• 한국음향학회지
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• 제23권8호
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• pp.576-582
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• 2004

본 논문에서는 시간영역에서 음파 전달 모델링을 위해 엇갈림 격자에서 유사 스펙트럴 유한 차분 알고리듬을 기반으로 한 전산조직을 개발하였다. 유한 차분 근사는 기하학적으로 복잡한 매질에서 모델링을 가능하게 하고, 엇갈림 격자는 정규 격자에 비해 훨씬 정확한 해를 제공한다. 유사 스펙트럴 방법은 파수 영역에서 파수에 음압의 푸리에 변환을 곱한 후 이를 역푸리에 변환하므로서 공간 도함수를 구하는 방법이다. 이 방법은 매우 안정적이며, 메모리와 계산시간을 감소시키는 장점을 지니고 있다. 무한 및 반무한 영역에서 이 알고리듬에 의한 결과가 해석해와 잘 일치함을 확인하였고, 무한영역과 Pekeris도파관, 거리종속 해양환경에서 시간영역 모델링을 수행하여 스냅사진을 얻어내었으며 이 스냅사진을 통해 복잡한 해양환경에서 신호의 전파 양상을 파악할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제39권4호
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• pp.495-505
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• 2006

인간의 가청주파수 보다 낮은 저주파수대역의 음파로 정의되는 인프라사운드는 대기압력 변화를 수반하는 다양한 자연현상이나 인간 활동에 의해 지속적으로 발생하여 대기 중으로 전파하고 있다. 인프라사운드의 장거리 전파특성은 음원에 대한 원거리 관측과 분석을 가능하게 하여 자연현상에 대한 지구물리학적인 이해와 대규모 인위적 음원에 대한 탐지기술로 응용되고 있다. 이에 최근 비밀 핵실험 감시와 순수한 지구물리학적 연구를 목적으로 진보된 관측망이 전 세계적으로 구축되는 등 인프라사운드에 대한 관심과 연구가 증가하고 있다. 국내에는 지진파와 인프라사운드를 동시에 관측할 수 있는 지진-음파 관측망이 운영되고 있으며, 이들 자료의 실시간 관측과 분석으로 한반도 및 주변지역에서 발생하는 지진 중 상당수의 인공지진을 명확히 식별하고 있다. 또한 인공지진탐지 이외에도 대규모 자연지진, 운석폭발, 화산폭발, 태풍 등의 자연현상에서 발생한 인프라사운드를 국내 관측망에서 관측하여 분석하고 있다. 지구 물리학적 관점에서 인프라사운드 관측은 상부지각과 대기권 등 지구표면에서 일어나고 있는 대규모 자연 혹은 인위적 현상을 관측할 수 있는 새로운 지구관측기술의 하나로 이용되고 있다.

• Ocean and Polar Research
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• 제34권3호
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• pp.325-335
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• 2012

It is well known that sound waves in the sea propagates under the influence of sea surface and bottom roughness, the sound speed profile, the water depth, and the density of sea floor sediment. In particular, an abrupt change of sound speed with depth can greatly affect sound propagation through an eddy. Eddies are frequently generated in the East Sea near the Korean Peninsula. A warm eddy with diameter of about 150 km is often observed, and the sound speed profile is greatly changed within about 400 m of water depth at the center by the eddy around the Ulleung Basin in the East Sea. The characteristics of low-frequency sound propagation across a warm eddy are investigated by a sound propagation model in order to understand the influence of warm eddies. The acoustic rays and propagation losses are calculated by a range-dependent acoustic model in conditions where the eddy is both present and absent. We found that low-frequency sound propagation is affected by the warm eddy, and that the phenomena dominate the upper ocean within 800 m of water depth. The propagation losses of a 100 Hz frequency are variable within ${\pm}15$ dB with depth and range by the warm eddy. Such variations are more pronounced at the deep source near the sound channel axis than the shallow source. Furthermore, low-frequency sound propagation from the eddy center to the eddy edge is more affected by the warm eddy than sound propagation from the eddy edge to the eddy center.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.1818-1825
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• 2017

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 는 초음파의 도플러 효과를 이용하여 수중에서 유속의 측정 및 교란 정도를 분석한다. 따라서 수신되는 각 공간 영역에 대한 속도 정보를 추출하기 위하여 수신 펄스 신호에 대한 자기 상관 함수나 FFT(Fast Fourier Transform) 스펙트럼을 추정한다. 그러나 자기 상관 함수 추정은 수신되는 반사 신호가 가우시안 형태의 대칭적인 도플러 스펙트럼을 가진다는 가정이 필요하며 이러한 조건이 만족 되지 않는 경우 추정치에서의 큰 편향오차가 발생할 수 있다. 또한 유속의 변화가 빠르게 나타나는 경우 신호 획득시간이 짧아 유속을 측정하기 위한 자기 상관 함수 나 FFT 스펙트럼의 정확한 추정이 어렵다. 따라서 본 논문에서는 반사 신호가 대칭형 또는 비대칭형 가우시안 형태의 스펙트럼을 보이면서 상대적으로 짧은 반사 획득 신호인 경우에도 정확한 유속 추정이 가능한 AR(Autoregressive) 스펙트럼 첨두치 추정 방법을 제안하였다. 이러한 방법을 이용하면 기존 방법에 비하여 그 정확도를 개선할 수 있음을 보였다. 제안된 방법의 평가를 위하여 다양한 환경에서의 모의 신호들을 구현하였으며 그 결과들을 비교하고 분석하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제12권2호
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• pp.97-119
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• 2013

This paper presents numerical and experimental results on the use of guided waves for structural health monitoring (SHM) of crack growth during a fatigue test in a thick steel plate used for civil engineering application. Numerical simulation, analytical modeling, and experimental tests are used to prove that piezoelectric wafer active sensor (PWAS) can perform active SHM using guided wave pitch-catch method and passive SHM using acoustic emission (AE). AE simulation was performed with the multi-physic FEM (MP-FEM) approach. The MP-FEM approach permits that the output variables to be expressed directly in electric terms while the two-ways electromechanical conversion is done internally in the MP-FEM formulation. The AE event was simulated as a pulse of defined duration and amplitude. The electrical signal measured at a PWAS receiver was simulated. Experimental tests were performed with PWAS transducers acting as passive receivers of AE signals. An AE source was simulated using 0.5-mm pencil lead breaks. The PWAS transducers were able to pick up AE signal with good strength. Subsequently, PWAS transducers and traditional AE transducer were applied to a 12.7-mm CT specimen subjected to accelerated fatigue testing. Active sensing in pitch catch mode on the CT specimen was applied between the PWAS transducers pairs. Damage indexes were calculated and correlated with actual crack growth. The paper finishes with conclusions and suggestions for further work.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.80-80
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• 2000

Surface acoustic wave (SAW) devices have become more important as mobile telecommunication systems need h호-frrequency, low-loss, and down-sized components. Higher-frequency SAW divices can be more sasily realized by developing new h호-SAW-velocity materials. The ZnO/diamond/Si multilasyer structure is one of the most promising material components for GHz-band SAW filters because of its SAW velocity above 10,000 m/sec. Silicon carbide is also a potential candidate material for high frequency, high power and radiation resistive electronic devices due to its superior mechanical, thermal and electronic properties. However, high price of commercialized 6- or 4H-SiC single crystalline wafer is an obstacle to apply SiC to high frequency SAW devices. In this study, single crystalline 3C-SiC thin films were grown on Si (100) by MOCVD using bis-trimethylsilymethane (BTMSM, C7H20Si7) organosilicon precursor. The 3C-SiC film properties were investigated using SEM, TEM, and high resolution XRD. The FWHM of 3C-SiC (200) peak was obtained 0.37 degree. To investigate the SAW propagation characteristics of the 3C-SiC films, SAW filters were fabricated using interdigital transducer electrodes on the top of ZnO/3C-SiC/Si(100), which were used to excite surface acoustic waves. SAW velocities were calculated from the frequency-response measurements of SAW filters. A generalized SAW mode. The hard 3C-SiC thin films stiffened Si substrate so that the velocities of fundamental and the 1st mode increased up to 5,100 m/s and 9,140 m/s, respectively.

• 지구물리와물리탐사
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• 제22권2호
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• pp.56-61
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• 2019

셀 기반 유한 차분법을 사용하여 P파 속도와 밀도 변화를 고려한 3차원 시간 영역 음향 파동 전파 모델링에서 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 살펴보았다. 일반적인 유한 차분법에서는 격자점에 탄성파 속도 또는 밀도와 같은 물성을 할당하고 계산하지만 셀 기반 유한 차분법에서는 이러한 물성을 격자점 사이의 셀에 할당한다. 격자점에서의 차분식 계산을 위해서는 주변 셀의 물성 평균값을 이용하는데 이로 인해 일반적인 유한 차분법에 비해 계산량이 증가하게 된다. 이 연구에서는 이러한 계산량 문제를 개선하기 위해 메모리를 추가로 사용하여 모델링 시간을 30 % 이상 줄일 수 있었다. 또한 밀도가 제한적으로 변화하는 매질에서 셀 기반 유한 차분법과 일반 유한 차분법을 함께 사용하여 모델링 성능을 추가로 향상시킬 수 있었다.

• 플랜트 저널
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• 제18권2호
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• pp.41-45
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• 2022

머드 유동 압력파를 이용한 기존의 통신방식은 속도가 1-2 bps 수준으로서 통신에 소요되는 시간이 길어 실시간 제어가 불가능한 수준이다. 통신 속도를 10배 이상 향상시키기 위한 음파통신 방식은 상용화되기는 하였으나 가격이 비싸 이용이 제한적이고 응용 사례도 많지 않다. 본 연구는 해당 설비에 해당하는 시뮬레이터를 개발하여 실제 시험 결과와 유사하게 성능을 개발하였다. 드릴 파이프를 통한 음파 통신 모사를 위해 머드에 의한 마찰 감쇠를 모사할 수 있는 지배 방정식을 제안하고 수치해석 모델을 개발하였다. 감쇠 계수는 시추 현장에서의 음파 에너지 감쇠율과 비교하여 보정하였다. 개발된 수치해석 모델을 대상 QPSK 변조 방식의 통신 알고리즘을 적용하여 지상부에서 통신 에러율 0.04% 수준의 우수한 성능을 확인하였다. 이는 아직 노이즈가 혼입되지 않은 조건에서의 통신 성능이며 이를 적용하기 위해 현장 노이즈 데이터를 확보하여 혼입을 위한 실제 노이즈 신호를 재생하는 기술을 확립하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제28권1호
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• pp.51-61
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• 2023

음향은 수중에서 원거리 전파가 가능하여 수심 측량, 수중 물체 탐지, 수중 통신, 유속 측정 등 다방면에서 해양관측에 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 해저면 계류형태의 압력측정 전도음향측심기(Pressure-recording Inverted Echo Sounder, PIES)를 활용하여 관측 가능한 해양물리현상(해류, 중규모 소용돌이, 내부파, 해면고도변화 등)에 대해 서술한다. 이어서 PIES장비 회수 없이 음향을 활용한 원격 자료획득법, 자동 자료전송 팝업 부표(Pop-up Data Shuttle, PDS)를 활용한 최신의 원격 자동자료획득법을 소개하고, 향후 실현 가능한 (준)실시간 원격 자동자료획득법을 덧붙인다.

• 한국음향학회지
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• 제43권3호
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• pp.324-334
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• 2024

파면곡률거리추정(Wavefront Curvature Ranging, WCR)은 음파의 파면곡률로부터 음원의 거리를 추정하는 방법이다. 기존의 파면곡률거리추정은 음속을 상수로 가정하고 삼각법으로 거리를 추정한다. 이 가정 때문에 해저면반사경로가 뚜렷하게 분리되는 해양환경에서는 거리 오차가 발생한다. 거리 오차를 줄이기 위해 해양의 음속구조를 적용하고 최대우도추정(Maximum Likelihood Estimation, MLE)방법으로 거리를 추정하는 정합 파면곡률거리추정(Matched Wavefront Curvature Ranging, MWCR) 을 제안하였다. 정합 파면곡률거리추정의 시뮬레이션 결과로부터 거리 오차의 감소를 확인하였다. 향후에 실측 신호로부터 거리 추정의 신뢰성을 확인하면 소나 시스템에 적용 가능할 것이다.