• 한국해양공학회지
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• 제32권6호
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• pp.511-517
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• 2018

This paper proposes a vision-based underwater laser scanner with separate structures for an underwater camera and a line laser projector. Because the two devices can be adaptively placed regardless of the features of the unmanned underwater vehicle (UUV), the scanner has significant advantages in relation to its availability and flexibility. Position calibration between the underwater camera and laser projector guarantees a 3D measuring performance with high accuracy. To verify the proposed underwater laser scanner, a test-bed system was manufactured, which consisted of the laser projector, camera, Pan&Tilt, and Attitude and Heading Reference System (AHRS). A camera-laser calibration test and simple 3D reconstruction test were performed in a water tank and the experimental results are reported.

• 한국해양공학회지
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• 제34권6호
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• pp.442-453
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• 2020

Underwater color images suffer from low visibility and color cast effects caused by light attenuation by water and floating particles. This study applied single image enhancement techniques to enhance the quality of underwater images and compared their performance with real underwater images taken in Korean waters. Dark channel prior (DCP), gradient transform, image fusion, and generative adversarial networks (GAN), such as cycleGAN and underwater GAN (UGAN), were considered for single image enhancement. Their performance was evaluated in terms of underwater image quality measure, underwater color image quality evaluation, gray-world assumption, and blur metric. The DCP saturated the underwater images to a specific greenish or bluish color tone and reduced the brightness of the background signal. The gradient transform method with two transmission maps were sensitive to the light source and highlighted the region exposed to light. Although image fusion enabled reasonable color correction, the object details were lost due to the last fusion step. CycleGAN corrected overall color tone relatively well but generated artifacts in the background. UGAN showed good visual quality and obtained the highest scores against all figures of merit (FOMs) by compensating for the colors and visibility compared to the other single enhancement methods.

• 한국해양공학회지
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• 제36권1호
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• pp.61-81
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• 2022

The available underwater acoustic spectrum is limited. Therefore, it is imperative to avoid frequency interference from overlapping frequencies of underwater acoustic equipment (UAE) for the co-existence of the UAE. Cognitive technology that senses idle spectrum and actively avoids frequency interference is an efficient method to facilitate the collision-free operation of multiple UAE with overlapping frequencies. Cognitive technology is adopted to identify the frequency usage of UAE to apply cognitive technology. To this end, we investigated two principle underwater acoustic sources: UAE and marine animals. The UAE is classified into five types: underwater acoustic modem, acoustic positioning system, multi-beam echo-sounder, side-scan sonar, and sub-bottom profiler. We analyzed the parameters of the frequency band, directivity, range, and depth, which play a critical role in the design of underwater acoustic cognitive technology. Moreover, the frequency band of several marine species was also examined. The mid-frequency band from 10 - 40 kHz was found to be the busiest. Lastly, this study provides useful insights into the design of underwater acoustic cognitive technologies, where it is essential to avoid interference among the UAE in this mid-frequency band.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.336-342
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• 2017

최근 해양 자원 개발뿐만 아니라 지구 온난화에 따른 해양 환경 모니터링 및 해양 재난 대비 등을 위하여 수중 무선통신에 대한 연구가 요구되고 있다. 대부분의 수중 무선 통신에서는 수중에서의 매질 특성 및 환경 변화 특성을 고려하여 수십 KHz 대역의 음파를 이용하며, 특히 DSP를 비롯한 프로세서를 기반으로 하여 모뎀 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 수중 관측 및 제어를 위한 수중 음향 통신 시스템 중 수중기지제어국과 수중기지국 간의 음향 통신을 위한 Digital Up Converter(DUC)와 Digital Down Converter(DDC)를 연구하였다. 수중 음향 통신 시스템은 사용 환경의 제약 때문에 소형 및 저전력 시스템을 추구한다. 따라서, 본 연구에서는 DUC 및 DDC 전용 하드웨어 모듈을 설계하였다. 수중 음향 통신 시스템의 4개의 링크를 지원하며, 각각 샘플링 레이트 및 주파수를 변환하였다. Verilog-HDL를 사용하여 설계하였으며, ModelSim 환경에서 수중 음향 통신 시스템의 베이스밴드 신호를 이용하여 동작을 검증하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제31권1호
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• pp.11-22
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• 2013

본 연구에서는 암반의 굴착(발파)공사 등으로 인하여 발생되는 지반진동과 어패류 양식장 등의 수중 배경소음도 및 실제 발파작업시에 발생하는 수중 대상소음도의 척도를 비교 분석하고, 회귀분석에 의한 지반진동추정식과 수중 대상소음 간의 상관식을 도출하여 굴착공사시 수중소음도의 발생정도를 사전 예측하고자 하였으며, 나아가 수중소음 관리기준의 정립을 위한 첫걸음으로 본 연구를 시작하게 되었다. 그동안 실험을 진행하기 전에 상황조건을 달리한 어패류 양식장에 대해 배경소음도를 측정하여 본 결과 양식장마다 각각의 환경적 특성에 따라 배경소음 수준정도가 다양하게 나타나고 있고, 수중소음을 유발하는 지반진동을 실측하여 지반진동과 수중 대상소음 간의 상호 관계식을 도출할 수 있었다. 따라서 상관식에 의해 각종 건설공사에서 수중소음 유발정도를 사전에 예측하여 당해 실정에 적합한 관리(허용)기준을 설정, 설계 시공 등에 적용할 수 있으므로 과거의 기술적, 공학적 논리의 빈약한 기술전개로 인한 어패류 피해의 경제적 손실을 사전에 예방할 수 있고, 수중생물체에 대한 안전성을 확보한 가운데 원만한 건설공사를 진행할 수 있다는 가능성을 발견할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37C권12호
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• pp.1328-1336
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• 2012

수중 음향통신 환경에서는 지상 RF 통신에 비하여 제한된 대역폭, 높은 페이딩효과, 높은 수중음파 전달지연과 같은 제약이 있다. 본 논문에서는 이러한 수중 음향통신의 제약을 극복하여 효과적인 대규모 수중감시시스템의 구축을 가능케 하는 계층적 네트워크 구조를 제안한다. 제안하는 네트워크구조는 수중센서, 클러스터헤드, 수중/해상 싱크 및 수중무인기를 포함하며, 패킷의 전송성공률을 최대화하고 센서노드의 전력소모를 최소화시키기 위하여 복수의 수중무인기를 이용한 하이브리드 형태의 데이터라우팅을 제공한다. 즉, 클러스터 내부에서 클러스터멤버들은 Tree구조기반 라우팅을 사용하여 클러스터헤드에게 데이터를 전송하며, 궤도 이동을 하는 수중무인기는 클러스터헤드로부터 병합된 센싱데이터를 수집하고 Store-carry-forward 방식으로 싱크노드에게 데이터를 전달한다. 수중무인기의 최장 궤도이동 시간을 최소화하기 위하여 Integer Linear Programming 기반의 알고리즘이 사용된다. 시뮬레이션을 이용한 성능분석을 통하여 제안하는 수중센서네트워크 구조가 기존의 Gradient 기반 라우팅과 Geographical Forwarding 방식에 비해 높은 전송성공율과 낮은 전력소모를 획득할 수 있음을 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.233-239
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• 2019

무인 잠수정은 접경지역이나 적 잠수함이나 잠수정이 출몰하는 위협지역에서 감시 정찰 임무 가능한 주요 무기체계로 국내 외에서 활발한 연구 개발이 진행되고 있다. 무인 잠수정의 주요 활용처는 민수 분야에서는 해저 자원 탐사, 재난 예측, 해저 지형 조사 등에 활용가능하고, 국방 분야에서는 위협 지역이 등에서 적 잠수함/정 등에 대한 대잠 정찰, 기뢰 제거 등에 활용 가능하다. 본 논문에서는 무인 잠수정의 무게별, 임무별 주요 분류에 대해서 살펴보고, 무게별 주요 분류 기준에 따라 휴대용급, 경량급, 중량급, 대형급 무인 잠수정의 국외 개발 동향을 조사 분석한다. 이를 기반으로 국내 무인 잠수정 개발 동향을 조사 분석하여 국외 대비 국내 현황을 살펴본다. 또한 앞서 조사 분석된 국내 외 주요 무인잠수정 개발 현황을 통하여, 본 논문에서는 미래 국내 무인 잠수정의 핵심 기술로 은밀성 강화와 통합 전장 운영이 가능한 자율제어 기술, 수중 장기 체류가 가능한 차세대 에너지원 기술, 소형화 및 경량화 기반의 정밀 센서 기술 등 미래 무인 잠수정에 대한 발전 방안을 제시한다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.92-100
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• 2020

현재 수중 촬영을 통해 물속이나 바다 속을 촬영하려는 수요는 매우 빠르게 늘어나고 있다. 방송용 수중 촬영, 레저 및 스포츠용, 군사 및 작전용 등 그 적용 범위 또한 빠르게 늘어나고 있다. 그중 특별히 우리는 선박 선저에 부착된 해양 생물들을 촬영하고 검사하기 위해 수중 드론에 사용 될 최적의 카메라를 선정한다. 3대의 카메라들을 성능적으로 비교하는데 수중 촬영이라는 특별한 상황에서 객관적 기준, 주관적 기준을 사용하여 비교 및 평가한다. 본 연구는 수중 촬영이라는 특이한 상황에서 카메라의 해상도와 같은 성능적 기준이 객관적 기준과 주관적 기준에도 부합하는지를 확인한다. 그리고 훌륭한 화질 제공에는 영상을 보정하는 필터 외에도 적절한 카메라 선정이 중요하다는 점을 보여준다. 이 연구 후에도 좀 더 다양한 카메라들을 이용한 연구를 통해서 수중 촬영용 카메라 화질 비교의 적절한 기준을 제시해 줄 수 있을 것이다.

• 화약ㆍ발파
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• 제29권2호
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• pp.81-88
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• 2011

발파공법 위주의 공사를 진행하다 보면 민원발생의 대부분을 차지하고 있는 발파공해는 소음과 진동이다. 이로 인해 발파설계시 안정성을 가장 우선적으로 고려하며, 그중에서도 수중소음을 제어하기 위한 노력이 필요하다. 본 연구에서는 발파로 인한 공사 작업이 진행될 때 거리와 지발당장약량을 적용하여 수중음압을 예측하고 그 수중음압을 이용하여 얻은 수중음압레벨 예측값의 타당성을 검토해 보기 위해 실제 측정한 지역과 다른 지역에서 검증을 하여 실제 측정값과 예측값을 비교해 보았다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권10호
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• pp.920-927
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• 2013

The requirement of acoustic performance about underwater acoustic material which is used in underwater environment more increases. Underwater acoustic material was made by viscoelastic material such as a rubber and a polyurethane etc. In order to increase an acoustic performance, several kinds of inclusions were added to viscoelastic material. In this paper, acoustic modelling and analysis techniques were introduced and the acoustic characteristics of underwater acoustic material were studied. Echo reduction and transmission loss were calculated with volume fraction of inclusion in the material. Also the characteristic impedance and the input impedance of underwater acoustic material were obtained and effects on the echo reduction and transmission loss of material were discussed.