• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제20권2E호
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• pp.30-45
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• 2001

This study considers the environmental factors affecting propagation loss and sonar performance in the continental regions of the East Coast Sea of Korea. Water mass distributions appear to change dramatically in a few weeks. Simple calculation with the case when the NKCW (North Korean Cold Water) develops shows that the difference in propagation loss may reach in the worst up to 10dB over range 5km. Another factor, an eddy, has typical dimensions of 100-200km in diameter and 150-200m in thickness. Employing a typical eddy and assuming frequency to be 100Hz, its effects on propagation loss appear to make lower the normal formation of convergence zones with which sonars are possible to detect long-range targets. The change of convergence zones may result in 10dB difference in received signals in a given depth. Thermal fronts also appear to be critical restrictions to operating sonars in shallow waters. Assuming frequency to be 200Hz, thermal fronts can make 10dB difference in propagation loss between with and without them over range 20km. An observation made in one site in the East Coast Sea of Korea reveals that internal waves may appear in near-inertial period and their spectra may exist in periods 2-17min. A simulation employing simple internal wave packets gives that they break convergence zones on the bottom, causing the performance degradation of FOM as much as 4dB in frequency 1kHz. An acoustic experiment, using fixed source and receiver at the same site, shows that the received signals fluctuate tremendously with time reaching up to 6.5dB in frequencies 1kHz or less. Ambient noises give negative effects directly on sonar performance. Measurements at some sites in the East Coast Sea of Korea suggest that the noise levels greatly fluctuate with time, for example noon and early morning, mainly due to ship traffics. The average difference in a day may reach 10dB in frequency 200Hz. Another experiment using an array of hydrophones gives that the spectrum levels of ambient noises are highly directional, their difference being as large as 10dB with vertical or horizontal angles. This fact strongly implies that we should obtain in-situ information of noise levels to estimate reasonable sonar performance. As one of non-stationary noise sources, an eel may give serious problems to sonar operation on or under the sea bottoms. Observed eel noises in a pier of water depth 14m appear to have duration time of about 0.4 seconds and frequency ranges of 0.2-2.8kHz. The 'song'of an eel increases ambient noise levels to average 2.16dB in the frequencies concerned, being large enough to degrade detection performance of the sonars on or below sediments. An experiment using hydrophones in water and sediment gives that sensitivity drops of 3-4dB are expected for the hydrophones laid in sediment at frequencies of 0.5-1.5kHz. The SNR difference between in water and in sediment, however, shows large fluctuations rather than stable patterns with the source-receiver ranges.

• 한국음향학회지
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• 제34권6호
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• pp.411-422
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• 2015

본 논문은 "천해 지질환경과 음파전달환경과 상호 연계 연구"를 목적으로 한국해양과학기술원과 한양대학교가 2013년 4 ~ 5월에 경기만 태안반도 서쪽에 위치한 천해환경에서 공동으로 수행한 지질환경 조사 및 수중음향 실험에 대한 개요를 기술하였다. 실험지역은 강한 조류와 천해의 지형학적 특성에 의해 다양한 종류의 퇴적상과 베드폼이 형성되는 해역이다. 집중적인 지질환경 특성 조사를 위해 다중음향측심기, 천부지층탐사기, 중천부지층탐사기, 그랩을 이용하여 조사해역의 지질환경 특성을 파악하였으며, 저주파수, 중주파수 대역의 음원과 수직선배열청음기를 이용하여 주파수 200 ~ 16,000 Hz 대역에서 1) 저주파수 음파전달, 2) 중주파수 해저면 반사손실, 3) 주변소음의 공간 코히런스 분석, 4) 중주파수 해저면 후방산란에 대한 연구 주제로 해상실험이 수행되었다. 본 논문에서는 연구지역에서 음향실험을 실시한 동기, 음향실험 방법론과 측정된 지질자료를 기반으로 음향자료 해석과, 실험기간 동안 측정된 지질환경, 기상 해양물리 자료를 요약 정리하여 기술하였다.

• 한국음향학회지
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• 제37권1호
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• pp.31-38
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• 2018

2015년 5월 제주 서남부 해역에서 실시된 SAVEX15(Shallow Water Acoustic Variability EXperiment 2015) 데이터를 기반으로 내부파가 소나의 예상탐지확률(Predictive Probability of Detection, PPD)에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 제주 서남부 해역은 내부파, 수중음파채널 등으로 인하여 복잡한 해수 유동이 존재하는 해역이다. 본 논문에서는 확률적인 접근 방법을 통하여 소나의 성능을 예측하였다. SAVEX15 데이터 중 11 kHz ~ 31 kHz 대역대의 LFM(Linear Frequency Modulation), MLS(Maximum Length Sequence) 신호를 데이터 처리 하여 음원과 수신기가 약 2.8 km 떨어진 지점에서의 전달손실(Transmission Loss, TL)과 소음준위(Noise Level, NL) 값을 산출하였다. TL과 NL의 확률밀도함수(Probability Density Function, PDF)를 합성곱하여 신호이득에 대한 확률밀도 함수를 구하고 음원과 수신기의 수심에 따른 예상탐지확률을 산출하였다. 솔리톤 패킷과 내부조석 등의 내부파가 존재할 때 시간에 따른 예상탐지확률의 변화를 분석한 결과 각각 다른 양상으로 예상탐지확률 값에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제35권2호
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• pp.129-135
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• 1999

연안 내만에서 행해지고 있는 양식어업, 정치망어업의 생산과 관리를 효율적으로 행할 수 있는 기초 자료를 마련하기 위해 어류의 서식환경 중 물리학적인 환경요소인 유향, 유속, 환경소음과 어류의 분포생태를 원격으로 측정할 수 있는 시스템을 구축하고,1996년 10월부터 1997년 6월까지 경남 장승포시 능포리 소재 능포수산공사 정치망어장에서 원격계측 시스템의 기능, 유향.유속, 수중환경소음과 어군행동에 대하여 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 시험제작한 16비트 마이크로프로세서 칩 (V25, 8 MHz) 인터페이스 보드는 DAS 와 모뎀간의 통신속도 매칭과 패킷 통신용 모뎀의 통신접속제어 기능을 원만히 발휘함으로써 유향ㆍ유속 원격계측시스템의 송신 기능 효과를 더욱 개선할 수 있었다. 2. 정치망어장에서 유향ㆍ유속 원격계측시스템으로 25시 관측한 결과 유속은 낙조시보다 창조시가 약 3 cm/sec 빨랐으며, 유향의 변동폭은 낙조시에는 $60^{\circ}$, 창조시에는 $20^{\circ}$로 창조시에 유향 변동이 작은 현상을 나타내었다. 3. 수중환경소음 원격계측 시스템으로 자정, 일출, 정오에 모두 1.5 KHz를 기점으로 50 Hz~1.5 KHz 범위의 저주파대와 1.5~10 KHz 범위의 고주파수대로 분리되어 나타났으며, 스펙트럼 레벨은 저주파수대에서는 자정에서 정오까지 시간이 경과함에 따라 차츰 높아지는 경향을 나타내었고, 고주파수대에서는 일출시에는 높았으나 정오에는 다시 낮아지는 경향을 나타내었다. 4. 원격어군탐지기로 측정한 정치망 원통 내에서의 멸치어군은 야간에는 1~2m 층으로 하강하고 일출과 함께 상승하기 시작하여 주간에는 주로 표층에 머물고 있는 경향을 나타내었다. 이상의 결과로부터 정치망 이장 부근에서는 유향과 유속은 조석간만의 차에 따라 변하며, 수중환경소음도 그 스펙트럼 레벨이 유향, 유속에 따라 다소 변화됨을 알 수 있었다. 그러나, 어군의 수직 분포와 물리적 환경 요소와의 상관은 다소의 영향은 인지되었으나 명확한 상관관계를 규명할 수 는 없었으므로 다른 환경요인과 함께 분석하여야 규명될 것으로 예상된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제42권3호
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• pp.195-210
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• 2020

The observed time series from the Korea Ocean Research Stations (KORS) in the Yellow and East China Seas (YECS) have various sources of noise, including bio-fouling on the underwater sensors, intermittent depletion of power, cable leakage, and interference between the sensors' signals. Besides these technical issues, intricate waves associated with background tidal currents tend to result in substantial oscillations in oceanic time series. Such technical and environmental issues require a regionally optimized automatic quality control (QC) procedure. Before the achievement of this ultimate goal, we examined the approach of the Ocean Observatories Initiative (OOI)'s standard QC to investigate whether this procedure is pertinent to the KORS. The OOI QC consists of three categorized tests of global/local range of data, temporal variation including spike and gradient, and sensor-related issues associated with its stuck and drift. These OOI QC algorithms have been applied to the water temperature time series from the Ieodo station, one of the KORS. Obvious outliers are flagged successfully by the global/local range checks and the spike check. Both stuck and drift checks barely detected sensor-related errors, owing to frequent sensor cleaning and maintenance. The gradient check, however, fails to flag the remained outliers that tend to stick together closely, as well as often tend to mark probably good data as wrong data, especially data characterized by considerable fluctuations near the thermocline. These results suggest that the gradient check might not be relevant to observations involving considerable natural fluctuations as well as technical issues. Our study highlights the necessity of a new algorithm such as a standard deviation-based outlier check using multiple moving windows to replace the gradient check and an additional algorithm of an inter-consistency check with a related variable to build a standard QC procedure for the KORS.

• 생태와환경
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• 제49권3호
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• pp.187-196
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• 2016

본 연구는 감조하천과 연결된 하수처리장 방류구에서 발생하는 거품의 형성기작 해석과 저감기술의 실험적용을 위하여 2015년 3월부터 2016년 7월까지 수행하였다. 거품은 방류구와 하천 수면 사이의 낙차에 의한 공기연행과 거품확산방지막에 의한 내부축적이 원인이었다. 특히 썰물 때와 방류량이 많을 때에 거품성장이 가장 활발하였다. 이를 해결하기 위하여 방류수로와 방류구에 각각 미세스크린 망과 수중방류 인공수로장치를 각각 설치한 후 실험하였다. 거품 저감효과는 각각 약 85.0~92.0%, 70.7~85.6% 범위였다. 또한, 거품뿐만 아니라 소음 등 부가적인 문제점도 해결할 수 있었고, 무엇보다도 민원예방에 기여할 것으로 본다. 본 연구는 단일 하수처리장을 대상으로 하였으나, 국내 다른 하수처리장의 유사한 사례에도 응용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.320-329
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• 2021

본 논문에서는 선박 수중방사소음 저감을 위한 에어마스커의 기포크기 추정 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 Rayleigh의 제트 불안정 모델과 연속 조건을 이용하여 유도된 기존 모델에 공기의 제트유속을 도입함으로써 저속유동 조건에서 발산하는 단점을 보완 하였다. 공기의 제트유속은 유동이 없는 경우 기포의 크기를 이용하여 추정하였다. 유동이 없는 매질에서 기포의 크기는 분사된 공기의 레이놀즈수를 기반으로 층류구간, 천이구간, 그리고 난류구간으로 나누어 경험적 방법으로 추정 하였다. 제시된 기포크기 추정 모델은 Computational Fluid Dynamics(CFD) 해석결과 그리고 기존 문헌의 실험결과와 비교하여 잘 일치함을 확인하였다. 끝으로, 음향 역산법을 활용하여 대형터널에서 수행된 에어마스커 공기분사 실험의 계측된 삽입손실로부터 기포의 분포를 추정하였다. 역산된 기포분포와 기포크기 추정 모델의 추정 결과를 비교하였다.