선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 천해에서 고주파 소나를 이용하여 퇴적층의 구성 성분에 따른 음파의 산란특성 연구는 Hamilton, Jackson, Stanic, Gensane 등에 의해 이루어졌으며, 국내의 경우 Choi 등에 의해 해저면 거칠기에 따른 양상태 산란 특성에 대한 연구가 이루어졌으나, 퇴적층의 구성 성분에 따른 음파의 산란특성에 대한 연구는 이루어지지 않았다[9]. 따라서 본 논문에서는 구성 성분에 따른 퇴적층과 경계면 형태에 따른 퇴적층의 시료를 제작하여 각각의 경우에 대한 경계면 산란 신호를 획득하고, 후방산란 강도를 계산하여 퇴적층의 구성 성분에 따른 음파의 산란 패턴을 파악하고자 하였다.
- 실험실내 수조에서 퇴적층 성분 변화와 경계면 거칠기 변화가 음파 산란에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험을 실시하였다. 지향성 음원을 이용하여 평면입사각 변화에 따른 후방산란 신호를 획득하였으며 두 가지 매질 성분이 혼합 또는 층을 이루고 있는 경우에 대한 실험도 병행하여 실시하였다.
제안 방법
- 구성 성분에 따른 퇴적층은 각각 사니질, 사질, 자갈로 구성된 경계면과 사질 및 자갈 성분이 층을 이루거나 또는 혼합되어 있는 경우로 제작되었다 (그림 3). 또한 경계면 거칠기에 따른산란 신호의 변화를 파악하기 위하여 사질 경계면에 대하여 평탄한 면과 연흔이 존재하는 경계면 각각의 후방산란 신호를 비교하였다.
- 구성 성분에 따른 퇴적층은 각각 사니질, 사질, 자갈로 구성된 경계면과 사질 및 자갈 성분이 층을 이루거나 또는 혼합되어 있는 경우로 제작되었다 (그림 3). 또한 경계면 거칠기에 따른산란 신호의 변화를 파악하기 위하여 사질 경계면에 대하여 평탄한 면과 연흔이 존재하는 경계면 각각의 후방산란 신호를 비교하였다.
- 퇴적층의 시료를구성 성분에 따라 여러가지 형태로 제작한 후 그에 따른 후방산란 신호와 경계면 연흔(ripple)의 존재 유무에 따른 후방산란 신호의 변화를 측정하였으며, 실험 장소에 대한 환경자료를 얻기 위하여 CID(SBE-19)를 사용하여 수온을 측정하였고, 음속을 구하였다. 또한 퇴적층 구성 성분의 입도 분석을 통하여 입자의 평균 크기를 결정하였으며, 계산된 입자의 평균 크기와 Hamilton 모델[14]을 이용하여 구성 성분에 따른 퇴적층의 지음향 특성(geoacoustic property)을 파악하였다.
- 22℃로 전 층에서 균일한 분포를 나타내었다. 또한 퇴적층을 구성하고 있는 시료의 특성을 파악하기 위하여 입도 분석을 실시하였다. 채취된 시는 탄산염과 유기물을 제거하기 위한 전처리 과정 후 조립질 시료와 세립질 시료로 나뉘었으며, 조립질 시료는 건조시킨 후 기계식 체질기 (Ro-tap shaker)에 의해 약 15분 동안 체질하여 1 Φ (퇴적물 입자의 크기를 나타낸 단위임.
- 사질 성분으로 경계면을 구성하여 연흔의 유무와 방향에 따른 후방산란 강도의 변하를 측정하였다 (그림 8). 후방산란 신호의 산란 강도는 음파 진행방향과 경계면의 연흔 방향이 직각을 이룰 때 (transverse ripple bottom) 기장 큰 후방산란 값을 나타냈으며, 음파 진행방향과 연흔 방향이 평행할 경우 (longitudinal ripple bottom) 직각을 이루는 경우에 비해 8 ~ 10 dB 낮은 후방산란 값을 나타내고 있다.
- 수신된 신호는 대 역통과 필터 (band-pass filter)를 이용하여 사용 주파수 대역 이외의 주파수 성분을 제거하였으며, 긱긱■의 신호에 대하여 포락선 (envelope)을 구한 후 수신된 모든 신호를 평균하여 잔향음 준위를 계산하였다.
- 수신된 신호는 대역통과 필터 (band-pass filter)를 이용하여 사용 주파수 대역 이외의 주파수 성분을 제거하였으며, 각각의 신호에 대하여 포락선 (envelope)을 구한 후 수신된 모든 신호를 평균하여 잔향음 준위를 계산하였다.
- 78 ms로 나타났다. 수신된 신호로부터 후방산란 신호를 구분하기 위하여 후방산란 신호의 도달시간이 포함된 신호 대역에서 가장 큰 첨도 (peak) 값을 구한 후, 구한 첨도 값으로부터 ±λ/2, 즉 펄스 길이 만큼의 범위를 후방산란 신호로 분리하였으며, 분리한 후 방산란 신호로부터 잔향음 준위를 계산하였다.
- 78 ms로 나타났다. 수신된 신호로부터 후방산란 신호를 구분하기 위하여 후방산란 신호의 도달시간이 포함된 신호 대역에서 가장 큰 첨도 (peak) 값을 구한 후, 구한 첨도 값으로부터 ±λ/2, 즉 펄스 길이 만큼의 범위를 후방산란 신호로 분리하였으며, 분리한 후 방산란 신호로부터 잔향음 준위를 계산하였다.
- 음원 신호는 평면입사각 (grazing angle)을 25°, 38°, 52°로 변화시킨 후 각각의 평면입사각에 대하여 펄스 길이(pulse length)가 0.1ms, 0.4ms인 126kHz 정현파 신호를 1초 간격으로 50번씩 반복하여 송신되었으며, 퇴적층으로부터 수신된 후방산란 신호는 A/D 변환기를 통하여 저장되었다. 센서와 경계면 간의 거리는 원거리 음장 (far field) 조건을 만족하도록 충분히 유지되었다 (그림 1).
- ), RL은 잔향음 준위 (dB re 1 μPa), SL은 음원 준위 (dB re 1 μPa at 1 m), TL은 전달손실을 각각 나타내며, A는입사 면적으로 빔폭과 펄스 길이에 의해서 결정된다. 음원 준위는 송신 신호의 진폭을 측정하여 계산하였으며, 잔향음 준위는 수신된 신호로부터 후방산란 신호를 획득하여 계산하였다. 또한 음원으로부터 퇴적물 경계면까지 거리를 계산하여 전달손실을 계산하였으며, 입사 면적은 아래의 식 (2)와 (3)을 이용하여 계산하였다[1].
- ), RL은 잔향음 준위 (dB re 1 μPa), SL은 음원 준위 (dB re 1 μPa at 1 m), TL은 전달손실을 각각 나타내며, A는입사 면적으로 빔폭과 펄스 길이에 의해서 결정된다. 음원 준위는 송신 신호의 진폭을 측정하여 계산하였으며, 잔향음 준위는 수신된 신호로부터 후방산란 신호를 획득하여 계산하였다. 또한 음원으로부터 퇴적물 경계면까지 거리를 계산하여 전달손실을 계산하였으며, 입사 면적은 아래의 식 (2)와 (3)을 이용하여 계산하였다[1].
- 이러한 두 모델의 단점을 보완하기 위하여 복합 거칠기 (Composite roughness) 모델이 제시되었으몌7], Jackson등eComposite roughness 모델과 해저면내 체적 산란의 영향을 고려한 해저면 산란 모델을 제시하였다[8].
- 실험실내 수조에서 퇴적층 성분 변화와 경계면 거칠기 변화가 음파 산란에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험을 실시하였다. 지향성 음원을 이용하여 평면입사각 변화에 따른 후방산란 신호를 획득하였으며 두 가지 매질 성분이 혼합 또는 층을 이루고 있는 경우에 대한 실험도 병행하여 실시하였다. 구성 성분 변화에 따른 후 방산란 강도는 구성 성분의 평균 입자 크기가 커질수록 증가하는 경향을 나타냈으며 또한 평면입사각이 증가함에 따라 증가하였다.
- 퇴적층 표면 형태에 따른 후방산란 강도는 음파 진행 방향과 연흔 (ripple)이 직각을 이루고 있는 경우, 평행한 경우 및 연흔이 45°로 기울어져 있는 경우 후방산란 강도를 계산하였다. 구성 성분 변화에 따른 후방산란 강도 변화와 마찬가지로 경계면 거칠기 변화에 의한 후방산란도 평면입사각이 증가할수록 후방산란 강도 또한 비례하여 증가하였으며, 거칠기 변화에 따른 후방산란 신호 변화는 연흔 형성 방향과 음파 진행 방향 변화에 따라 영향이 크게 나타남을 알 수 있다.
- 퇴적층 표면 형태에 따른 후방산란 강도는 음파 진행 방향과 연흔 (ripple)이 직각을 이루고 있는 경우, 평행한 경우 및 연흔이 45°로 기울어져 있는 경우 후방산란 강도를 계산하였다. 구성 성분 변화에 따른 후방산란 강도 변화와 마찬가지로 경계면 거칠기 변화에 의한 후방산란도 평면입사각이 증가할수록 후방산란 강도 또한 비례하여 증가하였으며, 거칠기 변화에 따른 후방산란 신호 변화는 연흔 형성 방향과 음파 진행 방향 변화에 따라 영향이 크게 나타남을 알 수 있다.
- 퇴적층에 의한 후방산란 신호는 126 kHz 고주파 음원 신호를 이용하여 입사각과 펄스 길이, 구성 성분 및 연흔방향을 변화시키면서 측정되었다. 구성 성분에 따른 퇴적층은 각각 사니질, 사질, 자갈로 구성된 경계면과 사질 및 자갈 성분이 층을 이루거나 또는 혼합되어 있는 경우로 제작되었다 (그림 3).
- 퇴적층에 의한 후방산란 신호는 126 kHz 고주파 음원 신호를 이용하여 입사각과 펄스 길이, 구성 성분 및 연흔방향을 변화시키면서 측정되었다. 구성 성분에 따른 퇴적층은 각각 사니질, 사질, 자갈로 구성된 경계면과 사질 및 자갈 성분이 층을 이루거나 또는 혼합되어 있는 경우로 제작되었다 (그림 3).
- 본 논문에 사용된 산란 신호 및 자료들은 2001년 4월 한양대학교 해양음향 연구실내 수조에서 실시한 실험으로부터 획득되었다. 퇴적층의 시료를구성 성분에 따라 여러가지 형태로 제작한 후 그에 따른 후방산란 신호와 경계면 연흔(ripple)의 존재 유무에 따른 후방산란 신호의 변화를 측정하였으며, 실험 장소에 대한 환경자료를 얻기 위하여 CID(SBE-19)를 사용하여 수온을 측정하였고, 음속을 구하였다. 또한 퇴적층 구성 성분의 입도 분석을 통하여 입자의 평균 크기를 결정하였으며, 계산된 입자의 평균 크기와 Hamilton 모델[14]을 이용하여 구성 성분에 따른 퇴적층의 지음향 특성(geoacoustic property)을 파악하였다.
- 본 논문에 사용된 산란 신호 및 자료들은 2001년 4월 한양대학교 해양음향 연구실내 수조에서 실시한 실험으로부터 획득되었다. 퇴적층의 시료를구성 성분에 따라 여러가지 형태로 제작한 후 그에 따른 후방산란 신호와 경계면 연흔(ripple)의 존재 유무에 따른 후방산란 신호의 변화를 측정하였으며, 실험 장소에 대한 환경자료를 얻기 위하여 CID(SBE-19)를 사용하여 수온을 측정하였고, 음속을 구하였다. 또한 퇴적층 구성 성분의 입도 분석을 통하여 입자의 평균 크기를 결정하였으며, 계산된 입자의 평균 크기와 Hamilton 모델[14]을 이용하여 구성 성분에 따른 퇴적층의 지음향 특성(geoacoustic property)을 파악하였다.
대상 데이터
- 본 논문에 사용된 산란 신호 및 자료들은 2001년 4월 한양대학교 해양음향 연구실내 수조에서 실시한 실험으로부터 획득되었다. 퇴적층의 시료를구성 성분에 따라 여러가지 형태로 제작한 후 그에 따른 후방산란 신호와 경계면 연흔(ripple)의 존재 유무에 따른 후방산란 신호의 변화를 측정하였으며, 실험 장소에 대한 환경자료를 얻기 위하여 CID(SBE-19)를 사용하여 수온을 측정하였고, 음속을 구하였다.
- 본 논문에 사용된 산란 신호 및 자료들은 2001년 4월 한양대학교 해양음향 연구실내 수조에서 실시한 실험으로부터 획득되었다. 퇴적층의 시료를구성 성분에 따라 여러가지 형태로 제작한 후 그에 따른 후방산란 신호와 경계면 연흔(ripple)의 존재 유무에 따른 후방산란 신호의 변화를 측정하였으며, 실험 장소에 대한 환경자료를 얻기 위하여 CID(SBE-19)를 사용하여 수온을 측정하였고, 음속을 구하였다.
이론/모형
- 자갈 성분의 시료는 전체가 3 ~ 20 mm의 분포를 보였으며 Wentworth의 척도 (scale)에 의해 자갈 (granules ~ pebbles)로 나타났다[16]. 또한 입도 분석에 의한 결과를 기초로 하여 사니질과 사질 성분의 퇴적층에 대한 지음향 특성을 Hamilton의 방법으로 구하여 표 2에 나타내었다.
- 자갈 성분의 시료는 전체가 3 ~ 20 mm의 분포를 보였으며 Wentworth의 척도 (scale)에 의해 자갈 (granules ~ pebbles)로 나타났다[16]. 또한 입도 분석에 의한 결과를 기초로 하여 사니질과 사질 성분의 퇴적층에 대한 지음향 특성을 Hamilton의 방법으로 구하여 표 2에 나타내었다.
- 또한 퇴적층 구성 성분의 입도 분석을 통하여 입자의 평균 크기를 결정하였으며, 계산된 입자의 평균 크기와 Hamilton 모델[14]을 이용하여 구성 성분에 따른 퇴적층의 지음향 특성 (geoacoustic property)을 파악흐]였다.
- Mackenzie는 해저면 산란 강도를 계산하기 위한 경험식으로 람베르트의 법칙 (Lambert's law)을 사용하였으나[3], 이 경험식은 입사각에 의해서만 결정되는 모델로 해저면 상태에 따른 음파의 산란을 고려하지 못하는 단점이 있다[4]. 이러한 단점을 보완하기 위하여 음파의 파장에 비해 경계면의 거칠기가 작은 경우에는 섭동 (Perturbation) 근사법을 이용하며[5], 경계면 거칠기가 음파의 파장보다 훨씬 큰 경우에는 Kirchhoff 근사법을 이용한다[6]. 그러나 실제로 해저면 거칠기는 일정하지 않고, 음파의 파장에 비하여 큰 것과 작은 것이 혼합되어 존재하므로 두 모델 중 한 모델만을 적용하기에는 어려움이 따른다.
- 이러한 단점을보완하기 위하여 음파의 파장에 비해경계면의 거칠기가작은 경우에는 섭동 (Perturbation) 근사법을 이용하몌5], 경계면 거칠기가 음파의 파장보다 훨씬 큰 경우에는 Kirchhoff 근사법을 이용한다[6].
- ) 간격으로 분석되었고, 세립질 시료는 피펫 방법으로 1 Φ 간격으로 분석되었다. 입도 분석으로부터 획득한 자료는 입도 누적확률분포 곡선상에 나타내져, Folk and Ward (1957)의 그래프 방법에 의해 시료의 조직 변수를 나타내는 평균 입도 (mean), 분급도 (sorting), 왜도 (skewness), 첨도 (kurtosis)를 구하였으며 각각의 시료에 대한 분석 결과를 표 1에 나타내었다[15]. 사니질 (sandymud) 시료의 구성 성분은 니 질 (mud) 성분이 76.
- 입도 분석으로부터 획득한 자료는 입도 누적확률분포 곡선상에 나타내져, Folk and Ward (1957)의 그래프 방법에 의해 시료의 조직 변수를 나타내는 평균 입도 (mean), 분급도 (sorting), 왜도 〔skewness), 첨도 (kurtosis)를 구하였으며 각각의 시료에개한 분석 결과를 표 1에 나타내었다[15].
성능/효과
- 그림 4는 사니질 성분으로 구성된 경계면에서의 평면 입사각 변화에 따른 후방산란 신호의 변화를 나타낸 그림이다. CID 자료에 의한 음속과 센서에서 산란 면적까지의 거리 차를 이용하여 계산한 후방산란 신호의 도달시간은 평면입사각이 25°, 38°, 52°로 변화함에 따라 각각 1.80 ms, 2.04 ms, 2.78 ms로 나타났다. 수신된 신호로부터 후방산란 신호를 구분하기 위하여 후방산란 신호의 도달시간이 포함된 신호 대역에서 가장 큰 첨도 (peak) 값을 구한 후, 구한 첨도 값으로부터 ±λ/2, 즉 펄스 길이 만큼의 범위를 후방산란 신호로 분리하였으며, 분리한 후 방산란 신호로부터 잔향음 준위를 계산하였다.
- 지향성 음원을 이용하여 평면입사각 변화에 따른 후방산란 신호를 획득하였으며 두 가지 매질 성분이 혼합 또는 층을 이루고 있는 경우에 대한 실험도 병행하여 실시하였다. 구성 성분 변화에 따른 후 방산란 강도는 구성 성분의 평균 입자 크기가 커질수록 증가하는 경향을 나타냈으며 또한 평면입사각이 증가함에 따라 증가하였다. 구성 성분들간의 평균 입자 크기 차이 (자갈-사질 간, 사질-사니질 간)는 약 3Φ로 비슷하게 나타났으며, 각각의 평면입사각에 대하여 입자 크기 변화에 따른 산란 강도 변화량은 거의 비례하는 경향을 나타냈다.
- 퇴적층 표면 형태에 따른 후방산란 강도는 음파 진행 방향과 연흔 (ripple)이 직각을 이루고 있는 경우, 평행한 경우 및 연흔이 45°로 기울어져 있는 경우 후방산란 강도를 계산하였다. 구성 성분 변화에 따른 후방산란 강도 변화와 마찬가지로 경계면 거칠기 변화에 의한 후방산란도 평면입사각이 증가할수록 후방산란 강도 또한 비례하여 증가하였으며, 거칠기 변화에 따른 후방산란 신호 변화는 연흔 형성 방향과 음파 진행 방향 변화에 따라 영향이 크게 나타남을 알 수 있다. 음파 진행 방향과 연흔이 직각으로 형성되어 있는 경우 가장 큰 후방산란 강도를 나타내는데 이는 다른 경우에 비해 반사되는 음파의 양도 많지만 후방산란되어 수신되는 음파의 양 또한 많음을 의미한다.
- 퇴적층 표면 형태에 따른 후방산란 강도는 음파 진행 방향과 연흔 (ripple)이 직각을 이루고 있는 경우, 평행한 경우 및 연흔이 45°로 기울어져 있는 경우 후방산란 강도를 계산하였다. 구성 성분 변화에 따른 후방산란 강도 변화와 마찬가지로 경계면 거칠기 변화에 의한 후방산란도 평면입사각이 증가할수록 후방산란 강도 또한 비례하여 증가하였으며, 거칠기 변화에 따른 후방산란 신호 변화는 연흔 형성 방향과 음파 진행 방향 변화에 따라 영향이 크게 나타남을 알 수 있다. 음파 진행 방향과 연흔이 직각으로 형성되어 있는 경우 가장 큰 후방산란 강도를 나타내는데 이는 다른 경우에 비해 반사되는 음파의 양도 많지만 후방산란되어 수신되는 음파의 양 또한 많음을 의미한다.
- 구성 성분들간의 평균 입자 크기 차이 (자갈-사질 간, 사질-사니 질 간)는 약 3 碍 비슷하게 나타났으며, 각각의 평면입사각에 대하여 입자 크기 변화에 따른 산란 강도 변화량은 거의 비례하는 경향을 나타냈다.
- 구성 성분 변화에 따른 후 방산란 강도는 구성 성분의 평균 입자 크기가 커질수록 증가하는 경향을 나타냈으며 또한 평면입사각이 증가함에 따라 증가하였다. 구성 성분들간의 평균 입자 크기 차이 (자갈-사질 간, 사질-사니질 간)는 약 3Φ로 비슷하게 나타났으며, 각각의 평면입사각에 대하여 입자 크기 변화에 따른 산란 강도 변화량은 거의 비례하는 경향을 나타냈다. 사질 성분 매질과 자갈 성분 매질이 혼합되어 있는 경우에 대한 후방산란 강도 변화 또한 평면입사각이 증가함에 따라 증가하는 결과를 나타내었으며, 두 성분이 층을 이루는 경우보다 전 층이 혼합되어 있는 경우 더 높은 산란 강도값을 나타냈다.
- Choi 등은 본 실험과 유사한 연흔 방향에 따른 전방, 측방 산란 패턴 측정을 통하여 음파 진행 방향과 연흔이 직각을 이루고 있는 경계면에서는 전방산란의 영향이 크고 측방 산란의 영향은 상대적으로 작아지며, 연흔이 음파의 진행방향과 평행하게 존재하는 경계면에서는 전방산란보다 측방산란이 강하게 일어남을 확인하였다[13]. 따라서 Choi의 결과와 본 실험으로부터 음파 진행 방향과 연흔이 직각을 이룰 경우 전방산란과 후방산란이 강하게 일어나며, 즉 음원과 경계면이 이루는 이차원면에서의 산란이 강하게 일어나며 음파 진행 방향과 연흔이 평행하게 존재하는 경우 전방 산란에 비해 측방 산란 영향이 증가하면서 평탄한 면에 비해서는 후방산란 또한 8 ~ 12 dB 증가함을 알 수 있다. 45°로 기울어진 연흔이 존재할 경우 연흔의 영향으로 전 방향 (omni-direction)에 대한 산란이 우세하게 일어나며, 이로 인하여 평탄한 면에 비해 후방산란이 적게 나타날 것이다.
- 로 각 구성 성분들간의 크기 차이, 즉 사니질과 사질 성분의 크기 차이와 사질 성분과 자갈 성분의 크기 차이는 약 3(4로 나타났다.
- 음원 신호는 평면입사각 (grazing angle)을 25°, 38°, 52°로 변화시킨 후 각각의 평면입사각에 대하여 펄스 길이(pulse length)가 0.1ms, 0.4ms인 126kHz 정현파 신호를 1초 간격으로 50번씩 반복하여 송신되었으며, 퇴적층으로부터 수신된 후방산란 신호는 A/D 변환기를 통하여 저장되었다. 센서와 경계면 간의 거리는 원거리 음장 (far field) 조건을 만족하도록 충분히 유지되었다 (그림 1).
- 일반적으로 사질의 경우 니질에 비해 퇴적층 내에 투과된 후 재산란되는 체적 산란 영향보다는 경계면 산란이 우세하다. 본 실험에서도 사질층 하부에 자갈층이 존재할 경우 하부 자갈층에 의한 산란 영향은 미비하며 이러한 경향은 사질만으로 구성된 경우와 층상 구조의 경우가 비슷한 산란 강도를 보이는 것으로 확인할수 있다(그림 6,7). 그러나 가장 높은 평면입사각인 52°에서는 층상 구조에서의 산란 강도가 사질 구조의 산란 강도보다 크며 이러한 원인은 평면입사각이 높아질수록 투과되는 양도 증가하므로 이에 따른 하부 퇴적층의 산란이 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 본 실험에서도 사질층 하부에 자갈층이 존재할 경우 하부 자갈층에 의한 산란 영향은 미비하며 이러한 경향은 사질만으로 구성된 경우와 층상구조의 경우가 비슷한 산란 강도를 보이는 것으로 확인할 수 있다.
- 입도 분석으로부터 획득한 자료는 입도 누적확률분포 곡선상에 나타내져, Folk and Ward (1957)의 그래프 방법에 의해 시료의 조직 변수를 나타내는 평균 입도 (mean), 분급도 (sorting), 왜도 (skewness), 첨도 (kurtosis)를 구하였으며 각각의 시료에 대한 분석 결과를 표 1에 나타내었다[15]. 사니질 (sandymud) 시료의 구성 성분은 니 질 (mud) 성분이 76.73%, 사질 (sand) 성분이 23.27%로 각각 나타났으며 사질 시료는 -4 ~ 4 Φ까지의 입자가 99% 이상 분포하였다. 자갈 성분의 시료는 전체가 3 ~ 20 mm의 분포를 보였으며 Wentworth의 척도 (scale)에 의해 자갈 (granules ~ pebbles)로 나타났다[16].
- 입도 분석으로부터 획득한 자료는 입도 누적확률분포 곡선상에 나타내져, Folk and Ward (1957)의 그래프 방법에 의해 시료의 조직 변수를 나타내는 평균 입도 (mean), 분급도 (sorting), 왜도 (skewness), 첨도 (kurtosis)를 구하였으며 각각의 시료에 대한 분석 결과를 표 1에 나타내었다[15]. 사니질 (sandymud) 시료의 구성 성분은 니 질 (mud) 성분이 76.73%, 사질 (sand) 성분이 23.27%로 각각 나타났으며 사질 시료는 -4 ~ 4 Φ까지의 입자가 99% 이상 분포하였다. 자갈 성분의 시료는 전체가 3 ~ 20 mm의 분포를 보였으며 Wentworth의 척도 (scale)에 의해 자갈 (granules ~ pebbles)로 나타났다[16].
- 구성 성분들간의 평균 입자 크기 차이 (자갈-사질 간, 사질-사니질 간)는 약 3Φ로 비슷하게 나타났으며, 각각의 평면입사각에 대하여 입자 크기 변화에 따른 산란 강도 변화량은 거의 비례하는 경향을 나타냈다. 사질 성분 매질과 자갈 성분 매질이 혼합되어 있는 경우에 대한 후방산란 강도 변화 또한 평면입사각이 증가함에 따라 증가하는 결과를 나타내었으며, 두 성분이 층을 이루는 경우보다 전 층이 혼합되어 있는 경우 더 높은 산란 강도값을 나타냈다. 이러한 결과는 층을 이루고 있는 경계면에서는 사질 성분에 의한 산란이 우세하게 일어나지만, 혼합되어 있는 경우 사질 성분뿐만 아니라 자갈 성분에 의한 산란 영향이 크게 나타나기 때문이다.
- 구성 성분들간의 평균 입자 크기 차이 (자갈-사질 간, 사질-사니질 간)는 약 3Φ로 비슷하게 나타났으며, 각각의 평면입사각에 대하여 입자 크기 변화에 따른 산란 강도 변화량은 거의 비례하는 경향을 나타냈다. 사질 성분 매질과 자갈 성분 매질이 혼합되어 있는 경우에 대한 후방산란 강도 변화 또한 평면입사각이 증가함에 따라 증가하는 결과를 나타내었으며, 두 성분이 층을 이루는 경우보다 전 층이 혼합되어 있는 경우 더 높은 산란 강도값을 나타냈다. 이러한 결과는 층을 이루고 있는 경계면에서는 사질 성분에 의한 산란이 우세하게 일어나지만, 혼합되어 있는 경우 사질 성분뿐만 아니라 자갈 성분에 의한 산란 영향이 크게 나타나기 때문이다.
- 혼합층의 경우는 사질과 자갈 성분을 3:1 비율로 구성하였으며, 층상구조의 경우는 자갈층 위에 약 15 cm의 사질층을 구성하였다. 이러한 두 경우에 대한 후방산란 강도 또한 평면입사각이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, 퇴적층 전체가 혼합되어 있는 경우의 후방산란 강도(mixed)가 층을 이루고 있는 퇴적층에 의한 후방산란 강도(layered)보다 크게 나타났으며, 평면입사각이 25°인 경우 후방산란 강도 차이는 크게 나타났다(그림 7). 이러한 현상은 구성 성분이 층을 이루는 경우 퇴적층의 표층은 사질 성분만 분포하게 되며 퇴적층 하부의 체적 산란에 비해 경계면 산란이 우세한 사질 퇴적층에서는 사질과 자갈 성분이 혼합되어 있는 경계면보다 평균 입자 크기가 작기 때문에 작은 후방산란 강도 값을 나타냈을 것으로 생각된다.
- 이러한구성 성분들간의 입자크기 차이와 각 경계면에서의 후방산란 강도를 비교해 보면, 각 경계면을 구성하고있는 성분들과구성 성분들 사이 (사니질-사질, 사질-자갈)의 후방산란 강도 차이는 평면 입사각이 증가함에 따라 거의 일정하게 나타나고 있음을 볼 수 있다.
- 이러한 결과는 층을 이루고 있는 경계면에서는 사질 성분에 의한 산란이 우세하게 일어나지만, 혼합되어 있는 경우 사질 성분뿐만 아니라 자갈 성분에 의한 산란 영향이 크게 나타나기 때문이다. 즉 평면입사각이 25°일 때 두 경우에 대한 경계면에서의 산란강도는 평면입사각이 큰 경우에 비해 차이가 많이 나타나고 있음을 볼 수 있는데 이는 임계각 (33°)보다 작은 각도 (25°)에서는 전반사가 주로 일어났기 때문에 두 경우 모두 경계면 거칠기 영향이 뚜렷이 나타난 것이며 평면입사각이 임계각보다 큰 경우 (38°, 52°)는 경계면에서의 영향과 음파가 퇴적층 내로 투과한 이후의 영향이 함께 나타남으로 인해 산란 강도값이 큰 차이를 보이지 않았다.
- 퇴적층을 구성하는 각각의 성분에 대한 평균 입자 크기는 사니질 성분으로 구성되어 있을 경우 4.34Φ, 사질 및 자갈 성분일 경우 각각 1.21Φ와 -2.35Φ로 각 구성 성분들간의 크기 차이, 즉 사니질과 사질 성분의 크기 차이와 사질 성분과 자갈 성분의 크기 차이는 약 3Φ로 나타났다. 이러한 구성 성분들간의 입자크기 차이와 각 경계면에서의 후방산란 강도를 비교해 보면, 각 경계면을 구성하고 있는 성분들과 구성 성분들 사이 (사니질-사질, 사질-자갈)의 후방산란 강도 차이는 평면 입사각이 증가함에 따라 거의 일정하게 나타나고 있음을 볼 수 있다(그림6).
- 획득한 신호로부터 계산한 후방산란 강도를 구성 성분과 평면입사각의 변화에 따라 나타내면 그림 6과 같다. 평면입사각이 증가할수록 각 구성 성분에 따른 후방산란 강도가 증가하고 있으며, 평균 입자 크기가 증가할수록 후방산란 강도도 증가함을 알 수 있다. 이는 입자의 크기가 작은 성분으로 구성되어 있는 경계면 일수록 경계면으로부터 후방산란되는 음파의 양보다 퇴적층 내로 투과되어 손실되는 음파와 반사파가 증가하기 때문이다.
- 획득한 신호로부터 계산한 후방산란 강도를 구성 성분과 평면입사각의 변화에 따라 나타내면 그림 6과 같다. 평면입사각이 증가할수록 각 구성 성분에 따른 후방산란 강도가 증가하고 있으며, 평균 입자 크기가 증가할수록 후방산란 강도도 증가함을 알 수 있다. 이는 입자의 크기가 작은 성분으로 구성되어 있는 경계면 일수록 경계면으로부터 후방산란되는 음파의 양보다 퇴적층 내로 투과되어 손실되는 음파와 반사파가 증가하기 때문이다.
- 사질 성분으로 경계면을 구성하여 연흔의 유무와 방향에 따른 후방산란 강도의 변하를 측정하였다 (그림 8). 후방산란 신호의 산란 강도는 음파 진행방향과 경계면의 연흔 방향이 직각을 이룰 때 (transverse ripple bottom) 기장 큰 후방산란 값을 나타냈으며, 음파 진행방향과 연흔 방향이 평행할 경우 (longitudinal ripple bottom) 직각을 이루는 경우에 비해 8 ~ 10 dB 낮은 후방산란 값을 나타내고 있다. 또한 연흔 방향이 음파 진행방향과 약 45° 기울어져 있는 경우 (azimuthal ripple bottom) 산란 강도는 평탄한 경계면에서의 산란 강도와 유사한 값을 나타내고 있으며, 연흔 방향이 음파의 진행방향과 직각을 이루고 있는 경우와 평행한 경우에 비해 상대적으로 낮은 산란 강도값을 나타내고 있다 (그림 9).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.