[논문]항적 산란신호의 모델링과 실험적 검증

지윤희; 이재훈; 김재수; 김정해; 김우식; 최상문

doi:10.7776/ask.2009.28.1.010

문제 정의

체적산란강도는 미세기포의 공간적 밀도 (density)와 밀접한 비례 관계를 가지고 있으며, 이를 이용하면 수중 기포군의 분포와 산란신호의 지속성에 대한 정보를 알아낼 수 있다. 본 논문에서는 산란신호의 진폭 (amplitude) 을 결정하는 기포의 체적산란강도를 도출하기 위해 실측 산란신호를 분석하였다. 10초 간격마다 획득된 시간신호를 힐버트 변환하고, 음향센서의 RVS (Receiving Voltage Sensitivity)와 TVR (Transmitted Voltage Response)을 고려한 후 식 (4)을 이용하여 수심을 1 cm 간격으로 균일하게 나누어 수심별 미세기포의 체적산란강도를 정량화 하였다.
체적산란강도는 미세기포의 공간적 밀도 (density)와 밀접한 비례 관계를 가지고 있으며, 이를 이용하면 수중 기포군의 분포와 산란신호의 지속성에 대한 정보를 알아낼 수 있다. 본 논문에서는 산란신호의 진폭 (amplitude) 을 결정하는 기포의 체적산란강도를 도출하기 위해 실측 산란신호를 분석하였다. 10초 간격마다 획득된 시간신호를 힐버트 변환하고, 음향센서의 RVS (Receiving Voltage Sensitivity)와 TVR (Transmitted Voltage Response)을 고려한 후 식 (4)을 이용하여 수심을 1 cm 간격으로 균일하게 나누어 수심별 미세기포의 체적산란강도를 정량화 하였다.
본 논문에서는 잔향음 (reverberation) 이론을 바탕으로 미세기포의 분포에 따른 산란신호의 모의를 위한 알고 리듬을 구현하였다. 그리고 알고리듬의 검증을 위한 실측신호의 획득은 2007년 9월 실시한 한국해양대학교 앞바다 해상시험에서 고주파수의 음향선I서를 이용하여 실제 선박의 이동속도와 궤적에 따라 발생되는 기포항적의 산란신호를 지속적으로 획득하였고, 동시에 고공촬영을 통해 해수면에 남는 기포항적의 기하학적 형상을 확인하였다.
본 논문에서는 잔향음 (reverberation) 이론을 바탕으로 미세기포의 분포에 따른 산란신호의 모의를 위한 알고 리듬을 구현하였다. 그리고 알고리듬의 검증을 위한 실측신호의 획득은 2007년 9월 실시한 한국해양대학교 앞바다 해상시험에서 고주파수의 음향선I서를 이용하여 실제 선박의 이동속도와 궤적에 따라 발생되는 기포항적의 산란신호를 지속적으로 획득하였고, 동시에 고공촬영을 통해 해수면에 남는 기포항적의 기하학적 형상을 확인하였다.
본 논문에서는 해수 중에 존재하여 매우 강하고 지속적 으로 음향산란을 일으키는 기포항적의 산란신호를 모의 하기 위한 알고리듬을 제시하였다. 또한, 실험적 검증을 위해 2007년 9월 힌국해양대학교 앞바다에서 실제 선박을 운항하여 해상시험을 수행하였다.
본 논문에서는 해수 중에 존재하여 매우 강하고 지속적 으로 음향산란을 일으키는 기포항적의 산란신호를 모의 하기 위한 알고리듬을 제시하였다. 또한, 실험적 검증을 위해 2007년 9월 힌국해양대학교 앞바다에서 실제 선박을 운항하여 해상시험을 수행하였다.

가설 설정

수중 배경소음은 백색잡음 (white noise)으로 가정하고, AWGN (Additive White Gaussian Noise)를 적용하여 모의된 신호에 잡음 (noise)을 섞었으며, 모의신호와 실측신호의 특성비교는 그림 11와 같다.
수중 배경소음은 백색잡음 (white noise)으로 가정하고, AWGN (Additive White Gaussian Noise)를 적용하여 모의된 신호에 잡음 (noise)을 섞었으며, 모의신호와 실측신호의 특성비교는 그림 11와 같다.
음파는 구형확산 (spherical spreading)을 가정하여 전파되며, 그림 3과 같은 구형 좌표계의 수직각 (elevation angle: 平、)、수평각 (azimuth angle: 0), 음원에서 산란체 (scatterer) 까지의 거리 r 에 의해 입사체적과 입사면적이 결정된다.

제안 방법

그림 6과 같은 기포항적에 의한 산란신호의 획득방법은 200 μm의 정현파 신호를 송신한 후, "아치호”의 이동으로 발생된 항적 내 미세기포에 의해 산란되어 돌아오는 수신단의 신호를 실시간모니터 링으로 확인하여 기포가 소멸되었다고 판단될 때 까지 매 10초 간격마다 산란신호를 저장하였다. 이때 사용된 센서의 주파수 대역에서 수신 감도 (RVS)는 -195 dB re 1 V/μPa at 1 m이고, 각 중심주파수를 100 kHz로 변화시켜 500 kHz로 표본화 (sampling) 하여 저장하였다.
10초 간격마다 획득된 시간 신호를 힐버트 변환하고, 음향센서의 RVS (Receiving Voltage Sensitivity) 와 TVR (Transmitted Voltage Response) 을 고려한 후 식 (4)을 이용하여 수심을 1 cm 간격으로 균일흐]게 나누어 수심별 미세기포의 체적산란강도를 정량화하였다.
본 논문에서는 산란신호의 진폭 (amplitude) 을 결정하는 기포의 체적산란강도를 도출하기 위해 실측 산란신호를 분석하였다. 10초 간격마다 획득된 시간신호를 힐버트 변환하고, 음향센서의 RVS (Receiving Voltage Sensitivity)와 TVR (Transmitted Voltage Response)을 고려한 후 식 (4)을 이용하여 수심을 1 cm 간격으로 균일하게 나누어 수심별 미세기포의 체적산란강도를 정량화 하였다.
2007년 9월 U일~13일 3일 동안 힌국해양대학교 앞바다에서 기포항적 산란신호의 획득을 위한 해상시험을 수행하였다.
그림 8의 경우 중 음향센서의 주파수에 대한 반응이 안정적인 (e)의 450 kHz, 12 kts의 경우 획득된 모든 궤적 0~20 m에 대해 경과시간에 따른 체적산란강도의 변화를 그림 9와 같이 나타내어 기포의 시•공간적 분포 및 거동양싱을 확인하였다. x축은 선박이 지나간 궤적에 따른 거리를 나타내고, y축은 시간영역의 신호에서 해저면에 고정시킨 송/수신센서로 부터의 거리를 환산하여 수심으로 나타내고 있다.
그러나 현재로써는 다양한 경우의 기포발생 조건에 따라 발생되는 해양공간상에 기포반경의 분포를 획인하고, 신뢰할 수 있는 측정방법이 없다 따라서, 본 논문에서는 해양공간상에 기포항적의 분포를 수치적인 방법을 통흐H 균일분포 (homogeneous distribution) 와 가우시안 정규분포 (gaussiaii distribution)를 선택적으로 정의할 수 있도록 하고, 이를 체적산란강도로 변환하여 처리하도록 하였다.
그리고 알고리듬의 검증을 위한 실측 신호의 획득은 2007년 9월 실시한 한국해양대학교 앞바다 해싱■시험에서 고주파수의 음향선I서를 이용하여 실제 선박의 이동속도와 궤적에 따라 발생되는 기포항적의 산란신호를 지속적으로 획득하였고, 동시에 고공 촬영을 통해 해수면에 남는 기포항적의 기하학적 형상을 확인하였다.
본 논문에서는 잔향음 (reverberation) 이론을 바탕으로 미세기포의 분포에 따른 산란신호의 모의를 위한 알고 리듬을 구현하였다. 그리고 알고리듬의 검증을 위한 실측신호의 획득은 2007년 9월 실시한 한국해양대학교 앞바다 해상시험에서 고주파수의 음향선I서를 이용하여 실제 선박의 이동속도와 궤적에 따라 발생되는 기포항적의 산란신호를 지속적으로 획득하였고, 동시에 고공촬영을 통해 해수면에 남는 기포항적의 기하학적 형상을 확인하였다. 해상시험을 통해 획득된 실측신호의 분석을 통해 수중 기포집단의 거동과 존속여부를 확인하였고, 알고리듬의 검증을 위해 분석결과를 적용하여 모의된 신호와 실측신호를 실험적으로 비교•검증하였다.
다음으로 시지연 신호의 모의 시 계산시간을 줄이기 위해 200 俱n의 시간영역의 음원 신호를 FFT (Fast Fourier Transform) 알고리듬을 이용하여 주파수 영역에서 계산한다, 주파수 영역에서 음원과 산란체 사이의 거리 차에 따른 시지연 (time-delay)을 고려한 후, 이를 IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 알고리듬을 이용하여 다시 시간영역의 신호로 변환한다.
잔향음 신호를 모의하기 위해 그림 4와 같이 첫 번째로 기포항적의 분포를 선택적으로 정의하고, 해양공간에 분할된 단위체적 내에 무작위 (random) 위상을 가지는 산란체를 배치하여 음원까지의 거리에 따른 전달손실과 송/수신 빔패턴을 계산한다. 다음으로 시지연 신호의 모의시 계산시간을 줄이기 위해 200 μm의 시간영역의 음원 신호를 FFT (Fast Fourier Transform) 알고리듬을 이용하여 주파수 영역에서 계산한다, 주파수 영역에서 음원과 산란체 사이의 거리 차에 따른 시지연 (time-delay)을 고려한 후, 이를 IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 알고리듬을 이용하여 다시 시간영역의 신호로 변환한다. 마지막으로 앞서 정의된 기포항적 분포에 따른 단위체적 내의 산란체와 해수면에서의 산란강도를 결정하고, 식 (4), (5), (6)에 보는 바와 같이 음원준위, 전달손실, 빔패턴 및 부피/면적, 그리고 기포항적의 분포를 모두 고려하여 계산된 각 산란체에 의한 신호의 크기를 시간영역의 시지연 신호에 곱해 주어 각 산란체로 부터의 산란신호를 계산한다.
그러나 현재로써는 다양한 경우의 기포발생 조건에 따라 발생되는 해양공간상에 기포 반경의 분포를 획인하고, 신뢰할 수 있는 측정방법이 없다. 따라서, 본 논문에서는 해양공간상에 기포항적의 분포를 수치적인 방법을 통해 균일분포 (homogeneous distribution) 와 가우시안 정규분포 (gaussiaii distribution)를 선택적으로 정의할 수 있도록 하고, 이를 체적산란강도로 변환하여 처리하도록 하였다. 해수면산란강도 (sea-surface scattering strength)의 경우, Chapman-Harris의 실험 식을 적용하여 식 (8)으로부터 계산되었다 [12], 식 (8)은 저주파수의 산란인 경우 사용되는 모델로 본 논문에서 제시하는 400 kHz 이상의 고주파수 산란모델에 적용한 경우 실제로 많은 차이를 나타내는 딘점을 가지고 있다.
음향학적 모델은 미세기포의 후방산란으로 발생하는 체적 잔향음, 해수면 잔향음, 그리고 해수면 반사를 고려하여 각 단위체적에서의 잔향음압을 총 합산하여 신호를 모의한다. 또한 운동학적 모델을 통해 능동소나의 회전운동에 따른 기하하적 잔향음의 해석이 가능하도록 하였다.
음향학적 모델은 미세기포의 후방산란으로 발생하는 체적 잔향음, 해수면 잔향음, 그리고 해수면 반사를 고려하여 각 단위체적에서의 잔향음압을 총 합산하여 신호를 모의한다. 또한 운동학적 모델을 통해 능동소나의 회전운동에 따른 기하하적 잔향음의 해석이 가능하도록 하였다.
그림 7은 주파수 450 kHz, 속도 12 kts인 경우 획득된 산란신호로 기포항적의 존재 유•무에 따른 산란신호의 변화를 확인하였다. 그림 7 (a)은 항적이 발생되기 전에 수신된 신호로 해수면 반사신호만 수신되지만, 그림 7 (b)의 "아치호”가 음향센서 위를 통과하고 난 60초 후의 수신신호에서는 해수면 반사신호가 수신되기 전에 해수 체적에 존재하는 기포층에 의한 산란신호가 수신되는 것을 확인할 수 있다.
본 논문에서 제시하는 잔향음 모델의 알고리듬은 음향 산란을 일으키는 기포항적의 분포를 공간상에 임의로 정의하여 신호를 모의한다. 알고리듬의 검증을 위해 해상 시험의 분석결과로 확인한 기포의 체적산란강도를 자료화 (data base)하여 모의수치실험에 활용하였고, GUI (Graphical User Interface)를 구성하여 실즉신호와 모의 신호의 비교를 용이하도록 하였다.
신호의 모의를 위해 음파가 송신된 후, 모든 수심에 분포하고 있는 기포항적에 의해 산란된 신호로부터 획득된 체적산란강도를 수심에 대해 1 cm 간격마다 정량화한 실측 체적산란강도로 정의였다 [16], 0 m 궤적에서 주파수 450 kHz, 이동속도 12 kts 인 경우의 신호를 모의하였고, 알고리듬에 적용된 기포항적 발생 120초 후의 실측 체적 산란강도는 그림 10과 같다. -20 dB의 가장 높은 산란강도를 나타내는 부분이 해수면이고, 해수면 이전의 기포 군에 의한 체적산란강도가 -35~-60 dB로 나타난다.
신호의 모의를 위해 음파가 송신된 후, 모든 수심에 분포하고 있는 기포항적에 의해 산란된 신호로부터 획득된 체적산란강도를 수심에 대해 1 cm 간격마다 정량화한 실측 체적산란강도로 정의였다 [16], 0 m 궤적에서 주파수 450 kHz, 이동속도 12 kts 인 경우의 신호를 모의하였고, 알고리듬에 적용된 기포항적 발생 120초 후의 실측 체적 산란강도는 그림 10과 같다. -20 dB의 가장 높은 산란강도를 나타내는 부분이 해수면이고, 해수면 이전의 기포 군에 의한 체적산란강도가 -35~-60 dB로 나타난다.
신호의 획득과 함께 고공촬영을 통하여 그림 6에 보이는 기포항적의 기하학적 형상을 확인하였다. "아치호”의 이동방향의 뒤를 따라 발생하는 대표적인 항적형상인 V 자 모양의 Kelvin 항적을 확인할 수 있으며, 선체의 형상에 따른 쇄파와 프로펠러에 의해 발생하는 항적의 영역을육안으로 확인할 수 있었다 [13],
알고라듬은 잔향음 이론을 적용한 음항학적 모델 (acoustic model) 에 운동학적 모델 (kinematic model)을 접목하여 구현하였다, .
알고라듬은 잔향음 이론을 적용한 음항학적 모델 (acoustic model)에 운동학적 모델 (kinematic model)을 접목하여 구현하였다. 음향학적 모델은 미세기포의 후방산란으로 발생하는 체적 잔향음, 해수면 잔향음, 그리고 해수면 반사를 고려하여 각 단위체적에서의 잔향음압을 총 합산하여 신호를 모의한다.
본 논문에서 제시하는 잔향음 모델의 알고리듬은 음향 산란을 일으키는 기포항적의 분포를 공간상에 임의로 정의하여 신호를 모의한다. 알고리듬의 검증을 위해 해상 시험의 분석결과로 확인한 기포의 체적산란강도를 자료화 (data base)하여 모의수치실험에 활용하였고, GUI (Graphical User Interface)를 구성하여 실즉신호와 모의 신호의 비교를 용이하도록 하였다.
알고리듬의 검증을 위해 해상시험으로 얻어진 수심별 기포의 체적산란강도를 적용하여 산란신호를 모의하였고, 실측 산란신호와 비교하여 신호의 특성이 유사함을 확인하였다.
알고리듬의 검증을 위해 해상시험으로 얻어진 수심별 기포의 체적산란강도를 적용하여 산란신호를 모의하였고, 실측 산란신호와 비교하여 신호의 특성이 유사함을 확인하였다.
본 논문에서 제시하는 잔향음 모델의 알고리듬은 음향 산란을 일으키는 기포항적의 분포를 공간상에 임의로 정의하여 신호를 모의한다. 알고리듬의 검증을 위해 해상 시험의 분석결과로 확인한 기포의 체적산란강도를 자료화 (data base)하여 모의수치실험에 활용하였고, GUI (Graphical User Interface)를 구성하여 실즉신호와 모의 신호의 비교를 용이하도록 하였다.
알고라듬은 잔향음 이론을 적용한 음항학적 모델 (acoustic model)에 운동학적 모델 (kinematic model)을 접목하여 구현하였다. 음향학적 모델은 미세기포의 후방산란으로 발생하는 체적 잔향음, 해수면 잔향음, 그리고 해수면 반사를 고려하여 각 단위체적에서의 잔향음압을 총 합산하여 신호를 모의한다. 또한 운동학적 모델을 통해 능동소나의 회전운동에 따른 기하하적 잔향음의 해석이 가능하도록 하였다.
그림 6과 같은 기포항적에 의한 산란신호의 획득방법은 200 μm의 정현파 신호를 송신한 후, "아치호”의 이동으로 발생된 항적 내 미세기포에 의해 산란되어 돌아오는 수신단의 신호를 실시간모니터 링으로 확인하여 기포가 소멸되었다고 판단될 때 까지 매 10초 간격마다 산란신호를 저장하였다. 이때 사용된 센서의 주파수 대역에서 수신 감도 (RVS)는 -195 dB re 1 V/μPa at 1 m이고, 각 중심주파수를 100 kHz로 변화시켜 500 kHz로 표본화 (sampling) 하여 저장하였다.
이때 사용된 센서의 주파수 대역에서 수신감도 (RVS)는 -195 dB re 1 V/ePa at 1 m이고, 각 중심주파수를 100 kHz로 변화시켜 500 kHz로 표본화 (sampling) 하여 저장하였다.
초 간격마다 산란 신호를 저장하였다.
해상시험은 음향센서의 주파수와 “아치호”의 이동속도와 궤적의 변화를 주어 수행하였다. 실측 산란신호를 분석하여 해수 중 미세기포의 체적산란강도가 -35~-60 dB으로 나타나는 것을 확인하였고, 수심에 따라 정량화할 수 있었다.
그리고 알고리듬의 검증을 위한 실측신호의 획득은 2007년 9월 실시한 한국해양대학교 앞바다 해상시험에서 고주파수의 음향선I서를 이용하여 실제 선박의 이동속도와 궤적에 따라 발생되는 기포항적의 산란신호를 지속적으로 획득하였고, 동시에 고공촬영을 통해 해수면에 남는 기포항적의 기하학적 형상을 확인하였다. 해상시험을 통해 획득된 실측신호의 분석을 통해 수중 기포집단의 거동과 존속여부를 확인하였고, 알고리듬의 검증을 위해 분석결과를 적용하여 모의된 신호와 실측신호를 실험적으로 비교•검증하였다.

대상 데이터

송•수신 음향센서는 RESON사의 TC3029 2개를 사용하여 그림 5과 같이 고정치구에 부착하고 해저면에 고정시켰다. 항적 발생 수단으로는 총톤수 (Gross T.) 26.00 ton의 해양대 "아치호'를 운항하였고, 발생된 기포항적 형상의 촬영을 위해 고도 180~200m 상공에서 RC 헬기를 운용하였다.
2007년 9월 11일~13일 3일 동안 힌국해양대학교 앞바다에서 기포항적 산란신호의 획득을 위한 해상시험을 수행하였다. 송•수신 음향센서는 RESON사의 TC3029 2개를 사용하여 그림 5과 같이 고정치구에 부착하고 해저면에 고정시켰다.
본 논문에서는 해수 중에 존재하여 매우 강하고 지속적 으로 음향산란을 일으키는 기포항적의 산란신호를 모의 하기 위한 알고리듬을 제시하였다. 또한, 실험적 검증을 위해 2007년 9월 힌국해양대학교 앞바다에서 실제 선박을 운항하여 해상시험을 수행하였다.
그림 5와 같이 2개의 음향센서가 고정된 바로 위 지점을 0 m궤적으로 기준하여 해수면에 부이표시하고 5 m의 간격으로 이동하여 20 m궤적까지 “아치호”를 반복 운항하였다. 시험방법은 표 1과 같이 주파수, 아치호의 이동속도와 궤적의 변화에 따른 음향산란신호를 획득하였다.

데이터처리

그리고 알고리듬의 검증을 위한 실측신호의 획득은 2007년 9월 실시한 한국해양대학교 앞바다 해상시험에서 고주파수의 음향선I서를 이용하여 실제 선박의 이동속도와 궤적에 따라 발생되는 기포항적의 산란신호를 지속적으로 획득하였고, 동시에 고공촬영을 통해 해수면에 남는 기포항적의 기하학적 형상을 확인하였다. 해상시험을 통해 획득된 실측신호의 분석을 통해 수중 기포집단의 거동과 존속여부를 확인하였고, 알고리듬의 검증을 위해 분석결과를 적용하여 모의된 신호와 실측신호를 실험적으로 비교•검증하였다.

이론/모형

수상 운동체와 해수면 아래에 위치하는 음원. 즉 능동소나와의 상대적인 운동에 따른 좌표변환을 위해 회전변환 알고리듬인 오일러 변환 (Euler transform)을 적용하였다. 이에 따른 공간상 좌표계의 설정은 그림 2와 같이 해양공간을 정의하며, 수상 운동체의 위치를 표시하는 고정 좌표계 (global coordinate：X,Y,Z)와 음원에 정의된 국부 좌표계 (local coordinate：x,y,z)로 정의된다.
해수면산란강도 (sea-surface scattering strength)의 경우, Chapman-Harris의 실험식을 적용하여 식 ⑻으로부터 계산되었다 [12], 식 ⑻은 저주파수의 산란인 경우 사용되는 모델로 본 논문에서 제시하는 400 kHz 이상의 고주파수 산란모델에 적용한 경우 실제로 많은 차이를 나타내는 딘점을 가지고 있다.

성능/효과

또한, 주파수와 이동속도변화에 따라 0m 의 고정된 지점에서 획득된 산란신호로부터 기포항적에 의한 음향산란이 최소 300초 이상 지속되는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 모든 궤적 (0~20 m)에 대해 주파수 (430 kHz, 450 kHz, 470 kHz)와 이동속도 (9 kts, 12 kts)에 따른 기포의 시•공간적 분포를 수중의 2차원 단면으로 나타내어 수중 기포군의 움직임을 확인하였다.
또한, 주파수와 이동속도변화에 따라 0m 의 고정된 지점에서 획득된 산란신호로부터 기포항적에 의한 음향산란이 최소 300초 이상 지속되는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 모든 궤적 (0~20 m)에 대해 주파수 (430 kHz, 450 kHz, 470 kHz)와 이동속도 (9 kts, 12 kts)에 따른 기포의 시•공간적 분포를 수중의 2차원 단면으로 나타내어 수중 기포군의 움직임을 확인하였다.
실측 산란신호를 분석하여 해수 중 미세기포의 체적산란강도가 -35~-60 dB으로 나타나는 것을 확인하였고, 수심에 따라 정량화할 수 있었다. 또한, 주파수와 이동속도변화에 따라 0m 의 고정된 지점에서 획득된 산란신호로부터 기포항적에 의한 음향산란이 최소 300초 이상 지속되는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 모든 궤적 (0~20 m)에 대해 주파수 (430 kHz, 450 kHz, 470 kHz)와 이동속도 (9 kts, 12 kts)에 따른 기포의 시•공간적 분포를 수중의 2차원 단면으로 나타내어 수중 기포군의 움직임을 확인하였다.
실측 산란신호를 분석하여 해수 중 미세기포의 체적산란강도가 -35~-60 dB으로 나타나는 것을 확인하였고, 수심에 따라 정량화할 수 있었다. 또한, 주파수와 이동속도변화에 따라 0m 의 고정된 지점에서 획득된 산란신호로부터 기포항적에 의한 음향산란이 최소 300초 이상 지속되는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 모든 궤적 (0~20 m)에 대해 주파수 (430 kHz, 450 kHz, 470 kHz)와 이동속도 (9 kts, 12 kts)에 따른 기포의 시•공간적 분포를 수중의 2차원 단면으로 나타내어 수중 기포군의 움직임을 확인하였다.
해상시험은 음향센서의 주파수와 “아치호”의 이동속도와 궤적의 변화를 주어 수행하였다. 실측 산란신호를 분석하여 해수 중 미세기포의 체적산란강도가 -35~-60 dB으로 나타나는 것을 확인하였고, 수심에 따라 정량화할 수 있었다. 또한, 주파수와 이동속도변화에 따라 0m 의 고정된 지점에서 획득된 산란신호로부터 기포항적에 의한 음향산란이 최소 300초 이상 지속되는 사실을 확인할 수 있었다.
기포항적 발생된 후 0~160초로 시간이 경과됨에 따라 기포군이 공간적으로 확산되면서 밀도가 점점 감소되는 소멸과정을 보이고 있다. 이처럼 수중의 2차원 단면에 시간변화에 따른 분포를 나타내어 기포 군의 움직임을 시각적으로 확인할 수 있었다.
7 m/sec로 잔잔한 해상상태를 유지하였다. 주파수 430과 470 kHz의 경우 신호의 획득은 9월 12일에 수행되었으며, 전일 보다 해수 면이 거칠어져 백파(whitecap)가 보이기는 하였으나 평균풍속 2.8 m/sec으로 비교적 안정적 이였다.
7 m/sec로 잔잔한 해상상태를 유지하였다. 주파수 430과 470 kHz의 경우 신호의 획득은 9월 12일에 수행되었으며, 전일 보다 해수 면이 거칠어져 백파(whitecap)가 보이기는 하였으나 평균풍속 2.8 m/sec으로 비교적 안정적 이였다.
430 kHz의 경우 이동속도 변화에 대해 뚜렷한 차이점이 나타나지 않는 이유는 “아치호”가 음향센서를 고정시킨 바로 위 0 m궤적을 벗어나 운항되 었기 때문이다. 해수 중의 기포들은 시간이 경과함에 따라 하강과 상승의 운동을 반복하며 , 최소 300초 (5분) 이상 해수 체적 내에 존재하여 지속적으로 음향산란을 일으키는 것을 실험적으로 확인하였다. 또한 이 경우 항적이 발생된 후 고정된 지점에서 300초 이상 산란신호가 수신 된다는 것은 속도별로 9 kts의 경우 1.
430 kHz의 경우 이동속도 변화에 대해 뚜렷한 차이점이 나타나지 않는 이유는 “아치호”가 음향센서를 고정시킨 바로 위 0 m궤적을 벗어나 운항되 었기 때문이다. 해수 중의 기포들은 시간이 경과함에 따라 하강과 상승의 운동을 반복하며 , 최소 300초 (5분) 이상 해수 체적 내에 존재하여 지속적으로 음향산란을 일으키는 것을 실험적으로 확인하였다. 또한 이 경우 항적이 발생된 후 고정된 지점에서 300초 이상 산란신호가 수신 된다는 것은 속도별로 9 kts의 경우 1.
모의된 잔향신호의 해수면 반사부분에 나타나는 신호형태는 간섭현상으로 해수면을 포함하는 모든 단위체적 내에 산란체를 무작위로 배치시켜 신호를 모의한 결과이다. 해수면 반사신호 이전의 니타나는 기포층의 잔향신호 부분은 실측신호와 약간의 편차가 있었 으나 신호의 형태가 실측신호와 유사하게 구현되었고, 이 경우 이외에도 대부분 신호특성이 잘 일치하는 것을 확인하였다.
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