$\require{mediawiki-texvc}$
  • 검색어에 아래의 연산자를 사용하시면 더 정확한 검색결과를 얻을 수 있습니다.
  • 검색연산자
검색연산자 기능 검색시 예
() 우선순위가 가장 높은 연산자 예1) (나노 (기계 | machine))
공백 두 개의 검색어(식)을 모두 포함하고 있는 문서 검색 예1) (나노 기계)
예2) 나노 장영실
| 두 개의 검색어(식) 중 하나 이상 포함하고 있는 문서 검색 예1) (줄기세포 | 면역)
예2) 줄기세포 | 장영실
! NOT 이후에 있는 검색어가 포함된 문서는 제외 예1) (황금 !백금)
예2) !image
* 검색어의 *란에 0개 이상의 임의의 문자가 포함된 문서 검색 예) semi*
"" 따옴표 내의 구문과 완전히 일치하는 문서만 검색 예) "Transform and Quantization"

논문 상세정보

서해 천해환경에서 단상태 해저면 후방산란강도 측정

Measurements of Monostatic Bottom Backscattering Strengths in Shallow Water of the Yellow Sea

초록

한국해양과학기술원과 한양대학교가 2013년 5월 서해 경기만 남부의 연안해역에서 공동으로 수행한 해양음향 실험에서 주파수 6 ~ 14 kHz에 대한 해저면 후방산란강도 측정이 실시되었다. 실험해역의 지질 환경 특성은 다중빔 음향측심기, 스파커, 그랩을 이용하여 조사되었으며, 이로부터 정밀 해저지형 및 해저면 하부지층 구조, 표층 퇴적물 구성성분에 대한 자료를 획득하였다. 본 논문에서는 수평입사각 $28^{\circ}{\sim}69^{\circ}$에 대한 해저면 후방산란강도 결과를 도출하여 람베르트 법칙(Lambert's law) 및 APL-UW 산란 모델과 비교하였다. 또한 실험해역의 해양물리/지형학적 특성을 고려하여 해저면 후방산란 특성에 영향을 미치는 지음향 인자들에 대한 토의를 수행하였다.

Abstract

Measurements of bottom backscattering strengths in a frequency range of 6-14 kHz were made on the shallow water off the southern Gyeonggi Bay in Yellow Sea in May 2013, as part of the KIOST-HYU joint acoustics experiment. Geological surveys for the experimental area were performed using multi-beam echo sounder, sparker system, and grab sampling to investigate the bottom topography, sub-bottom profile and composition of surficial sediment, respectively. In this paper, the backscattering strengths as a function of grazing angle (in range of $28^{\circ}{\sim}69^{\circ}$) were estimated and compared to the predictions obtained by Lambert's law and APL-UW scattering model. Finally, the effects of geoacoustic parameters corresponding to the experimental area on the backscattering strengths are discussed.

본문요약 

문제 정의
  • 본 논문에서는 다중빔음향측심기를 이용하여 획득한 정밀해저지형 자료로부터 해저면 거칠기 스펙트림 인자(γ, ω2) 평가를 시도하였다.

    본 논문에서는 다중빔음향측심기를 이용하여 획득한 정밀해저지형 자료로부터 해저면 거칠기 스펙트림 인자(γ, ω2) 평가를 시도하였다.

  • 본 논문에서는 서해 경기만 남부 해역에서 해저면 특성에 따른 음향 특성 파악을 위해 한국해양과학기술원과 한양대학교가 공동으로 진행한 해상실험의 일환으로 주파수 6 ~ 14 kHz에 대해 측정한 해저면 후방산란강도 결과를 제시하였다.

    본 논문에서는 서해 경기만 남부 해역에서 해저면 특성에 따른 음향 특성 파악을 위해 한국해양과학기술원과 한양대학교가 공동으로 진행한 해상실험의 일환으로 주파수 6 ~ 14 kHz에 대해 측정한 해저면 후방산란강도 결과를 제시하였다. 실험해역의 지질환경 특성은 KIOST에 의해 획득한 다중빔음향측심기, 스파커 음원, 그랩 자료를 이용하여 분석한 결과 모래로 구성되어 있으며, 표층 퇴적물이 해저면 상부의 강한 조류에 의해 삭박되어 하부 퇴적층이 수층에 드러나 있는 특징을 보였다.

  • 본 논문에서는 측정된 해저면 잔향음 신호로부터 수평입사각 별 후방산란강도를 도출하였으며, KIOST에서 측정한 환경자료를 바탕으로 해저면 후방산란 특성에 영향을 미치는 지음향 인자들에 대한 토의를 수행하였다.

    본 논문에서는 측정된 해저면 잔향음 신호로부터 수평입사각 별 후방산란강도를 도출하였으며, KIOST에서 측정한 환경자료를 바탕으로 해저면 후방산란 특성에 영향을 미치는 지음향 인자들에 대한 토의를 수행하였다.

  • 본 논문은 실험해역에서 취득한 자료를 바탕으로 해저면 거칠기 특성을 파악하였으며 이를 모델에 적용하여 해저면 산란특성을 이해하고자 하였다.

    하지만 이러한 방법은 실험해역의 해저지형 특성을 충분히 반영하지 못하기 때문에 해저면 산란특성을 해석하는데 제한적이었다. 본 논문은 실험해역에서 취득한 자료를 바탕으로 해저면 거칠기 특성을 파악하였으며 이를 모델에 적용하여 해저면 산란특성을 이해하고자 하였다. 해저면 거칠기 특성을 고려한 모델 예측결과는 입자크기만을 적용한 모델 예측결과보다 측정결과에 더 잘 일치하는 것을 확인하였다.

가설 설정
  • 또한 TL은 전달손실로 음원으로부터 해저면까지의 구형분산을 가정하여 계산하였으며, 흡수손실은 주파수 14 kHz에서 약 1.7 × 10-3 dB/m로 예측되었으므로 다른 주파수 대역에서도 무시 가능하였다.

    또한 TL은 전달손실로 음원으로부터 해저면까지의 구형분산을 가정하여 계산하였으며, 흡수손실은 주파수 14 kHz에서 약 1.7 × 10-3 dB/m로 예측되었으므로 다른 주파수 대역에서도 무시 가능하였다.

  • 하지만 본 실험에서 측정된 해저면 거칠기 스펙트럼은 파워법칙을 잘 따르는 경향을 보이기 때문에 중․고주파수 대역에서의 해저면 후방산란 계산을 위한 공간 파수 범위로의 확장이 가능하다고 가정하였다.

    2 rad/cm의 범위에 분포하였으며, 거칠기 스펙트럼 도출에 사용된 정밀해저지형 자료의 해상도 제한으로 인해 6~14 kHz 중․고주파수 대역에서 필요로 하는 브래그 파수의 범위를 만족시키지 못하였다. 하지만 본 실험에서 측정된 해저면 거칠기 스펙트럼은 파워법칙을 잘 따르는 경향을 보이기 때문에 중․고주파수 대역에서의 해저면 후방산란 계산을 위한 공간 파수 범위로의 확장이 가능하다고 가정하였다.

  • 하지만 본 연구에서 사용하는 6 ~ 14 kHz 주파수 대역에서는 퇴적층 감쇠손실로 인해 약 5 m 두께의 하부퇴적층 영향이 적을 것으로 예상하여 단일층으로 가정하였다.

    측선 L8의 스파커 신호 분석결과 표층의 퇴적층이 삭박되어 첫 번째 하부 퇴적층이 수층에 드러나 있었으며, 두 번째 퇴적층도 점차 수층에 가까워지는 경향을 보이지만 표층과는 약 5 m의 층 두께를 보인다. 하지만 본 연구에서 사용하는 6 ~ 14 kHz 주파수 대역에서는 퇴적층 감쇠손실로 인해 약 5 m 두께의 하부퇴적층 영향이 적을 것으로 예상하여 단일층으로 가정하였다.

본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소나 성능을 저해
천해 해양환경에서 소나 성능을 저해하는 요소는?
소나를 운용 시에 잔향음

천해 해양환경에서 소나를 운용 시에 잔향음은 소나 성능을 저해하는 요소로 작용한다. 특히 천해 해양환경은 다양한 요인들에 의해 시공간적으로 변동하기 때문에 그 해양환경 특성을 정확히 파악하고 잔향음을 예측하는 것이 중요하다.

거칠기 스펙트럼 결과
해저면 거칠기 스펙트럼 결과를 무엇을 이용하여 도출했나
정밀해저지형 자료

본 논문에서는 다중빔음향측심기를 이용하여 획득한 정밀해저지형 자료로부터 해저면 거칠기 스펙트림 인자(γ, ω2) 평가를 시도하였다. 해저면 후방산란 실험이 수행된 해역의 정밀해저지형 자료는 0.

잔향음
잔향음이란?
해양 경계면 및 체적 내의 불균질한 특성으로 인해 산란되어 수신기에 되돌아오는 신호의 시간에 따른 합으로 정의

특히 천해 해양환경은 다양한 요인들에 의해 시공간적으로 변동하기 때문에 그 해양환경 특성을 정확히 파악하고 잔향음을 예측하는 것이 중요하다. 잔향음은 해양 경계면 및 체적 내의 불균질한 특성으로 인해 산란되어 수신기에 되돌아오는 신호의 시간에 따른 합으로 정의되며, 그 발생 원인으로는 해수면 거칠기와 해수면 하부에 형성된 기포층에 의해 발생하는 해수면 잔향음, 해저 경계면 및 하부체적의 불균질성에 의한 해저면 잔향음, 어군․플랑크톤 등과 같은 체적 산란체에 의해 산란되는 체적 잔향음으로 구분할 수 있다.[1] 특히 해저면의 해양환경은 퇴적물의 물리적 특성(음속, 밀도, 감쇠계수 등), 해저 경계면 거칠기 스펙트럼, 해저면 하부체적의 비균질성, 지층구조 등의 다양성을 가지고 있기 때문에 해저면 후방산란 특성을 이해하고 해석하기 위해서는 음향학적인 실험 뿐만이 아니라 해저면 해양환경 특성에 대한 조사가 함께 이루어져야 한다.

질의응답 정보가 도움이 되었나요?

저자의 다른 논문

참고문헌 (9)

  1. 1. R. J. Urick, Principles of Underwater Sound 3rd ed., (McGraw-Hill, NewYork, 1983) pp. 237-238. 
  2. 2. S. Cho, D. Kang, C. -K. Lee, S. -K. Jung, J. W. Choi, and S. Oh, "Overview of results from the KIOST-HYU joint experiment for studying on acoustic propagation in shallow geological environment" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 34, 411-422 (2015). 
  3. 3. R. L. Folk, "The distinction between grain size and mineral composition in sedimentary-rock nomenclature," J. Geology 62, 344-359 (1954). 
  4. 4. R. E. Francois and G. R. Garrison, "Sound absorption based on ocean measurements: Part II: Boric acid contribution and equation for total absorption," J. Acoust. Soc. Am. 72, 1879-1890 (1982). 
  5. 5. H. La and J. W. Choi, "8-kHz bottom backscattering measurements at low grazing angles in shallow water," J. Acoust. Soc. Am. 127, EL160-165 (2010). 
  6. 6. N. C. Makris, "The effect of saturated transmission scintillation on ocean acoustic intensity measurements," J. Acoust. Soc. Am. 100, 769-783 (1996). 
  7. 7. K. V. Mackenzie, "Bottom reverberation for 530- and 1030-cps sound in deep water," J. Acoust. Soc. Am. 33, 1498-1504 (1961). 
  8. 8. D. R. Jackson and M. D. Richardson, High-Frequency Seafloor Acoustics, (Springer, New York, 2006) pp. 171-175, 182-192, 237-238. 
  9. 9. D. Tang, "Fine-scale measurements of sediment roughness and subbottom variabililty," IEEE J. Oceanic Eng. 29, 929-939 (2004). 

문의하기 

궁금한 사항이나 기타 의견이 있으시면 남겨주세요.

Q&A 등록

DOI 인용 스타일

"" 핵심어 질의응답