모델을 사용하였다.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• 1984.12a
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• pp.52-56
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• 1984

파동 이론에 의한 수중에서의 저주파 음파전달은 음향학적 경계 조건에 의해 결정되는 Normal Mode로 특징지어 진다. Normal Mode는 수층(Water Layer)뿐만 아니라 수직적으로 층상 구조인 해저 퇴적층(Subatrate)의 음향 특성을 포함하여 결정되는 파동 방정식의 해로서 이에 의해 수층 및 해저 퇴적층에서의 음압 분포와 감쇠를 계산할 수 있다. 본 논문은 저주파 음파 전달에 관한 Normal Mode 이론에 의하여 음원의 주파수와 해저 퇴적층에서의 음속 분포등에 따른 각 Mode의 음압 분포, 감쇠등에 관한 음향학적 해석으로 원거리까지 진행하는 수중 음파의 해저 퇴적층 투과 심도를 추출하였다.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• 1993.06a
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• pp.195-198
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• 1993

해수의 물리적 성질 변화에 의한 수중음속 변화는 수중음파 전파에 커다란 영향을 미친다. 매질변동에 의한 음파 전파경로 변동특성, 즉 음파 도달시간 변동에 의한 매질변위량 추정으로 해양을 탐사하는“해양음향 토모그라피”를 운용하기 위하여 비균질 매질에서의 음파 전파경로 파악이 우선이다. 수심이 일정한 비균질한 매질에서의 음파 전파경로를 파악하기 위해 파동방정식의 해를 Ray theory에 의거 ray path를 구하고 송,수신기 사이를 연결하는 eigenray 정보를 얻었다. 음원의 주파수가 400Hz($\pm$25Hz), pulse length가 20ms인 LFM pulse를 사용하였다. 이 음원을 동해의 최소음속층에서 송,수신하였을 경우 음원에서 150Km 떨어진 수신기에 도달한 신호는 평균음속분포 일 때 보다 약 66ms 정도 빨리 도착한다. 또한 Eigenray 정보에 의거 모의된 수신신호는 토모그라피 운용을 위한 필수 조건인 ray path의 식별, 안정성, 그리고 분해능을 만족한다. 또한 모의 수신신호 음파 도달시간 변동 분석으로 송,수신기 사이의 매질 변동을 파악 할 수 있다.

• Plant Journal
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• v.18 no.2
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• pp.41-45
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• 2022

The conventional communication method using mud flow pressure waves has a speed of 1-2 bps, so it takes a long time to communicate, making real-time control impossible. Although the sound wave communication method for improving the communication speed by 10 times or more has been commercialized, its use is limited due to its high price and there are not many application cases. In this study, the simulator corresponding to the facility was developed to develop performance similar to the actual test results. For simulating sound wave communication through a drill pipe, we proposed a governing equation that can simulate friction damping by mud and developed a numerical analysis model. The attenuation factor was corrected by comparing it with the attenuation rate of sound wave energy at the drilling site. The developed numerical analysis model was applied to the QPSK modulation type communication algorithm to confirm the excellent performance of the communication error rate of 0.04% in the ground. This is the communication performance under the condition that noise has not been mixed yet, and in order to apply it, the technology of reproducing the actual noise signal for mixing by securing the field noise data was established.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.37 no.1
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• pp.1-11
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• 2018

Sound propagation in shallow water changes from spherical spreading to cylindrical spreading, depending on boundary conditions, and this point is defined as a transition point of the sound propagation condition. Theoretically, the transition point can be estimated using the transmission loss as a function of source-receiver range. In this paper, the transmission loss curve in a Pekeris waveguide is predicted using a parabolic-equation based acoustic propagation model and using this transmission loss curve, the range from the source of the transition point is estimated, which is compared to the critical distance calculated using the sound speed ratio of water to sediment. In addition, the effects of the sound speed profile and source depth change on the transition point are investigated. Finally, the transition point is estimated using the transmission loss data measured during the period of the SAVEX15 (Shallow Water Acoustic Variability EXperiment 2015) conducted 65 km southwest of Jeju Island in May 2015, and it is compared to the ocean environmental parameters to understand the properties of sound propagation in the experimental area.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.15 no.2
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• pp.72-78
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• 1996

This thesis deals with a method to solve a two-and-one-half-dimensional ($2\frac12$ D) problem, which means that the ocean environment is two-dimensional whereas the source is fully three-dimensionally propagating, including three-dimensional refraction phenomena and three-dimensional back-scattering, using two-dimensional two-way parabolic equation method combined with Fourier synthesis. Two dimensional two-way parabolic equation method uses Galerkin's method for depth and Crank-Nicolson method and alternating direction for range and provides a solution available to range-dependent problem with wave-field back-scattered from discontinuous interface. Since wavenumber, k, is the function of depth and vertical or horizontal range, we can reduce a dimension of three-dimensional Helmholtz equation by Fourier transforming in the range direction. Thus transformed two-dimensional Helmholtz equation is solved through two-way parabolic equation method. Finally, we can have the $2\frac12$ D solution by inverse Fourier transformation of the spectral solution gained from in the last step. Numerical simulation has been carried out for a canonical ocean environment with stair-step bottom in order to test its accuracy using the present analysis. With this spectral parabolic equation method, we have examined three-dimensional acoustic propagation properties in a specified site in the Korean Straits.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.693-696
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• 2011

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적 설계를 수행하였다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어 할 수 있다. 형상 최적 설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 압력(acoustic pressure)은 주기성을 갖는 음향 결정에 대해서 헬몰츠(Helmoltz)형태의 지배 방정식을 풀어서 얻을 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평 방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽 (Noise barrier)을 고려한다. 결정의 위치는 고정되어 있고, 결정의 형상을 설계 변수로서 음파의 거동을 제어할 수 있도록 하였다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽사이의 음파 투과를 모사하였다. 복잡한 형상 변화를 표현하기 위해 임시적 경계를 이용한 레벨셋 방법을 사용하였다. 설계 민감도 해석을 통해 목적함수가 감소하는 방향으로 경계에서의 수직 벡터를 계산하고, 이를 헤밀턴-자코비(Hamilton-Jacob) 방정식에 대입하여, 최적의 형상을 나타내는 레벨셋 함수를 구하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.41 no.2
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• pp.131-142
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• 2022

In order to examine the possibility of horizontal simulations of acoustic waves on the environments of big water depth variations, this study introduces a 3-dimensional model based on the pababolic equation. The model gives approximated solutions by separating the cross- and non cross-terms in the equation. Assuming artificial bathymetry (25 km × 4 km) with a source frequency 75 Hz, the simulations give clear horizontal refractions on the transmission loss distributions. The degree of refractions shows non-linear increase along the propagating range and proportional increase with water depth along the cross range. Another simulations with the real bathymetry (25 km × 8 km) also give clear horizontal refractions. The horizontal distributions present little difference with the depth resolution variations of the same data source because the model gives interpolations over the depth data before simulations. Meanwhile, the horizontal distributions show big difference with those of different data sources.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.41 no.6
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• pp.601-609
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• 2022

In August 2007, coastal upwelling occurred off the east coast of Korea, and vertical water temperature and salinity data were obtained from a real-time surface ocean buoy. Based on the time series observation data, a vertical sound velocity structure was calculated before, during, and after the occurrence of the coastal upwelling, and how the coastal upwelling affects the sound propagation and detection environment through acoustic modeling considering the horizontal scale and actual seabed topography. As a result of comparing and analyzing the low-frequency (500 Hz) sound transmission loss and the target detection range by depth using the parabolic equation model, it was analyzed that if coastal upwelling occurs, a detection gain of up to about 10 dB can be expected. In addition, through this study, it was confirmed that the characteristics of sound propagation can be greatly changed even in a short period of about 2 to 3 days before and after coastal upwelling.