• 수산해양기술연구
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• 제55권2호
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• pp.121-128
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• 2019

Various artificial reefs provide the fish habitat and nursery, and contribute the improvement of fisheries productivity. The evaluation methods of fishery resources in the artificial reefs have been done by fishing, scuba diving, underwater camera, and scientific echo sounder/sonar. There are a number of studies using echosounders on the quantitative and qualitative evaluations of artificial reefs in various seas around the world. This study focused on the spatial distribution of fishes around artificial reefs and the influential area of reefs off Bukchon, Jeju Island. Not only acoustic data but also various properties of artificial reefs were used in the geographic information system to extract relevant results. As a result, the major material of reefs on this study site was concrete and the number of reefs with that material was the most. The volume of reefs consisted of steel only and steel with riprap was considerably large compared to other reefs. The average NASC in the vertical distribution of fishes in artificial reefs was $31.6m^2/nm^2$ in April, and that was $61.3m^2/nm^2$ in June. The distance between the fish school and their nearest reef in June morning had a wide range from 750 to 3250 m. On the basis of the influence ray of artificial reefs, it had a tendancy of NASC to decrease with distance from the reef in the June morning. It is a preliminary study to present the geospatial analysis example to understand a better way of comprehensive artificial reef environments.

• 한국음향학회지
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• 제40권4호
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• pp.297-303
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• 2021

천해 환경에서 음파가 장거리 전파되는 경우, 해저면의 비균질성으로 인해 일반적으로 사용하는 Rayleigh reflection 모델을 적용한 음파전달 모의 결과보다 더 큰 전달손실을 보이는 것으로 알려지고 있다. 이에 따라 미 해군은 경험식 기반의 해저면 반사손실(High-Frequency Bottom Loss, HFBL) 모델을 적용하여 음파 전달을 예측하고 있다. 본 연구에서는 여름철 동해 천해환경에서 중주파수(2.3 kHz, 3 kHz)를 이용한 해상실험 전달손실 측정 및 분석이 수행되었다. BELLHOP 모델을 통해 고유음선을 추적한 결과, 임계각보다 낮은 수평입사각에 대해서만 음파가 수 km 이상 장거리 전파되었으며, Rayleigh reflection 모델 기반의 전달손실 예측값과 실측 전달 손실 값과의 차이는 전달거리가 증가함에 따라 점차 증가하는 경향을 보였다. 큰 수평입사각 영역에서 Rayleigh reflection 모델과 HFBL 모델을 비교하여 HFBL의 입력값인 해저면 province 값을 추정한 후, 이를 적용한 전달 손실을 모의하여 실측 전달 손실 값과 비교하였다. 그 결과 BELLHOP 모델의 반사 손실 모델로 경험식 기반의 HFBL을 적용하여 전달 손실을 모의했을 때, 실측 전달 손실과 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제28권4호
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• pp.318-327
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• 2009

본 논문에서는 천해환경에서 근거리 광대역 음원의 3차원 위치추정 알고리즘을 제안한다. 음향 도파관 불변 이론에 따라 센서 스펙트로그램에 나타나는 간섭패턴의 기울기는 음원의 거리에 비례한다. 두 개의 센서 스펙트로그램에 나타나는 간섭패턴의 정합을 통해 음원과 두 센서간의 상대적인 거리비를 추정 하였다. 이를 아폴로니오스의 원에 적용하여 두 센서로부터 일정한 거리비를 가지는 음원의 궤적을 나타낸다. 3개의 센서를 이용하면 두 개의 아폴로니오스 원이 음원의 수평거리와 방위를 나타내는 교점을 형성하며 이는 음원의 수심에 대하여 일정하다. 따라서 음원의 깊이는 두 센서로부터 거리차가 일정한 3차원 쌍곡면의 방정식을 적용하여 최종 추정하였다. 제안된 알고리즘의 성능평가를 위하여 음파 전달 모델을 이용한 모의실험을 통해 위치추정 오차를 분석하였다. 모의실험 결과 음원의 거리에 대한 추정오차는 50 m이내, 깊이에 대한 추정오차는 15 m 이내인 것으로 나타났다.

• 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.

• 수산해양기술연구
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• 제34권1호
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• pp.74-84
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• 1998

어종식별을 위한 수중음향학적 정보를 수집하는 데 이용하기 위한 초음파 변환기를 설계하기 위한 시도의 하나로서, 본 연구에서는 우선 수중에서의 전기적인 자유 임피던스가 서로 같고, 이주파간의 주파수 차이를 최소화 시켜 이주파 겸용 및 광대역 송.수파기로서 활용이 가능한 복합구조 초음파 변환기를 설계, 제작하였는 데, 이 변환기의 이중공진 진동특성에 대하여 분석, 고찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 기본공진진동을 발생시키기 위해 설계한 Tonpilz형 초음파 변환기의 송파전압감도는 기본공진주파수 36.2 kHz에서 141.4 dB re $1\;\muPa/V$이었고, - 3 dB점에 대한 주파수 대역폭은 1.1 kHz이었으며, 이 변환기의 수중에 대한 전압음향변환효율은 85.2%였다. 2. 복합구조 초음파 변환기의 수중에서의 제1공진점에 대한 공진 및 반공진 주파수는 각각 39.7 kHz, 41.2 kHz이었다. 또한, 제1 및 제2 공진 주파수에 대한 임피던스는 각각 $3.7\;{K\Omega}\;과\;3.3\;{K\Omega}$으로서 거의 유사한 값을 나타내었고, 자유 임피던스 진폭과 위상의 측정치를 양 공진점 부근에서 계산치와 약간의 차이를 나타내었다. 3. 복합구조 초음파 변환기의 송파전압감도는 제1 공진주파수인 34.3 kHz에서 136.5 dB re $1\;\muPa/V$이었고, 제2 공진주파수인 40.4 kHz에서 136.8 dB re $1\;\muPa/V$이었다. 또한, 제1 및 제2 공진 주파수에 대한 - 3 dB 점에서의 주파수 대역폭은 각각 1.2 kHz, 1.1 kHz이었다. 이상의 결과로 부터 본 연구에서 설계, 개발한 복합구조 초음파 변환기는 단순 구조의 Tonpilz형 변환기와 비교하여 비록 송파전압감도에 있어서는 4.9 dB의 손실이 불가피하지만, 그 대신 송파감도가 같은 두 개의 공진주파수를 동시에 이용할 수 있고, 또한 이들 제1일 제2의 공진점에 대한 주파수 간격이 좁으면서도 송파감도의 변동폭이 비교적 작어 어종의 식별정보를 수집하는 데 효과적으로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.