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문제 정의
- 유도 자기장은 선체의 형상, 크기, 강재의 자기 특성 등에 의해 결정되므로 동일하게 제작된 함정의 경우에는 동일한 크기의 유도 자기장이 발생되어 이론적인 예측이 가능하다. 따라서 본 논문에서는 유한요소법을 기반으로 한 전자기장 해석 툴인 MAGNET을 이용하여 모델 함정의 유도 자기장 신호를 예측하였다.
- 이에 반하여 현 국내 실정은 주로 함정 수중 방사소음 신호 감소 대책 분야에 많이 치우쳐 연구가 진행 중에 있으며 정 자기장 신호 감소대책 분야의 연구는 선진국에 비해 극히 미흡한 수준이다. 따라서 본 논문에서는 함정에 의해 수중에서 발생되는 정 자기장 신호의 일반적인 특성을 소개하고 자체 제작된 축소 모델 함정을 이용한 정 자기장 신호 측정 기법에 대해 언급하고자 한다. 아울러 실 측정 신호로부터 영구 자기장과 유도 자기장 신호 성분을 분리하는 방법과 상용 전자기장 수치해석 툴인 MAGNET을 이용하여 모델 함정의 유도 자기장 신호 성분을 예측하는 방법에 대해 기술하였다[1].
- 모델 함정의 기동에 따라 실시간으로 각 자기센서들에서 계측되는 3축 자기장 아날로그 신호들은 데이터 획득 보드(Data Acquisition Board, AT-MIO/AI16XE-10)를 통해 디지털 신호로 변환되어 계측 컴퓨터로 전송된다. 또한, 레이저 거리측정기는 모델 함정과 자기센서들 간의 상대 거리를 정확히 관측하여 실시간으로 측정되는 자기 신호 값과 동기를 맞추어 주기 위해 사용되었다.
- 본 논문에서는 자체 제작된 함정 축소 모델을 이용하여 유도 및 영구 자기장 신호를 분리하는 방법과 상용 전자기장 수치 해석 툴을 이용한 유도 자기장 신호 예측 기법 및 최소자승법에 근거한 함정 등가 자기 다이폴 모델링 기법들에 대해 상세히 기술하였다. 상용 전자기장 해석 툴을 이용한 모델 함정의 유도 자기장 신호 예측 결과는 모델 함정의 실 측정 시험 결과와의 비교를 통해 타당함이 확인되었다.
가설 설정
- 모델 함정의 자기장 신호 측정 환경에서의 지구 자기장 성분(수평 지구 자기장 : 30,700nT, 수직 지구 자기장 : 37,700nT)과 동일한 지구 자기장 환경을 모사하기 위해 평형판 코일 모델을 가정하였으며 함정 주변으로 균일한 지구 자기장 분포가 형성되도록 모델링하였다. 그림 14는 수평 자기장 성분에 의해 모델 함정에 형성되는 종축 유도자기장 성분을 예측하기 위해 제안된 유한요소 해석 모델을 나타낸다[3～8].
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