• 한국음향학회지
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• 제39권1호
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• pp.1-7
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• 2020

해양에서 음향 포물선 방정식은 거리 의존 환경에서 단일 음원으로부터 음장을 계산하는데 효율적인 방법이다. 그렇지만 실제 문제에서는 종종 방향성 있는 음원을 사용해야하는 필요성이 있다. 본 논문에서는 포물선 방정식 모델에 손쉽게 방향성 있는 음원을 적용할 수 있는 두 가지 방법을 제안한다. 첫 번째 방법은 전 방향음원의 수학적 모델인 Delta 함수를 필터링 하는 것이다. 두 번째 방법은 포물선 방정식의 self-starter 해에 유리함수 필터를 적용하는 방법이다. 후자의 방법은 깊이 방향에 대해 상향 및 하향 음파를 분리하지 못한다는 단점이 있으나 모드 전파를 구현하는데는 유용하다. 검증을 위한 수치 예제가 Pekeris 환경과 심해 환경에서 주어졌다.

• 한국음향학회지
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• 제15권2호
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• pp.72-78
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• 1996

본 논문에서는 2차원 양방향 포물선 방정식 법과 푸리에 변환을 이용하여 3차원 굴절현상 및 3차원 후방 산란파를 포함하는 $2\frac12$차원 문제를 푸는 방법에 대해 다루었다. 여기서 $2\frac12$ 차원 문제란 2차원적 해양환경 하에 3차원적 음원이 존재할 경우를 의미한다. 2차원 양방향 포물선 방정식법은 수치기법으로 깊이 방향과 수평거리 방향에 대해 각각 Galerkin법과 Crank-Nicolson법을 사용하며 수직 불연속 경계면에 의한 후방 산란파를 포함한 수평거리 의존 문제에 대해 유용한 해를 제공한다. 2차원 해양환경에서는 파수 k가 종 또는 횡 수평거리 방향과 깊이 방향에 대한 함수이므로 3차원 Helmholtz방정식 법을 이용해 스펙트럴 해를 구하여 다시 푸리에 역변환하면 최종 해를 구할 수 있다. 본 연구방법의 정확성을 시험하기 위해서 계단형 해저면을 갖는 간단한 해양환경에서 계산을 수행해 보았으며 대한해협의 특정지역에서의 3차원적 음파전달 특성을 살펴보았다.

• 한국음향학회지
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• 제36권1호
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• pp.1-11
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• 2017

본 연구에서는 두 변수 유리함수 근사법에 기반한 3차원 음향 포물선 방정식의 제곱근 연산자의 새로운 근사식을 제안한다. 이 근사식은 기존의 제곱근 연산자에 대한 근사 연구와 비교해서 두 가지의 장점을 가진다. 첫 번째는 광대역 각도 능력이다. 제안된 식은 방위각 $45^{\circ}$에서 3차원 음향 포물선 방정식의 거리 축으로부터 $62^{\circ}$까지 넓은 각도에 대해 정확도를 가지는데, 이 값은 기존에 연구된 3차원 음향 포물선 방정식 알고리즘의 각도 한계의 약 세 배이다. 두 번째로는 본 근사식의 분모는 수심과 횡 거리에 대한 연산자의 곱으로 표현된다는 점이다. 이러한 분할 형태는 3차원 포물선 방정식을 손쉽게 삼중대각행렬 방정식으로 변환할 수 있다는 점에서 수치해석에서 선호된다. 제안된 식의 성능을 검증하기 위해 위상 오차분석을 통해 타 근사법과의 비교 연구가 수행되었고, 제안된 방법은 가장 우수한 성능을 보였다.

• 소음진동
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• 제7권2호
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• pp.215-222
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• 1997

The flow and acoustic fields due to a vortex ring interaction with a rigid sphere are simulated numerically. The flow field is regarded as three-dimensional inviscid and incompressible. The vorticity is assumed to be concentrated inside the finite core of vortex filament. The vortex filament curve, described by parabolic blending curve function, is used to effectively solve the modified Biot-Savart equation. The interaction between a vortex ring and a rigid sphere using the parabolic blending curve is calculated. The trajectory of the vortex ring is obtained with several different initial positions between the ring and the sphere. The force variations acting on the sphere are calculated by using the boundary integral method. Finally, we can also obtain the acoustic signals at the far field observation positions from the force variations acting on the rigid surface. We can find that the dipole axis of the directivity patterns are rotated during the interacting phenomena.

• 한국음향학회지
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• 제19권5호
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• pp.46-52
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• 2000

본 논문에서는 수중 음 전달에 대한 내부파의 영향을 파악하기 위하여 내부파에 의한 음속의 변화량을 수치적으로 구현하고 이를 바탕으로 내부파가 존재할 경우의 음 전달 실험을 수치적으로 수행하였다. 음 전달 수치 실험의 결과를 한국 동해에서 수행된 음향 실험 자료와 비교하였다. 수중 음 전달 수치 실험을 위해서는 Galerkin방법을 이용한 고차포물선 방정식법(SNUPE)를 사용하였다. 음 전달에 대한 내부파의 영향을 파악하기 위하여 불규칙 계수(Scintillation index)를 사용하였고 이를 실제 음향 실험 자료와 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제18권4호
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• pp.71-77
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• 1999

본 논문에서는 거리종속 해양에서 음전달 풀이법으로 각광받고 있는 포물선 방정식법에 대한 고차 해의 전산코드를 작성하고 이들에 대한 수치 시험을 수행하였으며 포물선 방정식법의 정확성을 수치문제 적용 측면에서 고찰하였다. 깊이 방향 연산자의 선형 근사방법으로는 (equation omitted) 근사법의 곱형태를 이용하였으며 Galerkin방법을 이용하여 수치계산을 수행하였고 계산량의 감소를 위하여 부분적으로 collocation을 이용하였다. 거리방향 연산자는 음해법인 Crank-Nicolson법, 초기해로는 자체 초기해를 이용하였다. 수치시험은 세 가지 해양 환경에 대하여 시행하였고 이들의 결과는 해석해, 파수적분법을 이용한 OASES결과와 기존의 포물선 방정식법을 이용한 전산조직인 RAM 등과 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제41권2호
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• pp.131-142
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• 2022

본 연구에서는 동해 수심변화가 큰 해양환경 하에서 음파의 수평굴절 모의 가능성을 고찰하고자 포물선방정식 기반의 3차원 모델을 도입한다. 이 모델은 상관항과 비상관항을 분리함으로써 근사적 해를 제공한다. 가상 수심분포(25 km × 4 km)에 대해 주파수 75 Hz인 음원을 가정하여 모의한 결과는 전달손실의 수평분포 상 분명한 수평굴절을 보인다. 이 굴절 정도는 전파 거리에 비선형적으로 증가하고 횡방향 수심 경사도에 비례하여 증가한다. 실제 수심분포(25 km × 8 km)에 대한 모의 결과도 이러한 수평굴절을 잘 보인다. 수평굴절은 동일 자료 내에서는 해상도별로 수평음장분포가 크게 변하지 않는데, 이는 모델이 모의 전 수심자료에 대해 내삽을 하기 때문이다. 반면, 수심자료 종류가 다를 경우 수평음장 분포는 크게 달라진다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제18권5호
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• pp.538-547
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• 2015

The goal of this study is to develop an algorithm to propose optimal deployment of detection sensor nodes in the target area, based on a performance surface, which represents detection performance of active and passive acoustic sonar systems. The performance surface of the active detection system is calculated from the azimuthal average of maximum detection ranges, which is estimated with a transmission loss and a reverberation level predicted using ray-based theories. The performance surface of the passive system is calculated using the transmission loss model based on a parabolic equation. The optimization of deployment configurations is then performed by a hybrid method of a virtual force algorithm and a particle swarm optimization. Finally, the effectiveness of deployment configurations is analyzed and discussed with the simulation results obtained using the algorithm proposed in this paper.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.1259-1268
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• 2015

음향층심도의 변화에 대한 이해는 해양상층에서 수중음향 통신, 음향 토모그레피 및 수중항체를 수색하거나 탐지하는 해군 작전에 많은 영향을 미친다. 일반적으로 음향층심도와 혼합층깊이의 정의는 다르게 내려져있으나 혼합층 깊이가 음향학적으로는 음향층심도와 같다고 할 수 있다. 본 연구에서는 동해에서 가용한 수온-염분 관측자료를 활용하여 연간 음향층심도와 혼합층깊이를 비교해 보았다. 비교를 위해 다양한 혼합층깊이 결정 기준과 방법으로부터 도출된 혼합층깊이 자료를 활용하였다. 분석결과 동해에서 음향층심도는 곡률변화를 이용한 혼합층깊이와 거의 유사하였으나 다른 혼합층깊이 기준을 적용하였을 시는 많은 차이를 보였다. 한편 음향층심도 계산의 정확도를 평가해 보기 위해 음파전달손실 모의 실험을 실시하였다. 이를 통해 음향층심도내에서 음파전달손실이 최소가 되는 최적주파수가 존재함을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-11
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• 2018

천해 환경에서 음파 전달은 경계면에 의해 구형 분산에서 원통형 분산으로 음파 전달 조건이 전환되는데, 이 지점을 음파 전달 조건의 변환점 (transition point)이라고 정의한다. 이론적으로 거리에 따른 전달손실을 이용하여 음파 전달 조건의 변환점을 계산할 수가 있으며, 본 논문에서는 포물선 방정식 기반 음향모델을 이용하여 Pekeris 도파관에서 송 수신기가 수층의 중심에 위치한 경우 전달손실을 모의한 후 변환점을 도출하였다. 계산된 변환점은 수층과 퇴적층의 음속비로 계산된 임계각으로 추정한 임계거리와 비교, 분석되었으며, 동일한 환경에서 수층에 음향채널이 존재하는 경우와 음원 수심 변화에 따른 변환점 변동성을 확인하였다. 최종적으로 2015년 5월, 제주도 서남쪽으로 약 65 km 떨어진 SAVEX15(Shallow Water Acoustic Variability EXperiment 2015) 실험에서 획득한 천해 환경에서의 거리에 따른 저 중주파수 음파 전달 실험의 전달손실 자료를 이용하여 실험 해역에서의 음파 전달 조건 변환점을 도출하였으며, 이를 실험해역의 해양환경과 비교를 통하여 음전달 특성을 파악하였다.